Поршневі двигуни внутрішнього згоряння. Як працює поршневий двигун внутрішнього згоряння? Види палива, що застосовуються в поршневих двигунах

• забезпечує передачу механічних зусиль на шатун;
• відповідає за герметизацію камери згоряння палива;
• забезпечує своєчасний відвід надлишку тепла з камери згоряння

Робота поршня проходить в складних і багато в чому небезпечних умовах - при підвищених температурних режимах і посилених навантаженнях, тому особливо важливо, щоб поршні для двигунів відрізнялися ефективністю, надійністю і зносостійкістю. Саме тому для їх виробництва використовуються легкі, але надміцні матеріали - термостійкі алюмінієві або сталеві сплави. Поршні виготовляються двома методами - литтям або штампуванням.

конструкція поршня

Поршень двигуна має досить просту конструкцію, Яка складається з наступних деталей:

Volkswagen AG

1. Головка поршня ДВС
2. поршневий палець
3. кільце стопорне
4. бобишка
5. шатун
6. сталева вставка
7. Компресійне Кільцю першу
8. Компресійне кільце другого
9. маслос'емноє кільце

Конструктивні особливості поршня в більшості випадків залежать від типу двигуна, форми його камери згоряння і типу палива, яке використовується.

днище

Днище може мати різну формув залежності від виконуваних ним функцій - плоску, увігнуту і опуклу. Увігнута форма днища забезпечує більш ефективну роботу камери згоряння, однак це сприяє більшому утворенню відкладень при згорянні палива. Опукла форма днища покращує продуктивність поршня, але при цьому знижує ефективність процесу згоряння паливної суміші в камері.

Поршневі кільця

Нижче днища розташовані спеціальні канавки (борозни) для установки поршневих кілець. Відстань від днища до першого компресійного кільця носить назву вогневого пояса.

Поршневі кільця відповідають за надійне з'єднання циліндра і поршня. Вони забезпечують надійну герметичність за рахунок щільного прилягання до стінок циліндра, що супроводжується напруженим процесом тертя. Для зниження тертя використовується моторне масло. Для виготовлення поршневих кілець застосовується чавунний сплав.

Кількість поршневих кілець, яке може бути встановлено в поршні залежить від типу використовуваного двигуна і його призначення. Найчастіше встановлюються системи з одним маслос'емниє кільцем і двома компресійними кільцями (першим і другим).

Маслос'емноє кільце і компресійні кільця

Маслос'емноє кільце забезпечує своєчасне усунення надлишків масла з внутрішніх стінок циліндра, а компресійні кільця - запобігають попадання газів в картер.

Компресійне кільце, розташоване першим, більшою частиною своєї інерційних навантажень при роботі поршня.

Для зменшення навантажень в багатьох двигунах в кільцевій канавці встановлюється сталева вставка, що збільшує міцність і ступінь стиснення кільця. Кільця компресійного типу можуть бути виконані у формі трапеції, бочки, конуса, з вирізом.

Маслос'емноє кільце в більшості випадків оснащено безліччю отворів для дренажу масла, іноді - пружинним розширювачем.

поршневий палець

Це трубчаста деталь, яка відповідає за надійне з'єднання поршня з шатуном. Виготовляється із сталевого сплаву. При установці поршневого пальця в бобишках, він щільно закріплюється спеціальними стопорними кільцями.

Поршень, поршневий палець і кільця разом створюють так звану поршневу групудвигуна.

спідниця

Напрямна частина поршневого пристрою, яка може бути виконана у формі конуса або бочки. Спідниця поршня оснащується двома бобишками для з'єднання з поршневим пальцем.

Для зменшення втрат при терті, на поверхню спідниці наноситься тонкий шар антифрикційного речовини (найчастіше використовується графіт або дисульфід молібдену). Нижня частина спідниці оснащена маслос'емниє кільцем.

Обов'язковий процес роботи поршневого пристрою - це його охолодження, яке може бути здійснено наступними методами:

• розбризкуванням масла через отвори в шатуне або форсункою;
• рухом масла по змійовику в поршневий голівці;
• подачею масла в область кілець через кільцевої канал;
• масляним туманом

ущільнююча частина

Ущільнююча частина і днище з'єднуються в формі головки поршня. У цій частині пристрою розташовані кільця поршня - маслос'емноє і компресійні. Канали для кілець мають невеликі отвори, через які відпрацьоване масло потрапляє на поршень, а потім стікає в картер двигуна.

В цілому поршень двигуна внутрішнього згорянняє однією з найбільш важко навантажених деталей, який піддається сильним динамічним і одночасно теплових впливів. Це накладає підвищені вимоги як до матеріалів, використовуваних у виробництві поршнів, так і до якості їх виготовлення.

Як було вище сказано, теплове розширення застосовується в ДВС. Але яким чином воно застосовується і яку функцію виконує ми розглянемо на прикладі роботи поршневого ДВС. Двигуном називається енергосилова машина, яка перетворює будь-яку енергію в механічну роботу. Двигуни, в яких механічна робота створюється в результаті перетворення теплової енергії, називаються тепловими. Теплова енергія виходить при спалюванні будь-якого палива. Тепловий двигун, в якому частина хімічної енергії палива, що згорає в робочій порожнині, перетворюється в механічну енергію, називається поршневим двигуном внутрішнього згоряння. (Радянський енциклопедичний словник)

3. 1. Класифікація ДВС

Як було вище сказано, як енергетичних установок автомобілів найбільшого поширення повчили ДВС, в яких процес згоряння палива з виділенням теплоти і перетворенням її в механічну роботу відбувається безпосередньо в циліндрах. Але в більшості сучасних автомобілів встановлені двигуни внутрішнього згоряння, які класифікуються за різними ознаками: За способом сумішоутворення - двигуни із зовнішнім сумішоутворенням, у яких горюча суміш готується поза циліндрів (карбюраторні і газові), і двигуни з внутрішнім сумішоутворенням (робоча суміш утворюється всередині циліндрів) -дизель; За способом здійснення робочого циклу - чотиритактні і двотактні; За кількістю циліндрів - одноциліндрові, двоциліндрові і багатоциліндрові; По розташуванню циліндрів - двигуни з вертикальним або похилим розташуванням циліндрів в один ряд, V-подібні з розташуванням циліндрів під кутом (при розташуванні циліндрів під кутом 180 двигун називається двигуном з протилежними циліндрами, або оппозітним); За способом охолодження - на двигуни з рідинним або повітряним охолодженням; По виду застосовуваного палива - бензинові, дизельні, газові та багатопаливні; За ступенем стиснення. Залежно від ступеня стиснення розрізняють

двигуни високого (E = 12 ... 18) і низького (E = 4 ... 9) стиснення; За способом наповнення циліндра свіжим зарядом: а) двигуни без наддуву, у яких впускання повітря або горючої сумішіздійснюється за рахунок розрядження в циліндрі при всмоктуючому ході поршня;) двигуни з наддувом, у яких впускання повітря або горючої суміші в робочий циліндр відбувається під тиском, створюваним компресором, з метою збільшення заряду і отримання підвищеної потужності двигуна; За частотою обертання: тихохідні, підвищеної частоти обертання, швидкохідні; За призначенням розрізняють двигуни стаціонарні, авто тракторні, суднові, тепловозні, авіаційні та ін.

3.2. Основи пристрою поршневих ДВС

Поршневі ДВС складаються з механізмів і систем, що виконують задані їм функції і взаємодіючих між собою. Основними частинами такого двигуна є кривошипно-шатунний механізм і газорозподільний механізм, а також системи харчування, охолодження, запалювання і мастильна система.

Кривошипно-шатунний механізм перетворює прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне впускання горючої суміші в циліндр і видалення з нього продуктів згоряння.

Система харчування призначена для приготування та подачі горючої суміші в циліндр, а також для відведення продуктів згоряння.

Мастильна система служить для подачі масла до взаємодіє деталей з метою зменшення сили тертя і часткового їх охолодження, поряд з цим циркуляція масла призводить до змивання нагару і видалення продуктів зношування.

Система охолодження підтримує нормальний температурний режим роботи двигуна, забезпечуючи відведення теплоти від сильно нагріваються при згорянні робочої суміші деталей циліндрів поршневий групи і клапанного механізму.

Система запалення призначена для займання робочої суміші в циліндрі двигуна.

Отже, чотиритактний поршневий двигунскладається з циліндра і картера, який знизу закритий піддоном. Усередині циліндра переміщується поршень з компресійними (ущільнювальними) кільцями, що має форму склянки з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець і шатун зв'язаний з колінчастим валом, який обертається в корінних підшипниках, розташованих в картері. Колінчастий вал складається з корінних шийок, щік і шатунной шийки. Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал становлять так званий кривошипно-шатунний механізм. Зверху циліндр накритий головкою з клапанами, відкриття і закриття яких точно узгоджене з обертанням колінчастого вала, а отже, і з переміщенням поршня.

Переміщення поршня обмежується двома крайніми положеннями, при яких його швидкість дорівнює нулю. Крайнє верхнє положення поршня називається верхньою мертвою точкою (ВМТ), крайнє нижнє його положення - коефіцієнт корисної (НМТ).

Невпинне рух поршня через мертві точки забезпечується маховиком, що має форму диска з масивним ободом. Відстань, яку проходить поршнем від ВМТ до НМТ, називається ходом поршня S, що дорівнює подвоєному радіусу R кривошипа: S = 2R.

Простір над днищем поршня при перебуванні його в ВМТ називається камерою згоряння; її обсяг позначається через Vс; простір циліндра між двома мертвими точками (НМТ і ВМТ) називається його робочим об'ємом і позначається Vh. Сума обсягу камери згоряння Vс і робочого об'єму Vh становить повний обсяг циліндра Vа: Vа = Vс + Vh. Робочий об'єм циліндра (його вимірюють в кубічних сантиметрах або метрах): Vh = ПД ^ 3 * S / 4, де Д - діаметр циліндра. Суму всіх робочих об'ємів циліндрів багатоциліндрового двигуна називають робочим об'ємом двигуна, його визначають за формулою: V р = (ПД ^ 2 * S) / 4 * i, де i - число циліндрів. Ставлення повного обсягу циліндра Va до обсягу камери згоряння Vc називається ступенем стиснення: E = (Vc + Vh) Vc = Va / Vc = Vh / Vc + 1. Ступінь стиснення є важливим параметром двигунів внутрішнього згоряння, тому що сильно впливає на його економічність і потужність.

Основні типи двигунів внутрішнього згоряння і парові машинимають один спільний недолік. Він полягає в тому, що зворотно-поступальне переміщення вимагає перетворення в обертальний рух. Це, в свою чергу, зумовлює низьку продуктивність, а також досить високу зношуваність деталей механізму, включених в різні типи двигунів.

Досить багато людей замислювалися про те, щоб створити такий мотор, в якому рухливі елементи тільки оберталися. Однак вирішити це завдання вдалося тільки одній людині. Фелікс Ванкель - механік-самоучка - став винахідником роторно-поршневого двигуна. За своє життя ця людина не отримав ні будь-якої спеціальності, ні вищої освіти. Розглянемо далі докладніше роторно-поршневий двигун Ванкеля.

Коротка біографія винахідника

Фелікс Г. Ванкель народився в 1902 році, 13 серпня, в невеликому містечку Лар (Німеччина). У Першу Світову батько майбутнього винахідника загинув. Через це Ванкелем довелося кинути навчання в гімназії і влаштуватися помічником продавця в крамниці з продажу книг при видавництві. Завдяки цьому він пристрастився до читання. Фелікс вивчав технічні характеристикидвигунів, автомобілебудування, механіку самостійно. Знання він черпав з книг, які продавалися в крамниці. Вважається, що реалізована пізніше схема двигуна Ванкеля (точніше, ідея її створення) відвідала уві сні. Невідомо, правда це чи ні, але точно можна сказати, що винахідник мав неабиякими здібностями, тягою до механіки і своєрідним

Плюси і мінуси

Конвертувати рух зворотно-поступального характеру повністю відсутня в роторному двигуні. Освіта тиску відбувається в тих камерах, які створюються за допомогою опуклих поверхонь ротора трикутної форми і різними частинами корпусу. Обертальні рухи ротор здійснює допомогою згоряння. Це здатне привести до зниження вібрації і збільшити швидкість обертання. Завдяки підвищенню ефективності, яке обумовлено таким чином, роторний двигун має розміри набагато менше, ніж звичайний поршневий двигун еквівалентної потужності.

Роторний двигун має один головний з усіх своїх компонентів. Ця важлива складова називається трикутним ротором, який здійснює обертальні рухи всередині статора. Всі три вершини ротора, завдяки цьому обертанню, мають постійний зв'язок з внутрішньою стіною корпусу. За допомогою цього контакту утворюються камери згоряння, або три обсягу замкнутого типу з газом. Коли відбуваються обертальні рухи ротора усередині корпусу, то обсяг всіх трьох утворених камер згоряння весь час змінюється, нагадуючи дії звичайного насоса. Всі три бічних поверхні ротора працюють, як поршень.

Всередині у ротора є шестерня невеликого розміру з зовнішніми зубами, яка прикріплена до корпусу. Шестерня, яка більше за діаметром, з'єднана з даної нерухомою шестернею, що задає саму траєкторію обертальних рухів ротора усередині корпусу. Зуби в більшій шестерні внутрішні.

З тієї причини, що разом з вихідним валом ротор пов'язаний ексцентрично, обертання валу відбувається на зразок того, як ручка буде обертати коленвал. Вихідний вал стане робити оборот три рази за кожен з оборотів ротора.

Роторний двигун має таку перевагу, як невелика маса. Найголовніший з блоків роторного двигуна володіє невеликими розмірами і масою. При цьому керованість і характеристики такого двигуна будуть краще. Менше маса у нього виходить за рахунок того, що необхідність в коленвале, шатунах і порушених просто відсутня.

Роторний двигун має такі розмірами, які набагато менше звичайного двигуна відповідної потужності. Завдяки меншим розмірам двигуна, керованість буде набагато краще, а також сама машина стане просторіше, як для пасажирів, так і для водія.

Все з частин роторного двигуна здійснюють безперервні обертальні рухи в одному і тому ж напрямку. Зміна їх руху відбувається так само, як в поршнів традиційного двигуна. Роторні двигуни внутрішньо збалансовані. Це веде до зниження самого рівня вібрації. Потужність роторного двигуна здається набагато більш гладким і рівномірним чином.

Двигун Ванкеля має опуклий спеціальний ротор з трьома гранями, який можна назвати його серцем. Цей ротор здійснює обертальні рухи всередині циліндричної поверхні статора. Роторний двигун «Мазда» є першим в світі роторним двигуном, який був розроблений спеціально для виробництва серійного характеру. Даною розробці було започатковано ще в 1963 році.

Що це таке РПД?

У класичному чотиритактним двигуном одне і те ж циліндр використовується для різних операцій - уприскування, стиснення, спалювання і випуску.У роторному ж двигуні кожен процес виконується в окремому відсіку камери. Ефект мало чим відрізняється від поділу циліндра на чотири відсіки для кожної з операцій.
У поршневому двигуні тиск виникає при згорянні суміші змушує поршні рухатися вперед і назад в своїх циліндрах. Шатуни і колінчастий вал перетворять цей толкательной рух в обертальний, необхідне для руху автомобіля.
В роторном двигунанемає прямолінійного руху яке треба було б переводити в обертальний. Тиск утворюється в одному з відсіків камери змушуючи ротор обертатися, це знижує вібрацію і підвищує потенційну величину оборотів двигуна. В результаті всього велика ефективність, і менші розміри при тій же потужності, що і звичайного поршневого двигуна.

Як працює РПД?

Функцію поршня в РПД виконує трьохвершінній ротор, що перетворює силу тиску газів в обертальний рух ексцентрикового вала. Рух ротора щодо статора (зовнішнього корпусу) забезпечується парою шестерень, одна з яких жорстко закріплена на роторі, а друга на бічній кришці статора. Сама шестерня нерухомо закріплена на корпусі двигуна. З нею в зачепленні знаходиться шестерня ротора з зубчастим колесом як би обкатується навколо неї.
Вал обертається в підшипниках, розміщених на корпусі, і має циліндричний ексцентрик, на якому обертається ротор. Взаємодія цих шестерень забезпечує доцільне рух ротора щодо корпусу, в результаті якого утворюються три роз'єднаних камери змінного об'єму. Передавальне відношення шестерень 2: 3, тому за один оборот ексцентрикового вала ротор повертається на 120 градусів, а за повний оборот ротора в кожній з камер відбувається повний чотиритактний цикл.

Газообмін регулюється вершиною ротора при проходженні її через впускний і випускний вікно. Така конструкція дозволяє здійснювати 4-тактний циклу без застосування спеціального механізму газорозподілу.

Герметизація камер забезпечується радіальними і торцевими пластинами ущільнювачів, притискаються до циліндра відцентровими силами, тиском газу і стрічковими пружинами. Крутний момент виходить в результаті дії газових сил через ротор на ексцентрик валу Сумішоутворення, запалення, мастило, охолодження, запуск - принципово такі ж, як і у звичайного поршневого двигуна внутрішнього згоряння

сумішоутворення

В теорії в РПД застосовують кілька різновидів сумішоутворення: зовнішнє і внутрішнє, на основі рідких, твердих, газоподібних видів палива.
Відносно твердих видів палива варто зазначити, що їх спочатку газифікують в газогенераторах, так як вони призводять до підвищеного золообразованію в циліндрах. Тому частіше практикується отримали газоподібні і рідкі палива.
Сам механізм утворення суміші в двигунах Ванкеля буде залежати від виду застосовуваного палива.
При використанні газоподібного палива його змішання з повітрям відбувається в спеціальному відсіку на вході в двигун. Горюча суміш в циліндри надходить в готовому вигляді.

З рідкого палива суміш готується в такий спосіб:

1. Повітря змішується з рідким паливом перед надходженням в циліндри, куди надходить горюча суміш.
2. У циліндри двигуна рідке паливо і повітря надходять окремо, і вже всередині циліндра відбувається їх змішування. робоча сумішвиходить при зіткненні їх з залишковими газами.

Відповідно, паливно-повітряна суміш може готуватися поза циліндрів або всередині їх. Від цього йде поділ двигунів з внутрішнім або зовнішнім утворенням суміші.

Технічні характеристики роторно-поршневого двигуна

параметри	ВАЗ-4132	ВАЗ-415
число секцій	2	2
Робочий об'єм камери двигуна, куб.см	1,308	1,308
ступінь стиснення	9,4	9,4
Номінальна потужність, кВт (к.с.) / хв-1	103 (140) / 6000	103 (140) / 6000
Максимальний крутний момент, Н * м (кгс * м) / хв-1	186 (19) / 4500	186 (19) / 4500
Мінімальна частота обертання ексцентрикового вала на холостому ході, Хв-1	1000	900
Маса двигуна, кг
Габаритні розміри, мм
Витрата масла в% від витрати палива
Ресурс двигуна до першого капітального ремонту, Тис. Км
призначення	ВАЗ-21059/21079	ВАЗ-2108/2109/21099/2115/2110

випускаються моделі

	двигун РПД	Час розгону 0-100, сек	Максимальна швидкість, км \ год

ККД роторно-поршневий конструкції

Не дивлячись на ряд недоробок, проведені дослідження показали, що загальний ККД двигуна Ванкеля досить-таки високий за сучасними мірками. Його значення становить 40 - 45%. Для порівняння, у поршневих двигунів внутрішнього згоряння ККДстановить 25%, у сучасних турбодизелів - близько 40%. Найвищий ККД у поршневих дизельних двигунівстановить 50%. До теперішнього часу вчені продовжують роботу з вишукування резервів для підвищення ККД двигунів.

Підсумковий ККД роботи мотора складається з трьох основних частин:

Дослідження в цій області показують, що тільки 75% пального згоряє в повному обсязі. Є думка, що дана проблема вирішується шляхом поділу процесів згоряння і розширення газів. Необхідно передбачити облаштування спеціальних камер при оптимальних умовах. Горіння має відбуватися в замкнутому просторі, за умови наростання температурних показників і тиску, розширювальний процес повинен відбуватися при невисоких показниках температур.

1. ККД механічний (характеризує роботу, результатом якої стало утворення переданого споживачу крутного моменту головної осі).

Порядку 10% роботи мотора витрачається на приведення в рух допоміжних вузлів і механізмів. Виправити цю недоробку можна шляхом внесення змін до пристрій двигуна: коли головний рухомий робочий елемент не торкається до нерухомого корпусу. Постійне плече крутного моменту повинно бути присутнім на всьому шляху проходження основного робочого елемента.

1. Термічна ефективність (показник, що відображає кількість теплової енергії, утвореної від спалювання палива, що перетвориться в корисну роботу).

На практиці 65% отриманої теплової енергії випаровується з відпрацьованими газами в навколишнє середовище. Ряд досліджень показав, що можна домогтися підвищення показників термічної ефективності в тому випадку, коли конструкція мотора дозволяла б здійснювати згоряння пального в теплоізольованої камері, щоб з самого початку досягалися максимальні показники температури, а в кінці ця температура знижувалася до мінімальних значень шляхом включення парової фази.

Роторно-поршневий двигун Ванкеля

У циліндро-поршневої групи (ЦПГ) відбувається один з основних процесів, завдяки чому двигун внутрішнього згоряння функціонує: виділення енергії в результаті спалювання паливо-повітряної суміші, яка згодом перетвориться в механічну дію - обертання коленвала. Основний робочий компонент ЦПГ - поршень. Завдяки йому створюються необхідні для згоряння суміші умови. Поршень - перший компонент, який бере участь в перетворенні одержуваної енергії.

Поршень двигуна циліндричної форми. Розташовується він в гільзі циліндра двигуна, це рухливий елемент - в процесі роботи він здійснює зворотно-поступальні рухи, через що поршень виконує дві функції.

1. При поступальному русі поршень зменшує обсяг камери згоряння, стискаючи паливну суміш, що необхідно для процесу згоряння (в дизельних моторах займання суміші і зовсім походить від її сильного стиснення).
2. Після займання паливо-повітряної суміші в камері згоряння різко зростає тиск. Прагнучи збільшити обсяг, воно виштовхує поршень назад, і він робить ще одне рух, що передається через шатун коленвалу.

КОНСТРУКЦІЯ

Пристрій деталі включає в себе три складові:

1. Днище.
2. Ущільнююча частина.
3. Спідниця.

Зазначені складові є як в суцільнолитих порушених (найпоширеніший варіант), так і в складових деталях.

днища

Днище - основна робоча поверхня, Оскільки вона, стінки гільзи і головка блоку формують камеру згоряння, в якій і відбувається спалювання паливної суміші.

Головний параметр днища - форма, яка залежить від типу двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) і його конструктивних особливостей.

В двотактних двигунахзастосовуються поршні, у яких днище сферичної форми - виступ днища, це підвищує ефективність наповнення камери згоряння сумішшю і відведення відпрацьованих газів.

У чотиритактних бензинових моторахднище плоске або увігнуте. Додатково на поверхні проробляються технічні поглиблення - виїмки під клапанні тарілки (усувають ймовірність зіткнення поршня з клапаном), поглиблення для поліпшення сумішоутворення.

У дизельних моторах поглиблення в днище найбільш габаритні і мають різну форму. Такі виїмки називаються поршневий камерою згоряння і призначені вони для створення завихрень при подачі повітря і палива в циліндр, щоб забезпечити краще змішування.

Ущільнююча частина призначена для установки спеціальних кілець (компресійних і маслоз'ємних), завдання яких - усувати зазор між поршнем і стінкою гільзи, перешкоджаючи прориву робочих газів в підпоршневу простір і мастила - в камеру згоряння (ці фактори знижують ККД мотора). Це забезпечує відведення тепла від поршня до гільзи.

ущільнюють ЧАСТИНА

Ущільнююча частина включає в себе проточки в циліндричній поверхні поршня - канавки, розташовані за днищем, і перемички між канавками. У двотактних двигунах в проточки додатково поміщені спеціальні вставки, в які впираються замки кілець. Ці вставки необхідні для виключення вірогідності провертання кілець і попадання їх замків у впускні і випускні вікна, що може стати причиною їх руйнування.


Перемичка від кромки днища і до першого кільця іменується жаровим поясом. Цей пояс сприймає на себе найбільшу температурний вплив, тому висота його підбирається, виходячи з робочих умов, створюваних всередині камери згоряння, і матеріалу виготовлення поршня.

Число канавок, виконаних на ущільнюючої частини, відповідає кількості поршневих кілець (а їх може використовуватися 2 - 6). Найбільш же поширена конструкція з трьома кільцями - двома компресійними і одним маслос'емниє.

У канавці під маслос'емноє кільце проробляються отвори для стека масла, яке знімається кільцем зі стінки гільзи.

Разом з днищем ущільнювальна частина формує головку поршня.

Спідниця

Спідниця виконує роль напрямної для поршня, не даючи йому змінити положення щодо циліндра і забезпечуючи тільки зворотно-поступальний рух деталі. Завдяки цієї складової здійснюється рухоме з'єднання поршня з шатуном.

Для з'єднання в спідниці пророблені отвори для установки поршневого пальця. Щоб підвищити міцність в місці контакту пальця, з внутрішньої сторониспідниці виготовлені спеціальні масивні напливи, іменовані бобишками.

Для фіксації поршневого пальця в поршні в настановних отворах під нього передбачені проточки для стопорних кілець.

ТИПИ ПОРШНІВ

У двигунах внутрішнього згоряння застосовується два типи поршнів, що розрізняються по конструктивному пристрою - цілісні і складові.

Цілісні деталі виготовляються шляхом лиття з наступною механічною обробкою. В процесі лиття з металу створюється заготовка, якій надається загальна форма деталі. Далі на металообробних верстатах в отриманої заготівлі обробляються робочі поверхні, нарізаються канавки під кільця, проробляються технологічні отвори і поглиблення.

В складових елементахголовка і спідниця розділені, і в єдину конструкцію вони збираються в процесі установки на двигун. Причому збірка в одну деталь здійснюється при з'єднанні поршня з шатуном. Для цього, крім отворів під поршневий палець в спідниці, на голівці є спеціальні вушка.

Гідність складових поршнів - можливість комбінування матеріалів виготовлення, що підвищує експлуатаційні якості деталі.

МАТЕРІАЛИ ВИГОТОВЛЕННЯ

Як матеріал виготовлення для суцільнолитих поршнів використовуються алюмінієві сплави. Деталі з таких сплавів характеризуються малою вагою і хорошою теплопровідністю. Але при цьому алюміній не є високоміцним і жаростійким матеріалом, що обмежує використання поршнів з нього.

Литі поршні виготовляються і з чавуну. Цей матеріал міцний і стійкий до високих температур. Недоліком їх є значна маса і слабка теплопровідність, що призводить до сильного нагрівання поршнів в процесі роботи двигуна. Через це їх не використовують на бензинових моторах, оскільки висока температурастає причиною виникнення гартівного запалення (топливовоздушная суміш запалюється від контакту з розігрітими поверхнями, а не від іскри свічки запалювання).

Конструкція складових поршнів дозволяє комбінувати між собою зазначені матеріали. У таких елементах спідниця виготовляється з алюмінієвих сплавів, що забезпечує гарну теплопровідність, а головка - з жароміцної сталі або чавуну.

Але і у елементів складеного типу є недоліки, серед яких:

• можливість використання тільки в дизельних двигунах;
• більшої ваги в порівнянні з литими алюмінієвими;
• необхідність використання поршневих кілець з жаростійких матеріалів;
• більш висока ціна;

Через цих особливостей сфера використання складових поршнів обмежена, їх застосовують тільки на великорозмірних дизельних двигунах.

ВІДЕО: ПОРШЕНЬ. ПРИНЦИП РОБОТИ ПОРШНЯ ДВИГУНА. ПРИСТРІЙ

Більшість автомобілів змушує переміщатися поршневий двигун внутрішнього згоряння (скорочено ДВС) з кривошипно-шатунним механізмом. Така конструкція набула масового поширення в силу малої вартості і технологічності виробництва, порівняно невеликих габаритів і ваги.

По виду застосовуваного палива ДВСможна розділити на бензинові і дизельні. Треба сказати, що бензинові двигуничудово працюють на. Такий поділ безпосередньо позначається на конструкції двигуна.

Як влаштований поршневий двигун внутрішнього згоряння

Основа його конструкції - блок циліндрів. Це корпус, відлитий з чавуну, алюмінієвого або іноді магнієвого сплаву. Більшість механізмів і деталей інших систем двигуна кріпляться саме до блоку циліндрів, або розташовуються усередині його.

Інша велика деталь двигуна, це його головка. Вона знаходиться у верхній частині блоку циліндрів. У голівці також розташовуються деталі систем двигуна.

Знизу до блоку циліндра кріпиться піддон. Якщо ця деталь сприймає навантаження при роботі двигуна, її часто називають піддоном картера, або картером.

Всі системи двигуна

1. кривошипно-шатунний механізм;
2. механізм газорозподілу;
3. система харчування;
4. система охолодження;
5. система змазки;
6. система запалювання;
7. система управління двигуном.

Кривошипно-шатунний механізмскладається з поршня, гільзи циліндра, шатуна і колінчастого вала.

Кривошипно-шатунний механізм:
1. Розширювач маслос'емного кільця. 2. Кільце поршневе маслос'емного. 3. Кільце компресійне, третє. 4. Кільце компресійне, друге. 5. Кільце компресійне, верхнє. 6. Поршень. 7. Кільце стопорне. 8. Палець поршневий. 9. Втулка шатуна. 10. Шатун. 11. Кришка шатуна. 12. Вкладиш нижній головки шатуна. 13. Болт кришки шатуна, короткий. 14. Болт кришки шатуна, довгий. 15. Шестерня ведуча. 16. Заглушка масляного каналу шатунной шийки. 17. Вкладиш підшипника колінчастого вала, верхній. 18. Вінець зубчастий. 19. Болти. 20. Маховик. 21. Штифти. 22. Болти. 23. Маслоотражатель, задній. 24. Кришка заднього підшипникаколінчастого вала. 25. Штифти. 26. Півкільце наполегливої ​​підшипника. 27. Вкладиш підшипника колінчастого вала, нижній. 28. Противага колінчастого вала. 29. Гвинт. 30. Кришка підшипника колінчастого вала. 31. Болт стягнутий. 32. Болт кріплення кришки підшипника. 33. Вал колінчастий. 34. Противага, передній. 35. Маслоотрожатель, передній. 36. Гайка замкова. 37. Шків. 38. Болти.

Поршень розташований всередині гільзи циліндра. За допомогою поршневого пальця він з'єднаний з шатуном, нижня головка якого кріпиться до шатунной шийці колінчастого вала. Гільза циліндра являє собою отвір в блоці, або чавунну втулку, що вставляється в блок.

Гільза циліндрів з блоком

Гільза циліндра зверху закрита головкою. Колінчастий валтакож кріпиться до блоку в нижній його частині. Механізм перетворює прямолінійний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала. Те саме обертання, яке, в кінцевому рахунку, змушує крутитися колеса автомобіля.

Газорозподільчий механізмвідповідає за подачу суміші парів палива і повітря в простір над поршнем і видалення продуктів горіння через клапани, що відкриваються строго в певний момент часу.

Система харчування відповідає в першу чергу за приготування горючої суміші потрібного складу. Пристрої системи зберігають паливо, очищають його, змішують з повітрям так, щоб забезпечити приготування суміші потрібного складу і кількості. Також система відповідає за видалення з двигуна продуктів горіння палива.

При роботі двигуна утворюється теплова енергія в кількості більшій, ніж двигун здатний перетворити в механічну енергію. На жаль, так званий термічний коефіцієнт корисної дії, Навіть кращих зразків сучасних двигунівне перевищує 40%. Тому доводиться велика кількість «зайвої» теплоти розсіювати в навколишньому просторі. Саме цим і займається, відводить тепло і підтримує стабільну робочу температуру двигуна.

Система змазки . Це як раз той випадок: «Не підмажеш, не поїдеш». У двигунах внутрішнього згоряння велика кількість вузлів тертя і так званих підшипників ковзання: є отвір, в ньому обертається вал. Чи не буде мастила, від тертя і перегріву вузол вийде з ладу.

Система запалюванняпокликана підпалити, строго в певний момент часу, суміш палива та повітря в просторі над поршнем. такої системи немає. Там паливо самозаймається при певних умовах.

Відео:

Система управління двигуном за допомогою електронного блокууправлінні (ЕБУ) управляє системами двигуна і координує їх роботу. В першу чергу це приготування суміші потрібного складу і своєчасне підпалювання її в циліндрах двигуна.