Piston ICE. Thiết bị và mục đích

Hỗn hợp nhiên liệu cháy trong xi lanh động cơ sẽ giải phóng nhiệt năng. Sau đó nó chuyển thành cơ năng làm cho trục khuỷu quay. Yếu tố quan trọng của quá trình này là piston.

Chi tiết này không phải là nguyên thủy như thoạt nhìn. Sẽ là một sai lầm lớn nếu coi anh ấy như một người đẩy đơn giản.

Piston nằm trong xi lanh, nơi nó chuyển động qua lại.

Khi di chuyển về điểm chết trên (TDC), piston sẽ nén hỗn hợp nhiên liệu. Trong động cơ đốt trong chạy xăng, nó bốc cháy ở thời điểm gần áp suất tối đa. Trong động cơ diesel, quá trình đánh lửa xảy ra trực tiếp do lực nén cao.

Áp suất tăng của các chất khí được hình thành trong quá trình cháy sẽ đẩy piston theo hướng ngược lại. Cùng với pít-tông, thanh kết nối khớp với nó chuyển động, làm cho nó quay. Vì vậy năng lượng của khí nén được biến đổi thành mômen xoắn, truyền qua bộ truyền động đến các bánh của ô tô.

Trong quá trình đốt cháy, nhiệt độ của các khí lên tới 2 nghìn độ. Vì quá trình đốt cháy dễ nổ, nên piston phải chịu tải trọng va đập mạnh.

Các điều kiện vận hành khắc nghiệt và gần khắc nghiệt đòi hỏi các yêu cầu đặc biệt đối với thiết kế và vật liệu được sử dụng để sản xuất nó.

Khi thiết kế piston, có một số điểm quan trọng cần xem xét:

• nhu cầu đảm bảo tuổi thọ lâu dài, và do đó, giảm thiểu sự mài mòn của bộ phận;
• ngăn chặn sự cháy của piston khi hoạt động ở nhiệt độ cao;
• đảm bảo độ kín tối đa để ngăn chặn sự đột phá của khí;
• giảm thiểu tổn thất do ma sát;
• đảm bảo làm mát hiệu quả.

Vật liệu piston phải có một số đặc tính cụ thể:

• sức mạnh đáng kể;
• dẫn nhiệt tối đa có thể;
• khả năng chịu nhiệt và khả năng chịu sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ;
• Hệ số giãn nở nhiệt phải nhỏ và càng gần hệ số tương ứng của xi lanh càng tốt để đảm bảo làm kín tốt;
• chống ăn mòn;
• đặc tính chống ma sát;
• mật độ thấp để chi tiết không quá nặng.

Vì vật liệu đáp ứng lý tưởng tất cả các yêu cầu này vẫn chưa được tạo ra, nên người ta phải sử dụng các phương án thỏa hiệp. Piston dùng cho động cơ đốt trong được làm bằng gang xám và hợp kim nhôm với silic (silumin). Trong các pít-tông composite cho động cơ diesel, thường xảy ra trường hợp đầu được làm bằng thép.

Gang khá bền và chịu mài mòn, chịu nhiệt tốt, chống ma sát và giãn nở nhiệt nhỏ. Nhưng do tính dẫn nhiệt thấp nên piston bằng gang có thể nóng đến 400 ° C. Ở động cơ xăng, điều này là không thể chấp nhận được, vì nó có thể gây ra hiện tượng đánh lửa trước.

Vì vậy, trong hầu hết các trường hợp, piston cho động cơ đốt trong ô tô được chế tạo bằng cách dập hoặc đúc từ silumin chứa ít nhất 13% silicon. Nhôm nguyên chất là không phù hợp, vì nó nở ra quá nhiều khi bị nung nóng, dẫn đến tăng ma sát và trầy xước. Đây có thể là hàng giả mà bạn có thể gặp phải khi mua phụ tùng thay thế ở những nơi đáng ngờ. Để tránh điều này xảy ra, hãy liên hệ với những người đáng tin cậy.

Piston hợp kim nhôm có trọng lượng nhẹ và dẫn nhiệt tốt nên độ nóng của nó không vượt quá 250 ° C. Điều này khá phù hợp với động cơ đốt trong chạy xăng. Đặc tính chống ma sát của silumin cũng khá tốt.

Đồng thời, vật liệu này không phải là không có nhược điểm. Khi nhiệt độ tăng lên, nó trở nên kém bền hơn. Và bởi vì sự giãn nở tuyến tính đáng kể khi bị nung nóng, các biện pháp bổ sung phải được thực hiện để bảo vệ con dấu xung quanh chu vi của đầu và không làm giảm lực nén.

Bộ phận này có hình dạng của một chiếc ly, bao gồm một phần đầu và một phần dẫn hướng (váy). Lần lượt ở phần đầu, có thể phân biệt phần đáy và phần niêm phong.

Dưới cùng

Nó là bề mặt làm việc chính của piston, nó là nơi nhận biết áp suất của các chất khí giãn nở. Bề mặt của nó được xác định bởi loại thiết bị, vị trí của vòi phun, nến, van và thiết bị CPG cụ thể. Đối với ICEs sử dụng xăng, nó được làm phẳng hoặc lõm với các vết cắt bổ sung để tránh các khuyết tật của van. Đáy lồi giúp tăng độ bền, nhưng lại tăng truyền nhiệt, do đó ít được sử dụng. Lõm cho phép bạn tổ chức một buồng đốt nhỏ và cung cấp tỷ số nén cao, điều này đặc biệt quan trọng trong các đơn vị động cơ diesel.

Phần niêm phong

Đây là mặt bên của đầu. Các rãnh cho các vòng piston được tạo trong nó xung quanh chu vi.

Vòng nén đóng vai trò làm kín, ngăn chặn sự rò rỉ của khí nén, gạt dầu loại bỏ dầu nhờn bám trên thành ngăn không cho khí vào buồng đốt. Dầu chảy theo piston qua các lỗ trên rãnh và sau đó quay trở lại bể chứa dầu.

Phần mặt bên giữa mép dưới và vòng trên được gọi là vùng cháy hay vùng nhiệt. Chính anh ta là người trải qua hiệu ứng nhiệt tối đa. Để ngăn chặn sự cháy của piston, dây đai này được làm đủ rộng.

Phần hướng dẫn

Không cho phép piston bị cong vênh trong quá trình chuyển động tịnh tiến qua lại.

Để bù đắp cho sự giãn nở nhiệt, váy được làm theo đường cong hoặc hình nón. Bên hông thường phủ một lớp sơn chống ma sát.

Bên trong có các ông chủ - hai dòng chảy có lỗ cho chốt piston, trên đó đặt đầu vào.

Ở các cạnh, trong khu vực của \ uXNUMXb \ uXNUMXbếp, các vết lõm nhỏ được thực hiện để ngăn biến dạng nhiệt và sự cố xảy ra.

Vì chế độ nhiệt độ của piston rất căng thẳng, vấn đề làm mát của nó là rất quan trọng.

Vòng piston là cách chính để loại bỏ nhiệt. Thông qua chúng, ít nhất một nửa năng lượng nhiệt dư thừa được loại bỏ, được chuyển đến thành xi lanh và sau đó đến áo làm mát.

Một kênh tản nhiệt quan trọng khác là bôi trơn. Phun sương dầu trong xi lanh, bôi trơn qua lỗ trên thanh nối, phun cưỡng bức bằng vòi phun dầu và các phương pháp khác được sử dụng. Hơn một phần ba lượng nhiệt có thể được loại bỏ bằng cách tuần hoàn dầu.

Ngoài ra, một phần năng lượng nhiệt được sử dụng để đốt nóng phần mới của hỗn hợp dễ cháy đã đi vào xi lanh.

Các vòng duy trì lượng nén mong muốn trong các xylanh và loại bỏ phần nhiệt lượng của sư tử. Và chúng chiếm khoảng XNUMX/XNUMX tổng số tổn thất do ma sát trong động cơ đốt trong. Vì vậy, tầm quan trọng của chất lượng và tình trạng của các vòng piston đối với hoạt động ổn định của động cơ đốt trong khó có thể được đánh giá quá cao.

Thông thường có ba vòng - hai vòng nén ở trên và một gạt dầu ở dưới. Nhưng có những tùy chọn với số lượng vòng khác nhau - từ hai đến sáu.

Rãnh của vòng trên trong silumin Điều đó xảy ra là nó được thực hiện bằng một miếng chèn bằng thép giúp tăng khả năng chống mài mòn.

Nhẫn được làm từ loại gang đặc biệt. Những chiếc vòng như vậy được đặc trưng bởi độ bền cao, đàn hồi, chống mài mòn, hệ số ma sát thấp và giữ được các đặc tính của chúng trong một thời gian dài. Bổ sung molypden, vonfram và một số kim loại khác tạo ra khả năng chịu nhiệt bổ sung cho các vòng piston.

Những cái mới cần mài giũa. Nếu bạn đã thay các vòng đệm, hãy đảm bảo cho động cơ đốt trong chạy trong một thời gian, tránh các điều kiện vận hành cường độ cao. Nếu không, các vòng không được phủ khớp có thể quá nóng và mất tính đàn hồi, thậm chí trong một số trường hợp còn bị gãy. Kết quả có thể là hỏng phốt, mất điện, chất bôi trơn lọt vào buồng đốt, piston quá nóng và cháy.