Как работает поршневой. Поршень в двс - устройство и назначение. Поршневые кольца: виды и состав

Главной задачей детали становится принятие давления активно расширяющихся и сильно разогретых газов, которые образуются в рабочей камере при сгорании топливно-воздушной смеси. Полученная энергия от воздействия указанных газов на поршень далее передается на . Поршень имеет три части, которые отвечают за реализацию различных функций. К таковым частям относят днище поршня, уплотняющую часть и направляющую часть поршня.

В течение этого четвертого времени предполагается, что выпускной клапан открывается мгновенно, оставаясь открытым. Поршень во время его восходящей траектории вытесняет в атмосферу оставшиеся газы, которые не покидали, что привело к сметанию сожженных газов, выбрасывающих их наружу. Журнал коленчатого вала выполняет еще один поворот на 180º, завершая два оборота вала двигателя, что соответствует полному циклу работы. Диаграмма распределения, соответствующая этим расам, представлена ​​на рисунке #.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя, соответствующий двигателю. Разница между двигателями цикла и двигателями цикла Отто. Двигатели Отто и, которые имеют конструктивную форму, расположение элементов и аналогичную операцию, по существу различаются по своей системе подачи и их сгоранию. В двигателях нет опасности возгорания, поскольку он не использует многоразовые топлива. В двигателях загрязнение воздуха ниже, чем в двигателях Отто, поскольку все топливо сгорает внутри цилиндра, исключая производство токсичных газов.

Поршень испытывает значительные тепловые и механические нагрузки в процессе работы двигателя. Основным материалом для изготовления поршня сегодня выступают алюминиевые сплавы, ранее активно использовался чугун. Поршень совершает возвратно-поступательные движения в гильзе цилиндра, которая размещена в блоке цилиндров .

Поршень является цельной деталью цилиндрической формы, которую принято делить на головку поршня и юбку поршня. Головка поршня, которая также называется днище поршня, получает в процессе изготовления разную форму, что зависит от особенностей конструкции двигателя.

В двигателях цилиндры заполняются только воздухом, вводя топливо под высоким давлением, которое самопроизвольно горит при контакте с ранее сжатым воздухом, температура которого выше температуры вспышки топлива. В двигателях, поскольку воздушно-топливная смесь получается путем распыления ее под высоким давлением внутри цилиндров, летучесть топлива не очень важна и, следовательно, может использоваться более тяжелое и более низкокачественное топливо. Самым используемым является дизельное топливо.

В двигателях низкий расход топлива в основном обусловлен высокой степенью сжатия, с которой они работают. В двигателях с двигателем Отто коэффициент сжатия значительно ниже критического предела, так как он ограничен температурой камеры сгорания в конце сжатия, которая не должна превышать значение автоматического воспламенения смеси. В двигателях регулирование мощности осуществляется путем изменения количества топлива, впрыскиваемого в соответствии с требуемой мощностью. Более высокий тепловой КПД с более высокой полезной мощностью.

Головка поршня бывает плоской, выпуклой, может иметь вогнутую форму и т.п. В различных ДВС форма головки поршня зависит от того, как расположены свечи зажигания, инжекторные форсунки, впускные и выпускные клапаны и т.д. Для бензиновых двигателей камера сгорания выполняется отдельно, но для дизельного мотора данная камера изготовлена прямо в головке поршня.

Снижение расхода топлива, что примерно на 30% меньше. Использование более дешевого топлива. Меньшее загрязнение воздуха Нет опасности пожара. Более прочный двигатель и подходит для тяжелой работы, с большей диффузией использования. Будучи конструктивно более прочным и несколько более медленным, срок службы двигателя увеличивается. Это более выгодно для длинных маршрутов и много километров. В общих чертах, он имеет меньше сбоев и снижает затраты на обслуживание.

Им нужны более сильные опоры. Подвесные элементы большей емкости. Нижняя система скорости. Более шумный двигатель и более высокие вибрации. Это требует более высокого качества смазочных масел. Есть две причины, которые ограничивают работу машин внутреннего сгорания: невозможность достижения достаточно высоких температур в котле. Сложность эффективного использования топлива, то есть тепла, который он производит. В двигателях внутреннего сгорания пар заменяется другой жидкостью, и сгорание происходит внутри цилиндра машины.

В зоне головки поршня выполнены специальные канавки. Указанные канавки нарезаются для того, чтобы разместить в них поршневые кольца. Данные кольца выступают уплотняющими элементами. Современные двигатели внутреннего сгорания имеют два типа поршневых колец:

В этих двигателях выброшенные газы отличаются от тех, которые введены в машину, поэтому процесс необратим. Тем не менее, чтобы теоретически работать, мы считаем, что. Взрывобезопасные двигатели или зажигание запускают цикл Отто Четырехтактный двигатель Двухтактный двигатель. Газ тот же самый, что и идеальный газ, описывает обратимые циклы. . Двигатели сжигания или сжатия.

Это двигатели, которые используются главным образом в автомобильной промышленности. Это поршневые двигатели, что означает, что поршень или поршень перемещаются вверх и вниз по внутренней части цилиндра. Через систему преобразования кривошипно-кривошипного механизма это движение превращается в кривошип или коленчатый вал. Цикл работы этих двигателей завершен четырьмя смещениями поршня, то есть с двумя полными витками.

  • маслосъемные кольца;
  • компрессионные кольца;

Задачей компрессионного кольца становится не допустить того, чтобы газы прорывались в картер мотора. Маслосъемное кольцо служит для того, чтобы удалить излишки моторного масла со стенок цилиндра двигателя. Качественное уплотнение предельно важно для нормальной работы ДВС.

Вытеснение поршня трансформируется во вращение в коленчатом валу с помощью шатуна. Отверстия, через которые поступают воздух и выходы, называются впускным клапаном и выпускным клапаном, соответственно. Поскольку есть только один раз, чтобы выполнить работу, четырехтактные двигатели всегда имеют маховик, который хранит вращающуюся энергию в течение времени, когда требуется энергия. Другой метод, который используется в массовом порядке, состоит в том, чтобы одновременно работать четыре цилиндра поочередно, так что всегда есть тот, который работает.

Поршень, шатун и гильза цилиндра образуют Одним из основных показателей исправности цилиндропоршневой группы выступает необходимая для того или иного мотора компрессия. Дополнительно состояние ЦПГ оценивают по отсутствию или наличию повышенной дымности выхлопа, а также заметного угара моторного масла в процессе эксплуатации. Исправный ДВС не должен иметь расход масла выше паспортного.

В геометрии альтернативных двигателей мы имеем следующие определения. Верхняя мертвая точка: это положение поршня, в котором он достигает максимальной высоты, прежде чем начать снижаться. Нижний мертвый центр: это самое низкое положение поршня, прежде чем начинать подниматься.

Диаметр или калибр: внутренний диаметр цилиндра, а также выражен в миллиметрах. Коэффициент сжатия: отношение между максимальным объемом, который может находиться внутри цилиндра, и объемом камеры сгорания. Это значение без единиц, которое также обычно выражается как 11: Эти данные дают нам представление о том, сколько воздуха сжато в двигателе.

Юбка поршня представляет собой направляющую часть указанной детали, в которой выполнена пара бобышек. Бобышки служат для установки поршневого пальца. Поршневой палец выступает соединяющим элементом поршня с шатуном.




Поршень двигателя представляет собой деталь, имеющую цилиндрическую форму и совершающую возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Он принадлежит к числу наиболее характерных для двигателя деталей, поскольку реализация термодинамического процесса, происходящего в ДВС, происходит именно при его помощи. Поршень:

Поршневые кольца: виды и состав

Среди четырехтактных двигателей существуют два основных типа, которые отличаются используемым ими топливом, что обуславливает способ добавления тепла. Двигатели, использующие бензин, следуют за термодинамическим циклом, называемым циклом Отто. Цикл двигателей, использующих дизельное топливо, называется дизельным.

Конструктивные особенности поршня определяются его предназначением

Анимация. Моторная анимация взрыва - цикл Отто. Идеальный цикл Отто является теоретическим приближением к поведению двигателя внутреннего сгорания. В этих двигателях бензин смешивается с воздухом перед входом в цилиндр, и в течение времени впуска эта смесь поглощается.

  • воспринимая давление газов, передает возникающее усилие на ;
  • герметизирует камеру сгорания;
  • отводит от неё излишек тепла.



На фотографии выше продемонстрированы четыре такта работы поршня двигателя.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

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

Фазами работы этого двигателя являются. Вход: поршень опускается при открытом впускном клапане, увеличивая количество смеси в камере. Это моделируется как расширение при постоянном давлении. Сжатие: поршень поднимается, сжимая смесь. Учитывая скорость процесса, предполагается, что смесь не имеет возможности обменивать тепло с окружающей средой, поэтому процесс является адиабатическим. Исходной точкой этой кривой является то, что поршень как можно меньше.

Что такое поршень двигателя?

Конечная точка соответствует тому, что поршень находится в самой высокой точке. Тепло, выделяемое при сгорании, резко нагревает воздух, что увеличивает его температуру до практически постоянного объема. Этот шаг явно необратим, но в случае изокулярного процесса в идеальном газе баланс те же, что и в обратимом. Расширение: высокая температура газа толкает поршень вниз, делая работу над ним.

  • высокую механическую прочность;
  • хорошую теплопроводность;
  • малую плотность;
  • незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
  • хорошую коррозионную устойчивость.
Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть:

Принцип работы двухтактного и четырехтактного поршневых двигателей

Система действительно открыта, потому что она обменивается массой снаружи. Однако, учитывая, что количество воздуха, которое выходит и которое входит, одинаковое, мы можем предположить, что воздух тот же, который остыл, для энергетического баланса. Это охлаждение происходит в два этапа.

Четырехтактный дизельный цикл

В общем, цикл состоит из двух повышений и двух капель поршня, поэтому он называется четырехтактным двигателем. Однако в реальных двигателях существует ряд изменений в отношении идеальной модели, и цикл немного изменен. Прежде всего, впускной клапан остается открытым до тех пор, пока поршень не начнет опускаться, чтобы воспользоваться инерцией движущегося воздуха и получить еще немного воздуха. В двигателях нескольких цилиндров есть также предварительное открытие открытия, чтобы воспользоваться движением воздуха, недавно отсасываемого другими цилиндрами. Это так называемое закрытие закрытого приема. . Идеальный дизельный цикл - это упрощенная модель того, что происходит в дизельном двигателе.

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

Конструктивные особенности поршня определяются его предназначением


В двигателе этого класса, в отличие от того, что происходит при сжигании бензинового двигателя, не возникает при воспламенении искры внутри камеры. Вместо этого, используя химические свойства масла, воздух сжимается до температуры выше самовоспламенения дизельного топлива, и топливо впрыскивается под давлением в этот горячий воздух, производя сгорание смеси.

Поскольку сжатый воздух сжат, степень сжатия может быть намного выше, чем у бензинового двигателя. Для моделирования поведения дизельного двигателя рассматривается шестиступенчатый дизельный цикл, два из которых взаимно компенсируют друг друга. Учитывая скорость процесса, предполагается, что воздух не имеет возможности обменивать тепло с окружающей средой, поэтому процесс является адиабатическим. Будучи длиннее, чем сгорание в цикле Отто, эта стадия моделируется как добавление тепла постоянного давления.


Основными условиями, определяющими конструкцию поршня, являются тип двигателя и форма камеры сгорания, особенности процесса сгорания, проходящего в ней. Конструктивно поршень представляет собой цельный элемент, состоящий из:
  • головки (днища);
  • уплотняющей части;
  • юбки (направляющей части).



Отличается ли поршень бензинового двигателя от дизельного? Поверхности головок поршней двигателей бензинового и дизельного конструктивно отличаются. В бензиновом двигателе поверхность головки - плоская или близкая к ней. Иногда в ней выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Для поршней двигателей, оборудованных системой непосредственного впрыска топлива (СНВТ), свойственна более сложная форма. Головка поршня в дизельном двигателе значительно отличается от бензинового, - благодаря выполнению в ней камеры сгорания заданной формы, обеспечивается лучшее завихрение и смесеобразование.


На фотографии схема поршня двигателя.

Это единственный шаг, по которому Дизельный цикл отличается от Отто. Опять же, поскольку это очень быстрый процесс, к нему обращается обратимая адиабатическая кривая. В общем, цикл состоит из двух повышений и двух капель поршня, поэтому он представляет собой цикл в четыре раза, хотя это имя обычно зарезервировано для бензиновых двигателей.

О топливных смесях и инъекциях

Нажмите на изображение, чтобы увидеть анимацию этого цикла. Следующей эволюцией этого метода является так называемая непосредственная инъекция в камеру сгорания. Дизельные двигатели всегда имеют системы впрыска, небольшие независимые насосы для каждого цилиндра или мощный насос, который передает дизель в общий клапан для всех цилиндров, а соленоидный клапан открывает инжектор на соответствующий период. Во всех современных двигателях форсунки открываются и закрываются действием электромагнита, который притягивает запорный стержень.

Поршневые кольца: виды и состав



Уплотняющая часть поршня включает в себя поршневые кольца, обеспечивающие плотность соединения поршня с цилиндром. Техническое состояние двигателя определяется его уплотняющей способностью. Зависимости от типа и предназначения двигателя выбирается число колец и их расположение. Наиболее распространенной схемой является схема из двух компрессионных и одного маслосъемного колец.

Изготавливаются поршневые кольца, в основном, из специального серого высокопрочного чугуна, имеющего:

В следующих ссылках вы можете увидеть эти системы более подробно. В двигателях с наддувом турбокомпрессор состоит из турбины, приводимой в движение выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания, который пропускает воздух при атмосферном давлении после прохождения через воздушный фильтр, а затем сжимает его, чтобы войти в цилиндры при более высоком давлении.

Выхлопные газы в радиальном направлении влияют на турбину, выходящую в осевом направлении, после того, как она дает большую часть своей внутренней энергии. Воздух поступает в компрессор в осевом направлении, выходя в радиальном направлении, с отрицательным побочным эффектом более или менее значительного повышения температуры. Этот эффект в значительной степени противодействует промежуточному охладителю.

  • высокие стабильные показатели прочности и упругости в условиях рабочих температур на протяжении всего периода службы кольца;
  • высокую износостойкость в условиях интенсивного трения;
  • хорошие антифрикционные свойства;
  • способность быстрого и эффективного прирабатывания к поверхности цилиндра.
Благодаря легирующим добавкам хрома, молибдена, никеля и вольфрама, термостойкость колец значительно повышается. Путем нанесения специальных покрытий из пористого хрома и молибдена, лужения или фосфатирования рабочих поверхностей колец улучшают их прирабатываемость, увеличивают износостойкость и защиту от коррозии.

Основным предназначением компрессионного кольца является препятствование попаданию в картер двигателя газов из камеры сгорания. Особенно большие нагрузки приходятся на первое компрессионное кольцо. Поэтому при изготовлении колец для поршней некоторых форсированных бензиновых и всех дизельных двигателей устанавливают вставку из стали, которая повышает прочность колец и позволяет обеспечить максимальную степень сжатия. По форме компрессионные кольца могут быть:

  • трапециевидные;
  • тбочкообразные;
  • тконические.
При изготовлении некоторых колец выполняется порез (вырез).

На маслосъемное кольцо возлагается функция удаления излишков масла со стенок цилиндра и препятствование его проникновению в камеру сгорания. Оно отличается наличием множества дренажных отверстий. В конструкциях некоторых колец предусмотрены пружинные расширители.

Форма направляющей части поршня (иначе, юбки) может быть конусообразной или бочкообразной , что позволяет компенсировать его расширение при достижении высоких рабочих температур. Под их воздействием форма поршня становится цилиндрической. Боковую поверхность поршня с целью снижения вызванных трением потерь покрывают слоем антифрикционного материала, в этих целях используется графит или дисульфид молибдена. Благодаря отверстиям с приливами, выполненным в юбке поршня, осуществляется крепление поршневого пальца.



Узел, состоящий из поршня, компрессионных, маслосъемных колец, а также поршневого пальца принято называть поршневой группой. Функция её соединения с шатуном возложена на стальной поршневой палец, имеющий трубчатую форму. К нему предъявляются требования:
  • минимальной деформации при работе;
  • высокой прочности при переменной нагрузке и износостойкости;
  • хорошей сопротивляемости ударной нагрузке;
  • малой массы.
По способу установки поршневые пальцы могут быть:
  • закреплены в бобышках поршня, но вращаться в головке шатуна;
  • закреплены в головке шатуна и вращаться в бобышках поршня;
  • свободно вращающимися в бобышках поршня и в головке шатуна.



Пальцы, установленные по третьему варианту, называются плавающими. Они являются наиболее популярными, поскольку их износ по длине и окружности является незначительным и равномерным. При их использовании опасность заедания сведена к минимуму. Кроме того, они удобны при монтаже.

Отвод излишков тепла от поршня

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

  • системой охлаждения от стенок цилиндра;
  • внутренней полостью поршня, далее - поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
  • частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.
С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:
  • разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
  • масляного тумана в полости цилиндра;
  • впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
  • циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.
Видео - работа двигателя внутреннего сгорания (такты, поршень, смесь, искра):

Видео про четырёхтактный двигатель - принцип работы: