Виды поршней: Типы поршней — showtamtam.ru — Шоу группа Килиманджаро

Содержание

Типы поршней

Не буду растягивать вступление, кратко расскажу, о чем будет этот большой пост. И так речь идет о типах поршней, четырех тактные бензиновые, дизельные и двух тактные, Основная задача всех рассмотренных типов поршней, это контролировать тепловое расширение и противостоять определенной нагрузке, ниже разберемся как это решается.

Поршни для четырехтактных бензиновых двигателей

В современных бензиновых двигателях используют поршни с симметричной или асимметричной юбкой
с различной толщиной днища и юбки поршня.

Поршни управляемого расширения

Поршни с кольцевой вставкой, которая управляет тепловым расширением.
Вставки выполнены из серого чугуна. Главная цель этого кольца уменьшить тепловое расширение алюминиевого сплава поршня, так как чугун имеет относительно небольшое расширение и малую теплопроводность, вставка тем самым сдерживает металл сохраняя форму. Производство таких поршней более затратное, соответственно и выше цена готового продукта.

Основной недостаток, это невозможность изготовления кованного поршня, так необходимого для турбированых двигателей, большая масса поршня. Такой тип поршней больше уходит в далекое прошлое.

Авто термические поршни

Авто термические поршни, имеют разделение(пропил) между кольцевым поясом и юбкой в канавке маслосъемного кольца, юбка держится в районе бобышек. Это позволяет снизить теплопередачу от кольцевого пояса поршня к его юбке, тем самым достигается более стабильная форма юбки. Стальная вставка в районе бобышек, контролирует тепловое расширение и увеличивает прочность. Такие поршни не способны выдерживать огромные нагрузки из-за «пропила», в работе отличаются низким шумом и относятся к более современным типам.

Поршни Autothermatik

Действуют по такому же принципу, как и авто
термические поршни, но не имеют пропила в маслосъемной канавке. Так же имеют стальные пластины в районе бобышек. Более прочные из-за целостности кольцевого пояса и юбки, лучше выдерживают боковые нагрузки по сравнению с первым вариантом. Применяются как в бензиновых, так и частично в дизельных двигателях.

Поршни Duotherm

Чем- то похожи на авто термические, но вместо пропила в юбке имеют стальную вставку по всему диаметру. Таким образом ограничивая температурный переход от кольцевого пояса к юбке и контролирую форму по всей окружности.

Поршни с перегородками

Этот тип поршней имеет большой холодильник и узкую часто овальную форму юбки. Поршень спроектирован так что при тепловом расширении он меняет свою форму из овальной в правильную круглую.

В дополнение к такому типу поршней еще есть вариант со скошенной юбкой к вершине поршня. имеет более широкую часть юбки снизу сужаясь к кольцевому поясу.

У поршней для двигателей с очень высокой выходной мощностью (больше, чем 100 кВт/л) может быть выполнен охлаждающий канал.

Поршни EVOTEC®

Самый большой потенциал для того, чтобы уменьшить поршневую массу в четырехтактных бензиновых двигателях несут в себе поршни EVOTEC®, в котором прежде всего стоит отметить трапециевидные поддержки бобышек, что позволяет расположить палец особенно глубоко, близко к днищу, сократив всю длину и массу поршня. В посте Масса поршня мы уже говорили о достоинстве такого расположения пальца. Такое расположение стенок юбки позволяет очень хорошо усилить верхнюю часть бобышек имея небольшую толщину перегородок и облегчить нижнюю выполнив поршень асимметричной формы. Юбка достаточно узкая и на краях имеет прочные перегородки, переходящие к бобышкам, это тоже является большим плюсом. Такая компоновка поршня очень хорошо препятствует боковым нагрузкам, мала вероятность деформации юбки, при этом толщина юбки намного меньше чем в обычном поршне, что тоже сокращает общий вес. На всем фоне отмеченных выше достоинств поршень значительно похудел, это позволяет сделать бобышки тоньше, так как инерционная нагрузка на нижние стенки бобышек стала меньше.

Кованные алюминиевые поршни

В двигателях с очень большими удельными нагрузками — такими как турбонадув или впрыск закиси азота используют кованные поршни. Преимуществом несомненно является прочность кованного алюминиевого сплава. Выдерживают более высокую температуру и лучше противостоят детонации. Из недостатков отмечается более высокая цена, невозможность применения некоторых технологий, например, некоторые из тех что описаны выше из-за технологического процесса изготовления.

Кованный поршень для Формулы 1

В следующем посте поговорим о поршнях для двухтактных и дизельных двигателей, где нагрузки и температуры еще больше. Поршни дизельных двигателей

Поршень – виды, устройство, и основные проблемы при работе — Словарь автомеханика

Поршень является одной из деталей кривошипно-шатунного механизма двигателя и представляет собой целостный элемент условно разделяемый на головку и юбку. Он является основой процесса преобразования энергии горения топлива в тепловую, а далее в механическую. От качества работы данной детали напрямую зависит производительность двигателя, а также его надежность и долговечность.

Предназначение и виды поршней

В моторе поршень двигателя выполняет ряд функций, в частности, это:

трансформация давления газов в усилие, передаваемое на шатун;
обеспечение герметичности камеры сгорания;
теплоотвод.

Поршень работает в экстремальных условиях под стабильно высокими механическими нагрузками. Поэтому для современных двигателей их изготавливают из специальных алюминиевых сплавов, отличающихся легкостью и прочностью при достаточных показателях термостойкости. Несколько менее распространены стальные поршни. Ранее они в основном производились из чугуна. Обязательно присутствующая на каждом изделии маркировка поршней расскажет, из чего оно изготовлено. Изготавливаются данные детали двумя методами – литьем и штамповкой. Кованые поршни, распространенные в тюнинге, изготовлены именно методом штамповки, а не выкованы вручную.

Конструкция поршня

Устройство поршня не является сложным. Это цельная деталь, которую для удобства определения принято условно разделять на юбку и головку. Конкретная форма и конструктивные особенности поршня определяются типом и моделью двигателя. В распространенных видах бензиновых ДВС можно увидеть только поршни с плоскими или крайне приближенными к такой форме головками. Часто они имеют канавки, предназначенные для максимального полного открывания клапанов. В моторах с непосредственным впрыском топлива поршни выполняются в несколько более сложной форме. Поршень дизельного двигателя имеет головку со специфической конфигурацией для обеспечения оптимального завихрения с целью качественного смесеобразования.

Схема поршня двигателя.

Под головкой на поршне размещаются канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Юбки у различных поршней тоже разные: с формой, подобной конусу или бочке. Такая конфигурация позволяет компенсировать расширение поршня, существующее при его нагревании в работе. Следует отметить что, поршень приобретает полностью рабочий объем только после разогрева двигателя до нормальной температуры.

Чтобы максимально снизить эффект от постоянного бокового трения поршня о цилиндр на его боковую поверхность наносится специальный антифрикционный материал, тип которого также зависит от вида двигателя. Также в юбке поршня есть специальные отверстия с приливами, предназначенные для монтажа поршневого пальца.

Работа поршня предполагает его интенсивное нагревание. Он охлаждается, причем в разных моторах различными способами. Вот наиболее распространенные среди них:

с помощью подачи масляного тумана в цилиндр;
через разбрызгивание масла сквозь шатун или специальную форсунку;
через впрыскивание масла по кольцевому каналу;

с помощью постоянной циркуляции масла по змеевику, расположенному непосредственно в головке поршня.

Вплотную соприкасается со стенками цилиндра не сам поршень, а его кольца. Для обеспечения наивысшей износостойкости они производятся из особого сорта чугуна. Количество и точное расположение этих колец зависит от вида мотора. Чаще всего на поршень приходится пара компрессионных колец и еще одно маслосъемное.

Компрессионные колца предназначены не давать газам из камеры сгорания прорываться в картер. На первое кольцо приходится самая серьезная нагрузка, поэтому во всех дизельных и мощных бензиновых моторах в канавке первого кольца дополнительно присутствует стальная вставка, что позволяет повысить прочность конструкции. Существует множество видов компрессионных колец, которые уникальны практически у каждого самостоятельного производителя.

Маслосъемные кольца — для удаления лишнего масла из цилиндра и недопущения его проникновения в камеру сгорания. Такие кольца выполняются с большим количеством дренажных отверстий, а также с пружинными расширителями, хоть и не во всех моделях двигателей.

Устройство поршня

С шатуном поршень двигателя соединяется через поршневой палец, стальную деталь трубчатой формы. Самым распространенным способом крепления пальца является плавающий, благодаря которому деталь может прокручиваться в процессе работы. Специальные стопорные кольца не дают пальцу смещаться в стороны. Жесткий зацеп пальцев на данный момент практически не распространен из-за очевидной большей уязвимости таких конструкций.

Поломки поршня и сопутствующих деталей

В процессе интенсивной или просто продолжительной эксплуатации поршень может выйти из строя по причине присутствия в цилиндре постороннего тела, на которое поршень постоянно наталкивается во время движения. Таким предметом может стать частица шатуна, коленвала или чего-то другого, отлетевшего от детали. Поверхности такого излома имеют серый цвет, они не характеризуются истиранием, трещинами и прочими визуальными признаками. Поршень распадается быстро и внезапно.

Излом, вызванный усталостью металла, характеризуется образованием в проблемном месте растровых линий. Это позволяет заблаговременно определить наличие поломки и заменить поршень. Помимо старения причиной такого излома может стать детонационное воспламенение, усиленные сотрясения поршня из-за сталкивания его головки с головкой цилиндра или чрезмерного зазора юбки. В любом случае на детали образуются трещины, свидетельствующие о ее скором выходе из строя.

После износа колец, повреждения головки поршня наиболее часто встречаемы.

Помимо износа и старения металла, связанные с поршнями поломки могут случаться по целому ряду разнообразных причин, среди которых:

нарушение режима сгорания, например из-за задержки зажигания;
неправильная организация пуска холодного двигателя;
заполнение цилиндра маслом или водой при выключенном моторе, что называется гидравлическим ударом;
необоснованное повышение мощности в результате перенастройки электроники;
использование неподходящих деталей;
другие причины.

Чаще всего ремонт осуществляется методом замены – поршня, колец или всей поршневой группы.

Связанные термины

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.
Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель

Поршень выполняет ряд важных функций:

обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

высокую механическую прочность;
хорошую теплопроводность;
малую плотность;
незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:

литыми;
коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

Головка поршня ДВС
Поршневой палец
Кольцо стопорное
Бобышка
Шатун
Юбка
Стальная вставка
Компрессионное кольцо первое
Компрессионное кольцо второе
Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

системой охлаждения от стенок цилиндра;
внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
масляного тумана в полости цилиндра;
впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
движением масла по змеевику в поршневой головке;
подачей масла в область колец через кольцевой канал;
масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.

Компрессионные и маслосъемные кольца поршней двигателя. Как работает и почему изнашивается? | SUPROTEC

Всё это стало возможным благодаря постоянному совершенствованию цилиндро-поршневых групп, и в частности самих поршневых колец, от которых зависит стабильная и эффективная работа силового агрегата и возможность максимально продлить его ресурс.

Виды и назначение колец поршней двигателя

Эти детали представляют собой разомкнутые кольца, имеющие так называемые «замки». Они устанавливаются на внешнюю часть поршней в двигателях внутреннего сгорания. Главными их задачами являются:

обеспечение герметичности самой камеры сгорания;
удаление излишек тепла от деталей, в частности от поршня;
создание условий для минимального расхода моторного масла.

По видам различают компрессионные и маслосъёмные кольца.

Компрессионные кольца. В свою очередь они делятся на верхние и нижние. Первые обеспечивают предварительную герметичность системы, а вторые – финишную герметичность работающего силового агрегата, когда газы уже прошли через верхние и промежуточные. В итоге отработанные газы не попадают в картер, уходят в выхлопную систему без всяких примесей, а двигатель работает равномерно, чётко и стабильно.

Маслосъёмные кольца предназначены для удаления излишек моторного масла с поверхностей цилиндров. Они с одной стороны удаляют лишнее масло, а с другой оставляют тончайший слой масляной плёнки, для того чтобы максимально минимизировать силу трения между поршнями и цилиндрами.

Как компрессионные кольца двигателей, так и маслосъёмные могут быть изготовлены из следующих материалов:

ковкого и пластичного чугуна – материала, который благодаря своей пористой структуре отлично удерживает масло, что, в свою очередь значительно снижает износ цилиндров;
хромированного чугуна – материала, обладающего повышенной степенью устойчивости, но требующего прецизионной точности обработки;
маркированной нержавеющей стали, обладающей аналогичными с чугуном характеристиками, которая производится по более простой, а значит и более дешёвой технологии;
молибденового чугуна – дорогого материала, но при этом обеспечивающего наивысшую степень износоустойчивости, как правило, такие детали используются в элитных или уникальных сверхскоростных авто.

При изготовлении каждое изделие получается путём максимально точной резки трубы из чугуна или стали. При этом заготовка используется с сечением овальной формы. Именно такая форма обеспечивает необходимую эпюру давления на цилиндр, что обеспечивает гарантию полного прилегания детали и её надёжную приработку. Если бы в качестве заготовки была бы использована труба с круглым сечением, то готовые изделия попросту бы не прилегали в местах у замков.

Кольца, установленные в канавках, разворачиваются таким образом, чтобы был образован угол между замками. Для трёх колец величина этого угла составляет 120°, а при двух – 180°.

В итоге получается, что эпюры давлений не совпадают, что обеспечивает равный износ по диаметру. Кроме того, таким образом обеспечивается так называемый «лабиринт», который снижает прорыв отработанных газов. Ранее для обеспечения равномерного угла между деталями на каждой из них были предусмотрены специальные фаски. Сегодня снижения силы трения добиваются посредством выпуска более тонких деталей, но при этом всё равно изделия выпускаются с ориентацией для установки.

Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.

Основные неисправности и способы их устранения

Надо понимать, что поршневые компрессионные кольца, равно как и маслосъёмные являются расходными деталями, которые на определённом этапе времени требуют замены. Во время эксплуатации они подвергаются трению о поверхности цилиндров, высоким температурам, различным химическим воздействиям, например серы, что особенно характерно для дизельных двигателей.

В качестве основных причин возникновения неисправностей, связанных с этими деталями можно назвать потерю упругости из-за нарушений режима обкатки или использования неоригинальных колец низкого качества. Из-за плохого прилегания и прорывов горячих газов кольцо попросту «садится», чем ещё больше усугубляет проблему. Надо понимать, что эти детали всегда находятся в экстремальных условиях – на них постоянно действуют ударные нагрузки от искровой детонации, которые вызывают вибрацию кольца в канавке. В свою очередь это приводит к тому, что увеличивается зазор компрессионного кольца, а, следовательно, растёт вероятность поломок этой детали. Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что кольца надо менять.

На практике эти детали могут «ходить» до 500 тыс. и, наоборот, гораздо раньше изнашиваться. Всё зависит от стиля вождения, качества используемого топлива и моторного масла, стабильности и качества подготавливаемой воздушно-топливной смеси, своевременного обслуживания авто и многих других причин. Только вот, когда наступает это самое время замены, по каким признакам можно определить превышение допустимой степени износа, и можно ли максимально отложить ремонт? Эти вопросы возникают у автолюбителей чаще всего.

В технической документации на автомобиль каждый производитель указывает величину пробега, при которой требуется замена маслосъёмных и компрессионных колец поршня. Величины пробега для машин отечественного автопрома обычно находятся в пределах порядка 150 тыс. км, а для автомобилей ведущих мировых брендов – порядка 300 тыс. км. Эти цифры носят рекомендательный характер.

По каким внешним признакам можно определить, что нужна замена поршневых колец и замена компрессионных колец?

Ответ на этот вопрос не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что внешние признаки неисправностей цилиндро-поршневых групп практически одинаковы, поэтому определить конкретную неисправность без «вскрытия» нереально. Общий подход такой. Если тяга резко уменьшилась, а нажатие на педаль газа не даёт достаточного ускорения, если мотор плохо запускается «на холодную» или даёт сбои при запуске «на горячую». Если замечено, что расход топлива увеличился, а из выхлопной трубы валит сизый или чёрный дым, то это свидетельствует об имеющейся неисправности. Потеря мощности говорит о снижении компрессии, сизый дым – повышенный расход масла, чёрный дым – перелив топлива. И не обязательно в этих случаях виноваты кольца.

В этих случаях вначале пытаются устранить проблему путём выставления правильного угла опережения зажигания, проверки и при необходимости замены свечей, диагностики работы датчика температуры охлаждающей жидкости, лямбда-зонда, другой электроники, отвечающей за подготовку смеси и правильную работу двигателя.

И только когда точно выявлено, что виновата поршневая группа, то приступают к ремонту, связанному с разборкой двигателя. При этом если автомобиль с большим пробегом, кроме устранения основной неисправности в случае большого износа колец, меняются и они.

Основными неисправностями этих элементов можно назвать следующие:

– выламывание перегородок между канавками;

– заклинивание в канавках – наиболее часто встречающаяся проблема;

– вертикальные задиры;

– повышенный износ верхних компрессионных колец;

– следы диагонального контакта на юбке поршня;

– вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца;

Что касается признаков неисправности поршневых колец (ПК) и способов устранения, то нагляднее будет увидеть их в таблице:

Наименование неисправности	Признаки/причины	Способы устранения
Выламывание перегородок между канавками ПК	Повышенный расход масла/Повышенное давление в камере сгорания, сильно увеличенная степень сжатия, слишком раннее зажигание.	Устранение причин, замена деталей, возможная замена ПК
Заклинивание ПК в канавках – закоксовывание	Повышенный расход масла, потеря мощности/Слишком высокая температура сгорания смеси, возможно заклинивание поршня	Регулировка зажигания, регилировка топливно-воздушной смеси, замена повреждённых деталей
Вертикальные задиры на ПК и юбке поршня	Повышенный расход масла/Абразивные материалы в масле	Очистка масляных каналов, замена масляного и воздушного фильтров. При повторном проявлении – замена ПК
Повышенный износ верхних компрессионных колец	Перерасход масла, потеря мощности/Вымывание топлива из канавок ПК	Проверка системы впрыска, замена ПК.
Следы диагонального контакта на юбке поршня	Повышений шум двигателя/Изгиб или перекос шатуна, «плавание» коленвала	Замена неисправных деталей, замена ПК
Вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца	Повышенный шум в двигателе, перерасход масла/Неправильная установка или поломка стопорных колец	Регулировка, устранение несоосности пальца и коленвала, замена поршней и, соответственно, ПК

Доказано, что износ поршневых колец прямо пропорционален запылённостью воздуха, который поступает в цилиндр. Заклинивание и закоксовывание колец случаются из-за скопления в канавках сажи, что является следствием применения некачественных моторных масел, несоблюдением сроков их замены, длительная езда с повышенным перерасходом масла из-за порванных или «задубевших» манжет клапанов. Часто возникают эти проблемы сразу после неправильного монтажа маслосъёмных колец при их замене. Есть вообще экзотические случаи неисправностей и просто поломок колец. Например, езда на растительном масле вместо качественной солярки.

Можно ли избежать ремонта?

Может показаться, что всё очень удручающе – лезть внутрь двигателя для замены колец долго, сложно и недёшево. Однако есть выход. Сегодня на вопрос, можно ли избежать замены колец в случаях их закоксовывания, отвечает автохимия. Многие производители выпускают специальные средства, которые предназначены для решения этих проблем. Средства являются быстродействующими. Они способны возвращать подвижность кольцам, очищать цилиндры, поршни, камеры сгорания, выравнивать компрессию, снижать уровень вредных выхлопов.

Все они делятся на две группы. Первая – присадки в топливо, которые обеспечивают так называемую «мягкую» раскоксовку – очень простой способ, который обычно соединяется с заменой масла и масляного фильтра. Второй – средства для «жёсткого» способа, который рекомендуется для применения продвинутым автомобилистам или в условиях СТО.

Практика показывает, что использование этих средств при перегревах двигателя, появлении «дымления», повышенном расходе моторного масла, в подавляющем большинстве случаев решает проблему и исключает дорогостоящий ремонт.

Вывод простой. Если появилась проблема, то не надо сразу спешить заменять кольца или пытаться ремонтировать двигатель, ведь можно попытаться её устранить с помощью химической «раскоксовки» или использовать восстанавливающий триботехнический состав «СУПРОТЕК».

Покрытия для поршней двигателя, их преимущества и недостатки

Технологии автопроизводства развиваются стремительными темпами. Одной из главных задач разработчиков является обеспечение защиты элементов двигателя.

Для защиты таких компонентов как поршни предусмотрено использование специальных покрытий. Они бывают разного типа, в зависимости от используемых компонентов, и выполняют различные функции.

Автомобилисты закономерно интересуются, каким бывает покрытие поршней, для чего его используют и есть ли смысл в применении подобных решений.

Виды покрытия

Всего можно выделить 2 основных типа покрытия. Это молекулярные и керамические.

В первом случае привязка состава к поверхности происходит на молекулярном уровне. Во многом это напоминает металлизацию. Главным преимуществом называют способность к механическому отражению тепла. Молекулы высоких температур отталкиваются от защитного покрытия и почти его не нагревают.

Керамическое покрытие завоевало популярность за счёт превосходных изолирующих свойств. Материал способен поглощать тепло, делая это верхним слоем.

Как раз верхние слои поршней выступают как основные меры защиты. Они удерживают в себе тепло, не позволяют ему проникать глубже в структуру материала. Керамическая обработка способствует увеличению отдачи, то есть повышается мощность ДВС. Исследования наглядно показали, что прирост по мощности может составлять 4-8%.

Изолирующее покрытие, которое наносится на поршневые головки, снижает риски возникновения повреждений при детонации двигателя.

Современные термостойкие покрытия успешно реализуются на различных двигателях. В основном это форсированные моторы, силовые агрегаты гоночных машин и болидов.

Теперь стоит отдельно взглянуть на используемые в автомобильных двигателях покрытия для защиты и увеличения ресурса поршней.

Молекулярное покрытие

Как уже отмечалось ранее, молекулярное покрытие позволяет обеспечить связывание защитного слоя и поверхности поршня на молекулярном уровне. В итоге поверхность становится максимально твёрдой, отлично отражает тепло.

У каждого производителя свои запатентованные составы для создания молекулярного покрытия. Но в основном речь идёт об использовании нитрида титана. Его часто можно встретить на юбке поршня, поскольку такое покрытие даёт целый ряд эксплуатационных преимуществ.

Нет смысла углубляться в сам процесс покрытия. Обычному автомобилисту достаточно лишь знать некоторые свойства этого материала:

Плавление состава наступает только при температуре около 3200 градусов Цельсия. Это делает покрытие максимально термоустойчивым. Тем самым слой длительное время удерживается на внутренних поверхностях.
Нитрид титана также характеризуется повышенной термодинамической устойчивостью. Это крайне полезное свойство, поскольку за счёт него обеспечивается высокий уровень защиты при детонации двигателя.
Высокий уровень твёрдости. Это свойство передаётся на поршень, он служит дольше, надёжнее и не теряет свои эксплуатационные характеристики.

Учитывая всё выше сказанное, нитрид титана действительно эффективен и полезен в качестве протекторного покрытия для поршней двигателя.

Керамическое покрытие

Керамика уже обладает несколько иными свойствами. Это изолирующий материал. То есть керамика может поглощать тепло в слоях, которые находятся возле поверхности.

Используя керамический слой на поршне, создаётся высокоэффективный изолятор. Он удерживает на себе тепло и не позволяет ему проникать вглубь материала. За счёт тепла внутри двигателя применяемое покрытие из керамики для поршней способствует увеличению внутреннего давления. Это ведёт к созданию дополнительного усилия на поршни, и в итоге наблюдается прирост мощности.

Эксперты проводили испытания, тестируя гоночные силовые агрегаты. В среднем на них отмечался прирост по мощности в пределах от 4 до 8%.

Применение молибдена

Как и в случае с использованием титанового покрытия, молибденовые составы обеспечивают защиту от сильного перегрева. Материал способен снизить сопротивление стенок блока цилиндров. В итоге на стенках не образуются царапины и задиры.

Автовладелец при желании или необходимости может самостоятельно обработать детали ДВС с помощью молибденового протекторного состава.

Есть в продаже продукция, разового применения которой хватает для езды в течение нескольких лет или до пробега в 50 тысяч километров. У производителя предусмотрена чёткая инструкция, которую важно строго соблюдать.

Антифрикционные покрытия

Использование антифрикционных покрытий для поршней актуально для достаточно серьёзного тюнинга двигателя.

Антифрикционные составы не защищают от термической нагрузки, а используются как смазка длительного действия для элементов цилиндропоршневой группы.

В основном встречаются антифрикционные составы на основе графита или тефлона.

Про тефлоновый слой мнение совершенно разное в обществе автолюбителей. Многие сравнивают тефлоновое покрытие для деталей двигателя и тефлон, который наносится на сковороды. В действительности здесь есть своя логика. Тефлон не обладает высоким уровнем стойкости к повышенным температурам. А двигатель работает только в таких условиях.

Применение тефлона является скорее временным. Материал имеет отличные антифрикционные свойства. Актуально использовать на новых моторах в период притирки. Обычно слой тефлона наносится ещё с завода автопроизводителем. Поскольку материал отличается повышенным скользящим эффектом, это позволяет деталям двигателя лучше и быстрее приработаться. Затем слой тефлона попросту сгорает, не нанося никакого вреда внутренним компонентам ДВС.

Графитовое напыление выполняет аналогичные функции. То есть это состав для применения на ранних этапах тюнинга. Устанавливая новые компоненты мотора, либо полностью меняя двигатель, внутренние поверхности обрабатывают графитовыми составами. Они ускоряют приработку поршней и стенок цилиндров. В итоге элементы лучше скользят, не появляются задиры, царапины. Правильная приработка деталей играет огромную роль в создании оптимальной работы силового агрегата.

В чём преимущества

Спорить с эффективностью поршней, покрытых специальными составами, бессмысленно. Это давно доказано и подтверждено фактами.

Применяя подобные решения, можно добиться следующих преимуществ:

улучшается взаимная работа трущихся поверхностей;
ускоряется притирка и приработка поршня и цилиндра;
обеспечивается защита от высокотемпературных перегрузок;
снижается уровень вреда поршню при детонации двигателя;
создаётся защитный слой, способный справиться с длительной высокотемпературной нагрузкой.

Добиться таких преимуществ можно, использовав подходящий вариант покрытия поршней. Наносятся они своими руками либо с помощью специалистов.

Стоит ли использовать

Это главный вопрос, на который каждый автомобилист должен ответить сам.

Польза и эффективность специального покрытия находится вне всякого сомнения. Но проблема в том, что нанесение такого слоя процедура достаточно дорогая и сложная, требующая демонтажа мотора и его разборки.

В настоящее время покрытие поршней получило наиболее широкое распространение в гоночных автомобилях, на спортивных машинах и на авто, которые являются серьёзным тюнинг-проектом с прицелом на максимальное увеличение мощности. Чтобы справиться с такими нагрузками, поршню нужна дополнительная защита. И протекторные покрытия с этим прекрасно справляются.

Что же касается гражданского транспорта, то здесь потребности в подобных мерах нет. Для начала учтите, что автопроизводители на этапе сборки уже вносят специальное покрытие, необходимое для эффективной приработки деталей. Наносить его повторно уже не имеет смысла. А доработка путём обработки нитридом титана или керамикой крайне дорогая и технически сложная. Обычные автомобили не работают при таких нагрузках, чтобы нуждаться в подобной защите.

Размеры поршней: описание, характеристика, размерная сетка

Поршень — основная деталь насосов, компрессоров и поршневых двигателей внутреннего сгорания, служащая для преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения (в компрессорах — наоборот). Для дальнейшего преобразования энергии в крутящий момент служат остальные детали КШМ — шатуны и коленчатый вал. Первый поршневой ДВС создан французским инженером Ленуаром в 1861 году, до этого поршни применялись в паровых машинах и насосах.

Маркировка

Маркировка поршней позволяет судить не только об их геометрических размерах, но и материале изготовления, технологии производства, допустимом монтажном зазоре, товарном знаке производителя, направлении установки и многом другом. В связи с тем, что в продаже встречаются поршни как отечественного, так и импортного производства, то автовладельцы порой сталкиваются с проблемой расшифровки тех или иных обозначений. В данном материале собран максимум информации, позволяющий получить сведения об маркировке на поршне и разобраться что значат цифры, буквы и стрелки.

Номер отливки. Это цифры и буквы, схематически указывающие на геометрические размеры поршня. Обычно такие обозначения можно встретить на европейских машинах, для которых элементы поршневой группы изготавливают такие компании как MAHLE, Kolbenschmidt, AE, Nural и прочие. Справедливости ради стоит отметить, что отливку в настоящее время используют все реже. Однако если нужно идентифицировать поршень по этой информации, то для этого необходимо воспользоваться бумажным или электронным каталогом конкретного производителя.

Технические данные

При расточке блока и установке поршней в блок цилиндров, требуется следовать рекомендациям производителя поршней по обработке цилиндров, монтажу и установке деталей цилиндропоршневой группы. Основная информация нанесена на верней части поршня. Если какая-либо информация не указана производителем поршней, ни на упаковке, ни на самом поршне, то необходимо следовать рекомендациям производителя автомобиля.

Размер поршня. Некоторые производителей поршней наносят на днище поршня размер самого поршня в сотых долях миллиметра, этот контрольный параметр позволяет проверить качество изготовления поршней и точность размеров, пред непосредственной установкой. Например: 83.93. Это означает, что в измеряемых точках размер поршня не превышает указанного размера (с учетом поля допуска). Измерение следует производить при температуре поршня (+20 градусов), с помощью микрометра или аналогичного измерительного инструмента, с точностью измерения до одной сотой доли миллиметра (0,01мм).

Монтажный зазор. Для того, что бы обеспечить уплотнение рабочей полости цилиндра и минимальную работу трения поршня, а так же предотвратить горячий поршень от заклинивания, между поршнем и стенкой цилиндра предусматривается монтажный (температурный) зазор ( Sp ). При повышенном зазоре между поршнем и стенкой цилиндра работа двигателя заметно ухудшается — имеет место прорыв газов в картер двигателя, ухудшается из-за этого качество масла, закоксовываются кольца и снижается мощность двигателя. Величина этого зазора задается производителем поршней для начальной температуры деталей цилиндропоршневой группы (обычно +20 градусов), и зависит в основном от разности температур, массы поршня и свойств материалов соприкасающихся деталей. Пример: Sp=0.04. Это означает, что зазор между поршнем (по максимальному размеру юбки поршня) и цилиндром должен быть 0,04 мм (с учетом поля допуска).

Товарный знак. Каждый серьезный производитель поршней маркирует свою продукцию своим фирменным товарным знаком. Во-первых, это часть борьбы с подделок своей продукции, а во-вторых демонтировав при ремонте старый поршень сразу становится возможным идентифицировать его, с помощью номера отливки на днище поршня.

Направление установки. Поршни современных двигателей имеют строго определенное положение в двигателе, в частности, это связано с тем ось поршневого пальца имеет некоторое смещение, относительно центрально оси симметрии поршня. Это сделано для уменьшения шума при работе двигателя, а точнее ударных нагрузок на стенки цилиндра при перекладке поршня в крайнем положении. Как правило, производители используют два способа изображения направления установки— (для двигателей, размещаемых спереди и сзади автомобиля). На днище наносится либо стрелка, указывающее направление передней части автомобиля (направление движения), либо схематично изображается коленчатый вал с маховиком.

Опытные мотористы часто сталкиваются в своей работе с трудностью, когда в ремонт поступает очень старый автомобиль, и нет какой-либо возможности точно идентифицировать тип его двигателя. Часто просто бывает не корректная информация в документах, на автомобиль, например, ошибка (опечатка) в VIN коде или в графе «ТИП ДВИГАТЕЛЯ». Но ремонтировать нужно, и необходимо правильно подобрать ремонтные поршни.

Тогда на помощь приходит информация о номере отливки на внутренней части поршня. Следует извлечь поршень из блока цилиндров, очистить от нагара внутреннюю полость и прочесть отлитые цифры и буквы. Подобный способ подходит не для всех поршней, но основные поставщики конвейеров европейских автомобилей MAHLE, Kolbenschmidt, AE, Nural позволяют расшифровать эти данные.
Что же такое «номер отливки»? Поршни, имеющие одинаковые основные параметры, изготавливаются на одном и том же технологическом оборудовании (в частности в одной литьевой форме), затем подвергаются последующей механической обработке в зависимости от требуемого ремонтного размера и модификации. То есть для поршней имеющие STD и ремонтные размеры номера отливок совпадают. Как правило, одному номеру отливки соответствуют несколько поршней на один двигатель, это стандартный поршень и его последующие ремонты. Но есть исключения (когда номер отливки совпадет с несколькими модификациями поршня) тогда необходимо замерить контролируемые геометрические параметры.

Как расшифровать? Мы рекомендуем проверять ваши номера отливок через бумажные каталоги соответствующих производителей. Помимо этого, вы можете расшифровать эти данные и с помощью on-line каталогов наших поставщиков.

Следует определить изготовителя старого поршня по торговой маркировке, а затем, используя его каталог (бумажный или электронный) ввести найденный номер. Значение номера отливки необходимо вводить непосредственно в поле поиска по артикулу детали (Artikel #) или поиска по замене номера (Reference No:). Не забывайте проверять полученные результаты по основным геометрическим размером со старыми деталями.

Поршень двигателя

Поршень двигателя служит для преобразования энергии сжатой воздушно-топливной смеси в энергию поступательного движения. Далее эта энергия при помощи шатунов и коленчатого вала преобразуется в крутящий момент.

Поршни современных двигателей работают в очень тяжелых условиях: высокие газовые и инерционные нагрузки, носящие близкий к ударному характер. Высокие температурные нагрузки, большие переменные скорости движения при наличии несовершенной смазки, и как следствие всего этого, большие силы трения и значительный износ поршня и цилиндра. Производители поршней постоянно совершенствуют надежность и долговечность своей продукции – добавляя новые конструкционные элементы и экспериментируя с материалами. В связи с этим конструкция поршней современных двигателей имеете очень сложную форму для того что бы, эта важнейшая деталь выполняла свои функции максимально надежно.

В настоящее время поршни автомобильных двигателей изготавливают из высокотехнологичных алюминиевых сплавов, в редких случаях их чугуна и еще реже из сплавов на магниевой основе и из стали.

Конструкция поршня и термины:

1) диаметр камеры сгорания в поршне

2) днище поршня

3) камера сгорания (полость камеры сгорания)

4) кромка днища

5) жаровой пояс

6) канавка компрессионного поршневого кольца

7) перемычка между кольцами

8) дно канавки поршневого кольца

9) смещенная перемычка между кольцами

10) торцы канавки

11) канавка маслосъемного поршневого кольца

12) отверстие для обратного стока масла

13) бобышка поршня

14) предохранительное расстояние между канавками

15) канавка для стопорного кольца

16) расстояние между внутренними торцами бобышек поршня

17) посадочный поясок

18) нижняя кромка юбки поршня

19) диаметр поршня, измеренный под углом 90° к оси отверстия для поршневого пальца

20) отверстие для поршневого пальца

21) глубина полости камеры сгорания

22) направляющий пояс

23) пояс поршневых колец

24) высота головки поршня

25) полная высота поршня

26) канал масляного охлаждения

27) упрочняющая вставка для кольца

28) втулка поршневого пальца

29) место для измерения диаметра поршня

30) выступ днища поршня

Типы поршней:

Поршень для дизельного двигателя с масляным каналом для охлаждения днища поршня и упрочняющей вставкой для поршневого кольца

Составной поршень-кованная стальная верхняя часть и алюминиевая юбка поршня

Поршень для бензинового двигателя с упрочняющей вставкой для поршневого кольца

Поршни со специальным напылением на юбку:

-Специальное покрытие Lofri®, Nanofri® или графитовое покрытие.

Благодаря графитовому покрытию сокращается трение между юбкой поршня и гильзой. Покрытие Lofri® применяются также для снижения уровня шума. Покрытие Nanofri® является усовершенствованным видом покрытия Lofri® и отличается содержанием наночастиц, за счет которых повышаются износостойкость и срок службы покрытия.

-Специальное покрытие юбки поршня из железа Ferrocoat® обеспечивает надежную работу поршня на алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров Alusil®

Различия между типами поршней

Не все поршни созданы одинаково. Независимо от того, хотите ли вы установить на блок цилиндров поршни с плоским верхом, тарельчатые или куполообразные, все зависит в первую очередь от требований к карману клапана и требований к сжатию. Мы рассмотрим основы, чтобы помочь вам понять различия, чтобы вы могли принять осознанное решение о том, чем запастись для следующей пользовательской сборки или обновления.

Как работает поршень

Внутри каждого двигателя вы найдете цилиндр.Внутри этого цилиндра находятся ваши поршни. Количество имеющихся у вас поршней, а также их расположение зависит от типа вашего двигателя. Работа поршня во всем этом заключается в передаче силы от взрывающегося газа на коленчатый вал. Каждый поршень внутри цилиндра соединен стержнем, который позволяет ему перемещаться вверх и вниз. Воздух и топливо смешиваются и втягиваются в цилиндр. Цилиндр сжимает смесь, искра воспламеняет ее, и у вас есть сила. Получающиеся расширяющиеся газы от этого сгорания приводят в движение поршень двигателя вперед, чтобы двигаться так же, как нажатие на педаль велосипеда заставляет колесо двигаться.

Типы поршней

Существует три типа поршней, каждый из которых назван по форме: плоский верх, купол и тарелка.

Поршни с плоским верхом

Как бы просто это ни звучало, поршень с плоским верхом имеет плоский верх. Поршни с плоским верхом имеют наименьшую площадь поверхности; это позволяет им создавать максимальную силу. Этот тип поршня идеально подходит для создания эффективного сгорания. Поршни с плоским верхом обеспечивают наиболее равномерное распределение пламени. Сложность, связанная с этим, заключается в том, что это может создать слишком большую компрессию для меньших камер сгорания.

Поршни тарелки

Поршни тарелок представляют наименьшие проблемы для инженеров. Это больше из-за того, где они используются, чем из-за собственности, которой они сами владеют. По форме они напоминают тарелку, внешние края которой слегка загнуты вверх. Обычно тарельчатые поршни используются в приложениях с наддувом, для которых не требуется распредвал с большим подъемом или высокая степень сжатия.

Купольные поршни

В отличие от тарелочных поршней, они пузыряются посередине, как верхушка стадиона.Это сделано для увеличения доступной площади верхней части поршня. Большая площадь поверхности означает меньшее сжатие. Хотя большее сжатие означает создание большей силы, существует верхний предел того, с чем может справиться каждая камера сгорания. Уменьшение степени сжатия таким образом существенно предотвращает разрушение двигателя. Это всего лишь один из инструментов, позволяющих ограничить количество создаваемой силы до того, с чем двигатель способен безопасно работать.

Если вы только начинаете, это только начало.Вы не сможете понять всю головоломку, не сопоставив ее части друг с другом. Таким образом, хотя это объясняет, что делают поршни и как имеют значение различия в форме, это необходимо понимать в контексте всего двигателя, чтобы получить полную картину. Продолжайте учиться, и вы будете в пути.

Если вам нужна помощь в обновлении вашего движка или создании индивидуальной сборки движка, позвоните нам по телефону (805) 237-8808 или отправьте электронное письмо по адресу [email protected].

Что такое поршень? — Определение, детали и типы

Что такое поршень?

Поршень — это компонент поршневых двигателей, поршневых насосов, газовых компрессоров, гидроцилиндров и пневматических цилиндров, а также других подобных механизмов.Это движущийся компонент, который заключен в цилиндр и герметизирован поршневыми кольцами.

В двигателе его цель — передавать усилие от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шток поршня и / или шатун. В насосе функция обратная, и сила передается от коленчатого вала к поршню с целью сжатия или выброса жидкости в цилиндр. В некоторых двигателях поршень также действует как клапан, закрывая и открывая отверстия в цилиндре.

Поршень — это движущийся диск, заключенный в цилиндр, который герметизирован поршневыми кольцами. Диск движется внутри цилиндра, когда жидкость или газ внутри цилиндра расширяются и сжимаются. Поршень помогает преобразовывать тепловую энергию в механическую работу и наоборот.

По этой причине поршни являются ключевым компонентом тепловых двигателей. Поршни работают, передавая выходное усилие расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал, который передает момент вращения маховику.Такая система известна как поршневой двигатель.

Поршень должен следовать циклическому процессу, чтобы он непрерывно преобразовывал тепловую энергию в работу, и есть много способов завершить этот цикл. Например:

Подводя тепло к газу внутри цилиндра, газ расширяется, увеличивая объем в цилиндре и обеспечивая полезную работу.
За счет отвода тепла от цилиндра давление газа будет уменьшаться, что облегчит его сжатие.
Подавая работу поршню, поршень сжимается обратно в исходное состояние, готовый к повторному выполнению цикла.

Схема частей поршня

Части поршня

Поршень, как движущаяся часть камеры сгорания, выполняет задачу преобразования этой высвобождаемой энергии в механическую работу. Основная конструкция поршня представляет собой закрытый с одной стороны полый цилиндр с сегментной головкой поршня с кольцевым ремнем, выступом пальца и юбкой.

Основные части поршня и их функции:

Поршневые кольца
Юбка поршня
Поршневой палец
Головка поршня / корона
Шатун
Подшипники поршня

1. Поршневое кольцо

Поддержание поршневых колец сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

В типичном автомобильном двигателе обычно бывает 3 типа поршневых колец:

Компрессионное кольцо : это верхнее боковое кольцо, ближайшее к камере сгорания. Его еще называют газовым или напорным кольцом. Кольцо предотвращает утечку продуктов сгорания. Компрессионные кольца также помогают передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра.
Грязесъемное кольцо — поршневое кольцо с конической поверхностью, расположенное в кольцевой канавке между компрессионным кольцом и масляным кольцом.Грязесъемное кольцо используется для дополнительной герметизации камеры сгорания и очистки стенки цилиндра от излишков масла. Горючие газы, проходящие через компрессионное кольцо, задерживаются грязесъемным кольцом.
Масляное кольцо — поршневое кольцо, расположенное в кольцевой канавке, ближайшей к картеру. Масляное кольцо используется для вытирания излишков масла со стенок цилиндра во время движения поршня. Излишки масла возвращаются через кольцевые отверстия в масляный резервуар в блоке двигателя.

Подробнее о: Что такое поршневое кольцо?

2.Юбка поршня

Юбка поршня относится к цилиндрическому материалу, закрепленному на круглой части поршня. Деталь обычно изготавливается из чугуна из-за его превосходной износостойкости и самосмазывающихся свойств. Юбка содержит пазы для крепления поршневого маслосъемного кольца и компрессионных колец. Юбки поршней доступны в различных дизайнах для конкретных применений.

Существует два основных типа юбок поршней:

Полная юбка : также известна как сплошная юбка.Пышная юбка имеет трубчатую форму. Он обычно используется в двигателях больших автомобилей.
Юбка тапочка: Тип юбки поршня используется для поршней мотоциклов и некоторых автомобилей. Часть юбки срезается так, чтобы на стенке цилиндра остались только задняя и передняя поверхности. Это помогает снизить вес и минимизировать площадь контакта между стенкой цилиндра и поршнем.

3. Поршневой палец / поршневой палец

Поршневой палец также известен как поршневой палец или поршневой палец, который используется для соединения поршня с шатуном и обеспечивает подшипник для поворота шатуна в качестве поршня. движется.

В самых ранних конструкциях двигателей, включая те, которые приводятся в действие паром, и во многих очень больших стационарных или судовых двигателях поршневой палец расположен в скользящей траверсе, которая соединяется с поршнем через шток.

Поршневой палец обычно представляет собой кованый короткий полый шток, изготовленный из стального сплава высокой прочности и твердости, который может быть физически отделен как от шатуна, так и от поршня или крейцкопфа.

Конструкция поршневого пальца, особенно в небольших высокооборотных автомобильных двигателях, является сложной задачей.Поршневой палец должен работать при некоторых из самых высоких температур, встречающихся в двигателе, и его расположение затрудняет смазку, оставаясь маленьким и легким, чтобы соответствовать диаметру поршня и не увеличивать чрезмерно массу поршня.

Требования к легкости и компактности требуют стержня малого диаметра, который подвергается высоким сдвигающим и изгибающим нагрузкам и имеет одни из самых высоких сжимающих нагрузок среди всех подшипников во всем двигателе.

Для решения этих проблем материалы, из которых изготовлен поршневой палец, и способ его изготовления являются одними из самых сложных из всех механических компонентов, используемых в двигателях внутреннего сгорания.

Из них получаются следующие типы штифтов.

Стационарный / фиксированный штифт : штифт крепится к выступам поршня с помощью винта. Затем шток поршня поворачивается на штифте.
Полуплавающий : палец прикрепляется к шатуну посередине, и концы пальца свободно перемещаются внутри подшипника поршня и на выступах.
Полностью плавающий : в этом типе пальца палец не прикреплен к пальцу или шатуну поршня.Вместо этого он фиксируется заглушками, зажимами или стопорными кольцами, прикрепленными к бобышкам поршня. В этом случае штифт может колебаться как на выступах, так и на стержне.

4. Головка поршня / корона

Также известна как головка поршня или купол, головка поршня является его вершиной. Это часть, которая контактирует с дымовыми газами. Это нагревает его до чрезвычайно высоких температур. Для предотвращения плавления детали головки поршня изготавливают из специальных сплавов, в том числе из стальных.

Головка поршня обычно имеет каналы и полости.Это помогает создать завихрение, улучшающее сгорание. В разных двигателях используются разные типы поршневых головок. Причины различий бывают разные. Предпочтительная конструкция головки поршня зависит от многих факторов, таких как ожидаемая производительность и тип двигателя.

5. Шатун

Шатун, также называемый шатуном, является частью поршневого двигателя, которая соединяет поршень с коленчатым валом. Шатун вместе с кривошипом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.

6. Подшипники поршня

Подшипники представляют собой части поршня, которые расположены в точках, где происходит поворотное вращение. Обычно это полукруглые куски металла, которые вставляются в отверстия в этих точках. Поршневые подшипники включают чашки на большом конце, где шток соединяется с коленчатым валом. Также есть подшипники на малом конце, где шток соединяется с поршнем.

Поршневые подшипники обычно изготавливаются из композитных металлов, таких как свинец, медь, кремний-алюминий и другие.Подшипники часто имеют покрытие для повышения твердости и выдерживания нагрузки от движений поршня и шатуна.

Типы поршней с основанием по форме

Существует три типа поршней, каждый из которых назван по форме: плоский верх, купол и тарелка.

1. Поршни с плоским верхом

Поршни с плоским верхом обеспечивают наиболее равномерное распределение пламени. Сложность, связанная с этим, заключается в том, что это может создать слишком большую компрессию для меньших камер сгорания.

2. Поршни тарелки

Поршни тарелки представляют наименьшие проблемы для инженеров. Это больше из-за того, где они используются, чем из-за того, что они сами владеют.

По форме они напоминают тарелку со слегка загнутыми наружу краями. Обычно тарельчатые поршни используются в приложениях с наддувом, для которых не требуется распредвал с большим подъемом или высокая степень сжатия.

3. Купольные поршни

В отличие от тарелочных поршней, они пузыриться посередине, как верхняя часть стадиона. Это сделано для увеличения доступной площади верхней части поршня. Большая площадь поверхности означает меньшее сжатие.

Хотя большее сжатие означает создание большей силы, существует верхний предел того, с чем может справиться каждая камера сгорания. Уменьшение степени сжатия таким образом существенно предотвращает разрушение двигателя.

Это всего лишь один инструмент, ограничивающий количество создаваемой силы до того, с чем двигатель способен безопасно работать.

Если вы только начинаете, это только начало. Вы не сможете понять всю головоломку, не сопоставив ее части друг с другом.

Таким образом, хотя это объясняет, что делают поршни и как имеют значение различия в форме, это необходимо понимать в контексте всего двигателя, чтобы получить полную картину. Продолжайте учиться, и вы будете в пути.

Типы поршней

Ниже приведены типы поршней:

Поршни ствола
Поршни крейцкопфа
Тапочные поршни
Поршни дефлектора
Гоночные поршни

1.

Поршень ствола на

Поршни ствола длинные относительно их диаметра. Они действуют как поршневые и цилиндрические крейцкопфы. Поскольку шатун на большей части своего вращения наклонен под углом, существует также боковая сила, которая воздействует вдоль стороны поршня на стенку цилиндра. Более длинный поршень помогает поддерживать это.

Поршни ствола были обычной конструкцией поршней с первых дней создания поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они использовались как для бензиновых, так и для дизельных двигателей, хотя в высокоскоростных двигателях теперь используется более легкий поршень с проскальзыванием.

Особенностью большинства поршневых поршней, особенно для дизельных двигателей, является то, что они имеют канавку для масляного кольца под поршневым пальцем в дополнение к кольцам между поршневым пальцем и головкой поршня.

Название «стволовый поршень» происходит от «ствольного двигателя» — ранней конструкции морского парового двигателя.

Чтобы сделать их более компактными, они отказались от обычного поршневого штока парового двигателя с отдельной траверсой и вместо этого были первой конструкцией двигателя, в которой поршневой палец размещался непосредственно внутри поршня.

В остальном эти поршни ствольного двигателя мало походили на поршень ствола; они были чрезвычайно большого диаметра и имели двойное действие. Их «ствол» представлял собой узкий цилиндр, установленный в центре поршня.

2.

Поршень крейцкопфа на

Для больших тихоходных дизельных двигателей может потребоваться дополнительная поддержка боковых сил, действующих на поршень. В этих двигателях обычно используются поршни крейцкопфа.

Главный поршень имеет большой шток, идущий вниз от поршня к тому, что фактически является вторым поршнем меньшего диаметра.Главный поршень отвечает за газовое уплотнение и несет на себе поршневые кольца.

Меньший поршень является чисто механической направляющей. Он проходит внутри небольшого цилиндра в качестве направляющей для ствола, а также несет поршневой палец.

Смазка крейцкопфа имеет преимущества по сравнению с цилиндрическим поршнем, поскольку его смазочное масло не подвержено тепловому воздействию сгорания: масло не загрязняется частицами сажи сгорания, оно не разрушается из-за тепла, а более тонкое, менее может использоваться вязкое масло.

Трение поршня и крейцкопфа может быть вдвое меньше, чем у цилиндрического поршня. Из-за дополнительного веса этих поршней они не используются в высокоскоростных двигателях.

3.

Поршень с проскальзыванием На

Поршень с проскальзыванием — это поршень для бензинового двигателя, размер и вес которого были максимально уменьшены.

В крайнем случае они сводятся к днищу поршня, опоре для поршневых колец и достаточному количеству оставшейся юбки поршня, чтобы оставить две площадки для предотвращения качания поршня в отверстии.

Стороны юбки поршня вокруг поршневого пальца уменьшены от стенки цилиндра.

Основная цель состоит в том, чтобы уменьшить возвратно-поступательную массу, тем самым облегчая балансировку двигателя и, таким образом, обеспечивая высокие скорости. В гоночных условиях юбки скользящего поршня могут быть сконфигурированы так, чтобы они были очень легкими, сохраняя при этом жесткость и прочность полной юбки.

Пониженная инерция также улучшает механический КПД двигателя: силы, необходимые для ускорения и замедления возвратно-поступательных частей, вызывают большее трение поршня о стенку цилиндра, чем давление жидкости на головку поршня.

Дополнительным преимуществом может быть некоторое уменьшение трения о стенку цилиндра, поскольку площадь юбки, которая скользит вверх и вниз в цилиндре, уменьшается вдвое. Однако наибольшее трение происходит из-за поршневого кольца, которое на самом деле наиболее плотно прилегает к отверстию и опорным поверхностям пальца кисти, и, таким образом, выгода уменьшается.

4.

Поршни дефлектора ons

Поршни дефлектора используются в двухтактных двигателях с компрессией картера, где поток газа внутри цилиндра должен быть тщательно направлен для обеспечения эффективной продувки.

При перекрестной продувке передаточное (впускное отверстие в цилиндр) и выпускное отверстия находятся на непосредственно обращенных сторонах стенки цилиндра.

Чтобы входящая смесь не проходила прямо от одного порта к другому, поршень имеет выступающее ребро на его головке. Это предназначено для отклонения поступающей смеси вверх вокруг камеры сгорания.

Много усилий и много различных конструкций днища поршня было потрачено на разработку улучшенной продувки. Коронки превратились из простого ребра в большую асимметричную выпуклость, обычно с крутой гранью на входе и пологим изгибом на выпуске.

Несмотря на это, перекрестная очистка никогда не была столь эффективной, как хотелось бы. В большинстве современных движков вместо этого используется портирование Schnoodle. Это помещает пару отверстий для переноса по бокам цилиндра и стимулирует вращение потока газа вокруг вертикальной оси, а не горизонтальной оси.

5.

Racing Pistons

В гоночных двигателях прочность и жесткость поршня обычно намного выше, чем у двигателя легкового автомобиля, в то время как вес намного меньше, чтобы достичь высоких оборотов двигателя, необходимых в гонках.

Поршень Функция:

Наиболее важные задачи, которые должны выполнять поршни:

Передача усилия от рабочего газа и к рабочему газу
Регулируемое ограничение рабочей камеры (цилиндра)
Уплотнение рабочей камеры
Линейное направление шатуна (ствольные поршневые двигатели)
Теплоотвод
Поддержка перезарядки вытяжкой и разрядкой (четырехтактные двигатели)
Поддержка смесеобразования (за счет подходящей формы поверхности поршня на
сторона камеры сгорания)
Управление перезарядкой (в двухтактных двигателях)
Направление уплотнительных элементов (поршневые кольца)
Направление шатуна (для шатунов с верхним направлением)

По мере увеличения удельной мощности двигателя , то же самое и с требованиями к поршню.

Характеристики поршня:

Поршни должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать:
Ударный эффект давления газов сгорания,
Колеблющуюся нагрузку и
высокую температуру газов.
Поршень должен быть:
Легкий
Бесшумный в работе и
Механически прочный.
Из-за легкости:
Инерционные потери и
Инерционные нагрузки на подшипник уменьшаются из-за изменения движения

Поршень Применение или использование:

Основное применение поршней:

Уменьшение инерции также улучшает механический КПД двигателя.
Он сжимает жидкость внутри цилиндра, следовательно, увеличивает давление и температуру жидкости внутри цилиндра.
Он также обеспечивает направление.

Преимущества поршня:

Основные преимущества поршней:

Простота механики
Гибкость и надежность
Отношение мощности к массе
Совместимость с несколькими видами топлива
Низкая рабочая температура турбины
Меньше вибрации и шум
Меньше обслуживания
Легко запускать поршень
Отлично подходит для рекуперации отходящего тепла
Обеспечивает высокую маневренность
Меньше производственных затрат
Низкие выбросы NOx
Предлагает процесс сгорания HCCI
Внутреннее устройство сбалансированный
Модульность

Поршень Недостатки:

Основными недостатками поршней являются:

Низкая топливная экономичность
Стабильность подачи топлива
Низкая эффективность при частичной нагрузке
Высокая скорость сгорания
Требуется понижающая передача

9000 2

FAQ

Что такое поршень?

Какие части поршня?

Основные части поршня:
1. Поршневые кольца
2. Юбка поршня
3. Поршневой палец
4. Головка поршня / корона
5. Шатун
6. Подшипники поршня

Какие типы поршней?

Ниже приведены типы поршней:
1. Поршни ствола
2. Поршни крейцкопфа
3. Шлифовальные поршни
4. Поршни дефлектора
5.Racing Pistons

Что такое поршень двигателя?

СВЯЗАННЫЕ СТОИМОСТИ

Детали, типы поршней, рабочие (PDF)

Из этой статьи вы узнаете , что такое поршень Как он работает? Типы поршней , зазор , головка или форма поршня и поршни с высокими эксплуатационными характеристиками — все это подробно объясняется с помощью диаграмм.А также вы можете бесплатно скачать PDF-файл этой статьи.

Что такое поршень?

Поршень — самая важная часть поршневого двигателя. Он помогает преобразовывать химическую энергию, полученную при сгорании топлива, в полезную механическую энергию.

Поршень обеспечивает передачу расширяющихся газов к коленчатому валу через шатун без потери газа сверху или масла снизу.

Поршень представляет собой цилиндрическую заглушку, которая перемещается вверх и вниз в цилиндре.Он имеет поршневое кольцо, обеспечивающее хорошее уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра. Хотя поршень кажется простой деталью, на самом деле он довольно сложен с точки зрения конструкции.

КПД и экономичность двигателя в зависимости от работы поршня. Он должен работать в цилиндре с минимальным трением и должен быть способен выдерживать большую взрывную силу, создаваемую в цилиндре, а также очень высокую температуру в диапазоне от 2000 ° C до более 2800 ° C во время работы.

Поршень должен быть как можно более прочным, однако его вес должен быть минимизирован, насколько это возможно, чтобы уменьшить инерцию из-за его возвратно-поступательной массы.

Читайте также: Список деталей автомобильного двигателя: его функции (с изображениями)

Поршень выполняет следующие функции

Принимает тягу, создаваемую сгоранием газа в цилиндре, и передает ее на шатун.
Поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре в виде газонепроницаемой пробки, вызывающей такты всасывания, сжатия, расширения и выпуска.
Поршень образует направляющую и подшипник для малого конца шатуна и принимает на себя боковую нагрузку из-за наклона штока.

Верхняя часть поршня называется головкой. Кольцевые канавки прорезаны по окружности поршня в верхней части поршня. Детали под кольцевыми канавками называются юбкой. Части поршня, разделяющие канавки, называются площадками.

Некоторые поршни имеют канавку в верхней контактной площадке, называемую тепловой заслонкой, которая снижает передачу тепла на кольца.Бобышки поршня — это те усиленные части поршня, которые предназначены для удержания поршневого пальца или пальца кисти.

Высокопроизводительные поршни

Алюминиевые поршни могут быть литыми или коваными. Кованый поршень более плотный и обеспечивает лучший путь для тепла, позволяя теплу отводиться от головки поршня. Он также имеет поток зерна, что улучшает его износостойкость. Кованый алюминиевый поршень также легче по сравнению с поршнем из чугуна. Таким образом, он создает более низкие силы инерции при ускорении и замедлении в цилиндре.

Учитывая все эти факторы вместе, можно увидеть, что кованый поршень является предпочтительным поршнем для высокопроизводительных двигателей. Для дополнительной прочности некоторые высокопроизводительные поршни также имеют особую конфигурацию юбки. Овальная юбка и волнистая юбка предназначены для обеспечения высокой прочности.

Используются в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками. Они достаточно сильны, чтобы их можно было использовать в двигателях соревнований. Поршень без бортовых бобышек поршневого пальца рассчитан на максимальную прочность и может использоваться в двигателях для соревнований.

Типы поршней

Ниже приведены различные типы поршней , используемые в двигателе:

Поршни из сплава «Lo-Ex»
Инварные поршни стойки
Автотермические поршни
Bi- Металлические поршни
Specialloid Pistons
Wellworthy Pistons

1. Поршни из сплава «Lo-Ex»

Lo-Ex — это название легкого сплава для поршня, означающего низкое температурное расширение.Он содержит следующее:

Кремний от 11 до 13%
Никель от 0,7 до 2,5%
Магний 1%
Медь 1%
Алюминий от 86,3 до 82,5%

Фактически коэффициент расширения составляет всего около 2% меньше, чем у чистого алюминия, но это улучшение в сочетании с хорошими боевыми и жаропрочными качествами делает этот сплав универсальным.

2. Инварные поршни стойки

В поршнях этого типа инвар представляет собой сплав, содержащий 36% никеля и 64% железа.Он имеет незначительный коэффициент расширения (000000063 на ° C). Стойки из инвара были вставлены в поршень, соединяющие бобышки поршневого пальца и юбку, и имеют такие пропорции, что результирующее расширение поршня почти такое же, как и расширение цилиндра.

3. Автотермические поршни

Эти типы поршней содержат стальные вставки с низким коэффициентом расширения на бобышках поршневых пальцев. Эти вставки имеют такую форму, что их концы закрепляются в юбке поршня, как показано на рисунке.

В этом случае биметаллическая деформация из-за различных коэффициентов расширения вставки и основного металла переносит часть большого начального зазора, предусмотренного на оси поршневого пальца, на ось тяги по мере того, как поршень нагревается.

Это действие позволяет поддерживать небольшие зазоры на оси тяги как в холодных, так и в горячих условиях, обеспечивая более тихую работу.

4. Биметаллические поршни

Эти типы поршней изготавливаются как из стали, так и из алюминия. Интересным примером биметаллической конструкции является дизайн Flower, показанный на рисунке. Он состоит из стальной юбки и стержневых басов.

Поскольку коэффициент теплового расширения стали довольно мал, внутри отлит из алюминиевого сплава, который образует головку поршня и маленький поршень, поршень не будет сильно расширяться, и, следовательно, могут быть сохранены меньшие холодные зазоры.

Видно, что стальная юбка функционально является частью поршня. должен быть очень маленьким и, таким образом, допускать использование небольших зазоров.

5. Поршни Specialloid

Продукция Specialloid охватывает широкий спектр поршней для нулевых двигателей, автомобильных бензиновых и дизельных двигателей, используемых для коммерческих автомобилей, промышленных канцелярских принадлежностей, рельсового тягача, главной силовой установки для судов и вспомогательных целей.

Современный дизельный поршень со специальным слоем имеет вертикальные ребра на внутренней поверхности юбки и сплошные опоры, которые воспринимают нагрузку непосредственно от венца к зоне опоры поршневого пальца.

Части венца, кольцевого ремня и юбки пропорциональны тепловым характеристикам, что приводит к значительному снижению рабочих температур, тем самым уменьшая тенденцию к заеданию кольца и искажению термического растрескивания в области карманов клапана на корпусе. обод камеры сгорания.

Предпочтительным материалом является высокопрочный сплав с низким коэффициентом расширения, имеющий содержание кремния 11-12%, называемый specialloid S. 132. Особый принцип термического потока был принят в конструкции специального поршня Specialloid, в котором нет резких изменений в секции, которые образуют барьер теплового потока.На рисунке показан типичный сверхмощный поршень Thermoflow, используемый в дизельных двигателях с высокими номинальными характеристиками.

6. Wellworthy Pistons

Wellworthy Ltd из Великобритании производит поршни для высоких нагрузок, которые будут иметь чугунные держатели колец для верхних поршневых колец. Эти вставленные держатели в последнее время устанавливаются только на одно кольцо в поршне дизельного двигателя. Таким образом, износ верхней канавки снижается до минимума по сравнению с износом в незащищенном легком сплаве.

При установке держателей колец используется процесс молекулярного связывания Al-Fin, который предотвращает любой риск ослабления вставки. Он также преодолевает большие трудности, связанные с окислением алюминия во время литья.

В бензиновых двигателях, где суровые условия работы не оправдывают использование вставки, успешная защита канавок была получена с помощью процесса анодирования.

Поршень должен обладать следующими качествами

Жестко выдерживать высокое давление.
Легкость снижает вес возвратно-поступательных масс и, таким образом, обеспечивает более высокие обороты двигателя.
Хорошая теплопроводность снижает риск детонации, обеспечивая более высокую степень сжатия.
Тишина в работе.
Материал, имеющий низкое расширение и обеспечивающий различную степень расширения чугунного блока цилиндров и алюминиевого поршня.
Юбка правильной формы для равномерной работы подшипника в рабочих условиях.

Материал поршня

Материал поршня — алюминиевый сплав.Алюминиевые поршни могут быть литыми или коваными. Для поршня также используется чугун. Первоначально чугун был универсальным материалом, поскольку он обладал отличными характеристиками износостойкости, коэффициентом расширения и общей пригодностью для производства.

Но из-за уменьшения веса деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, использование алюминия для поршней было важным. Для получения одинаковой прочности необходима большая толщина металла, теряется то же преимущество легкого металла. Алюминий уступает чугуну по прочности и износостойкости, а его больший коэффициент расширения требует большего зазора в цилиндре, чтобы избежать риска заклинивания.

Теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у чугуна, и это в сочетании с большей толщиной, необходимой для прочности, позволяет поршню из алюминиевого сплава работать при гораздо более низких температурах, чем чугунный (от 200 ° C до 250 ° C по сравнению с 400 ° до 450 ° C).

В результате на нижней стороне поршня не образуется карбонизированное масло, и картер остается более чистым. Эта охлаждающая способность алюминия теперь признана столь же ценной, как и его легкость, поршни иногда делают толще, чем это необходимо для прочности, чтобы обеспечить улучшенное охлаждение.

Зазор поршня

Что такое зазор поршня?

Поршни обычно меньше диаметра внутреннего цилиндра. Площадь между цилиндром и стенкой цилиндра называется зазором поршня.

Зазор поршня важен по следующим причинам

Он обеспечивает пространство для пленки смазки между поршнем и стенкой цилиндра для уменьшения трения.
Предотвращает заклинивание поршня: из-за очень высокой рабочей температуры поршень и блок цилиндров расширяются.Цилиндр охлаждается быстрее, чем поршень, поэтому должен быть достаточный зазор для расширения поршня, в противном случае поршень может заедать.
Если между поршнем и цилиндром нет зазора, поршню будет трудно совершать возвратно-поступательное движение в цилиндре.

Зазор поршня зависит от размера отверстия цилиндра и металла, используемого в поршне. Но обычно это от 0,025 мм до 0–100 мм. В процессе работы этот зазор заполняется маслом, так что поршень и кольца перемещаются по масляным пленкам.

Если зазор слишком мал, произойдет потеря мощности из-за чрезмерного трения, сильного износа и возможного заклинивания поршня в цилиндре. При слишком большом зазоре поршня произойдет удар поршня. Удар поршня означает внезапный наклон цилиндра, когда поршень опускается во время рабочего хода.

Поршень перемещается с одной стороны цилиндра на другую с достаточной силой, чтобы произвести отчетливый шум. По мере того, как поршень нагревается, зазор уменьшается, и шум обычно исчезает.Чтобы можно было использовать фиксированные зазоры без риска заклинивания, были введены специальные сплавы, и используются многие конструкции поршней.

Эти специальные конструкции включали шлифование кулачков до некруглых форм, полугибкие юбки с косыми прорезями, контролируемое распределение и тому подобное.

Форма головки поршня или головка поршня

Головка поршня обычно плоская, но имеет форму, соответствующую камере сгорания. Пространство сгорания можно регулировать за счет выпуклости или купола днища поршня, а выемка для клапанных головок также может быть обработана в головке поршня.

Степень сжатия можно регулировать, обрабатывая камеру сгорания в поршне, но это означает, что большая часть тепла сгорания должна потребляться через поршень, а не через головку блока цилиндров.

Смещение поршневого пальца

Поверхность поршня, которая наиболее сильно упирается в стенку цилиндра во время рабочего хода, называется основной упорной поверхностью. В некоторых двигателях поршневой палец смещен от средней линии поршня к этой поверхности. Если поршневой палец отцентрирован, вспомогательная упорная поверхность будет оставаться в контакте со стенкой цилиндра до конца такта сжатия.

Но угол поворота шатуна изменяется слева направо, как только начинается рабочий ход. Это вызывает внезапное смещение бокового упора на поршень с вспомогательной упорной поверхности на большую упорную поверхность. Если есть заметный зазор, произойдет удар поршня.

Но если поршневой палец смещен, давление сгорания вызовет наклон поршня, когда поршень приближается к ВМТ, так что нижний конец основной упорной поверхности сначала соприкоснется со стенкой цилиндра.

Затем, после того, как поршень проходит ВМТ и происходит реверсирование бокового усилия, происходит полный контакт основных поверхностей осевого усилия с меньшей тенденцией к возникновению удара поршня.

Контроль расширения в поршнях

Во время работы поршень на много градусов горячее, чем цилиндр, потому что цилиндр окружен охлаждающей водой. Следовательно, этот поршень расширяется больше, чем цилиндр. Это расширение необходимо контролировать, чтобы избежать потери надлежащего зазора поршня.Такая потеря может вызвать серьезные проблемы с двигателем.

Проблема более точна с алюминиевыми поршнями, потому что алюминий расширяется быстрее, чем железо, при повышении температуры. Расширение юбки поршня можно контролировать несколькими следующими способами.

Удерживая тепло от нижней части поршня.
Сделав тепловую заслонку
Кулачок шлифуя поршень
Используя распорки

1. По возможности удерживая тепло от нижней части поршня.

Это можно сделать в поршне с полной юбкой, вырезав горизонтальные пазы в поршне чуть ниже нижней канавки масляного регулировочного кольца. Эти прорези сокращают путь тепла, идущего от головки блока цилиндров к юбке.

Таким образом, юбка не сильно нагревается и не так сильно расширяется. В некоторых поршнях с полной юбкой в юбке также прорезаны вертикальные прорези, которые позволили бы металлу расширяться в юбке с заметным увеличением диаметра поршня.

2. Изготовление тепловой перемычки

Тепловая перемычка имеет канавку в верхней части поршня.Это уменьшает размер пути, по которому тепло может проходить от головки поршня к юбке. Юбка, таким образом, работает холоднее и не так сильно расширяется.

3. Шлифовка поршня кулачком.

Поршни обработаны так, что в холодном состоянии они имеют слегка овальную (эллиптическую) форму. Эти поршни называются поршнями с кулачковой шлифовкой. Следовательно, его площадь контакта со стенкой цилиндра увеличивается.

Малая ось эллипса лежит в направлении оси поршневого пальца. Большее расширение вдоль малой оси вызвано бобышками поршня.Таким образом, поршень после расширения при рабочей температуре становится круглым.

4. С помощью распорок

Расширение поршня также можно контролировать с помощью распорок, лент или ремней, залитых в поршень. Это приводит к тому, что внешнее усилие расширяющейся головки поршня переносится больше к бобышкам поршневого пальца, чем к упорным поверхностям, так что эффект аналогичен эффекту поршней с кулачковым шлицем.

Заключение

Надеюсь, я рассказал все о поршне.Поршень — одна из самых важных частей любого двигателя, если у вас есть какие-либо вопросы о « типах поршней », вы можете задать их нам в комментариях, я отвечу вам. Если вам понравилась эта статья о типах поршней, поделитесь ею с друзьями.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о наших новых сообщениях.

Вы можете загрузить PDF-файл , нажав ниже.

Вот и все, спасибо за чтение.

Читать дальше:

Типы автомобильных поршней, которые вам нужно знать о

Двигатель Поршни различаются по-разному, и правильный тип поршня зависит от нескольких факторов.Обычно один тип поршня будет иметь превосходящие качества по сравнению с другие, но в основном в определенных приложениях. Мы составили описание различная конструкция автомобильного поршня, материал и способ изготовления. Используйте информацию, чтобы помочь вам составить мудрое решение, особенно если вы рассматриваете двигатель перестроить.

Во-первых, о работе поршня в двигателе автомобиля.

Поршень двигателя совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и передает движение через шатун на коленчатый вал.Коленчатый вал вращается и поворачивает колеса автомобиля. Для обеспечения плавного движения вперед и назад поршень в автомобильных двигателях состоит из различных частей.

Детали поршня включают головку или головку поршня, поршень. юбка, шатун и мелкие детали, такие как болты, подшипники и поршневые кольца. Эти части должны сыграть свою роль в функционирование поршня и большего двигателя.

Головка поршня имеет влияние на процесс сгорания и, следовательно, на общую производительность двигателя.Он образует дно камеры сгорания, что означает несколько вещей. Головка поршня будет определить качество завихрения или турбулентности всасываемого воздуха, рассеивания пламени и распределение топлива.

Производители автомобильных поршней изготавливают эти автозапчасти с головками различного дизайна. У каждого дизайна есть свои лучшие качества. Минусы тоже. Чтобы дать вам представление об этих вариантах, вот названия типов поршней, основанные на конструкции головки поршня.

Тип поршня в соответствии с конструкцией головки

Источник: http: // www.2040-parts.com

Поршни с плоским верхом

Как следует из названия, этот тип поршня имеет плоский верх. Конструкция позволяет поршню достичь одного из самых эффективных процессы горения. Когда голова плоская, пламя распространяется равномерно, и топливо горит более эффективно.

Потому что уменьшенной площади поверхности и равномерного сгорания поршень с плоским верхом создает большую возвратно-поступательную силу. Эти типы поршней легко делать. Это снижает цену поршня, но также снижает стоимость ремонта или покупки двигателя.

Источник: http://www.stevesnovasite.com

Поршни тарелки

Это поршневой тип также известен как поршень чаши. Он имеет пластинчатую форму с приподнятыми внешними краями. Из-за повышенного горения объем камеры, блюдо поршни достигают более низкой степени сжатия. Хотя это и является недостатком, в некоторых ситуациях эта характеристика является преимуществом. где не требуется высоких возвратно-поступательных движений.

Поршни тарелки часто используются в двигателях с турбонаддувом. сгорание с наддувом или с наддувом.Они помогают предотвратить детонацию или детонацию. вызвано усиленным сжатием. В некоторых двигателях поршни помогают сдерживать топливный спрей, помогающий улучшить процесс сгорания. В старых двигателях на процесс будет влиять несколько факторов: поршень тип, конструкция карбюратора и объем цилиндра.

Источник: http://www.coasthigh.com

Купольные поршни

Конструктивно этот поршень тип противоположен тарелке поршневой. Как следует из названия, поршень принимает форму приподнятого центра.Это увеличивает площадь поверхности голова значительно. Газы сгорания должны идти дальше. В результате купольные поршни известны тем, что создают плохо работающие камеры сгорания при недостаточном горении. Это снижает сжатие соотношение.

Пониженная компрессия может быть недостатком купольного поршня. Однако это требование для некоторых двигателей. Он ограничивает силу, которую могут создавать поршни, и защищает двигатель. Другими словами, двигатель развивает только ту мощность, которую он может выдержать.В современном двигателе использование поршневого куполообразного типа, дозирующее устройство и другие автомобильные системы могут помочь улучшить экономию топлива.

Тип поршня по материалу

Классификация также может быть основана на поршневых материал. При выборе поршня тип Материал обуславливает многие его эксплуатационные характеристики. Качества включить тепловую проводимость и расширение показатели, износостойкость, способность противостоять нагреванию и нагрузкам, долговечность и более.

Производители поршней используют разные металлы для изготовления шатунов. и поршни.Основные чугун и алюминий сплав. Хотя бросить железные поршни все еще производятся, алюминиевый сплав преобладает в автомобильных поршнях рынок. Давайте посмотрим описание каждого типа поршня в зависимости от материала.

Поршни чугунные

Чугун — это материал поршня, содержащий 2% или больше углерода. Варианты этого материала включают белый чугун, серый чугун. чугун, высокопрочный чугун и высокопрочный чугун. Поршень из железа расширяется меньше, обычно со скоростью цилиндра, внутри которого он совершает возвратно-поступательное движение.

Низкая степень расширения помогает избежать ударов поршня. Это также предотвращает потерю сжатия, которая может возникнуть в результате изменения зазора поршня. Обратной стороной железных поршней является их больший вес как для поршня, так и для коленчатого вала, что увеличивает инерцию возвратно-поступательной массы. По этой причине чугунные поршни идеальны только для двигателей с низкой частотой вращения.

Поршни из алюминиевого сплава

Алюминиевый сплав, используемый производителями поршней, содержит несколько элементов (медь, цинк, марганец, и др.) и алюминий в качестве основного материала.Алюминий — легкий металл. При изготовлении поршней он помогает уменьшить силы инерции. Это делает материал, подходящий для двигателей с высокими оборотами.

Помимо снижения веса, поршневой тип из алюминиевого сплава имеет более высокую теплопроводность, чем железо. Материал обеспечивает эффективную передачу тепла между поршнем и цилиндром. Это преимущество, учитывая высокий уровень нагрева камеры сгорания, который приводит к образованию углерода. Алюминиевые поршни также испытывают меньшие колебания температуры внутри узла, особенно между головкой поршня и областью кольца.

Тип поршня по методу изготовления

Производители автомобильных поршней используют разные методы для изготовления этих автомобилей. части. К ним относятся литье, ковка и заэвтектический процесс. В методы производят поршни разного качества для различных применений.

Кованые поршни

Кованые поршни изготавливаются с помощью прессов, в которых кусок металла забивается в форма поршня. Несмотря на то, что ковка трудоемка, она дает более прочные поршней, чем другие методы.Это связано с полученным зерном состав.

Но кованые поршни расширяются и сжимаются с большей скоростью, что требует большего зазора поршня и цилиндра. Поршни часто используются в тяжелых условиях эксплуатации, когда поршневой узел испытывает большую нагрузку.

Литой поршень

Эти типы поршней изготавливаются путем заливки жидкого металла в формы. Бросать поршни не так прочны, как кованые, но все же могут держаться, когда двигатель мягкий.Обладают лучшими износостойкими и термическими характеристиками. чем кованые типы. В результате возможны более узкие зазоры поршень-цилиндр. Именно по этой причине используется железо. сделать как поршневой, так и поршневой части кольца.

У литых поршней

есть свои недостатки. Они рекомендованы только для двигателей малой мощности. Не рекомендуется использовать их на форсированных двигателях, например, с турбонагнетателем или нагнетателем. Кроме того, современная наука создала алюминиевые сплавы с прекрасными характеристиками.Старые автомобили могут по-прежнему иметь чугунные поршни, так как они обычно являются легковыми двигателями.

Поршни сверхэвтектические

Изготовлены методом литья, заэвтектические поршни с добавлением кремния во время изготовления. Добавление силиконового материала улучшает износостойкость, термическое сопротивление и другие качества. В результате этот поршневой тип сильнее, чем обычный литой поршень, причем более прочный.

Однако заэвтектические поршни

не так прочны, как кованые.Если они подвергаются экстремальным нагрузкам и усилиям, они будут демонстрировать плохую пластичность и ломаться. Поршни подходят для двигателей, которые в основном используются на улице, а иногда и в высокоскоростных и тяжелых условиях.

Заключение

Автомобильные поршни могут быть разных форм из разных материалов, конструкции, методы, используемые для их производства. Поршень используемый тип дает разные характеристики, и в некоторой степени влияет на мощность двигателя. При восстановлении двигателя вам нужно будет выбрать правильный тип поршня, иначе вы не получите наилучших результатов.эта статья должны помочь вам принять решение с осознанной точки зрения.

Поршень двигателя — x-engineer.org

Содержание

Обзор

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания. Основная функция поршня — преобразовывать давление, создаваемое горящей топливовоздушной смесью, в силу, действующую на коленчатый вал. Легковые автомобили имеют поршни из алюминиевого сплава, в то время как грузовые автомобили также могут иметь поршни из стали и чугуна.

Поршень является частью кривошипно-шатунного механизма (также называемого кривошипно-шатунным механизмом ), который состоит из следующих компонентов:

поршень
поршневые кольца
шатун
коленчатый вал

Изображение: Привод коленчатого вала двигателя (кривошипно-шатунный механизм) Авторы и права: Rheinmetall

Поршень также выполняет второстепенные функции двигателя :

способствует отводу тепла , образующемуся при сгорании
обеспечивает герметичность камеры сгорания , предотвращает утечки газа из нее и проникновение масла в камеру сгорания
направляет движение шатуна
обеспечивает к непрерывную смену газов в камере сгорания
создает переменного объема в камере сгорания

Изображение: Kolbenschmidt поршни
Кредит: Kolbenschmidt

Назад

Детали

Форма поршня в основном зависит от типа двигателя внутреннего сгорания.Поршни бензиновых двигателей обычно легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет множество тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:

поршень головка , также называемая верхняя часть или корона : это верхняя часть поршня. который вступает в контакт с давлением газа в камере сгорания
кольцевой ремень : верхняя средняя часть поршня, когда поршневые кольца расположены
выступ штифта : нижняя средняя часть поршня который содержит поршневой палец
юбка поршня : область под кольцевым ремнем

Изображение: оси поршневого пальца и юбки

Изображение: Главные детали поршня
Кредит: [3]

где:

верх поршня
верхняя фаска
кольцевой ремень
распорки
стопорный зажим штифта
выступ штифта
поршневой палец
поршневые кольца
юбка поршня

Поршень соединен с шатуном через поршневой палец (7).Штифт позволяет поршню вращаться вокруг оси штифта. Штифт удерживается в поршне с помощью фиксатора пальца (5).

За головкой поршня подходит кольцевой ремень (также называемый кольцевой зоной) (3). Большинство поршней имеют три кольцевых канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Верхнее кольцо называется компрессионным кольцом , среднее на нем — скребковое кольцо , а нижнее — кольцо контроля масла . Компрессионное кольцо должно герметизировать камеру сгорания, чтобы предотвратить утечку внутренних газов в блок двигателя.Маслоуправляющее кольцо соскребает масло со стенок цилиндра, когда поршень находится на рабочем или выпускном такте. Среднее кольцо выполняет комбинированную функцию обеспечения сжатия в цилиндре и удаления излишков масла со стенок цилиндра.

Юбка поршня (8) удерживает поршень в равновесии внутри цилиндра. Обычно он покрывается материалом с низким коэффициентом трения, чтобы уменьшить потери на трение. В отверстии или бобышке (6) поршня находится поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.

Вернуться назад

Геометрические характеристики

Поршни должны правильно работать в широком диапазоне температур, от -30 ° C до 300-400 ° C. В то же время он должен быть достаточно легким, чтобы иметь низкую инерцию и обеспечивать высокие обороты двигателя. Ниже представлена пара геометрических характеристик поршня.

Овальность поршня

Из-за процесса сгорания температура внутри цилиндров двигателя достигает сотен градусов Цельсия.Поршень является одним из основных компонентов, который поглощает часть выделяемого тепла и отводит его в моторное масло. Поскольку ось поршневого пальца содержит больше материала, чем ось юбки, тепловое расширение вдоль оси пальца немного выше, чем тепловое расширение вдоль оси юбки. По этой причине поршень имеет овальную форму, диаметр по оси пальца на 0,3-0,8% меньше диаметра по оси юбки [6].

Изображение: Овальность поршня

Коническая форма поршня

Форма поршня не идеальна для цилиндра.При низкой температуре зазор между поршнем и цилиндром двигателя больше по сравнению с высокими температурами. Кроме того, зазор не является постоянным по длине поршня, он меньше вокруг верхней части поршня по сравнению с областью юбки поршня. Это необходимо для большего теплового расширения головки поршня, поскольку она содержит больший объем металла.

Изображение: Зазор поршня (коническая форма)

Изображение: Тепловое расширение поршня (если цилиндрическая форма)

Смещение поршневого пальца

Движение поршня внутри цилиндра свободы, 1 первичный и 2 вторичных:

по вертикальной оси цилиндра, между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) (первичная, ось Y)
вокруг Ось пальца (вторичная, α — угол)
вдоль оси юбки (вторичная, ось x)

Первичное движение создает крутящий момент на коленчатом валу, это желательно с механической точки зрения.Вторичные движения происходят из-за комбинации нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (удар поршня).

Изображение: Осевое усилие поршня и смещение пальца

Когда коленчатый вал вращается по часовой стрелке, левая сторона цилиндра называется упорной стороной (TS) , а противоположная сторона известна как противодействующая упорная сторона (ATS). .Удары поршня могут происходить с обеих сторон цилиндра. Удар поршня возбуждает блок цилиндров и проявляется в виде поверхностных вибраций, которые в конечном итоге излучаются в виде шума в непосредственной близости от двигателя [9]. Еще одно неудобство заключается в том, что когда поршень движется через ВМТ и ВТС, на коленчатый вал создается повышенная нагрузка, поскольку поршень совмещен с центром вращения коленчатого вала.

Смещение поршневого пальца — это несоосность между центром отверстия поршневого пальца и центром коленчатого вала.За счет этого в конструкции улучшаются шумовые характеристики двигателя из-за ударов поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шумовая вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где это возможно. Вторая причина — повышение мощности двигателя за счет уменьшения внутреннего трения в TS и ATS.

Смещение пальца снижает механическое напряжение, возникающее в соединительной штанге, когда она достигает ВМТ или НМТ, потому что шатун не должен толкать поршень в противоположном направлении в конце хода.Это смещение заставляет стержень перемещаться по дуге в ВМТ и НМТ.

Назад

Механическая нагрузка

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) , который должен выдерживать наибольшие механические и термические нагрузки. Из-за поршня мощность ДВС ограничена. В случае очень высокой термической или механической нагрузки поршень выходит из строя в первую очередь (по сравнению с блоком цилиндров, клапанами, головкой блока цилиндров). Это связано с тем, что поршень должен быть компромиссом между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.

Циклическое нагружение поршня из-за [6]:

сила газа от давления в цилиндре
сила инерции от колебательного движения поршня и
поперечная сила от опоры силы газа наклонным шатуном, а сила инерции колеблющегося шатуна

определяет механическую нагрузку .

Вертикальные силы, действующие на поршень, состоят из: сил давления, , создаваемых расширяющимися газами, и сил инерции, , создаваемых собственной массой поршня [10].

\ [F_ {p} = F_ {gas} + F_ {ineria} \]
Силы инерции намного меньше сил давления и имеют наибольшую интенсивность, когда поршень меняет направление, в ВМТ и НМТ.
Изображение: Напряжение поршня по Мизесу и механическая деформация
Кредиты: [7]
Изображение: Вертикальные силы поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала
Кредиты: [7]
Вышеуказанные силы поршня рассчитываются с использованием передовых методов анализа методом конечных элементов для алюминиевого поршня, используемого в легковых автомобилях с дизельным двигателем [7].
Процесс сгорания имеет разные характеристики для дизельного и бензинового ДВС. В дизельном двигателе пиковое давление газа при сгорании может достигать 150 — 160 бар. В бензиновом двигателе максимальное давление ниже 100 бар. Из-за более высокого давления поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие механические нагрузки.
Чтобы работать без сбоев в таких суровых условиях, поршни дизельных двигателей конструируются более тяжелыми, прочными и имеют большую массу.Недостатком является более высокая инерция, более высокие динамические силы, поэтому максимальная частота вращения двигателя ниже. Одна из причин, по которой дизельные двигатели имеют более низкую максимальную скорость (около 4500 об / мин) по сравнению с бензиновыми двигателями (около 6500 об / мин), — это более тяжелые механические компоненты (поршни, шатуны, коленчатый вал и т. Д.).
Вернуться
Тепловая нагрузка
Головка поршня находится в прямом контакте с горящими газами внутри камеры сгорания, поэтому она подвергается высоким тепловым и механическим нагрузкам .В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) головка поршня может быть плоской или содержать чашу .
Тепловая нагрузка от температуры газа в процессе сгорания также является циклической нагрузкой на поршень. Он действует в основном во время такта расширения на поршне со стороны камеры сгорания. В других тактах, в зависимости от принципа действия, тепловая нагрузка на поршень снижается, прерывается или даже оказывает охлаждающий эффект во время газообмена.Как правило, передача тепла от горячих дымовых газов к поршню происходит в основном за счет конвекции, и лишь небольшая часть является результатом излучения.
Изображение: Рабочие температуры поршня
Кредиты: [3]
Тепло, выделяемое при сгорании, частично поглощается поршнем. Большая часть тепла передается через площадь кольца поршня (около 70%). Юбка поршня отводит 25% тепла, а остальное передается на поршневой палец, шатун и масло.Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами сгорания. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что при этом сгорает больше воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.
Изображение: Распределение температуры в поршне бензинового двигателя
Кредит: [6]
Изображение: Распределение температуры в поршне дизельного двигателя с каналом охлаждения
Кредит: [6]
Изображение: Тепловая нагрузка поршня
Кредит: [7]
Что касается такта расширения, продолжительность действия тепловой нагрузки от сгорания очень мала.Следовательно, только очень небольшая часть составляющей массы поршня вблизи поверхности на стороне сгорания следует за циклическими колебаниями температуры. Таким образом, почти вся масса поршня достигает квазистатической температуры, которая, однако, может иметь значительные локальные изменения.
Вернуться назад
Охлаждение
По мере увеличения удельной мощности современных двигателей внутреннего сгорания поршни подвергаются возрастающим тепловым нагрузкам. Поэтому эффективное охлаждение поршня требуется чаще, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации.
Изображение: 2009 Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) Головка поршня и масляная форсунка
Кредит: GM
Температуру поршня можно снизить за счет циркуляции масла через среднюю область поршня. Это может быть достигнуто с помощью маслоструйных устройств, установленных на блоке цилиндров, которые впрыскивают моторное масло через отверстие, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке (НМТ).
Компания Tenneco Powertrain разработала новый стальной поршень для дизельных двигателей с «герметичной на весь срок службы» охлаждающей камерой в головке, что позволяет поршням безопасно работать при температурах в головке более чем на 100 ° C выше действующих ограничений.
Изображение: технология охлаждения поршня EnviroKool
Кредит: Tenneco
Для формирования коронки EnviroKool внутри поршня с помощью сварки трением создается встроенный охлаждающий канал, который затем заполняется высокотемпературным маслом и инертным газом. Эта камера постоянно закрыта приварной заглушкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.
Вернуться
Типы
Геометрия поршня ограничена из-за кубатуры ДВС. Поэтому основной способ увеличения механического и термического сопротивления поршня — увеличение его массы. Это не рекомендуется, потому что поршень с большой массой имеет большую инерцию, которая преобразуется в высокие динамические силы, особенно при высоких оборотах двигателя. Сопротивление поршня можно улучшить за счет оптимизации геометрии, но всегда будет компромисс между массой, механическим и термическим сопротивлением.
На первый взгляд поршень кажется простым компонентом, но его геометрия довольно сложна:
Изображение: Техническое описание дизельного поршня
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Техническое описание бензинового поршня
Кредит: Kolbenschmidt
Условные обозначения:
диаметр чаши
головка поршня
камера сгорания (чаша)
кромка головки поршня
верхняя поверхность поршня
канавка под компрессионное кольцо
посадочная площадка кольца
основание канавки
углубление под кольцо
стороны канавки
канавка маслосъемного кольца
отверстие возврата масла
выступ поршневого пальца
расстояние до канавки
канавка для стопорного кольца
расстояние до ступицы поршня
расстояние до ступицы поршня
ступенчатая кромка
диаметр поршня 90 ° C снова st отверстие поршневого пальца
отверстие поршневого пальца
глубина чаши
юбка
зона кольца
высота сжатия поршня
длина поршня
канал маслоохладителя
держатель кольца
втулка болта
измерительное окно диаметра
развала короны
Как видите, между дизельными и бензиновыми поршнями есть существенные различия.
Поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие давления и температуры, поэтому они больше, крупнее и тяжелее. Они могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, стали или их комбинации. Поршень дизеля содержит часть камеры сгорания в головке поршня. Из-за формы поперечного сечения головки поршня поршень дизельного двигателя также называют поршнем с головкой омега.
Поршни бензиновых двигателей легче и предназначены для более высоких оборотов двигателя.Они изготавливаются из алюминиевых сплавов и обычно имеют плоскую головку. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) имеют специальные головки, позволяющие направлять поток топлива качающимся движением.
Ниже вы можете увидеть несколько изображений дизельных и бензиновых (бензиновых) двигателей в высоком разрешении.
Изображение: LS9 6.2L V-8 SC поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с непрямым впрыском)
Кредит: GM
Изображение: Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) поршень (алюминиевый, бензиновый / бензиновый двигатель с прямым впрыском)
Кредит: GM
Изображение: Поршень дизельного двигателя автомобиля с кольцами (алюминий, дизель)
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) )
Кредит: Tenneco
Назад
Материалы
Большинство поршней для автомобильной промышленности изготавливаются из алюминиевых сплавов .Это потому, что алюминий легкий, обладает достаточной механической прочностью и хорошей теплопроводностью. Есть тяжелые применения, коммерческие автомобили, в которых используются поршни из стали , которые более устойчивы к более высоким давлениям и температурам в камере сгорания.
Алюминиевые поршни производятся из литых или кованых жаропрочных алюминиево-кремниевых сплавов. Есть три основных типа алюминиевых поршневых сплавов. Стандартный поршневой сплав представляет собой эвтектический сплав Al-12% Si, содержащий дополнительно ок.По 1% каждого из Cu, Ni и Mg [3].
Основными алюминиевыми сплавами для поршней являются [3]:
эвтектический сплав (AlSi12CuMgNi): литой или кованый
заэвтектический сплав (AlSi18CuMgNi): литой или кованый
специальный эвтектический сплав (AlSi12Cu4Ni2Mg только для
). алюминиевый сплав имеет более низкую прочность, чем чугун, поэтому необходимо использовать более толстые секции, поэтому не все преимущества легкого веса этого материала реализуются. Кроме того, из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминиевые поршни должны иметь больший рабочий зазор.С другой стороны, теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у железа. Это, вместе с большей толщиной используемых секций, позволяет алюминиевым поршням работать при температурах примерно на 200 ° C ниже, чем чугунные [8].
В некоторых случаях прочность и износостойкость поршней из алюминиевого сплава недостаточны для удовлетворения требований по нагрузке, поэтому используются черные материалы (например, чугун, сталь). Существует несколько методов использования черных металлов в производстве поршней:
в качестве местного армирования, вставок из черных металлов (т.е.g., опоры колец)
в виде удлиненных частей композитных поршней (например, днища поршня, болтов)
поршни, полностью изготовленные из чугуна или кованой стали
Изображение: композитный поршень для тяжелого двигателя — поперечное сечение
Кредит: [8]
Изображение: Поршень композитной конструкции для судовых дизельных двигателей
Кредит: Warstila
В поршнях и поршнях используются два типа черных металлов компоненты [6]:
чугун :
аустенитный чугун для держателей колец
чугун с шаровидным графитом для поршней и юбок поршней
сталь
хромомолибденовый сплав (42CrMo4)
хромомолибден-никелевый сплав (34CrNiMo6)
молибден-ванадиевый сплав (38MnVS6)
Cas • Железные материалы обычно имеют содержание углерода> 2%.Поршни высоконагруженных дизельных двигателей и другие высоконагруженные компоненты двигателей и конструкции машин преимущественно изготавливаются из сферолитического чугуна M-S70. Этот материал используется, например, для изготовления цельных поршней и юбок поршней в композитных поршнях [6].
Сплавы железа, обозначенные как стали, обычно имеют содержание углерода менее 2%. При нагревании они полностью превращаются в ковкий (пригодный для ковки) аустенит. Поэтому сплавы железа отлично подходят для горячей штамповки, такой как прокатка или ковка.
Изображение: Стальной поршень против алюминиевого поршня
Кредит: Kolbenschmidt
По сравнению с алюминиевыми поршнями, стальные поршни обладают большей механической прочностью при гораздо меньшем размере. По этой причине они в основном предпочтительны для дизельных двигателей, которыми оснащаются грузовые автомобили.
Вернуться назад
Technologies
Существует несколько усовершенствованных поршневых технологий, каждая из которых имеет целью увеличить механическое и / или термическое сопротивление, снизить коэффициент трения или общую массу (сохраняя в то же время механические и термические свойства. ).
Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых на заводе Kolbenschmidt , каждый с уникальными технологиями.
Изображение: Поршень бензинового двигателя оптимизированной по весу конструкции LiteKS® с держателем кольца
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Поршень дизеля с охлаждающим каналом, втулкой болта и держателем кольца
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Шарнирно-сочлененный поршень дизеля с кованой верхней стальной частью и алюминиевой юбкой
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Литые держатели колец из чугуна многократно увеличивают долговечность первой кольцевой канавки дизельных поршней.Kolbenschmidt является лидером в разработке соединения Alfin с держателем кольца
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Канавки под кольцо с твердым анодированием предотвращают износ и микросварку поршней для бензиновых двигателей
Кредит: Kolbenschmidt
75 Изображение
Поршни KS Kolbenschmidt имеют специальное покрытие LofriKS®, NanofriKS® или графит на юбке поршня. Они уменьшают трение внутри двигателя и обеспечивают хорошие характеристики при аварийной работе. Покрытия LofriKS® также используются по акустическим причинам.Их использование сводит к минимуму шумы от хлопка поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного и испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия. ®) гарантируют надежную работу при использовании в алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®)
Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Отверстия поршневого пальца специальной формы (Hi-SpeKS®) повышают динамическую нагрузочную способность станины поршневого пальца, тем самым увеличивая долговечность поршня
Кредит: Kolbenschmidt
Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых компанией Tenneco Powertrain (ранее Federal Mogul) , каждый из которых основан на уникальных технологиях.
Изображение: Поршень Elastothermic® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)
Характеристики:
— поршень с охлаждающим каналом улучшает мощность и расход топлива уменьшенных бензиновых двигателей
— канал эластотермического охлаждения снижает температуру днища поршня на около 30 ° C
— снижение температуры первой кольцевой канавки примерно на 50 ° C, следовательно, уменьшение отложений углерода и износ канавок и колец для длительного срока службы; низкий расход масла и удар по
; — снижение риска неконтролируемого возгорания, например, при низкой скорости предварительного нагрева. зажигание
Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Изображение: Алюминиевые дизельные поршни
Характеристики:
— оптимизированное расположение каналов для максимального охлаждения может привести к снижению температуры обода барабана до 10%. методы значительно улучшают конструктивную устойчивость (даже с тонкостенными конструкциями)
— реструктуризация камеры сгорания wl обод и основание чаши могут обеспечить до 100% увеличение усталостного ресурса
Поршень Monosteel® обеспечивает прочность и охлаждающую способность, чтобы удовлетворить самые жесткие требования к двигателям на рынках тяжелых и промышленных двигателей, включая новое поколение давлений срабатывания двигателя, необходимых для дорожных правил Евро VI и выше.
Прочная конструкция, состоящая из сварных с помощью инерционной сварки кованых стальных секций, образующих большие охлаждающие галереи, позволяет поршням Monosteel выдерживать возрастающие механические нагрузки. Эволюция Monosteel включает в себя последние разработки для промышленных двигателей с большим диаметром цилиндра, а также использование тонкостенных легких поковок и отливок для дизельных двигателей легковых автомобилей.
Основные характеристики продукта:
— большая закрытая структурная галерея с превосходным охлаждением обода чаши и кольцевой канавки, уменьшающим деформацию канавки и улучшающим контроль масла и газового уплотнения
— профилированное отверстие под палец без втулки
— юбка по всей длине для устойчивого поршня динамика, снижение риска кавитации гильзы и улучшение кольцевого уплотнения.
— процесс обеспечивает гибкость материала с возможностью выбора материала коронки для уменьшения коррозии или окисления и / или выбора материала юбки для повышения технологичности.
Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Изображение: Поршни с покрытием EcoTough® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких или тяжелых автомобилей)
Поршень с покрытием EcoTough® обеспечивает важные преимущества, которые помогают удовлетворить потребности клиентов в более эффективные конструкции двигателей, в том числе сниженный расход топлива и выбросы CO ₂. Он сочетает в себе низкий износ и низкое трение в одном применении и снижает расход топлива на 0,8% по сравнению с обычными покрытиями поршней.
Ключевые преимущества включают:
— совместим с существующей и усовершенствованной отделкой отверстий цилиндров и может беспрепятственно внедряться в серийное производство двигателей в качестве изменения на ходу
— состав обеспечивает большую толщину, чем поршни с обычным покрытием, обеспечивая дополнительную защиту
— соответствует строгим экологическим стандартам ; не содержит токсичных растворителей.
— запатентованное усовершенствованное покрытие юбки поршня с твердыми смазочными материалами и армированием углеродными волокнами, специально разработанное для тяжелых условий работы с бензином.
— Снижение трения в силовом цилиндре (поршень + кольца) на 10% по сравнению сстандартные покрытия, улучшение экономии топлива до 0,4% / CO ₂ сокращение в европейских испытаниях ездового цикла
— снижение износа на 40% по сравнению со стандартными бензиновыми покрытиями, повышенная надежность современных бензиновых двигателей с наддувом DI
— EcoTough® — это запатентованное FM-покрытие
Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Изображение: Поршень DuraBowl® (алюминиевый поршень для дизельных легких или тяжелых автомобилей)
Усиление поршня DuraBowl® Особенности частичного переплавления кромки чаши :
— чрезвычайное улучшение структуры алюминиевого материала, созданное локализованным переплавом с использованием технологии TIG.
— до 4 раз улучшенная долговечность в двигателях с высокой удельной мощностью по сравнению с поршнями без переплавки барабана.Допускает форму камеры сгорания, подвергающуюся высоким нагрузкам.
— Технология FM DuraBowl® расширяет пределы алюминиевых поршней в самых сложных условиях за счет увеличения усталостной прочности (циклов) поршня
Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Изображение: Elastoval II сверхлегкие поршни (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)
Технология бензиновых поршней Avanced Elastoval® II основана на:
— глубоких карманах под коронкой
— наклонных боковых панелях
— облегченной конструкции опоры пальца
— тонких стенках 2.5 мм
— оптимизированная площадь юбки и гибкость
— Высокоэффективный сплав FM S2N
Характеристики и преимущества включают:
— снижение веса на 15% по сравнению с бензиновыми поршнями предыдущего поколения
— обеспечивает удельную мощность до 100 кВт / л
— оптимизировано характеристики шума и трения
Совместимость с опцией держателя кольца alfin для повышения пикового давления в цилиндре и устойчивости к детонации
Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Вернуться назад
Часто задаваемые вопросы
Какие поршни используются для?
Поршни используются в двигателях внутреннего сгорания для передачи усилия на шатун и коленчатый вал, создавая крутящий момент двигателя.Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.
Что такое поршень и как он работает?
Поршень — это компонент двигателя внутреннего сгорания, сделанный из алюминия или стали, используемый для преобразования давления газа из камеры сгорания в механическую силу, передаваемую на шатун и коленчатый вал.
Из чего сделан поршень?
Поршень может быть изготовлен из цветного материала, алюминия (Al) или черных металлов, например, чугун или сталь .
Какие бывают два типа поршневых колец?
Два типа поршневых колец: компрессионные, кольца и масляные кольца .
Какие два основных типа поршневых двигателей?
Двумя основными типами поршневых двигателей являются: дизельный двигатель поршневой и бензиновый (бензиновый) двигатель поршневой. Функция материала, два основных типа поршня: поршень из алюминия и поршень из стали .
Каков срок службы поршней?
Поршень должен служить в течение всего срока службы автомобиля, если условия эксплуатации являются номинальными (нормальная смазка, регулярное обслуживание двигателя, отсутствие чрезмерной нагрузки, отсутствие чрезмерной температуры). В нормальных условиях эксплуатации поршень должен прослужить не менее 300000 км до 500000 км и более.
Что вызывает отверстия в поршнях?
Обычно аномально высокие температуры вызывают плавление поршней, или детонация двигателя может вызвать трещины в поршнях.Неисправные форсунки могут подавать чрезмерное количество топлива в цилиндры, что может вызвать аномально высокую температуру сгорания и частично оплавить поршни.
Как узнать, повреждены ли поршни?
Если поршень поврежден, наиболее вероятными симптомами являются: потеря мощности из-за потери сжатия, чрезмерный дым в выхлопе или необычный шум двигателя.
Можно ли починить сломанный поршень?
Сломанный поршень не подлежит ремонту, его необходимо заменить.Поршень имеет очень жесткие геометрические допуски, которые, скорее всего, не будут соблюдены после ремонта. Кроме того, их механические и термические свойства будут изменены после ремонта, что приведет к дальнейшим повреждениям. Сломанный поршень может вызвать серьезные повреждения блока цилиндров, шатуна, клапанов и т. Д. И должен быть немедленно заменен.
Можно ли водить машину с неисправным поршнем?
Вы можете ездить с плохим поршнем, но это не рекомендуется. Повреждение поршня может привести к значительному выходу из строя блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, клапанов и т. Д.Если не заменить поврежденный поршень, это может привести к полному отказу двигателя.
Повредит ли мой двигатель удар поршня?
Удар поршня повредит двигатель, оставьте без присмотра. Удар поршня в течение длительного времени приведет к повреждению гильзы цилиндра и самого поршня.
Уходит ли поршень при нагревании?
Поршень частично уходит, когда двигатель прогрет. Удар поршня вызван чрезмерным износом гильзы цилиндра или самого поршня.Когда двигатель нагревается, поршень имеет тепловое расширение, и зазор между поршнем и цилиндром уменьшается, что приводит к уменьшению ударов поршня.
Могу ли я ехать с хлопком поршня?
Можно ездить с хлопком поршня, но долго водить не рекомендуется. Удар поршня вызовет износ самого поршня и гильзы цилиндра. Удар поршня также может вызвать трещины в поршне, что может привести к полному отказу двигателя, если его оставить без присмотра.
Что вызывает износ юбки поршня?
Износ юбки поршня вызван недостаточной смазкой гильзы цилиндра маслом.В нормальном рабочем состоянии система смазки разбрызгивает масло на цилиндры, чтобы избежать прямого контакта между юбкой поршня и цилиндром. При неисправности системы смазки или недостаточном уровне масла на стенках цилиндра будет недостаточно масла, и юбка поршня будет значительно изнашиваться.
По любым вопросам, наблюдениям и запросам относительно этой статьи используйте форму комментариев ниже.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Вернуться
Ссылки
[1] Клаус Молленхауэр, Хельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer, 2010.
[2] Хироши Ямагата, Наука и технология материалов в автомобильных двигателях, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, Англия, 2005.
[3] The Aluminium Automotive Manual, European Aluminium Association, 2011.
[4] Heisler, Heinz , Технология транспортных средств и двигателей, Общество автомобильных инженеров, 1999.
[5] QinZhaoju et al., Моделирование термомеханической муфты поршня дизельного двигателя и многопрофильная оптимизация конструкции, Примеры из теплотехники, Том 15, ноябрь 2019.
[6] Испытания поршней и двигателей, Mahle GmbH, Штутгарт, 2012.
[7] Скотт Кеннингли и Роман Моргенштерн, Термическая и механическая нагрузка в области камеры сгорания легковых дизельных поршней из AlSiCuNiMg; Пересмотрено с акцентом на расширенный анализ методом конечных элементов и инструментальные методы тестирования двигателей, Federal Mogul Corporation, SAE Paper 2012-01-1330.
[8] T.K. Гарретт и др., Автомобиль, 13-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 2001.
[9] Н. Долатабади и др., Об идентификации событий удара поршня в двигателях внутреннего сгорания с использованием трибодинамического анализа, Механические системы и обработка сигналов, Том 58 –59, июнь 2015 г., страницы 308-324, Elsevier, 2014.
[10] Клаус Молленхауэр и Гельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.
Типы поршней — инженерное обучение
Типы поршней
Что такое поршень?
Типы поршней ( Что такое поршень ) : — Поршень является составной частью I.C. двигатель; он имеет форму диска, который совершает возвратно-поступательное движение внутри цилиндра. Поршень перемещается за счет сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре. Поршень также выполняет работу по сжатию топливовоздушной смеси.(Типы двигателей)
Основная работа поршня в любом двигателе внутреннего сгорания — это получение импульса, который генерируется из-за расширения газа. Затем этот импульс через шатуны передается на соединительный вал. Еще одно основное назначение поршня — отвод избыточного тепла, выделяемого при сгорании, на стенки цилиндра двигателя.
Типы поршней
Мы классифицируем поршень на основе следующих факторов:
A.Эта классификация основана на дизайне юбки.
Типы поршней в соответствии с этой классификацией:
1. Поршень с твердой юбкой: (Типы поршней)
На этом поршне нет насечки. На юбке нет никаких символов или названий. Этот тип поршня обычно используется в дизельных двигателях, в которых вырабатывается большая мощность. Таким образом, он используется там, где на двигатель действует большая тяга или нагрузка.
2. Поршень с разрезной юбкой: (Типы поршня)
В поршне с разрезной юбкой юбка поршня разделена на две части.Этот тип поршня обычно используется в двухтактных двигателях, бензиновых двигателях или небольших двигателях. Он использовался в старину и реже используется в наше время.
3. Поршень с прорезями или Поршень с постоянным зазором
Этот тип поршня аналогичен обычному поршню, но на нем имеется прорезь. Если паз имеет Т-образную форму, он называется поршнем с Т-образным пазом, а если он имеет L-образную форму, то он называется L-образным поршнем.
Т-образный поршень с прорезью
L-образный прорезной поршень
B.Эта классификация основана на форме и применении поршня
Мы классифицируем поршень на основе следующих факторов:
1. Поршень с прорезями: (Типы поршней)
Этот тип поршня используется в наши дни. быстроходные двигатели. Он похож на обычные поршни, но с той лишь разницей, что его инерционный вес (инерционный вес — это только вес поршня) больше. При этом одна сторона поршня прикреплена к поршневому пальцу, и он закреплен на этой стороне, в то время как на другой стороне поршень перемещается с обеих сторон.Сторона поршня с поршневым пальцем называется безупорной. Эта сторона не имеет рывков и остается неподвижной. В то время как другая сторона известна как сторона толчка.
Юбка на упорной стороне действует как направляющая всякий раз, когда поршень совершает движение вверх-вниз. Когда поршень достигает ВМТ, он ударяется о облицовку стены с левой стороны, а когда он опускается, он ударяется о облицовку стены с правой стороны. Всякий раз, когда происходит толчок, издается звук, который называется «щелчок поршня». Следовательно, диаметр поршня больше со стороны упора (со стороны юбки).Для уменьшения веса поршня в поршне вырезается кусок металла.
2. Поршень со стальным вкладышем: (типы поршней)
Этот тип поршня используется в тяжелых или больших двигателях. Во время выработки энергии в двигателе тяга действует на выступ поршня. Если вырабатывается больше мощности, больше шансов повредить бобышку поршня. Следовательно, чтобы уменьшить повреждение и увеличить площадь контакта, в поршень вставляют стальную гильзу (поршень изготовлен из алюминиевого сплава).
3. Поршень со стальным ремнем: (Типы поршней)
В поршне этого типа между выступом поршня и контактной площадкой кольца предусмотрен стальной ремень. Этот ремень предотвращает расширение поршня при его нагревании.
4. Поршень с кулачковым основанием: (Типы поршней)
Нижняя часть поршня не круглая, а овальной формы, то есть диаметр упорной стороны больше, а диаметр неупорной. сторона меньше.Это используется в современных двигателях.
5. Поршень типа Alfinz: (Типы поршней)
В поршнях этого типа в канавках кольца закреплен стальной сплав. По конструкции он напоминает крючок.
6. Поршень с тепловой перемычкой: (Типы поршней)
Обычно на поршне прорезаются три кольцевых канавки, но в этом поршне над канавками под кольцо вырезается дополнительная канавка меньшей глубины и меньшей ширины. Основное преимущество использования поршня тепловой заслонки состоит в том, чтобы остановить поток тепла (который создается потоком воздушно-топливной смеси внутри двигателя) от верхней части поршня к нижней части поршня.Если тепло течет сверху вниз от поршня, поршень может удариться о гильзу. Следовательно, чтобы избежать этого, используются поршни тепловых заслонок.
C. Эта классификация основана на конструкции головки или днища поршня
Мы классифицируем поршень на основе следующих факторов:
1. Поршень купольного типа: (Типы поршня)
Головка этого типа поршня имеет куполообразную форму, напоминающую крышу стадиона. Дополнительный объем добавляется верхней части поршня за счет придания ему куполообразной формы.Это увеличивает степень сжатия и, следовательно, увеличивает общую производительность.
2. Поршень вогнутого типа: (Типы поршней)
Поршень обычно предварительно имеет вогнутую форму только потому, что после приложения давления газа на головку плоского поршня он принимает несимметричную вогнутую форму. Это приводит к усталости поршня и может выйти из строя. Следовательно, поршни уже имеют вогнутую форму для симметричного распределения давления газа.
3. Поршень с неправильной головкой Тип: (Типы поршней)
Целью придания неправильной формы коронки является создание турбулентности для получения надлежащего воздушно-топливного отношения.
4. Плоский поршень Тип поршня: (Типы поршня)
Этот тип поршня имеет плоскую верхнюю часть.
Источник изображения: — Erautotechwithab, Jepistons, Kindpng, Fastnlow, Dlpng
Поршни
Поршень поршневого двигателя представляет собой цилиндрический элемент, который перемещается вперед и назад внутри стального цилиндра.[Рис. 1-13] Поршень действует как движущаяся стенка в камере сгорания. Когда поршень опускается в цилиндре, он втягивает топливно-воздушную смесь. По мере того, как он движется вверх, он сжимает заряд, происходит воспламенение, и расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Эта сила передается на коленчатый вал через шатун. При обратном ходе вверх поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра, и цикл повторяется.
Рисунок 1-13. Поршень.
Конструкция поршня
Большинство поршней авиационных двигателей изготавливаются из поковок из алюминиевых сплавов.На внешней поверхности поршня выполнены канавки для размещения поршневых колец, а на внутренней стороне поршня предусмотрены охлаждающие ребра для большей передачи тепла моторному маслу.
Поршни могут быть как стволовыми, так и проскальзывающими. [Рисунок 1-14] Поршни скользящего типа не используются в современных двигателях большой мощности, поскольку они не обеспечивают достаточной прочности или износостойкости. Верх поршня или головки может быть плоским, выпуклым или вогнутым. В головке поршня могут быть обработаны выемки для предотвращения столкновения с клапанами.
Рисунок 1-14. Поршень в сборе и типы поршней.
В современных двигателях используются поршни с кулачковой шлифовкой, которые имеют больший диаметр, перпендикулярный поршневому пальцу. Этот больший диаметр удерживает поршень в цилиндре прямо, поскольку двигатель прогревается от первого запуска. По мере того как поршень нагревается во время прогрева, часть поршня, расположенная на одной линии со штифтом, имеет большую массу и больше расширяется, делая поршень полностью круглым. При низких температурах поршень имеет овальную форму, а при нагревании до рабочей температуры становится круглым.Этот процесс снижает склонность поршня к взведению или удару по цилиндру во время прогрева. Когда двигатель достигает своей нормальной рабочей температуры, поршень в цилиндре принимает правильные размеры.
Вокруг поршня можно обработать до шести канавок для размещения компрессионных и масляных колец. [Рисунок 1-15] Компрессионные кольца устанавливаются в трех самых верхних канавках; маслосъемные кольца устанавливаются непосредственно над поршневым пальцем. Поршень обычно просверливается в канавках маслосъемных колец, чтобы излишки масла, сошедшие со стенок цилиндра маслосъемными кольцами, могли проходить обратно в картер.Маслосъемное кольцо установлено в основании стенки или юбки поршня для предотвращения чрезмерного расхода масла. Участки стенок поршня, расположенные между кольцевыми канавками, называются кольцевыми площадками. Юбка поршня не только служит направляющей для головки поршня, но и включает в себя бобышки поршневого пальца. Бобышки поршневых пальцев имеют тяжелую конструкцию, позволяющую передавать большую нагрузку на головку поршня на поршневой палец.
Рисунок 1-15. Обработанные кольца вокруг поршня.
Поршневой палец
Поршневой палец соединяет поршень с шатуном.Он выточен в виде трубы из поковки из никелевого сплава, закален и отшлифован. Поршневой палец иногда называют штифтом для запястья из-за сходства между относительными движениями поршня и шарнирного штока и человеческой руки. Поршневой палец, используемый в современных авиационных двигателях, представляет собой полностью плавающий тип, так называемый, потому что палец может свободно вращаться как в поршне, так и в подшипнике поршневого пальца шатуна. Поршневой палец необходимо удерживать на месте, чтобы его концы не задели стенки цилиндра.
No related posts.

Изображение: Распределение температуры в поршне бензинового двигателя Кредит: [6]	Изображение: Распределение температуры в поршне дизельного двигателя с каналом охлаждения Кредит: [6]
Изображение: Тепловая нагрузка поршня Кредит: [7]

Изображение: LS9 6.2L V-8 SC поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с непрямым впрыском) Кредит: GM	Изображение: Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) поршень (алюминиевый, бензиновый / бензиновый двигатель с прямым впрыском) Кредит: GM
Изображение: Поршень дизельного двигателя автомобиля с кольцами (алюминий, дизель) Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) ) Кредит: Tenneco

Типы поршней

Поршни управляемого расширения

Авто термические поршни

Поршни Autothermatik

Поршни Duotherm

Поршни с перегородками

Поршни EVOTEC®

Кованные алюминиевые поршни

Поршень – виды, устройство, и основные проблемы при работе — Словарь автомеханика

Предназначение и виды поршней

Конструкция поршня

Поломки поршня и сопутствующих деталей

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень выполняет ряд важных функций:

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Конструкция поршня

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

Отвод излишков тепла от поршня

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Поршневой палец

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Компрессионные и маслосъемные кольца поршней двигателя. Как работает и почему изнашивается? | SUPROTEC

Виды и назначение колец поршней двигателя

Основные неисправности и способы их устранения

По каким внешним признакам можно определить, что нужна замена поршневых колец и замена компрессионных колец?

Основными неисправностями этих элементов можно назвать следующие:

Можно ли избежать ремонта?

Покрытия для поршней двигателя, их преимущества и недостатки

Виды покрытия

Молекулярное покрытие

Керамическое покрытие

Применение молибдена

Антифрикционные покрытия

В чём преимущества

Стоит ли использовать

Размеры поршней: описание, характеристика, размерная сетка

Маркировка

Технические данные

Поршень двигателя

Различия между типами поршней

Купольные поршни

Что такое поршень? — Определение, детали и типы

Что такое поршень?

Схема частей поршня

Части поршня

1. Поршневое кольцо

2.Юбка поршня

3. Поршневой палец / поршневой палец

4. Головка поршня / корона

5. Шатун

6. Подшипники поршня

1.

2.

3.

4.

5.

Поршень Недостатки:

FAQ

Детали, типы поршней, рабочие (PDF)

Что такое поршень?

Поршень выполняет следующие функции

Высокопроизводительные поршни

Типы поршней

1. Поршни из сплава «Lo-Ex»

2. Инварные поршни стойки

3. Автотермические поршни

4. Биметаллические поршни

5. Поршни Specialloid

6. Wellworthy Pistons

Поршень должен обладать следующими качествами

Материал поршня

Зазор поршня

Зазор поршня важен по следующим причинам

Форма головки поршня или головка поршня

Смещение поршневого пальца