piston ICE. Dispozitiv și scop

Amestecul de combustibil care arde în cilindrul motorului eliberează energie termică. Apoi se transformă într-o acțiune mecanică care face ca arborele cotit să se rotească. Elementul cheie al acestui proces este pistonul.

Acest detaliu nu este atât de primitiv pe cât ar părea la prima vedere. Ar fi o mare greșeală să-l consideri un simplu împingător.

Pistonul este situat în cilindru, unde se deplasează alternativ.

Pe măsură ce se deplasează spre punctul mort superior (PMS), pistonul comprimă amestecul de combustibil. Într-un motor cu combustie internă pe benzină, acesta se aprinde într-un moment apropiat de presiunea maximă. Într-un motor diesel, aprinderea are loc direct datorită compresiei ridicate.

Presiunea crescută a gazelor formate în timpul arderii împinge pistonul în sens opus. Împreună cu pistonul, biela articulată cu acesta se mișcă, ceea ce îl face să se rotească. Deci energia gazelor comprimate este transformată în cuplu, transmisă prin transmisie către roțile mașinii.

În timpul arderii, temperatura gazelor ajunge la 2 mii de grade. Deoarece arderea este explozivă, pistonul este supus unor sarcini puternice de șoc.

Încărcarea extremă și condițiile de funcționare aproape extreme necesită cerințe speciale pentru proiectarea și materialele utilizate pentru fabricarea acestuia.

La proiectarea pistoanelor, există o serie de puncte importante de luat în considerare:

• necesitatea de a asigura o durată lungă de viață și, prin urmare, de a minimiza uzura piesei;
• prevenirea arderii pistonului în funcționarea la temperatură înaltă;
• asigura o etanșare maximă pentru a preveni pătrunderea gazului;
• minimizarea pierderilor datorate frecării;
• asigura o racire eficienta.

Materialul pistonului trebuie să aibă o serie de proprietăți specifice:

• rezistență semnificativă;
• conductivitate termică maximă posibilă;
• rezistența la căldură și capacitatea de a rezista la schimbări bruște de temperatură;
• coeficientul de dilatare termică trebuie să fie mic și să fie cât mai aproape de coeficientul corespunzător al cilindrului pentru a asigura o bună etanșare;
• rezistență la coroziune;
• proprietăți antifricțiune;
• densitate redusă, astfel încât piesa să nu fie prea grea.

Deoarece materialul care îndeplinește în mod ideal toate aceste cerințe nu a fost încă creat, trebuie să utilizați opțiuni de compromis. Pistoanele pentru motoarele cu ardere internă sunt realizate din fontă gri și aliaje de aluminiu cu siliciu (siliciu). La pistoanele compozite pentru motoarele diesel, se întâmplă ca capul să fie din oțel.

Fonta este destul de puternică și rezistentă la uzură, tolerează bine căldura puternică, are proprietăți anti-fricțiune și dilatare termică mică. Dar datorită conductibilității termice scăzute, pistonul din fontă se poate încălzi până la 400°C. Într-un motor pe benzină, acest lucru este inacceptabil, deoarece poate provoca pre-aprindere.

Prin urmare, în cele mai multe cazuri, pistoanele pentru motoarele cu ardere internă auto sunt realizate prin ștanțare sau turnare din silumin care conține cel puțin 13% siliciu. Aluminiul pur nu este potrivit, deoarece se extinde prea mult atunci când este încălzit, ceea ce duce la frecare și zgarieturi crescute. Acestea pot fi falsuri pe care le puteți întâlni atunci când cumpărați piese de schimb în locuri dubioase. Pentru a preveni acest lucru, contactați cei de încredere.

Pistonul din aliaj de aluminiu este ușor și conduce bine căldura, astfel încât încălzirea acestuia să nu depășească 250 ° C. Acesta este destul de potrivit pentru motoarele cu ardere internă care funcționează pe benzină. Proprietățile anti-frecare ale siluminului sunt, de asemenea, destul de bune.

În același timp, acest material nu este lipsit de dezavantaje. Pe măsură ce temperatura crește, aceasta devine mai puțin durabilă. Și din cauza expansiunii liniare semnificative atunci când este încălzit, trebuie luate măsuri suplimentare pentru a păstra etanșarea în jurul perimetrului capului și pentru a nu reduce compresia.

Această parte are forma unui pahar și este formată dintr-un cap și o parte de ghidare (fustă). În cap, la rândul său, este posibil să se distingă partea inferioară și partea de etanșare.

fund

Este suprafața principală de lucru a pistonului, este cea care percepe presiunea gazelor în expansiune. Suprafața sa este determinată de tipul unității, de amplasarea duzelor, lumânărilor, supapelor și dispozitivului specific CPG. Pentru ICE-urile care folosesc benzină, acesta este făcut plat sau concav cu decupaje suplimentare pentru a evita defectele supapei. Fundul convex oferă o rezistență crescută, dar crește transferul de căldură și, prin urmare, este rar utilizat. Concave vă permite să organizați o cameră de ardere mică și să oferiți un raport de compresie ridicat, care este deosebit de important în unitățile diesel.

Piesa de etanșare

Aceasta este partea laterală a capului. În el sunt făcute caneluri pentru segmentele pistonului în jurul circumferinței.

Inelele de compresie joacă rolul de etanșare, împiedicând scurgerea gazelor comprimate, iar racletele de ulei îndepărtează lubrifiantul de pe perete, împiedicându-l să pătrundă în camera de ardere. Uleiul curge sub piston prin orificiile din canelura si apoi se intoarce in baia de ulei.

Secțiunea părții laterale dintre marginea fundului și inelul superior se numește zonă de foc sau căldură. El este cel care experimentează efectul termic maxim. Pentru a preveni arderea pistonului, această centură este suficient de largă.

Partea de ghid

Nu permite pistonului să se deformeze în timpul mișcării alternative.

Pentru a compensa dilatarea termică, fusta este realizată curbiliniu sau în formă de con. Pe lateral, se aplică de obicei un strat anti-fricțiune.

În interior sunt șefi - două afluxuri cu găuri pentru bolțul pistonului, pe care se pune capul.

Pe părțile laterale, în zona șefilor, se fac mici adâncituri pentru a preveni deformațiile termice și apariția scorurilor.

Deoarece regimul de temperatură al pistonului este foarte stresant, problema răcirii acestuia este foarte importantă.

Segurile de piston sunt principala modalitate de a elimina căldura. Prin intermediul acestora se elimina cel putin jumatate din excesul de energie termica, care este transferata pe peretele cilindrului si apoi pe mantaua de racire.

Un alt canal important de radiator este lubrifierea. Se utilizează ceața de ulei în cilindru, lubrifierea prin orificiul bielei, pulverizarea forțată cu o duză de ulei și alte metode. Mai mult de o treime din căldură poate fi îndepărtată prin circularea uleiului.

În plus, o parte din energia termică este cheltuită pentru încălzirea porțiunii proaspete a amestecului combustibil care a intrat în cilindru.

Inelele mențin cantitatea dorită de compresie în cilindri și elimină partea leului din căldură. Și reprezintă aproximativ un sfert din toate pierderile prin frecare în motorul cu ardere internă. Prin urmare, importanța calității și stării inelelor de piston pentru funcționarea stabilă a motorului cu ardere internă poate fi cu greu supraestimată.

De obicei, există trei inele - două inele de compresie deasupra și o racletă de ulei în partea de jos. Dar există opțiuni cu un număr diferit de inele - de la două la șase.

Canelura inelului superior din silumin Se intampla sa fie realizat cu o insertie de otel care mareste rezistenta la uzura.

Inelele sunt fabricate din fontă de calitate specială. Astfel de inele se caracterizează prin rezistență ridicată, elasticitate, rezistență la uzură, coeficient scăzut de frecare și își păstrează proprietățile pentru o lungă perioadă de timp. Adăugările de molibden, wolfram și alte metale oferă o rezistență suplimentară la căldură segmentelor de piston.

Cele noi au nevoie de măcinare. Dacă ați înlocuit inelele, asigurați-vă că porniți motorul cu ardere internă o perioadă de timp, evitând condițiile de funcționare intense. În caz contrar, inelele nelipite se pot supraîncălzi și își pot pierde elasticitatea și, în unele cazuri, chiar se pot rupe. Rezultatul poate fi defectarea etanșării, pierderea puterii, pătrunderea lubrifiantului în camera de ardere, supraîncălzirea și arderea pistonului.