Что такое поршень двигателя? Основное назначение

      Комментарии к записи Что такое поршень двигателя? Основное назначение отключены

Что такое поршень двигателя? Основное назначение

Поршень занимает центральное место в ходе преобразования химической энергии горючего в тепловую и механическую. Поболтаем про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и главное назначение в работе.

Что такое поршень двигателя?

Поршень двигателя — это подробность цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное перемещение в цилиндра и служащая для превращения трансформации давления газа, пара либо жидкости в механическую работу, либо напротив — возвратно-поступательного перемещения в трансформацию давления.
Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием разработок стали использовать алюминий для того чтобы, т.к. он давал следующие преимущества: мощности и рост оборотов, меньшие нагрузки на подробности, лучшую теплоотдачу.
С того времени мощность моторов выросла многократно, давление и температура в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу собственной прочности. Исходя из этого сейчас подобные моторы оснащаются металлическими поршнями, каковые с уверенностью выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более узких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от дна до оси алюминиевого пальца.

И вдобавок металлические поршни не литые, а сборные.
Кроме другого, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров позволяет удлинить шатуны. Это разрешит снизить боковые нагрузки в паре "поршень-цилиндр, что положительно скажется на ресурсе двигателя и расходе топлива. Либо, не меняя шатунов и коленвала, возможно укоротить блок цилиндров и так уменьшить двигатель.

Требования к поршням двигателя

Во-первых, поршень, перемещаясь в цилиндре, разрешает расширяться сжатым газам, продукту горения горючего, и выполнять механическую работу. Следовательно, он обязан сопротивляться большой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
Во-вторых, воображая собой вместе с поршневыми кольцами и цилиндром линейный подшипник скольжения, он обязан наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические утраты и, как следствие, износ.
В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он обязан выдерживать механическое действие.
В-четвертых, совершая возвратно-поступательное перемещение с высокой скоростью, обязан как возможно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Главное назначение поршней в работе двигателя

Горючее, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Лишь часть собственной энергии они передадут движущимся подробностям мотора, все другое в виде тепла нагреет двигатель, в противном случае, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу.

Следовательно, в случае если мы не будем охлаждать поршень, он через некое время расплавится. Это принципиальный момент для понимания условий работы поршневой группы.
Еще раз повторим известный факт, что тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым. Тогда мы сможем разглядеть распределение температур по поршню на протяжении его работы и выяснить ответственные конструктивные моменты, воздействующие на его температуру, аккумуляторная. е. осознать, за счет чего он охлаждается.
Самый нагретым есть рабочее тело, либо, иначе говоря газы в камере сгорания. Совсем ясно, что тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздушное пространство, омывая корпус и радиатор двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки.

Остается отыскать мостик, по которому поршень отдает собственный тепло в антифриз и блок. Имеется для этого четыре пути.
Итак, первый путь, снабжающий громаднейший поток, – это поршневые кольца. Причем первое кольцо играется ключевую роль, как расположенное ближе к дну. Это самый короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра.

Кольца в один момент прижаты и к поршневым канавкам, и к стенке цилиндра. Они снабжают более 50% теплового потока.
Второй путь менее очевиден. Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея яркий доступ к самый нагретым местам мотора, масляный туман уносит с собой и отдает в поддон картера большую часть тепла как раз от самых тёплых точек. При применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность дна поршня, часть масла в теплообмене может быть около 30 – 40%. Ясно, что, нагружая масло в основном функцией теплоносителя, мы должны позаботиться, дабы его остудить.

В противном случае перегретое масло может утратить собственные свойства. Кроме этого, чем выше температура масла, тем меньше тепла оно способно перенести через себя.
Третий путь – через массивные бобышки в палец, после этого в шатун, а оттуда в масло. Он менее занимателен, поскольку на пути имеется значительные тепловые сопротивления в виде стальных деталей и зазоров, имеющих низкий коэффициент и значительную протяжённость теплопроводности.
Четвертый путь. Часть тепла отбирает на собственный нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое она отберет, зависит от степени открытия и режима работы дросселя.

Нужно подметить, что тепло, полученное при сгорании, кроме этого пропорционально заряду. Исходя из этого данный путь охлаждения носит импульсный темперамент; отличается скоротечностью и высокоэффективен за счет того, что тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.
В силу большей значимости направляться выделить более внимание передаче тепла через поршневые кольца. Совсем ясно, что в случае если данный путь мы перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит какое количество-нибудь долгие форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.
Тут желаю упомянуть такую чёрта, как компрессия. Давайте представим, что кольцо не прилегает по всей собственной длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, мешающий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра.

Это то же самое, как если бы мы закрыли часть радиатора и отнять у него возможности охлаждаться воздухом.
Более страшна картина, в случае если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В тех местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается принципиальной возможности охлаждаться и, кроме того более того, выясняется в «тепловом мешке». Как следствие – выкрашивание и прогар части огневого пояса, прилегающей к месту утечки.

Исходя из этого постоянно уделяется большое количество внимания геометрии цилиндра, кольца и износу канавки.
какое количество колец будет у нового поршня? С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше утраты в поршневой группе. Но при уменьшении их высоты и количества мы неизбежно ухудшаем условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление дне – кольцо – стена цилиндра.

Исходя из этого выбор конструкции – неизменно компромисс.
Необходимо в один момент, дабы кольца были и узкие и широкие. И два для быстроходности и три для действенного охлаждения поршня. Разрешение данной задачи – сущность компетентность конструктора.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания


Подобранные для Вас, статьи:

  • Поршневые кольца двигателя. Главное назначение

    Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, каковые с маленьким зазором посажены в канавках поршней. Поболтаем про поршневые кольца двигателя, какие конкретно они бывают и их главное назначение….

  • Повышение количества двигателя. Значение R/S

    Повышение количества двигателя есть несложным методом поднять моментные и мощностные характеристики мотора. Существует пара вариантов по повышению количества двигателя. Варианты повышения…

  • Кованые поршни двигателя. Для чего используют?

    Кованые поршни. Для ценителей тюнинга эти слова звучат как волшебное заклинание. Чем кованые поршни лучше литых? В каких случаях их стоит использовать? Для кого необходимы кованые поршни? Начнем с…

  • Чистим двигатель от нагара собственными руками

    На протяжении работы автодвигателя в камере сгорания горючего образуется гарь и кокс при больших температурах. Что это такое? Как выяснить самостоятельно, что в двигателе автомобиля скопились кокс…

  • Стук клапанов на тёплом двигателе – ищем проблему самостоятельно

    Все двигатели внутреннего сгорания трудятся благодаря своевременному впуску в цилиндры очередной порции рабочей смеси, исходя из этого, в то время, когда делается слышен стук клапанов на тёплом двигателе, это…

Кроме этого весьма интересно: