Поршень

Особенности

Принцип работы ДВС легковых автомобилей чаще всего основан на преобразовании энергии сгораемого бензина. Грузовики, трактора и специальная техника оборудуются в основном дизельными двигателями. Еще в качестве топлива может использоваться сжиженный газ. Дизельные двигатели не имеют системы зажигания. Воспламенение топлива происходит от создаваемого давления в рабочей камере цилиндра.

Рабочий цикл может осуществляться за один или два оборота коленчатого вала. В первом случае происходит четыре такта: впуск топлива и его воспламенение, рабочий ход, сжатие, выпуск отработанных газов. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания полный цикл осуществляет за один оборот коленчатого вала. При этом за один такт происходит впуск топлива и его сжатие, а на втором – воспламенение, рабочий ход и выпуск отработанных газов. Роль газораспределительного механизма в двигателях такого типа играет поршень. Двигаясь вверх-вниз, он поочередно открывает окна впуска топлива и выпуска отработанных газов.

Кроме поршневых ДВС существуют еще турбинные, реактивные и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Преобразование в них энергии топлива в поступательное движение транспортного средства осуществляется по другим принципам. Устройство двигателя и вспомогательных систем также существенно отличается.

Поршень

Как определить источники стуков и шумов в движке

Даже сейчас почти всем автолюбителям не по кармашку новейший кар. Если вы желаете что бы он еще длительно для вас служил, то смотрите за ним. Почти все операции по ремонту и обслуживанию легкового кара, сначала российского, можно освоить самому. Правда, с движком все еще труднее, здесь без квалифицированной помощи не обойтись.Но если вы повсевременно смотрите за состоянием собственного мотора, то сэкономите на его ремонте. Наша транспортная компания уже 20 лет занимается ремонтом техники и перевозкой негабаритных грузов, и возлагаем надежды, что наши советы посодействуют для вас в разговоре с каром.В итоге износа сопряженных деталей в движке появляются стуки и шумы. Сторонний стук вызывает беспокойство у всякого водителя — опытнейшего либо новенького.

До этого всего, нужно разобраться, какой орган мотора издает стук. Удобнее всего это определить стетоскопом, который можно сделать самому. Для этого к железному прутку припаивают старенькую масленку, днище которой будет являться неплохой мембраной. Если есть возможность, купите мед стетоскоп.Чтоб буквально установить источник шума, конец железного прутка попеременно прикладывают к разным участкам работающего мотора, а масленку к уху: от слуха не спрячется даже самый незначимый звук. Поглядите пристально на схему мотора в ин¬струкции к вашему кару, и уже на самом движке на уровне мыслей постарайтесь определить места главных сочленений деталей цилиндропоршневой группы, где вероятны стуки. И пусть пока ваш движок работает как часы, но ведь такое будет не постоянно. Потому уже на данный момент не помешает, как говорится, набивать руку, точнее, ухо. А чтоб по стуку верно определить причину его возникновения, необходимо знать нрав стуков при различных дефектах.

Стук поршня о цилиндр (возникает при зазо¬ре 0,3. 0,4 мм) — глухой, щелкающий (как о глиняный горшок), прослушивается опосля запуска прохладного мотора, при резком уменьшении оборотов коленвала и на малой частоте вращения. На прогретом движке не допускается. Зона прослушивания — выше плоскости разъема картера.

Стуки в сопряжении поршневой палец — шатун (возникают при зазоре 0,1 мм) — гулкие метал¬лические звуки высочайшего тона, слышны при резком изменении частоты вращения коленвала. При выключении свечки зажигания исчезают. Зона прослушивания — в местах, соответственных верхнему и нижнему положению поршневого пальца. Эти стуки не нужно путать с детонационными стуками, которые исчезают при уменьшении угла опережения за¬жигания. Недостаток устраняется подменой пальцев и шатунных втулок.

Стуки коренных подшипников коленчатого вала (возникают при зазорах меж шеей и вкладышем 0,1 . 0,2 мм) — железного глухого тона, про¬слушиваются на прогретом движке при резком повышении либо резком уменьшении оборотов коленвала. Стуки могут появиться, сначала, от падения давления масла, приводящего к износу антифрикционного слоя вкладышей. Если давление совершенно отсутствует, то звуки будут резкими, гулкими на всех режимах работы — это уже пол¬ное выплавление слоя. В этом случае шлифовка коленвала неотклонима. Зона прослушивания — в плоскости разъема картера. Время от времени начальные стуки могут возникать и от внедрения несоответствующего масла, потому, пока недостаток не запущен, при обнаружении стука масло нужно поменять родным, промыв систему смазки.

Стуки шатунных подшипников коленчатого вала — наиболее резкие, чем у коренных, возникают при резком изменении оборотов коленвала. Чтоб определить, в котором цилиндре неисправность, нужно отсоединить наконечник свечки — стук пропадет либо приметно уменьшится. Предпосылки — подобные коренным подшипникам. Наличие стуков, как в коренных, так и в шатунных подшипниках, неприемлимо, так как последствия будут самыми грустными. Заодно проверьте и компрессию в цилиндрах мотораПроверка осуществляется по давлению в конце такта сжатия с помощью компрессометра — специального манометра. Для этого нужно:— пустить движок, прогреть до температуры охлаждающей воды 80. 90°С;— на сто процентов открыть дроссельную и воздушную заслонки карбюратора;— отсоединить провода и выкрутить все свечки зажигания;— плотно вставить резиновый наконечник компрессометра в отверстие для свечки первого цилиндра;— повернуть стартером коленчатый вал на 10. 12 оборотов;зафиксировать наибольшее давление, при всем этом оно обязано соответствовать приведенным значениям данное в аннотации вашего кара.Так для каров ВАЗ 2106 – 2109 давление в цилиндрах обязано составлять – 12 кг/ см2. При всем этом разница в показаниях для различных цилиндров обязана быть не наиболее 1,0 кгс/см2.Возлагаем надежды, что наши советы посодействуют для вас при эксплуатации кара.

Популярные статьи  Как самому почистить форсунки

Керамика

Другой вид покрытия – керамика.

Керамика известна своими изолирующими свойствами, а именно способностью поглощать тепло в слоях, расположенных около поверхности.

Такие слои являются эффективными изоляторами и удерживают тепло от дальнейшего проникновения в материал.

Благодаря теплу давление в камере сгорания увеличивается, а это, в свою очередь, дает дополнительное усилие на поршень, вследствие чего обеспечивается большая отдача мощности.

Поршень

Как показывают динамометрические испытания, проведенные на гоночных двигателях, возможное увеличение мощности составляет 4-8%.

Материалы и вес поршней

Сплав, из которого поршень сделан, не только определяет его прочность и характеристики износостойкость, но также и особенности теплового расширения. В поршнях, предлагаемых на вторичном рынке для тюнинга, обычно используются сплавы с высоким содержанием кремния. Большинство поршней раньше делались из доэвтектических алюминиевых сплавов.

которые содержали от 8.5 до 10.5 % кремния. Сегодня мы видим больше эвтектических сплавов, у которых содержание кремния составляет 11% и заэвтектические сплавы, у которых кремния от 12.5 до более чем 16%. Кремний улучшает прочностную стойкость материала при высокой температуре и уменьшает коэффициент его расширения, таким образом, тепловые зазоры между поршнем и стенками цилиндров могут быть меньше. У заэвтектических поршней коэффициент теплового расширения приблизительно на 15 % меньше чем у стандартных поршней. Следовательно, выбирая такой поршень, нужно скорректировать указанный производителем зазор. Заэвтектические сплавы также несколько легче (приблизительно на 2%), чем материалы, применяемые в стандартных моторах. Но отливки часто делаются более тонкими, потому что сплав прочнее, что приводит в итоге к сокращению общей массы поршня до 10%.

Заэвгектические сплавы труднее отливать. потому что кремний сложно сохранить равномерно рассеянным по объему алюминия пока металл охлаждается. Размер частиц должен также тщательно контролироваться, чтобы поршень не становился ломким или с крупными твердыми включениями, мешающими механической обработке. Некоторые поршни проходят специальную термообработку, улучшающую структуру зерна для повышения прочности и износостойкости.

Информация – износ поршневой

Трение при холодных и сухих пусках способствуют повышенному износу деталей мотора. Двигатели с автономными системами смазки, оборудованные распылителями, которые могут включаться прежде пуска мотора, могли бы победить эту проблему. Но большинство современных двигателей имеют систему с мазки с маслонасосами, начинающими работу только в момент проворота коленчатого вала. Так что, поршневое покрытие не роскошь, а необходимости, Нагрев только масла перед пуском, который довольно часто используется автолюбителями в нашей стране, не гарантирует отсутствия износа, так как не устраняет увеличенные холодные зазоры при холодном блоке. Эту проблему может устранить только автономный подогрев системы охлаждения. Подобные подогреватели поднимают температуру не заведенного двигателя до 80 °С.

После такой термообработки эти показатели могут увеличиваться до 30%. Механическая обработка поршней из заэвтектическик сплавов из-за их твердости труднее, потому и стоимость их, как правило, несколько выше стандартных. Для конвейера подобный материал дороговат. Выбор веса поршней и материала, из которого они изготовлены, во многом (хотя и не полностью) обусловливается необходимой прочностью деталей для нагрузок в строящемся силовом агрегате. Ходимость — основной критерий, если, конечно, машину не планируется создавать заново перед каждой гонкой.

Вес применяемых поршней может быть уменьшен несколькими путями. Один из них — врезать в блок цилиндров масляные форсунки. Распыляемое ими масло охлаждает поршни, что позволяет сэкономить вес, используя конструкцию с более тонкими стенками днища. Другой способ — применение поршней с короткими юбками, предназначенных для высоко оборотистых моторов, также снизит вес, более легкие поршни облегчат раскрутку мотора, но при этом стоит быть крайне осторожным в выборе.

Схема работы двигателя внутреннего сгорания: четыре такта

Теперь давайте подробно рассмотрим все четыре такта работы двигателя (рисунок 2).

Рисунок 2. Схематическое изображение работы двигателя внутреннего сгорания

Первый такт (рисунок 2, а):

  • При повороте коленчатого вала в самом начале такта поршень начинает двигаться вниз 
  • Объем над поршнем увеличивается 
  • В цилиндре образуется разрежение 
  • Открывается клапан 1. В цилиндр поступает горючая смесь
  • Цилиндр заполняется горючей смесью. Клапан 1 закрывается 

Второй такт (рисунок 2, б):

  • Вал продолжает поворачиваться, поршень теперь двигается вверх
  • Таким образом поршень сжимает горючую смесь
  • Поршень доходит до верхней мертвой точки
  • Сжатая горючая смесь воспламеняется от электрической искры (свеча 6) и сгорает

Третий такт (рисунок 2, в):

  • При сгорания смеси образуются газы. Они давят на поршень — толкают его вниз
  • Под действием этих расширяющихся нагретых газов двигатель совершает работу. Поэтому,
  • Поршень двигается вниз. Его движение передается шатуну и коленчатому валу
  • Получив сильный толчок, коленчатый вал с маховиком продолжают вращение по инерции. При этом они приводят в движение поршень при последующих тактах

Заметьте, что на втором и третьем тактах двигателя клапаны закрыты. 

В конце такта открывается клапан 2. Продукты сгорания начинают выходить из цилиндра в окружающую среду

Популярные статьи  Замена чехла рычага КПП и ручки переключения передач: что нужно знать

Четвертый такт (рисунок 2, г):

  • Идет выход продуктов сгорания из цилиндра (клапан 2 открыт)
  • Поршень движется вверх
  • В конце этого такта клапан 2 закрывается

Итак,

{"questions":,"answer":}}}]}

Устройство поршневого двигателя автомобиля

Наиболее простой двигатель внутреннего сгорания имеет рядное расположение цилиндров. В современных моторах их от 3 до 6. Более компактный автомобильный двигатель имеет V-образную форму, то есть поршни расположены под углом напротив друг друга.

Цилиндров у V-образного двигателя может быть 4, 6, 8, 10 и 12. Также существуют рядно разнесенные моторы VR и W, их конструкция сложна, поэтому устройство мотора лучше изучить на рядной «четверке».

Основа двигателя – блок цилиндров. В этих цилиндрах двигаются поршни. Внизу блока крепится коленвал на подшипниках трения (вкладышах), к нему присоединен шатун, а к шатуну – поршень.

Такой узел называется кривошипно-шатунным. Поскольку коленчатый вал имеет, соответственно названию, форму колена, без шатуна невозможно было бы обеспечить возвратно-поступательные движения поршня.

Конструкция шатуна выполнена так, что его нижняя часть делает колебательные движения, а верхняя часть, соединенная с поршнем, не движется в боковом направлении.

Поршень двигателя имеет три кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. О предназначении колец говорит само название: компрессионные обеспечивают давление в цилиндре, не допустив прорыва газов в картер, а маслосъемные кольца снимают масло со стенок цилиндра и сбрасывают его в масляный картер.

К коленчатому валу с передней стороны соединен шкив для обеспечения работы навесного оборудования через ремень, а также работы ГРМ, если тип привода ременной. Если ГРМ цепного типа, то на коленвале установлена звезда. Дополнительная звезда на коленчатом валу может быть установлена, если привод маслонасоса цепной.

С задней стороны к коленвалу устанавливается маховик. Маховик аккумулирует механическую энергию, и через трансмиссию передает ее на ведущие колеса. На маховике установлены зубцы для соединения со стартером.

Сверху цилиндры герметично накрыты головкой блока цилиндров, между которыми установлена металлическая прокладка. Камера сгорания находится как раз в ГБЦ, и может быть сферической или полусферической формы, а в дизельных моторах камера сгорания находится в выемке поршня.

В конструкции классической ГБЦ есть:

  • распределительный вал (один или два),
  • клапана впускные и выпускные, приводящиеся в движение от кулачка распредвала.

За возврат клапана в исходное место отвечает пружина, которая накрывается тарелкой, и фиксируется «сухарями».

Привод ГРМ, чаще всего цепной или ременной. Для цепного привода требуются пластиковые успокоители и натяжитель механического или гидравлического типа. Ременной привод ГРМ простой конструкции включает в себя ремень, обводной ролик и натяжитель.

Deutz AG

Поршень

В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.

В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.

Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.

Параметры кованых поршней

Чтобы правильно подобрать данную деталь для машины, следует соотнести ее параметры с характеристиками мотора:

модель – легче всего выбрать деталь по марке ДВС, потому что изготовителями в большинстве случаев создаются изделия по определенным модификациям двигателей. И если цилиндры расточены, то предназначенные для них поршни по своим расчетным показателям не подойдут

В данном случае их следует выбирать по размерам;
размер – выбирая поршень, необходимо соотносить его диаметр с размером цилиндра, принимая во внимание возможное расширение от воздействия температурного режима;
сжатие – в технических характеристиках поршней указывается конкретное значение этого показателя;
масса – чем меньше вес поршней, тем лучше это для мотора;
мощность – на мотор необходимо ставить поршни, соответствующие по запасу прочности. В противном случае, можно ускорить изнашивание и полное разрушение.

Поршень — назначение, виды, устройство

Поршень

Поршни двигателя находятся в составе кривошипно-шатунного механизма двигателя и участвуют в обеспечении вращения коленчатого вала за счет своего поступательного движения внутри цилиндров двигателя.

Для чего нужны поршни двигателя?

Поршни двигателя являются простой на вид, но в действительности — достаточно сложной по своей форме деталью, производимой путем литья или ковки. В качестве материала для поршня, в основном применяются алюминиевые сплавы. Поршень двигателя, подвергаясь воздействию давления, создаваемого при возгорании в цилиндре топливо-воздушной смеси двигается и, через шатун, вращает коленчатый вал двигателя.

Конструкция поршня предусматривает установку дополнительных деталей – например, на поршне есть канавки для крепления компрессионных и маслосъемных колец, которые обеспечивают герметичность камеры сгорания. В нижней части поршня так же есть отверстия, через которые проходит поршневой палец, который обеспечивает подвижное соединение поршня и шатуна. Только в сборе с вышеуказанными деталями, поршень представляет собой работоспособный узел.

Популярные статьи  Классификация автомобилей по классам и по типу кузова

Когда нужно менять поршни двигателя?

В целом конструкция поршней двигателя со временем остается традиционной – и эта конструкция не изменится до тех пор, пока двигатель работает за счет перемещения кривошипно-шатунного механизма. Однако если не брать в целом, то конструкция поршня постоянно подвергается различным усовершенствованиям с целью повышения эффективности работы и увеличения надежности и долговечности.

Поршни работают в очень тяжелых условиях (нагрев, высокое давление, инерционные нагрузки, постоянное трение о поверхность цилиндра). Поэтому, к поршням, а также к их установке предъявляются очень серьезные требования. Теоретически долговечность поршней сравнима со сроком службы двигателя, т.е. более 200 тыс. км.

Необходимость замены поршней возникает в случае работы на режимах, которые не являются штатными. Например, если по причине недостаточной смазки поршень перегревается, то на нем могут появиться задиры, поршень может заклинить или на его поверхности появятся трещины, места оплавления металла. Возможны повреждения мест посадки поршневых колец и самих колец из за наличия повышенных ударных нагрузок, причиной чего могут быть неправильные настройки двигателя или нарушение работы систем зажигания.

Необходимость замены поршней возникает также в случае поломки в системе ГРМ, когда поршень ударяется о клапан. Износ колец поршня может быть вызван отсутствием масляной пленки на стенках цилиндра. Таким образом, на исправность поршней влияет в основном корректная работа других систем двигателя.

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.

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

Конструкция агрегата

Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.

Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его

Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще, клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска

У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.

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.

Видео — работа двигателя внутреннего сгорания (такты, поршень, смесь, искра):

https://youtube.com/watch?v=WnJxGd9qd_I

Видео про четырёхтактный двигатель — принцип работы:

https://youtube.com/watch?v=UMLraOKb-Fk

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: