Поршни двс: Продукты в двигателе · Motorservice

Кованые поршни. Преимущества и недостатки кованых поршней.

Кованые поршни и их преимущества.

«В форсированном двигателе применены кованые поршни…». Знатокам тюнинга эта фраза знакома, упоминание о кованных поршнях часто встречается в описании конструкций спортивных двигателей.

Поршни двигателя – одна из самых сложных и нагруженных деталей. Современная тенденция в спортивном тюнинге – рост максимальных оборотов двигателя. Следовательно приходиться бороться за массу поршня, ведь чем легче поршень, тем меньше он под действием боковых составляющих сил инерции прижимается к поверхности цилиндра. А значит, меньше будут механические потери, выше мощность, как правило, больше ресурс и выше максимально допустимые обороты двигателя.

В борьбе за снижение массы поршень приобрел оригинальную форму, но напрочь утратил простоту. Во-первых, как известно, металл при нагреве расширяется, причем поршень расширяется неравномерно, больше в направлении, параллельном оси поршневого пальца, и меньше – в плоскости качания шатуна.

Происходит это из-за того, что металла в области бобышек-приливов под поршневой палец больше, и поэтому если, предположим, поршень был бы цилиндрическим в холодном состоянии, то при нагреве до рабочей температуры он станет овальным. Во-вторых, юбка поршня при работе двигателя тоже нагревается неравномерно, и тоже превратиться в изогнутую, как говорят специалисты, «корсетную». Точно также ведет себя и конусная юбка поршня двигателя.

Все это приводит к сокращению пятна контакта поршня с поверхностью цилиндра, повышенному износу, а в худшем случае – задиру, прихватыванию поршней и заклиниванию двигателя. А ведь помимо нагрева, поршень подвергается и давлению газов, и воздействиям сил инерции, и под их влиянием тоже деформируется.

Понятно, что поршень должен быть как можно легче, прочнее и как можно меньше изменять свою форму при нагреве и других воздействиях.

Вот типичный портрет современного поршня для двигателя автомобиля или мотоцикла. Он (поршень) отливается из аллюминиевого сплава с добавлением кремния и в холодном состоянии имеет овальную форму, чтобы при нагреве поршня, в силу упомянутых выше причин, приблизиться к цилиндрической.

А для того, чтобы оптимизировать по форме пятно контакта юбки поршня с цилиндром, профиль юбки поршня делают бочкоообразным, причем с запасом, чтобы поршень сохранил форму бочонка и в горячем состоянии.

Кроме того, с целью свести к минимуму температурную деформацию поршня, в тело поршня заливают стальные, термокомпенсирующие вставки, которые призваны удерживать область бобышек от чрезмерного расширения. Главный недостаток литых поршней – процесс литья не свободен от большого процента технологического брака, внутри металла будущего поршня остаются пустоты, возникают трещины. Да и твердость сплава после литья и закалки относительно не высока: 80 единиц по шкале Бринеля.

Поэтому, чтобы соблюсти необходимую прочность литого поршня, его массу приходится увеличивать. К примеру обычный заводской поршень для 16V двигателя ВАЗ, получаемый литьем в кокиль, весит 370 грамм. Как альтернатива заводским, литым поршням появились кованые поршни. В принципе их правильнее называть штампованными, т. к. поршни получают не многократной обработкой давлением, а однократной. Заготовка поршня помещается в матрицу, прижимается пуансоном и полуфабрикат поршня готов. Естественно, окончательную форму поршня он приобретет только после механической обработки.

Штамповка поршня под давлением позволяет упрочнить металл и одновременно сделать поршень гораздо более легким, прочным, надежным и долговечным.

При этом возникает проблема невозможности (вернее большой сложности) запрессовки в поршень термокомпенсирующих вставок и вследствии этого необходимость в более тщательном подборе профиля поршня.

В качестве сырья для изготовления кованных поршней используют высококремнистый алюминий (содержание кремния 10-18%), подвергнутый предварительной деформации, в виде прутка, прошедшего многократную протяжку через фильеры. В процессе такой протяжки сечение прутка уменьшается вчетверо и при этом ликвидируются поры в металле будущего поршня и изменяется его структура. Пруток режется, и болванками закладывается в гидравлический пресс.

Усилие в 250 тонн и температура 500 градусов, поддерживаемая системой индукционного нагрева, делает чудеса: металл будущего поршня, словно пластилин, за несколько секунд растекается между матрицей и пуансоном, принимая форму заготовки поршня. Поскольку процесс изготовления поршня протекает при неизменной температуре, называется он изотермической штамповкой. Постоянный нагрев играет здесь большую роль, ведь если температура в зоне матрицы упадет, то возможна недоштамповка поршня, те неравномерное распределение металла.

Если температура повысится, то алюминий будущего поршня попросту начнет плавиться. В результате изотермической штамповки из предварительно деформированного металла и последующего цикла закалки и обязательного старения, получается заготовка под будущий кованый поршень с высокими механическими характеристиками – твердость 130 единиц и отсутствие технологического брака типа каверн, раковин и трещин. Комплект облеченных поршней версии «Тюнинг» весит на 50 грамм легче, по сравнению со стандартными, заводскими ВАЗовскими поршнями.

 

кованый поршень СТИ в сравнении со стандартным

для сравнения – стандартный, литой поршень ВАЗ от 16V двигателя ( справа ) и спортивный, Т-образный, кованый поршень производства СТИ. Комплект таких поршней весит на 550 грамм легче, чем комплект стандартных, литых поршней ВАЗ

 

 

кованый поршень 8V

комплект кованых поршней версии «Тюнинг» для 8V двигателя ВАЗ, кольца поршня 1,5/2,0/3,947мм, поршневой палец 22мм

 

 

кованый поршень 16V

комплект кованых поршней версии «Тюнинг» для 16V двигателя ВАЗ, кольца поршня 1,5/2,0/3,947мм, поршневой палец 22мм

 

 

кованый Т-образный поршень 16V кованый Т-образный поршень 16V

Т-образный кованый поршень 16клапанного двигателя ВАЗ с вытеснителем (для увеличения степени сжатия) под кольца 1,2/1,5/2,0мм, палец диаметром 19мм. Длина пальца 50,2мм. Компрессионная высота поршня 24,3мм. Подобные кованые поршни применяются в «КарТюнинг» при строительстве спортивных двигателей

ВАЗ-овские поршневые кольца с высотой 1,5/2,0/3,947мм для стандартных поршней уступили место более узким фирменным изделиям «Коlbenschmidt», «Маhle» (Германия).

Так при диаметре поршня 82,0мм, 82,4мм, 82,5мм, 83,0мм сейчас чаще всего применяют кольца 1,2/1,5/2,0мм. А при диаметре поршня 84мм: 1,2/1,5/2,0мм или 1,5/1,5/2,0мм

Узкие кольца поршня обеспечивают снижение трения, особенно при высоких частотах вращения. Для спортивных моторов национальных гоночных классов, производятся Т-образные поршни под 2а кольца, палец 18мм и высотой 40мм, что с точки зрения снижения массы поршня очень неплохо. Из тех же соображений отверстие в пальце поршня делается не цилиндрическим, а коническим, расширяющимся к его торцам.

«Революционным» в национальных гоночных классах стал переход на кованые поршни с 2мя кольцами, без среднего кольца. При этом за счет одновременного изменения профиля поршня заметного возрастания расхода масла не произошло.

кованые поршни «Спорт» под два кольца

Новые материалы, использумые при производстве кованого поршня (заэвтектические сплавы с содержанием кремния более 14%), и современные технологии позволили уменьшить тепловой зазор между поршнем и блоком цилиндров.

Если в прошлом этот зазор доходил до 0,15мм, то сейчас он снижен до 0,05…0,06мм без опасности заклинивания поршня в блоке цилиндров.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — это… Что такое Поршневой двигатель внутреннего сгорания?

4-тактный цикл двигателя внутреннего сгорания
Такты:
1. Всасывание горючей смеси.
2. Сжатие.
3. Рабочий ход.
4. Выхлоп. Двухтактный цикл.
Такты:
1. При движении поршня вверх — сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего цикла в полость под поршнем.
2. При движении поршня вниз — рабочий ход, выхлоп и вытеснение топливной смеси из-под поршня в рабочую полость цилиндра. Блок цилиндров 4-х цилиндрового ДВС

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения

поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.
Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий.

Мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах от нескольких ватт (двигатели авиа-, мото- и судомоделей) до 75 000 кВт (судовые двигатели).

В качестве топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания используются:

• жидкости — бензин, дизельное топливо, спирты, биодизель;
• газы — сжиженный газ, природный газ, водород, газообразные продукты крекинга нефти, биогаз;
• монооксид углерода, вырабатываемый в газогенераторе, входящем в состав топливной системы двигателя, из твёрдого топлива (угля, торфа, древесины).

Полный цикл работы двигателя складывается из последовательности тактов — однонаправленных поступательных ходов поршня. Различают двухтактные и четырёхтактные двигатели.
Число цилиндров в разных поршневых двигателях колеблется от 1-го до 24-х. Объём цилиндра — это произведение площади поперечного сечения цилиндра на ход поршня. Суммарный объём всех цилиндров обычно называют

объёмом двигателя. По способу смесеобразования делятся:

• Двигатели с внутренним смесеобразованием (воспламенение от сжатия рабочего тела). Эти двигатели, в свою очередь, подразделяются на:
  • Дизельные, работающие на дизельном топливе или природном газе (с добавлением 5 % дизельного топлива для обеспечения воспламенения топливной смеси). В этих двигателях сжатию подвергается только воздух, а при достижении поршнем точки максимального сжатия в камеру сгорания впрыскиваеся топливо, которое воспламеняется при контакте с воздухом, нагретым при сжатии до температуры в несколько сотен градусов Цельсия.
  • Компрессионные двигатели. В них, в отличие от дизельных, топливо подается вместе с воздухом (как в бензиновых двигателях). Такие двигатели требуют особого состава топлива (обычно в его основе — диэтиловый эфир) и точной регулировки степени сжатия, так как от нее зависит момент воспламенения смеси. Компрессионные двигатели используются главным образом в авиа- и автомоделях;
  • Калильные двигатели. Схожи по принципу действия с компрессионными, но имеют калильную свечу, накал которой поддерживается за счёт сгорания топлива на предыдущем такте.Такие двигатели также требуют особого состава топлива (обычно в его основе — метанол, касторовое масло и нитрометан). Используются главным образом в авиа- и автомоделях;
• Воспламенение от горячих частей двигателя (калоризаторные), обычно — днища поршня. Приводные двигатели прокатных станов (топливо-мартеновский газ).

Двигатели с внутренним смесеобразованием имеют (как в теории, так и на практике) более высокий КПД и вращающий момент за счёт более высокой степени сжатия.

В рамках технической термодинамики работа поршневых двигателей внутреннего сгорания в зависимости от особенностей их циклограмм описывается термодинамическими циклами Отто, Дизеля, Тринклера, Аткинсона или Миллера.

Эффективный КПД поршневого ДВС не превышает 60%. Остальная тепловая энергия распределяется, в основном, между теплом выхлопных газов и нагревом конструкции двигателя. Поскольку последняя доля весьма существенна, поршневые ДВС нуждаются в системе интенсивного охлаждения. Различают системы охлаждения:

• воздушные, отдающие избыточное тепло окружающему воздуху через ребристую внешнюю поверхность цилиндров; используются в двигателях сравнительно небольшой мощности (десятки л.с.), или в более мощных авиационных двигателях, работающих в быстром потоке воздуха;
• жидкостные, в которых охлаждающая жидкость (вода, масло или антифриз) прокачивается через рубашку охлаждения (каналы, созданные в стенках блока цилиндров), и затем поступает в радиатор охлаждения, в котором теплоноситель охлаждается потоком воздуха, созданным вентилятором. Иногда в жидкостных системах в качестве теплоносителя используется металлический натрий, расплавляемый теплом двигателя при его прогреве.

Основные параметры двигателя

С работой поршневого двигателя внутреннего сгорания связаны следующие параметры.

• Верхняя мёртвая точка (в. м. т.) — крайнее верхнее положение поршня.
• Нижняя мёртвая точка (н. м. т.) — крайнее нижнее положение поршня.
• Радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки
• Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).
• Такт — часть рабочего цикла, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.
• Объём камеры сгорания — объём пространства над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке.
• Рабочий объём цилиндра — объём, освобождаемый поршнем при перемещении его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке.
• Полный объем цилиндра — объём пространства над поршнем при нахождении его в нижней мёртвой точке. Полный объём цилиндра равен сумме рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания.
• Литраж двигателя для многоцилиндровых двигателей — это произведение рабочего объёма на число цилиндров.
• Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания.

Ссылки

Для Чего Нужны Кованые Поршни



Ряд технологических особенностей автопрома заимствован из автомобильного спорта. Используемые в нем решения и элементы представляют собой надежные и весьма производительные образцы, одним из которых считаются кованые поршни. Они представляют собой овальные втулки, которые двигаются вертикально в цилиндрах, сжимая смесь топлива и воздуха.

Что лучше – кованый поршень или литой?

Такие поршни являются более подходящими для мощных транспортных средств. Следует заметить, что стоимость их гораздо выше, чем литых аналогов. И если вы приняли решение выполнить тюнинг мотора, установив дорогую деталь, рекомендуется разобраться в необходимости существенного повышения существующей мощности автомобиля.

Считается, что поршни всегда находятся под большой нагрузкой. От их качественного состояния будет полностью зависеть результативность мотора. Да и лишний вес, с которым так сражаются изготовители, играет немаловажное значение.

Особенности поршней

Кованый поршень предназначен для работы под высокими нагрузками, по этой причине его применяют на спортивных и гоночных транспортных средствах. Проще говоря, конструктивные и иные особенности этой детали определяются особенностями ее функционирования. Самым интенсивно воздействующим на поршни фактором во время работы мотора считается температурный режим. От ее воздействия металл расширяется неравномерно.

Такое явление больше проявляется по пальцевой оси поршня и в меньшей степени – по плоскости, в которой качается шатун. От этого поршень с цилиндром соприкасаются неравномерно, что значительно ускоряет изнашивание. В ситуациях, близких к критическим, образуются задиры, указанные детали прихватываются, что вызывает заклинивание ДВС. Кроме температуры, на поршни влияют инерционна сила и давление, которое создается в цилиндре газами.

Особенности изготовления

Кованые поршни могут называться штампованными, потому что изготавливаются именно по такой технологии. В производстве заготовка создается из особых сплавов методами изотермического или жидкого штампования. В них имеются различия, но положительные результаты гарантируются в любом случае.

При изготовлении жидкой штамповки матрица наполняется металлом, применяется пуансон, помогающий деформировать сплав в строгом соответствии с необходимой скоростью. Такая штамповка одноразового типа дает возможность создать полуфабрикат высокого качественного уровня, который в последующем доводят до необходимых параметров, применяя механический способ обработки.

Во втором случае необходима заранее подготовленная заготовка. Ее получают обжатием через фильеру особых прутьев, изготовленных из алюминия, содержащего в себе много кремния. Данная методика позволяет избавиться от пор внутри металла, сделать его структуру лучше.

Далее матрица вместе с заготовкой подвергается нагреву, после чего деталь можно штамповать на гидравлическом прессе. Большие усилия необыкновенно преобразуют деталь. Одновременно с этим постоянный температурный режим помогает равномерно заполнить форму, от чего зависит качество детали.

Кованый поршень не только не имеет раковин и трещинок, но и является более твердым. Весит он на 50 грамм меньше своего аналога, отлитого в заводских условиях. Целый комплект уменьшает вес двигателя внутреннего сгорания на пятьсот грамм.

Такая разработка считается настоящим прорывом в выпуске машин для спортивных гонок, так как в полной мере отвечает существенным нагрузкам в момент состязаний. Эти же кованые поршни используют в форсированных моторах. Они реже прогорают, так как отличаются значительной термоциклической устойчивостью.

Параметры кованых поршней

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

1. 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;
2. размер – выбирая поршень, необходимо соотносить его диаметр с размером цилиндра, принимая во внимание возможное расширение от воздействия температурного режима;
3. сжатие – в технических характеристиках поршней указывается конкретное значение этого показателя;
4. масса – чем меньше вес поршней, тем лучше это для мотора;
5. мощность – на мотор необходимо ставить поршни, соответствующие по запасу прочности. В противном случае, можно ускорить изнашивание и полное разрушение.

Основные отличия от литых аналогов

Такие поршни хорошо работают на обычных моторах, но по определенным причинам для двигателей повышенной мощности считаются непригодными. Масса их несколько выше кованых деталей, да и форма не оптимальна. Литые поршни, изготовленные в заводских условиях, имеют скрытые дефекты, которые во время стандартных условий эксплуатации проявиться не могут.

Но увеличение мощности влечет за собой повышение нагрузочных усилий, которые в первую очередь воздействуют на сам мотор. В этих условиях дефекты приводят к тому, что поршень может прогореть или треснуть.

Отрицательные моменты кованых поршней

Основным недостатком кованого элемента считается его стоимость. Она довольно существенная, зависит от сложности производственного процесса. Еще один недостаток – расходы, связанные с услугами профессионального специалиста по установке поршней.

Многие считают, что кованые поршни придают машине шумность. Но это утверждение относится к машине, которая еще не прогрета. Такая особенность объясняется просто – различиями в коэффициентах на расширение. Из-за этого для кованого поршня следует увеличить зазор между стенками цилиндра. При увеличении температуры поршень расширится, зазор уменьшится, убрав неприятный шум.

Применение

Зачастую данные детали используют при монтаже турбонаддува. Кроме того, в некоторых случаях их применение считается единственным условием, чтобы сохранить ресурс мотора, ведь температура увеличивается, да и нагрузочные усилия на детали растут, что часто считается причиной прогорания поршня. Кованый поршень, как правило, применяется в комплекте с другим коленчатым валом и шатунами, имеющими форму «Н».

Необходимо помнить, что использование кованого поршня определяется в первую очередь особенностями эксплуатации транспортного средства. Для повседневных поездок вполне можно обходиться литыми деталями.

Изготовление поршня двс. Тюнинг поршни, из чего делают, какие бывают

Поршни должны противостоять очень высокой температуре и высокому давлению на протяжении всех четырех тактов. Поршни испытывают высокие нагрузки, особенно в форсированных и гоночных двигателях. Двигателя с турбо надувом, механическими нагнетателями или впрыском закиси азота, более требовательны к прочности поршня. Добавьте к этому возможность взрыва, и Вы спрашиваете слишком много от этих слизняков. При высокой форсировке двигателя, где поставлена задача добиться максимума мощности использование литых поршней недостаточно. Все детали поршня показаны на рисунке ниже.

На примере поршень дизельного двигателя.

Производство поршней

Обычно OEM поршни изготавливают из эвтектического сплава, обеспечивающего точность литья, и имеют состав с высоким содержанием диоксида кремния. Такие поршни гораздо прочнее и стабильнее, чем обычные литые и их применение возможно до примерно 400 лошадиных сил.

Кованные поршни имеют более сложную технологию производства, но и обладают лучшими характеристиками. На первой стадии кусок горячего сплава алюминия подвергают ковке, а затем проводится механическая обработка для придания формы. Заготовка поршня попадает на станок ЧПУ, после чего получается высокоточная деталь. Кованные поршни стоят дороже в основном из-за большого количества отходов и обработки на ЧПУ станке.

Эти макеты показывают толщину металла поршня для турбо надуву (слева) и для впрыска закиси азота (справа)

Постройка двигателя, рассчитанного на высокую степень сжатия или использование надува подразумевает использование кованных поршней, способных лучше противостоять высоким температурам и повышенному давлению.

Вертикальные газовые отверстия

Эти небольшие, вертикальные дыры в донышке поршня по всему периметру позволяют давлению при сгорании топливной смеси проникать за первое компрессионное кольцо. Это увеличивает герметичность камеры сгорания но и повышает износ кольца (давление сильно прижимает кольцо к стенкам цилиндра). Во время работы, кроме рабочего хода, первое компрессионное кольцо подвергается обычному давлению, как в обычном поршне и соответственно меньшую силу трения, собственно в этих режимах нет необходимости сильно прижимать кольцо к цилиндру.

Такие схемы поршней часто применяются в драг рейсинге.

Вертикальные отверстия благодаря давлению в режиме рабочего хода, позволяют прижимать верхнее компрессионное кольцо к цилиндру, чтобы обеспечить лучшую герметичность.

Боковые газовые отверстия в канавках колец

Эти очень мелкие углубления, сделанные в верхней части канавки верхнего поршневого кольца по всей окружности поршня, что позволяет прижимать кольцо газами к нижней плоскости канавки поршневого кольца и увеличить тем самым герметичность.

Этот тип часто используется в кольцевых гонках.

Мелкие канавки от верхнего кольца до кромки дна поршня-жаровой пояс.

Крупно выполненные канавки, некоторые делают едва заметный жаровой пояс.

Некоторые поршни имеют серию узких канавок, нанесенных вокруг поршня между первым компрессионным кольцом и кромкой дна поршня. Эти углубления сделаны для уменьшения контактирующей площади с цилиндром, когда поршень находится в верхней или нижней мертвой точке. Так же эти канавки служат для гашения пламени на подходе к кольцу

Компенсационная канавка

Компенсационная канавка выполняется на перемычке между компрессионными кольцами. Это углубление создает дополнительный объем для прорвавшихся газов через первое кольцо тем самым уменьшая давление между кольцами и это обеспечивает меньшее колебание первого кольца, оно лучше удерживается на дне своей канавки сохраняя герметичность камеры сгорания.

Так же посмотрите следующие материалы конструктивные особенности

Полнотекстовый поиск:

Главная > Реферат >Промышленность, производство

1. Перечислите элементы поршня и объясните их назначение, объясните условия работы поршня.

В конструкции поршня принято выделять следующие элементы:

головку 1 и юбку 2. Головка включает днище З, огневой (жаровой) 4 и

уплотняющий 5 пояса. Юбка поршня состоит из бобышек б и направляющей части.

Сложная конфигурация поршня, быстро меняющиеся по величине и направлению тепловые потоки, воздействующие на его элементы, приводят к неравномерному распределению температур по его объему и, как следствие, к значительным переменным по времени локальным термическим напряжениям и деформациям

Теплота, подводимая к поршню через его головку, контактирующую с рабочем телом в цилиндре двигателя, отводится в систему охлаждения через отдельные его элементы в следующем соотношении, %: в охлаждаемую стенку цилиндра через компрессионные кольца — 60…70, через юбку поршня — 20…30, в систему смазки через внутреннюю поверхность днища поршня — 5…10. Поршень также воспринимает часть теплоты, выделяющейся в результате трения цилиндра и поршневой группы.

Основные элементы конструкции поршня

Канавка под первое компрессионное кольцо

Канавка под второе компрессионное кольцо

Межкольцевые перемычки

Канавка под маслосъемное кольцо

Выборка для слива масла

«Холодильник»

Юбка поршня

Бобышка под пальцевое отверстие

Разгружающая выборка

Канавка для стопорного кольца

Отверстие под палец

Юбка поршня

Головка поршня

Нирезистовая вставка

Маслоохлаждаемая полость

Камера сгорания

Конусный вытеснитель

Днище поршня

Поршень — одна из важнейших деталей двигателя внутреннего сгорания. Он передает энергию сгорания топлива через палец и шатун коленчатому валу. Он вместе с кольцами уплотняет цилиндр от попадания продуктов сгорания в картер. Во время работы на поршень действуют высокие механические и тепловые нагрузки.

Максимальное давление в цилиндре, возникающее при сгорании топливно-воздушной смеси, может достигать 65-80 бар в бензиновом двигателе и 80-160 бар в дизеле. Это эквивалентно силе в несколько тонн, действующей на поршень двигателя легкового автомобиля и в десятки тонн — на поршень тяжелого дизеля.

Во время работы поршень совершает возвратно-поступательное движение, периодически ускоряясь до скорости более 100 км/час, а затем замедляясь до нуля. Такой цикл происходит с удвоенной частотой вращения коленвала, т.е. при 6000 об/мин цикл ускорение-замедление происходит с частотой 200 Гц.

Максимальная величина ускорений, приходящаяся на верхнюю и нижнюю мертвые точки, может достигать 15000-20000 м/с 2 , что соответствует перегрузке 1500-2000g. Космонавт при выводе ракеты в космос кратковременно испытывает перегрузки в 150 раз меньше. От действия ускорений возникают инерционные силы по величине соизмеримые с теми, что действуют от давления при сгорании.

Сгорание топливовоздушной смеси происходит при температуре 1800-2600°С. Эта температура значительно превышает температуру плавления поршневого сплава на основе алюминия (~700°С). Чтобы не расплавиться, поршень должен эффективно охлаждаться, передавая тепло от камеры сгорания через кольца, юбку, стенки цилиндра, палец и внутреннюю поверхность охлаждающей жидкости и маслу. При нагревании поршня происходит снижение предела прочности материала, возникают термонапряжения от перепадов температуры по его телу, которые накладываются на напряжения от сил давления газов и инерционных сил. Таким образом, условия работы поршня можно определить как очень сложные.

Чтобы поршень противостоял этим воздействиям, он должен быть легким, прочным, износостойким, хорошо проводить тепло. Все перечисленные условия должны быть учтены при проектировании. Форма внутренних поверхностей и конструктивных элементов поршня должна обеспечивать заданную прочность и работоспособность за счет рационального распределения и использования материала.

Особое внимание уделено форме наружной поверхности. Внешний профиль боковой поверхности поршня формируется с учетом деформаций от механических нагружений (давления газов и инерционных сил) и теплового воздействия от сгорания топливовоздушной смеси таким образом, чтобы ни при каких условиях не произошло заклинивание в цилиндре, прорыв горячих газов в картер, прогорание камеры сгорания.

Температура поршня в зоне камеры сгорания (на днище) выше, чем на юбке, температурное расширение головки больше чем юбки, поэтому поршень в холодном состоянии – бочкообразный, с уменьшением диаметра от юбки к головке.

Сила давления газов, силы инерции и боковая сила деформируют поршень так, что юбка овализируется. Для компенсации этой деформации поршень изначально выполняется с «противоэллипсом», большая ось которого расположена в перпендикулярно оси пальцевого отверстия.

Зазоры между поршнем и цилиндром должны быть сведены к минимуму для предотвращения шума, особенно в холодном двигателе. Но они должны быть достаточными для предотвращения заклинивания при работе прогретого двигателя.

Бочкообразная и овальная форма внешней поверхности кроме компенсации соответствующих деформаций от силового и теплового воздействия обеспечивает образование масляной пленки между поршнем и цилиндром (гидродинамическая смазка)

Конструктивные особенности поршня

Подробности, связанные с конструктивными элементами поршней, позволят глубже понять сложность задач, стоящих перед производителями.

Головка поршня — это его верхняя часть, которая включает днище и зону канавок под поршневые кольца. Вместе с головкой цилиндра днище поршня образует камеру сгорания. Камера сгорания может быть выполнена и в головке. На днище действуют давление газов и тепло от сгорания топлива. Головка поршня должна:

Обеспечивать хорошее смесеобразование и полноту сгорания топлива;

Сохранять прочность при высокой температуре;

Обеспечивать отвод тепла от днища;

Передавать усилие на поршневой палец и шатун через бобышки;

Обеспечивать заданный ресурс по износу канавок под поршневые кольца.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания, как правило, выполняется в поршне и оказывает большое влияние на процессы смесеобразования и горения.

В дизельных двигателях с предкамерным впрыскиванием и бензиновых двигателях днище поршня плоское или имеет небольшие выборки.

Головка алюминиевых поршней может быть анодирована (нанесено защитное окисное покрытие). В дизельных двигателях камера сгорания может быть упрочнена путем армирования металлокерамическим волокном в процессе литья под давлением.

Канавки под поршневые кольца располагаются на боковой поверхности головки поршня. Обычно их три: две под компрессионные и одна под маслосъемное кольца. Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, не допуская прорыва горячих газов в картер и масла в камеру сгорания.

Перемычки между канавками (особенно между первой и второй для компрессионных колец) подвергаются высоким механическим и тепловым нагрузкам — 50-60% тепла отводится в цилиндр через компрессионные кольца.

Неравномерный нагрев и тепловое расширение головки может привести к нарушению формы канавок. Это отрицательно влияет на расход масла и вызывает износ стенки цилиндра и самой канавки. Для устранения этого явления кольцевые канавки выполняются под небольшим углом так, чтобы наружные кромки были выше внутренних. Это препятствует появлению нежелательного наклона поперечного сечения канавки вниз на рабочих режимах.

К канавкам верхних компрессионных колец предъявляются особо жесткие требования, в особенности в дизельных двигателях с высокой степенью сжатия. Для упрочнения эти канавки часто армируются специальными вставками, изготовленными из нирезиста (легированный никелем чугун), или зона канавки упрочняется путем плазменного переплава с присадкой легирующих компонентов. Эти мероприятия повышают износостойкость и снижают шум в дизельном двигателе.

Имеются наиболее распространенные типы вставок с параллельными сторонами и вставки с конусообразными сторонами. Существуют нирезистовые вставки с одной канавкой или, в некоторых высокофорсированных дизельных двигателях, с двумя канавками под компрессионные кольца. Иногда к нижней торцевой поверхности канавки первого компрессионного кольца прикрепляется полоска из нержавеющей стали, выполняющая ту же функцию, что и нирезистовая вставка.

Через поршневой палец в процессе работы передаются значительные переменные усилия и тепловые потоки. Поэтому поверхности пальцевых отверстий в поршне должны быть обработаны с высокой точностью, при этом шероховатость поверхности может достигать 0,1 мкм. Для снижения напряжений на кромках бобышек и в пальце с внутренней стороны отверстий иногда выполняется конус с небольшим углом (менее 1 градуса).

Важным конструктивным приемом для снижения шума, возникающего при перекладке поршня вблизи верхней мертвой точки, является смещение пальцевого отверстия от оси поршня в направлении той стороны юбки поршня, которая воспринимает боковую силу при рабочем ходе. В этом случае на поршень обязательно наносится метка для правильной установки в двигатель.

Покрытия

Для улучшения работы поршней в двигателе их поверхность часто подвергается различным видам обработки, в частности, на нее наносятся покрытия. Эти покрытия выполняют две главные функции:

Улучшение приработки поршня. Обычно их наносят на юбку, и они изнашиваются через определенное время на этапе обкатки двигателя;

Улучшение механических свойств поверхности поршня (твердость, износостойкость). Некоторые покрытия остаются на поршне на все время эксплуатации, предотвращая эрозию, растрескивание и улучшая антифрикционные свойства.

Головка поршня дизельных двигателей иногда подвергается анодированию (покрывается окисью алюминия) для уменьшения температуры основного материала и опасности растрескивания головки, вызываемого высокими термическими нагрузками при работе.

2.Устройство и принцип работы ТНВД распределительного типа.

Такой насос применяется для 3, 4, 5 и 6 цилиндровых дизельных двигателей легковых автомобилей, тракторов и грузовых автомобилей мощностью до 20 кВт на цилиндр. Насосы распределительного типа для двигателей с непосредственным впрыском обеспечивают давление до 700 бар при частоте вращения до 2400 мин-1.

Топливоподкачивающий насос
Этот насос лопастного типа служит для подачи топлива из бака и вместе с нагнетательным регулирующим клапаном создает давление, которое возрастает прямо пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Насос высокого давления
Насос распределительного типа включает только один плунжерновтулочный комплект для питания всех цилиндров.

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. Расшифровка символов и значений приведена ниже.

Информация на верхней части.

• 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.

Номер отливки на внутренней части поршня.

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.

Поршневой двигатель

— Energy Education

Поршневой двигатель — это двигатель, в котором используется один или несколько поршней для преобразования давления во вращательное движение. Они используют возвратно-поступательное движение поршней (вверх и вниз) для передачи этой энергии. ^[1] Существует много различных типов, включая двигатель внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, паровой двигатель, который является одним из типов двигателя внешнего сгорания, и двигатель Стирлинга. Роторный двигатель будет выполнять ту же задачу, что и поршневой двигатель, но совсем другим способом из-за его треугольного ротора.

Как это работает

Все типы имеют один или несколько поршней, которые следуют четырехтактному циклу, показанному на рисунке 1. Общие конфигурации блока цилиндров включают один ряд цилиндров (рядный), два ряда, сходящихся к одной точке (V-образный двигатель), двойной зигзаг (W-образный двигатель) и два горизонтальных ряда (оппозитный двигатель). ^[1] Все двигатели, упомянутые выше (внутреннего сгорания, паровые, Стирлинга), используют несколько разные процессы для завершения цикла, поэтому будет рассмотрен общий случай (как показано на рисунке 2).

1. Впуск: Чтобы начать цикл, топливная смесь вводится внутрь цилиндра через впускной канал, расширяя поршень до нижней части цилиндра.
2. Компрессия: Затем поршень толкается вверх, сжимая топливную смесь и воспламеняя ее через свечу зажигания.
3. Зажигание: Зажигание толкает поршень вниз, обеспечивая полезную работу двигателя.
4. Выхлоп: Отработанные химические вещества выводятся через выхлопное отверстие, и цикл повторяется.

• Поршневой двигатель

• Рисунок 1: 4-тактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выхлоп. ^[2]

• Рис. 2: Коленчатый вал (красный) преобразует возвратно-поступательное движение поршней (серый), которые часто сочетаются с маховиком (черный). ^[3]

Четырехтактный цикл — это то, что дает двигателю энергию, но теперь он должен преобразовать эту энергию во вращательную энергию для трансмиссии, приводного вала и колес.Это осуществляется коленчатым валом, который показан на рисунке 2. Коленчатый вал преобразует это движение вверх и вниз во вращательное движение, которое часто сочетается с маховиком для сохранения энергии прерывистого возвратно-поступательного движения в качестве энергии вращения.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Объяснение функции двигателей с воспламенением от сжатия

Дизельные двигатели — это рабочие лошадки как в промышленности, так и в производительности. Но чтобы по-настоящему оценить их, важно понять, как они работают.

Дизельные двигатели являются основным двигателем в промышленности. Применение дизельных двигателей в тяжелых условиях, требующих высокого крутящего момента, долговечности и превосходной экономии топлива, повсеместно. Отрасли автомобильного, морского и железнодорожного транспорта в значительной степени полагаются на дизельную энергию, а не на бензиновые двигатели. Даже многие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью больших дизельных двигателей. И, конечно же, почти все тяжелое строительное, сельскохозяйственное и горнодобывающее оборудование работает на дизельном топливе. Мировая торговля эффективно работает на дизельной энергии.Несмотря на схожесть по внешнему виду, важные различия отделяют дизельные и бензиновые двигатели друг от друга и определяют, какой тип двигателя лучше всего подходит для любого конкретного применения, включая грузовики и автомобили.

В отличие от обычного бензинового двигателя, дизель впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр во время рабочего такта, который затем воспламеняется из-за высоких температур цилиндра.

Дизельные и бензиновые двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания (ВС). Топливо и воздух объединяются и сжигаются внутри двигателя для получения энергии.Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель имеет цилиндры, коленчатый вал, шатуны и поршни для передачи энергии топлива от линейного движения к вращательному. Основное различие заключается в способе воспламенения топливно-воздушной смеси. Бензиновые двигатели — это двигатели с искровым зажиганием, а дизельные двигатели — это двигатели с воспламенением от сжатия.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, циклы

• Впуск
• Сжатие
• Горение (расширение)
• Выхлоп

Эти циклы по существу одинаковы для обоих типов двигателей, за исключением цикла сгорания, когда бензиновый двигатель запускается искрой, а дизель — сжатием.Разница является ключевой в превосходстве дизеля для применений, требующих высокой эффективности и высокого крутящего момента с хорошей топливной экономичностью.

ГОРЕНИЕ

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания забирает предварительно смешанное топливо и воздух через систему впуска, сжимает его в каждом цилиндре с помощью поршня и воспламеняет смесь с помощью свечи зажигания. Топливо добавляется во время такта впуска, чтобы создать желаемую топливно-воздушную смесь, готовую к сгоранию. Последующий цикл сгорания расширяет горящую смесь и повышает давление в цилиндре, чтобы толкнуть поршень вниз и создать крутящий момент.

В дизельном двигателе воздух и топливо предварительно не смешиваются. Воздух вводится в цилиндры и сжимается поршнем до гораздо более высокого давления, чем в бензиновом двигателе; в некоторых случаях до 25: 1. Это механическое или адиабатическое сжатие перегревает воздух до 400 ° или более. В этот момент топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух, вызывая его мгновенное возгорание. Создается более высокое давление в цилиндре, создавая больший крутящий момент для привода автомобиля.

Вот деталь, которую вы не найдете в дизельном двигателе.В отличие от бензиновых двигателей, которым требуется триггерное событие — сильный электрический разряд — для инициирования сгорания, дизельные двигатели полагаются исключительно на температуру сжатого воздуха в верхней мертвой точке.

КАЧЕСТВО СМЕСИ

Дизельные двигатели

обеспечивают более высокий КПД по нескольким причинам. Одна веская причина заключается в том, что более высокое давление в цилиндре во время впрыска топлива создает гораздо более плотную смесь, которая дает более сильный удар; плотность смеси имеет первостепенное значение для создания энергии.Более высокая степень сжатия также заставляет топливо сгорать более полно, высвобождая больше энергии, поскольку дизельное топливо дает более высокую плотность энергии. Кроме того, уникальная способность дизеля впрыскивать топливо в течение большей части рабочего хода помогает создать более высокое среднее давление в цилиндре, чем сопоставимый бензиновый двигатель. Дизельное топливо также имеет смазывающий компонент, который помогает снизить трение в цилиндрах.

Камера сгорания в головке поршня дизельного двигателя представляет собой неглубокую камеру с центральным конусом для облегчения распределения смеси из топлива под высоким давлением, впрыскиваемого непосредственно над ней.«В высокопроизводительных приложениях решающее значение имеет сочетание угла распыления впрыска и конструкции тарелки», — отмечает JJ Zimmerman из Diamond Pistons. «Большая часть времени наших инженеров тратится на эту конкретную арену, поскольку именно здесь можно выиграть или проиграть гонки».

Хотя начало сгорания отличается от типичного бензинового двигателя, фундаментальное отличие также существует в конструкции камеры сгорания для оптимизации распыления топлива. Большинство бензиновых двигателей имеют камеру сгорания в головке блока цилиндров, но в дизельном двигателе камера сгорания расположена внутри днища поршня.Поршень дизеля имеет контурное углубление или чашу в центре днища поршня, где происходит сгорание. В центре чаши конусообразный выступ находится прямо под топливной форсункой.

Конус и камера захваченного поршня под головкой блока цилиндров способствуют оптимизированному распылению топлива в пространстве сгорания под высоким давлением. Эта форма камеры конуса в короне обычно упоминается как конструкция «мексиканской шляпы» (сомбреро), и она почти универсальна для дизельных поршней.Высокоэффективная камера в центре поршня централизует большую часть силы, создаваемой циклом расширения (сгорания), и направляет ее прямо вниз по шатуну к ходу коленчатого вала.

Кованые сменные поршни Diamond Pistons из сплава 2618 для Cummins, Duramax и Power Stroke (показаны) заполняют пустоту для специалистов по восстановлению рабочих характеристик, нуждающихся в высококачественных сменных поршнях, которые соответствуют коэффициентам сжатия OEM и предлагают полное покрытие поршней и штифты из инструментальной стали DLC h23.

Другое отличие состоит в том, что дизельный двигатель дросселируется за счет подачи топлива, в то время как бензиновый двигатель дросселируется за счет подачи воздуха. Поскольку воздушный поток не дросселируется, дизельный двигатель также не создает вакуума. Подача топлива осуществляется прямым впрыском в цилиндр, направленным прямо на верхнюю часть поршня. Это очень важно для качества топливной смеси и последующей эффективности сгорания.

Прямой впрыск делает процесс сгорания проще и эффективнее.Дизельные двигатели работают при значительно более бедном соотношении воздух-топливо, чем бензиновые двигатели, обычно от 25: 1 до 40: 1 по сравнению с обычным бензиновым диапазоном от 12: 1 до 15: 1. Современные дизельные двигатели с прямым впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или в некоторых случаях превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и с низким уровнем отходящего тепла. А бедные смеси являются ключевой причиной такой топливной экономичности дизелей.

СРОКИ

Еще одно интересное различие между дизельным и бензиновым двигателями — это синхронизация форсунок по сравнению с синхронизацией зажигания. В бензиновых двигателях момент зажигания относится к точке, в которой горение инициируется свечой зажигания. В дизельном двигателе синхронизация относится к началу события впрыска топлива, которое рассчитывается так, чтобы воспользоваться точкой максимального сжатия смеси.

Хотя в основном он используется в грузовых автомобилях, дизельные двигатели нашли большой успех в грузовых автомобилях. 6,8-литровый автомобиль Ryan Milliken с двигателем Cummins ’66 Nova — это автомобиль с радиальными шинами, который доказывает, что дизельное топливо многогранно. В двигателе используются поршни Diamond Pistons и турбонагнетатель Massive Garrett GTX5533R, позволяющий совершать дымные прохождения на четверть мили.

ТУРБОКОМПРЕССОР

Для дизельных двигателей

требуются более прочные компоненты, прежде всего из-за более высокого давления в цилиндрах и высокого крутящего момента. Давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм в современных приложениях с турбонаддувом и до более 8000 фунтов на квадратный дюйм в приложениях с высокой производительностью. На 4-дюймовом отверстии это может составлять 45 000 фунтов давления, толкающего поршень вниз. Следовательно, блок цилиндров, коленчатый вал, шатуны, поршни, головки цилиндров и клапаны — все значительно более прочное, чем у бензинового двигателя.Поскольку они предназначены для работы под высоким давлением, большая часть дизельных двигателей оснащена турбонаддувом.

Турбокомпрессоры

идеально подходят для дизелей, поскольку они повторно используют отработанные выхлопные газы для эффективного наддува двигателя, который уже разработан для работы при высоком давлении в цилиндрах. Тепловой КПД дизельного двигателя эффективно повышается за счет турбонаддува, поскольку он существенно увеличивает объем воздуха, поступающего в двигатель, что позволяет впрыскивать больше топлива.Топливо создает энергию, но для ее разблокировки требуется воздух.

Отношение крутящего момента к мощности дизельных двигателей обычно составляет около 2: 1, но многие промышленные двигатели достигают отношения 3: 1 или 4: 1 в отличие от типичного отношения 1: 1, создаваемого бензиновым двигателем. Дизели обладают эффективным крутящим моментом, потому что они создают высокое давление в цилиндре за счет очень эффективного сгорания, и они применяют его к длинному ходу коленчатого вала, что увеличивает рычаг. Турбонаддув добавляет совершенно новый фактор в уравнение крутящего момента, поскольку он снижает насосные потери во время такта впуска и значительно увеличивает давление в цилиндре во время рабочего такта.Дизели любят повышать давление. Дизельные двигатели нередко работают в два, три или более раз над давлением наддува, обычно используемым в бензиновых двигателях.

На отечественном рынке дизельных двигателей преобладают двигатели GM Duramax, Dodge Cummins и Ford PowerStroke.

УПРАВЛЕНИЕ ВПРЫСКАМИ

Среди других распространенных практик настройки увеличение времени впрыска и его более ранний запуск создает большее давление в цилиндре. Множественные события впрыска (пилотный впрыск) за цикл мощности теперь также являются обычным явлением.Таким образом, сгорание инициируется и усиливается за счет дополнительных впрысков в течение каждого цикла. Это позволяет максимально использовать преимущества более высоких уровней наддува с эффективностью сгорания для создания более высокого давления в цилиндрах.

По своей природе процесс сгорания дизельного двигателя имеет тенденцию сопротивляться плавности и однородности, в первую очередь из-за колебаний нагрузки и температуры. Важнейшей целью ужесточения контроля за процессом впрыска является уменьшение отклонений сгорания от цикла к циклу. Современные датчики и система управления двигателем помогают сгладить ситуацию, а современные дизели тише и мощнее, чем когда-либо.Системы управления и впрыск Common Rail с более высоким давлением теперь способны производить до трех впрысков на одно событие сгорания, и они могут варьировать каждый впрыск с большим или меньшим количеством топлива и более высоким или более низким давлением, что считается необходимым для оптимального сгорания.

Diamond предлагает поршни для популярных дизелей в кованых конфигурациях 2618, а также термическое покрытие и покрытие юбки, а также штифты из инструментальной стали.

УПРАВЛЕНИЕ ДИЗЕЛЬНЫМ ПОРШНЕМ

Все это делает поршень главным героем в повышении давления сгорания.Хотя дизели, как правило, имеют очень прочную архитектуру, поршень — это игрок, которому необходимо постоянно совершенствовать свою игру.

Diamond Pistons представляет собой полную линейку сменных поршней из кованого алюминия для всех распространенных дизельных платформ последних моделей. Из них основными игроками являются Dodge Cummins, GM Duramax и Ford Power Stroke. Эти поршни поддерживают рынок дизельных двигателей для восстановления рабочих характеристик с помощью стандартных и негабаритных поршней из сплава 2618 из сплава 2618, которые жестко анодированы и поставляются с наручными штифтами из инструментальной стали H23 с алмазоподобным покрытием DLC (алмазоподобное покрытие) — отличный шаг в обеспечении высококачественных поршней для соревнований и гоночных дизелей. Приложения.

Рынок дизельного топлива стремительно растет уже более десяти лет. OEM-производители и энтузиасты бешено продвигают технологию. Diamond быстро реагирует на растущий рыночный спрос, чтобы гарантировать, что они могут поставлять поршни, которые удовлетворят все потребности своих клиентов в производительности.

Зазор поршня в двигателе внутреннего сгорания и другие вопросы

В свою защиту я должен сказать, что мой опыт и рекомендации относятся к небольшим, высокопроизводительным двухтактным гоночным двигателям, как с искровым зажиганием, так и с калильным зажиганием.Если вы хотите запустить двигатель объемом 8 л.с., объемом 26 куб. См до 25 000 об / мин, нет замены алюминиевому поршню. Если вы строите двигатели с низкой частотой вращения и мощностью, срок службы которых не является проблемой, подойдет большое количество материалов. Чугун — это старый выбор для поршней и гильз как с кольцами, так и без них. Фокс использовал эту систему на некоторых своих двигателях почти всю мою жизнь. Уплотнительные кольца не могут работать как поршневое уплотнение в любом двигателе внутреннего сгорания с умеренными и высокими характеристиками.Все двигатели, с которыми я работал, используют коммерческие жаропрочные кольца из стали или нержавеющей стали. Тонкое одинарное кольцо является стандартным. Мой друг экспериментировал с чугунными кольцами в этих двигателях, но, насколько мне известно, он не обнаружил увеличения мощности. Я бы серьезно подумал о покупке коммерческих колец. OS делает много двигателей разного размера, а Tower Hobbies предлагает 27-миллиметровые кольца. Вы могли бы даже подумать о дополнительных запасных частях.

Когда мы начали работать с промышленным производителем двигателей (Quickdraw), их гильзы из мягкой стали имели очень короткий срок службы.Они перешли на азотированные гильзы. При правильном шлифовании они могли добавить до 1/4 л.с. Хромированный лайнер был бы еще лучше, но он стоит дороже. Все остальные двигатели, с которыми мы работаем, имеют гильзы из алюминия или латуни с хромовым или аналогичным твердым покрытием. Даже с их более высокой скоростью расширения обычно увеличивают зазор на 0,002 дюйма или более в кольцевой области двигателей с водяным охлаждением, чтобы предотвратить заедание.

В цилиндрах с некруглым диаметром также могут заедать поршни, как показано на рисунке ниже.Производитель, CMB, попробовал тот же алюминиевый поршень в хромированной алюминиевой гильзе, которую они использовали в своих двигателях с тлеющим зажиганием, но это не сработало. Мы уничтожили множество комплектов поршней и гильз, подобных изображенному на втором рисунке ниже. Подробнее о нашей разработке этого 35-кубового двигателя можно прочитать здесь.

Я использую датчик диаметра Sunnen, установленный против цифрового микрометра Mitutoyo, для проверки отверстий. Опять же, ничего из этого не требуется для двигателей с низкой производительностью, но они все равно будут лучше работать с круглыми цилиндрами.Вышеупомянутые посты — отличное описание методов измерения и притирки, которые строители-любители использовали в течение долгого времени. Вы можете получить отличные результаты, установив поршни на гильзы вручную, не зная их точных размеров.

Лоринг Миллер

Оппозиционно-поршневой двигатель

Achates может вернуть больше мощности за счет меньшего количества топлива

Если вы откроете капот своего автомобиля и выдернете пластиковую крышку под ним, вы увидите прекрасную ошеломляющую конструкцию: двигатель внутреннего сгорания. .Сегодняшние двигатели используют около 100 взрывов топлива и кислорода каждую секунду, генерируя огромную мощность с минимальными выбросами.

Это здорово, но ужесточение стандартов загрязнения во всем мире означает, что автомобили должны становиться все более эффективными. Электромобили предлагают один путь вперед, но они остаются дорогими и ограниченными опасениями по поводу дальности полета — опасениями, часто необоснованными, что вы попадете на мель с разряженной батареей. Внутреннее сгорание никуда не денется в ближайшее время, с такими усовершенствованиями, как турбокомпрессоры, прямой впрыск и регулируемые фазы газораспределения, позволяющие выжимать больше миль из каждого галлона.

Компания Achates Power из Сан-Диего считает, что у нее есть лучший способ: отказаться от конструкции, которая доминировала в конструкции двигателей в течение последних 130 лет, в пользу идеи, от которой отказались в 1940-х годах, и увидеть 30-процентное повышение эффективности.

Большинство автомобильных двигателей, от одноцилиндрового агрегата мощностью 1 л.с., созданного Карлом Бенцем в 1885 году до 16-цилиндрового «зверя» мощностью 1500 лошадиных сил в Bugatti Chiron, имеют четырехтактную поршневую конструкцию. Это относительно простая идея: поршень в цилиндре втягивает воздух и добавляет топливо во время такта впуска.Такт сжатия сжимает эту смесь и вызывает искру, создавая взрыв, который опускает поршень, генерируя мощность во время рабочего такта. Затем цилиндр поднимается во время такта выпуска, удаляя отработанные газы. Цикл повторяется тысячи раз каждую минуту.

Ахатес хочет выбросить это из головы в пользу двигателя с оппозитными поршнями. Эта установка использует два поршня в каждом цилиндре. Воспламенение топлива и воздуха вызывает взрыв, который разводит поршни в стороны, генерируя энергию.Такие двигатели проще, потому что в них не используются клапаны и распредвалы. Они нашли применение в локомотивах и военных транспортных средствах, пока инженеры не отказались от них в 1940-х годах из-за сложности обеспечения их чистой и эффективной работы. Ахат считает, что эта проблема решена. Мы нанесли визит, чтобы узнать, как — посмотрите видео выше, чтобы увидеть, что мы узнали.

Прочность материалов поршней двигателей внутреннего сгорания при усталостных и термически усталостных нагрузках

1.

Попык К.Г. Конструкция и расчет тракторных двигателей. М .: Высшая школа, 1973.

Google ученый

2.

Д. Р. Поспелов, Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, Машиностроение, Москва (1974).

Google ученый

3.

И.А. Коваль, В.Ю. Вахтель, Б.С. Еременко, Унифицированный дизель для тракторов и комбайнов, Колос, Москва (1962).

Google ученый

4.

Колобнев И. Ф. Теплостойкость литейных алюминиевых сплавов. М .: Металлургия, 1973.

Google ученый

5.

Гиршович Н. Г. Кристаллизация и свойства чугуна в литых деталях. М .: Машиностроение, 1966.

Google ученый

6.

Смирнов А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М .: Металлургия, 1974.

Google ученый

7.

Ванштейн В. О. Конструкция и прочностные расчеты судовых дизелей. Ленинград: Судостроение, 1969.

Google ученый

8.

Синявский Д. П. Методы исследования термической усталости по параметрам петли гистерезиса в координатах температура – ​​напряжение // Пробл.Прочн., № 6 (1973).

9.

Д. П. Синявский, “Исследование закономерностей термического усталостного разрушения инструментальных и жаропрочных сплавов с учетом изменения параметров нагружения”, Автореф. Дис. … канд. Проблемы силы, Киев (1973).

Google ученый

10.

Биргер И. А., Шорр Б. Ф. Термическое сопротивление деталей машин. М .: Машиностроение, 1975.

Google ученый

Бесплатное автомобильное руководство: Двигатель внутреннего сгорания — короткий блок

История коленчатого вала и стержневых механизмов восходит к третьему веку, когда устройство использовалось на промышленных лесопильных заводах. К концу восемнадцатого века коленчатый вал и стержневой механизм превратились в двигатель внутреннего сгорания, версия которого используется в современных автомобилях. Благодаря текущим достижениям в технологии двигателей, ограничения, наложенные на двигатели внутреннего сгорания еще десять лет назад, теперь перестают существовать.Компоненты двигателя, которые когда-то использовались только в соревновательных гонках и исследованиях высоких скоростей, стали почти ненужными, поскольку теперь они обычно используются в массовом производстве автомобилей.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из четырех основных основных групп компонентов: нижний конец , верхний конец, система смазки и компоненты сгорания (топливо, воздух и подача искры). В этом, , первом из трех частей серии , мы рассмотрим нижний конец или сборку короткого блока.

Нижний конец

Блок двигателя , или картер, состоит из собственно блока двигателя в сборе. Обычно его выковывают из чугуна, стали или алюминия, а затем просверливают продольно (для шейки коленчатого вала) и поперечно или диагонально (для стенок цилиндров). Затем шейки коленчатого вала вырезаются из отливки, чтобы сформировать две отдельные половинки, которые будут скреплены вместе болтами, образуя серию почти идеальных кругов, в которых будет вращаться коленчатый вал.

Коленчатый вал — это сердце двигателя. Он выкован из чугуна или стали полым. Полая конструкция коленчатого вала позволяет перекачивать масло в его центр и выходить из вращающихся цапф, расположенных под каждым стержнем и коренным подшипником. Он выполнен с множественным смещением. Когда он вращается в блоке, он толкает один шатун с присоединенным поршнем вверх и в соответствующий цилиндр, вытягивая другой из своего цилиндра. Когда поршень толкается вверх, он создает такт сжатия или выпуска.Когда поршень извлекается, он совершает либо впускной, либо рабочий ход. Мы рассмотрим это подробнее, когда дойдем до стадии эксплуатации, содержащейся в компонентах сгорания.

Шатуны также кованы, обычно из чугуна или стали, с отверстиями на обоих концах. Отверстие большего размера разрезано на две отдельные половины, которые будут скреплены болтами, образуя почти идеальный круг вокруг коленчатого вала. На противоположном конце шатуна точно просверливается отверстие меньшего размера.Через это отверстие будет вдавлена ​​булавка для запястья. Штифт для запястья представляет собой шарнирный штифт, который также прикрепляет поршень к шатуну. Его называют булавкой для запястья из-за необычной гибкости. Этот процесс будет повторяться для каждого шатуна. Четырехцилиндровые двигатели имеют четыре шатуна, шестицилиндровые двигатели — шесть шатунов и так далее.

Поршни плотно входят в цилиндры блока. Форма типичного автомобильного поршня напоминает перевернутую чашку для питья с плоским верхом и полым дном, в котором верх шатуна утоплен.Поршень просверлен крест-накрест с высокой точностью и запрессован штифт; через одну сторону, затем через шатун, а затем через другую сторону поршня, где он запрессовывается на место.

Хотя поршень сконструирован так, чтобы плотно входить в отверстие цилиндра, последние тысячные доли дюйма закрываются с помощью компрессионных поршневых колец . Эти кольца изготовлены из стали и имеют форму полукруга. Поршни (которые обычно изготавливаются из алюминия) имеют ряд канавок, прорезанных на верхнем внешнем крае.Кольца, которые изготавливаются по очень точным спецификациям, помещаются в кольцевые канавки вместе с масляным кольцом, которое предотвращает выталкивание масла под давлением из картера. В этот момент кольца немного болтаются на поршне, и между двумя концами кольца имеется заметный зазор. Поскольку поршень с установленными кольцами вставляется в отверстие цилиндра, используется кольцевой компрессор, чтобы закрыть этот зазор. Это позволяет медленно вдвигать поршень и кольца в цилиндр, не повреждая при этом ни один из компонентов.Когда поршень и кольца выталкиваются из кольцевого компрессора и попадают в отверстие цилиндра, кольца слегка расширяются, создавая тугую пружину, подобную компрессионному / масляному уплотнению. Используется несколько колец, чтобы при правильном расположении колец небольшие зазоры в отдельных кольцах никогда не совпадали друг с другом.

Сборка этих деталей известна как «короткий блок». Автомеханики часто называют его нижним концом из-за его расположения в автомобиле.

Rotary vs Piston — журнал DSPORT

T Роторный двигатель Ванкеля: самое ценное предложение Mazda также является источником сотен веселых интернет-мемов.В то время, когда поршневые двигатели внутреннего сгорания были основной технологией, используемой в автомобилях, Mazda решила разработать конкурирующую технологию. В начале 70-х роторные двигатели использовались почти во всех автомобилях модельного ряда Mazda. Когда случился кризис газа, он по-прежнему использовался в высокопроизводительных автомобилях Mazda. Mazda Rotary имела преимущества по сравнению с поршневыми двигателями, но также имела большой список недостатков. Давайте посмотрим, что отличает его от поршневого двигателя, а также некоторые его плюсы и минусы.

Текст Бассема Гиргиса и Джима Медерера // Фотографии Staff и Racing Beat

ДСПОРТ Выпуск № 206

---

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из блока, кривошипа, шатунов, поршней, головок, клапанов, распределительных валов, системы впуска, системы выпуска и системы зажигания. Все они работают вместе, чтобы преобразовать химическую энергию в механическую энергию, которая позволяет вашему автомобилю двигаться. Внутри блока коленчатый вал соединен с несколькими шатунами (в зависимости от того, сколько цилиндров у вашего двигателя), а шатуны прикреплены к тому же количеству поршней.Когда поршни двигаются вверх и вниз, они вращают коленчатый вал с помощью шатунов.

Начиная с поршня в верхней мертвой точке (первая ступень в четырехтактном цикле), впускные клапаны открываются, а выпускные клапаны закрыты (открытие и закрытие регулируется распределительным валом, который синхронизируется с коленчатым валом с помощью ремня. или цепочка). По мере того как коленчатый вал продолжает вращаться, он опускает поршень, всасывая воздух в цилиндры. К тому времени, когда поршень достигает дна, цилиндр уже заполнен воздухом и топливом.

Для завершения полного четырехтактного процесса поршень должен сделать два полных прохода в цилиндре.

Затем поршень начинает движение вверх во время такта сжатия. Во время этого хода впускной и выпускной клапаны закрыты. Движение поршня вверх сжимает смесь воздуха и топлива, которая смешивает молекулы воздуха и топлива по мере их сближения. В результате этого процесса создается смесь, оптимизированная для сгорания. Как только поршень снова окажется около верхней мертвой точки, свеча зажигания загорится, чтобы вызвать сгорание в цилиндре.

Рабочий ход создает контролируемое сгорание, вызываемое искрой. Сгорание толкает поршень вниз по цилиндру. Давление, создаваемое сгоранием, является движущей силой, которая приводит в движение колеса вашего автомобиля. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке, выступ выпускного распределительного вала начинает открывать выпускной клапан, готовясь к заключительному такту в четырехтактном цикле.

Когда цилиндр снова начинает подниматься, выпускные клапаны открываются полностью. Это позволяет выхлопным газам выходить из цилиндров, чтобы снова освободить место для следующего четырехтактного цикла.Выхлопные газы выходят через выпускной коллектор, через каталитический нейтрализатор и через выхлопную трубу и глушитель. К тому времени, когда поршень снова окажется в верхней мертвой точке, выпускной клапан почти закрыт, а впускной клапан начинает открываться. Затем процесс повторяется.

Роторный двигатель имеет тот же четырехтактный цикл, что и поршневой двигатель, для выработки мощности на маховике. В отличие от поршневого двигателя, в котором сгорание происходит в цилиндре, роторный двигатель полагается на давление, содержащееся в камере в корпусе, которая герметизирована одной стороной ротора.Два ротора используются вместо поршней. Ротор трехсторонний, который вращается вокруг корпуса ротора с помощью эксцентрикового вала. Три стороны изогнуты в три лепестка, а корпус ротора имеет форму грубой восьмерки (8). Когда ротор вращается внутри корпуса, зазор между ротором и корпусом меняется между большим и маленьким.

В то время как в поршневом двигателе для распределительных валов и клапанов используется зубчатый ремень или цепь, единственная цепь, которую использует роторный двигатель, — это масляный насос.

Воздух и топливо попадают в корпус ротора по мере увеличения объема между одной из лопастей ротора и стенкой корпуса. Когда ротор вращается и объем увеличивается, создается вакуум, который втягивает воздух и топливо в корпус. Как только кончик одной из сторон ротора покидает эту зону всасывания, следующая сторона ротора начинает процесс всасывания. Ротор продолжает вращаться до тех пор, пока объем между лопастью ротора и стенкой корпуса не начнет уменьшаться.Это сжимает топливно-воздушную смесь, подобно тому, как это делает поршневой двигатель, когда поршень движется вверх. Затем сжатая смесь попадает в следующую часть корпуса, где находится свеча зажигания. Свеча зажигания загорается, воспламеняя сжатую смесь. В то время как нижняя свеча зажигания воспламеняет большую часть смеси через большее отверстие, верхняя свеча зажигания воспламеняет топливо в меньшем конце камеры сгорания. Воспламеняющийся воздух и топливо сгорают (горит с контролируемой скоростью), что приводит в движение ротор по часовой стрелке.Поскольку ротор продолжает вращаться после первого удара, объем между ротором и корпусом увеличивается, что позволяет газам расширяться. Последний шаг — это когда объем уменьшается в последний раз, чтобы вытеснить выхлопные газы через выхлопные отверстия, прежде чем сделать еще один круг и снова запустить четырехтактный цикл.

Горение — это то, что движет большинством двигателей. И роторные, и поршневые двигатели имеют четырехтактный цикл. Четырехтактный ход относится к такту впуска, такту сжатия, такту мощности и такту выпуска.Оба двигателя нуждаются в воздухе, топливе и искре для работы.

---

Все углы поворота указаны для выходного вала (эксцентрикового вала / коленчатого вала), а не для ротора. Оба двигателя сжигают сжатую топливно-воздушную смесь для развития мощности вращения. Оба двигателя четырехтактные.

Ротор вращается вокруг эксцентрикового вала внутри корпуса. Воздух сжимается вместе с топливом, затем вводится искра , и, наконец, выхлоп выходит через выхлопное отверстие.

Однако одно большое различие между ними заключается в том, что у реципиента 180 градусов на ход (или 4 x 180 = 720 градусов на термодинамический цикл, это два оборота кривошипа для одного полного четырехтактного цикла в цилиндре), в то время как у ротора 270 градусов. градусов на «ход» (или 4 x 270 = 1080 градусов на термодинамический цикл, это три оборота кривошипа на один полный оборот ротора). Да, возможно, вам придется немного подумать об этом, но поверьте нам, это правда.

---

Для каждого целого ротора вырабатывается в два раза больше импульсов мощности, чем для одноцилиндрового приемника.Это означает, что 1,3-литровый двигатель производит в 1,5 раза больше мощности и крутящего момента, чем двигатель аналогичного объема.

Это имеет как хорошие, так и плохие последствия. Предполагая, что оба двигателя имеют одинаковые максимальные обороты, это означает, что роторный двигатель имеет в 1,5 раза больше миллисекунд для выполнения каждого «хода». Это одна из причин, по которой роторные двигатели так хорошо дышат — у них больше времени (в миллисекундах), чтобы втягивать и выплевывать смесь.

У них также больше времени для рабочего хода — реальный плюс для получения максимальной отдачи от продуктов сгорания, особенно на высоких оборотах.Теперь о плохом. Ротор также имеет в 1,5 раза больше миллисекунд для передачи тепла от горящей смеси маслу и воде.

Это одна из причин, по которой роторные двигатели тратят больше тепла в процессе охлаждения. Другое следствие заключается в том, что если вы рассматриваете только одну боковую поверхность одного ротора, роторный двигатель получает только 2/3 импульсов мощности от реципиента. Однако на самом деле у каждого ротора есть три боковых поверхности, каждая в разных точках термодинамического цикла, поэтому каждый полный ротор фактически дает в два раза больше импульсов мощности (в 3 раза 2/3), чем одноцилиндровый приемник.Смущенный? Найдите минутку, чтобы изучить рисунки 2 и 3 и погрузиться в них. Суть в том, что 1,3-литровый роторный двигатель обеспечивает мощность и крутящий момент в 1,5 раза больше, чем двигатель аналогичного размера. Это как 2,0-литровый поршневой двигатель.

---

Другими словами, роторный двигатель с 2 роторами имеет такое же количество пусковых импульсов, что и 4-цилиндровый реципиент, но поскольку длительность каждого пускового импульса составляет 270 градусов, двигатель работает более плавно из-за перекрытия пусковых импульсов.

Итак, в чем смысл всей этой математики? Дело в том, чтобы лучше понять, ПОЧЕМУ некоторые вещи так важны для роторного двигателя, особенно теплопередача.Помните, что тепло — это потенциальная мощность, поэтому сохранение тепла в горючей смеси дает больше мощности, которую вы можете использовать.

Переходим к следующему пункту: по сравнению с реципиентом, всасываемый заряд (когда он находится внутри двигателя) на самом деле проходит долгий, мучительный путь. На рисунках выше это показано подробно.

---

В приемнике центр тяжести всасываемого заряда перемещается только на дюйм или два, когда поршень перемещается вперед и назад между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ).В роторном двигателе Mazda заряд движется далеко — примерно на 20 дюймов — от впуска к выпуску. Одним из плохих результатов является наличие большого количества квадратных дюймов поверхности, через которую передается тепло, что снижает тепловую эффективность. Однако вот важный момент: вся масса всасываемого заряда должна проходить через узкую область между корпусом ротора и ротором, когда каждая боковая поверхность ротора проходит через ВМТ. Это стало возможным благодаря «депрессии ротора», которая находится на каждой боковой поверхности ротора — если бы не этот путь, частично сгоревшая смесь никогда не смогла бы протиснуться через узкий зазор между корпусом ротора и ротором ( обычно вокруг.010 ~ 0,015 дюйма) на высоких оборотах. Существует грубая параллель с реципиентом, у которого есть «всплывающий» поршень, который имеет тенденцию разрезать камеру сгорания пополам в ВМТ. Некоторые рецепты даже вырезают «огневую щель» (выемку) в середине всплывающей области, чтобы предотвратить прекращение распространения фронта пламени в камере. По этой и другим причинам форма углубления ротора очень важна. Он также имеет большое влияние на определение степени сжатия двигателя, и, как указывается во всех учебниках «Двигатель внутреннего сгорания», степень сжатия является основным определяющим фактором мощности и эффективности любого двигателя.Фактически, это указывает на слабое место ротора — максимальная ПРАКТИЧЕСКАЯ степень сжатия определяется не детонацией (как это обычно бывает в рецептах), а способностью горящего заряда проходить через депрессию ротора. Если разрежение слишком мало, давление повышается вблизи задней свечи зажигания, вызывая ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАБОТУ! Это может снизить мощность, перегреть заднюю свечу зажигания и существенно увеличить теплоотдачу масла и воды. Следовательно, форма впадины ротора — это попытка сбалансировать, чтобы найти лучший компромисс.Прежде чем мы оставим тему депрессии ротора, еще один момент: физическая форма углубления на его передней кромке во многом связана с максимально допустимым опережением опережения зажигания. Вы можете лучше понять это, если установите поворотный механизм последней модели на 35 градусов BTC, выньте ведущую свечу зажигания №1 и посмотрите в отверстие свечи зажигания. Вы увидите изогнутую боковую поверхность ротора, довольно плотно прилегающую к дну отверстия для свечи зажигания. Если свеча зажигания загорится в этот момент, двигатель может дать сбой, потому что фронт пламени может погаснуть (погаснуть) при ударе о поверхность ротора.

Если теперь повернуть двигатель на 20 градусов BTC, откроется путь для выгорания смеси в депрессии ротора.

Это важная часть причины, по которой почти все двигатели 1974 г. и более поздних моделей могут работать на большой мощности не более чем на 20–25 градусов опережения зажигания (двигатели более ранних моделей США имели очень длинную неглубокую депрессию, которая позволяла продвигаться вперед). Как я объяснял ранее, здесь есть некоторые параллели между роторами и рецептами — камера сгорания и конструкция верхней части поршня являются основными проблемами в рецептах, но есть некоторые отличительные моменты, которые следует учитывать при работе с ротором.

---

По правде говоря, мало что можно сделать, чтобы изменить форму депрессии сгорания, особенно в двигателях 1989 года и более поздних версиях с тонкими литыми стенками, но кое-что полезное можно сделать. Во-первых, вы можете гарантировать, что расстояние от канавки уплотнения на вершине до передней кромки впадины сгорания будет одинаковым на всех боковых сторонах всех роторов, чтобы все выдерживали одинаковую синхронизацию зажигания (отшлифуйте переднюю кромку впадины). как необходимо).

Затем вы можете попытаться уменьшить теплопередачу в ротор, отполировав углубление сгорания и / или нанеся на него покрытие «тепловой барьер» (Примечание: не добавляйте измеримую толщину к изогнутой боковой поверхности ротора, в противном случае ротор может ударить по корпусу ротора).Многие реципиенты делают то же самое с поршнями и камерами сгорания по одним и тем же причинам. Я знаю, что тем из вас, кто плохо знаком с роторными двигателями, нелегко пролезть через эту информацию, но если вы не понимаете этих основных концепций, другие вопросы (например, синхронизация портов и синхронизация зажигания) не будут иметь смысла. позже.

Я дам вам еще одну вещь для размышления — свечу зажигания. О зажигании роторных двигателей написаны книги, поэтому я коснусь только одной области — диапазона нагрева.Для тех, кто этого не знает, роторные двигатели, как правило, используют очень холодные свечи зажигания, то есть свечи, которые хорошо охлаждают электроды через водяную рубашку. Для этого есть много причин, но одна из наиболее очевидных заключается в том, что, хотя поршневой двигатель имеет горящую смесь вокруг своей свечи зажигания на номинальные 180 градусов (рабочий ход) из 720 общих градусов (или 25% термодинамического цикла) время) роторный двигатель имеет горящую смесь вокруг своей ведущей свечи зажигания в течение примерно 70% времени цикла.