Поршень цилиндра: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

В статье подробно рассмотрены ключевые детали автомобильного двигателя – поршень и цилиндр. Уделено внимание их конструкции, функциям, условиям работы, возможным проблемам при эксплуатации и путям их решения.

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее силовой агрегат.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

• Головку (днище)
• Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
• Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов.

Поршни дизельных двигателей отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие с двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена.

Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

• На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
• Посадочные места под гильзу деформируются
• Днища поршней оплавляются и прогорают
• Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
• На теле поршней возникают различные повреждения
• Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
• Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. Все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

• Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
• Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
• Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска
• Регулярно проводить диагностику автомобиля
• Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Что такое поршень двигателя автомобиля

Расскажем про автомобильные поршни двигателя внутреннего сгорания — что это такое и основное назначение. Как работают и какие требования к ним.

Что это такое

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра двигателя авто. Нужен для изменения давления газа в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Т.е. он передаёт на шатун усилие, возникающее от давления газов и обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла. Он имеет вид перевёрнутого стакана и состоит из днища, головки, направляющей части (юбки).

В бензиновых моторах применяются поршни с плоским днищем из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Хотя на современных авто делают специальные выемки под клапаны. Чтобы при обрыве ремня ГРМ поршни и клапана не встретились и не повлекли серьёзный ремонт.

Днище поршня дизеля делают с выемкой, которая зависит от степени смесеобразования и расположения клапанов, форсунок. При такой форме днища лучше перемешивается воздух с поступающим в цилиндр топливом.

Поршень подвержен действию высоких температур и давлений. Он движется с высокой скоростью внутри цилиндра. Изначально для автомобильных двигателей их отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. давал преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

Мощность современных моторов выросла. Температура и давление в цилиндрах двигателей (особенно дизельных) стали такими, что алюминий подошёл к пределу прочности. Поэтому современные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.

Уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр», что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров. Тогда облегчим мотор.

Требования к поршню мотора

• Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Он должен быть устойчивым к высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
• Отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и износ.
• Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, должен выдерживать механическое воздействие.
• Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Как работает

Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель. То, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Повторим известный факт — тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым.

Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть четыре пути.

Первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты к поршневым канавкам и стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%.

Но нагружая масло функцией теплоносителя, должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла способно перенести.

Третий путь. Часть тепла отбирает на нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Но тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Этот путь охлаждения носит импульсный характер. Отличается скоротечностью и высокоэффективен, т.к. тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

Следует уделить внимание передаче тепла через поршневые кольца. Если этот путь перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.

Вспомним про компрессию. Представим, что кольцо не прилегает по всей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это, как если бы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается возможности охлаждаться. Как результат – прогар и выкрашивание части, прилегающей к месту утечки.

Сколько колец нужно для поршня

С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. При уменьшении их количества и высоты ухудшаются условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий — журнал За рулем

Современные атмосферники изнашиваются быстрее прежних, и тому есть немало причин. Но отсрочить безвременную кончину двигателя можно — всё в ваших руках!

Ускорение темпа жизни отразилось даже на двигателях внутреннего сгорания. Еще пару десятков лет назад цилиндры и поршни изнашивались довольно медленно. Стенки цилиндров постепенно лишались следов хона и становились зеркальными. Поршни тоже понемножку теряли слой металла на своих юбках. Поверхность алюминия становилась матовой. Зазор в цилиндре рос, но постепенно. Со временем в верхней части цилиндра образовывалась ступенька в зоне остановки верхнего компрессионного кольца.

А современные моторы всё чаще заканчивают жизнь по-другому: у них образуются задиры.

Материалы по теме

Что такое задир?

Задиром называют взаимное повреждение поверхностей трения при их работе без зазора. Нет зазора — значит, прекращается смазка. Дальнейшее движение в отсутствие смазки приводит к микросвариваниям выступающих элементов микронеровностей. Срыв этих частиц ведет к дальнейшему росту температуры. В случае с цилиндром это еще больше увеличивает диаметр поршня вследствие термического расширения — задир растет. Явление может продолжаться вплоть до полного заклинивания поршня. Итог — разрушение поршня, шатуна, блока цилиндров и, возможно, коленвала. Впору идти за другим мотором.

Задиры в цилиндре.

Задиры в цилиндре.

Задранный поршень.

Задранный поршень.

ГДЕ ОБРАЗУЕТСЯ ЗАДИР? Материалы по теме Чаще задирает ту стенку поршня, на которую действуют силы от наклоненного шатуна при рабочем ходе. Поэтому лучше себя чувствуют моторы, где с этой стороны расположен более холодный впуск, а не горячий выпуск. При поперечном расположении мотора и правом вращении коленвала больше нагружена задняя стенка, и, следовательно, выгодны моторы с выпуском на передней стороне мотора. Например, семейство моторов GM Z16XER или ниссановcкий QR25DE выглядят «правильнее», чем корейские моторы G4FC или G4KD.

А раньше такое было?

Было, конечно, - и в прошлом веке моторы иногда задирало. Но, как правило, лишь когда при ремонте допускали очень малый зазор по поршню, когда двигатель не обкатывали после ремонта, и когда давали большую нагрузку «на холодную».

Материалы по теме

А вам не кажется, что это — описание современного двигателя и нынешних рекомендаций по эксплуатации?

Сегодня обычно применяются очень малые по высоте поршни — для облегчения и снижения трения. Но невысокий поршень по определению будет иметь возможность сильно наклоняться в цилиндре. Пришлось конструкторам уменьшить монтажный зазор в цилиндре. А еще маленький легкий поршень хуже отдает тепло цилиндру, а потому подвержен быстрому перегреву. Не случайно раньше в алюминиевые поршни заливали стальные пластины — так называемые автотермики. Благодаря гораздо меньшему коэффициенту расширения стали поршни лучше сохраняли форму, удерживая зазоры в допуске.

При такте «рабочий ход» максимальная нагрузка ложится на заднюю стенку цилиндра. Это видно, если провести разложение сил от давления газов.

При такте «рабочий ход» максимальная нагрузка ложится на заднюю стенку цилиндра. Это видно, если провести разложение сил от давления газов.

ПЕРЕГРЕВ ПОЧТИ НЕ ВИДЕН Современные указатели температуры зачастую настроены так, что показывают «всё ОК», даже когда температура двигателя составляет 105–110° C. Но ведь водитель не в курсе, что еще чуть-чуть — и начнется местное вскипание жидкости, теплоотвод упадет и — здравствуй, задир в цилиндре. Лучше всего установить дополнительное устройство для контроля за температурой и узнать характер своей машины — какому показанию стрелки какая реальная температура соответствует.

Когда прихватит?

В нынешних моторах прихват возможен:

• при перегреве двигателя, когда поршень расширился больше расчетного;
• при большой нагрузке на холодном моторе, когда поршень нагрелся и расширился, а цилиндр не успел;
• при плохой смазке пары ­поршень-цилиндр.

Материалы по теме

Способствует раннему образованию задиров и экономия производителей на установке форсунок, подающих масло на днище поршня. Ведь струйка масла может отводить от поршня 30–50% тепла, снижая его температуру примерно на 20° С! Это отодвигает порог детонации и уменьшает вероятность появления задиров.

Вдобавок задиры могут возникать при неумеренном использовании пусковых жидкостей, когда смазка со стенок цилиндров смывается, а затем следует резкий запуск, и выход мотора на высокие обороты.

Задиры возможны и при запуске очень долго стоявших двигателей с исчезнувшей пленкой смазки и даже с коррозией цилиндров и поршневых колец.

Посторонним вход воспрещен

Картина, похожая на задиры, появляется на стенках и юбках поршней при попадании в цилиндры посторонних частиц. Фактически цилиндр и поршень трут друг друга — в присутствии «помощников».

Песок

Основных путей попадания песка два: свечные отверстия и впускной тракт двигателя, начиная с воздушного фильтра. Если при замене свечей колодец был недостаточно очищен, то вся дрянь окажется в цилиндре. Ведь свечи почти всегда смотрят или вверх, или под углом, но всё равно вверх.

Материалы по теме

Впускной тракт может подсасывать пыль и песок как до дроссельной заслонки, так и после (в виду сильного разрежения для подсоса достаточно даже мизерных отверстий). Причина — усохшие резиновые прокладки, соскочившие трубочки различных механизмов, управляемых вакуумом.

Не забывайте, что даже вакуумный усилитель тормозов потихоньку подает во впускной трубопровод двигателя воздух, а чистый ли он? Даже самый лучший фильтрующий элемент всё равно пропускает вместе с воздухом какой-то процент пыли.

Самое страшное — когда владелец в спешке или по незнанию сам отправляет приличную порцию пыли на впуск при замене фильтра. А неправильно установленный элемент постоянно подает пыльный воздух в мотор.

Также часто встречается небрежный монтаж патрубка от воздушного фильтра до корпуса дроссельной заслонки. Не затянуты хомуты — и песочек тут как тут.

Такие повреждения цилиндра, поршня и колец не надо путать с задиром. Налицо абразивный износ крупными частицами песка.

Такие повреждения цилиндра, поршня и колец не надо путать с задиром. Налицо абразивный износ крупными частицами песка.

ВРЕДОНОСНЫЙ ПЕСОК Частицы керамики, как и песок из системы впуска, вызывают не только задиры цилиндров. Они приканчивают весь двигатель, так как фильтр отлавливает не все твердые частицы, и они поступают с маслом к коренным и шатунным шейкам, а также к шейкам и постелям распредвалов.

Частицы керамики

Частицы керамики от разрушающегося каталитического нейтрализатора могут попадать в двигатель, если он действительно керамический (бывают и на металлической основе) и если применена схема с катколлектором.

Материалы по теме

В этом случае блок нейтрализатора находится в выпускном коллекторе на расстоянии около 200–300 мм от выпускных клапанов. Когда керамика начинает разрушаться, а это происходит при пробеге 50–150 тысяч км в зависимости от производителя нейтрализатора и качества топлива, растет вероятность попадания частиц через открытые выпускные клапаны в цилиндры двигателя. Это происходит чаще всего на моторах с фазовращателями на обоих распределительных валах и системами рециркуляции отработавших газов.

А вот на двигателях с турбонаддувом такое явление невозможно в принципе: «стражником» в выхлопе служит турбонагнетатель.

Как продлить жизнь современному мотору

Материалы по теме

• Следить за температурным режимом, не допускать перегрева, вовремя мыть радиаторы;
• После холодного пуска немного прогревать двигатель, а дальше двигаться, не давая больших нагрузок вплоть до полного прогрева;
• Следить за исправностью каталитического нейтрализатора (проверять состояние электронной диагностикой и визуально), своевременно заменять керамический блок ремонтным;
• Применять качественное топливо и — самое главное — высококачественное неподдельное масло;
• Применять качественные воздушные фильтры, своевременно и правильно менять их.

Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий

Современные атмосферники изнашиваются быстрее прежних, и тому есть немало причин. Но отсрочить безвременную кончину двигателя можно — всё в ваших руках!

Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий

ЦИЛИНДР ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА | Свободная энергия

В прошлой статье мы рассказали о видах прессов и пришли к выводу, что Ручной Гидравлический Пресс, благодаря своей универсальности, компактности, автономности, надёжности и дешевизне – по праву является самым популярным инструментом.

Принцип его работы основан на Законе Паскаля, согласно которому давление, приложенное к жидкости, передаётся всем точкам этой жидкости одинаково во всех направлениях.

На практике, усилие достигает 4.5-6.0 KN для прессов с обжимаемым сечением до 150мм², а для прессов до 300 мм² – 7.0-8.0 KN! Чтобы все детали агрегата могли выдерживать такие нагрузки и служить долгое время — качество материала, уровень производства и станочный парк должны соответствовать европейским стандартам производства.

Рассмотрим устройство и принцип действия наиболее ответственной детали пресса, а именно — гидравлического цилиндра (на схеме поз. 31).

Внутри гидравлического узла, с одной стороны, смонтированы рабочий поршень с манжетой, пружина для возврата поршня в исходное положение, с другой — нагнетательный цилиндр и плунжер.

При качании рычага пресса, плунжер насоса, совершая возвратно-поступательное движение, создаёт избыточное давление, в результате чего, масло под давлением попадает в рабочий цилиндр и перемещает рабочий поршень. Поршень, в свою очередь, воздействуя на матрицу, обеспечивает необходимое давление на обжимаемую деталь. Возврат поршня в исходное положение осуществляется возвратной пружиной при открытом запорном клапане, соединяющим посредством каналов рабочую полость цилиндра с масляной ёмкостью. Эти процессы должны повторяться десятки тысяч раз без потери работоспособности всего агрегата. 

Так как же производитель добивается такого результата?

На фото можно наблюдать эволюцию гидравлического цилиндра от кованной заготовки, до полностью собранного и готового к установке в пресс.

Так что же представляет из себя гидравлический цилиндр?

В предыдущей статье мы не даром назвали его «сердцем» пресса. Плунжер, приводимый в движение подвижной рукояткой, нагнетает давление внутри цилиндра, пока не откроется клапан, не перепустит масло в камеру с поршнем и не приведёт его в движение. Что-то есть общее с наиважнейшим органом человека, замечаете?

На поршень цилиндра, с одной стороны, устанавливаются различные головы и другие рабочие агрегаты, с другой стороны – масляная ёмкость с закрывающей её неподвижной рукояткой.

Рассмотрим подробнее устройство гидравлического цилиндра. Вариантов существует великое множество, каждый крупный производитель разрабатывает, совершенствует и тщательно защищает свои как уже воплощённые идеи, так и новые разработки.  

Если обобщить, то цилиндры можно разделить на две основные группы: с одно- и двухплунжерными системами нагнетания.

Первой системой оборудуются, как правило, недорогие модели гидравлических прессов, для полного хода поршня необходимо сделать 18-20 качков подвижной рукояткой. Двухплунжерная система имеет в своей конструкции, как можно догадаться из названия, два независимых плунжера.

Принцип её работы заключается в следующем: пока матрицы не соприкоснулись с наконечником — работает плунжер большого диаметра, за 3-5 качков выбирая свободный ход, затем, посредством клапанов, происходит автоматическое переключение нагнетания на плунжер малого диаметра, но повышенного усилия, при котором происходит завершение опрессовки за 2-4 движения рукояткой до срабатывания Клапана Ограничения Давления (КОД). Об этом клапане и его преимуществах мы расскажем в следующей статье. Такими цилиндрами, в обязательном порядке, оснащаются гидравлические пресса премиальных линеек.

Но! Бывают и приятные исключения. Например, ПГ-300К SHTOK. Данный пресс хоть и относится к недорогой линейке, разница в стоимости с простым ПГ-300 составляет всего около 20%, но оборудован двухскоростной системой нагнетания, которую мы прозвали «матрёшкой» из-за конструкции рабочих поршней (малый поршень установлен внутри большого), по принципу русского народного сувенира. Весь цикл опрессовки происходит всего за 5-8 движений подвижной рукоятки!   

Резюмируя, отметим, что гидравлическая система цилиндра ручного пресса достаточно сложна, и будет безотказно работать весь положенный срок только при условии качественно произведённых компонентов и точной настройки всех механизмов. 

А следующая статья будет посвящена другой немаловажной детали ручного гидравлического пресса – клапану.

Короткий ход поршня

О дизельных двигателях слышали все, кто хоть когда-нибудь сталкивался с техникой на колесах: они используются в пассажирских и грузовых автомобилях, стоят на морских судах и поездах, на танках и ракетных тягачах. Но мало кто сегодня вспоминает об их создателе. Изобретатель двигателя внутреннего сгорания Рудольф Дизель — одна из самых известных фигур в истории инженерии новейшего времени, но в то же время одна из самых таинственных

Рудольф Дизель родился 18 марта 1858 года в семье Теодора Дизеля и Элис Штробель — эмигрантов из Германии, осевших во Франции и владевших небольшой переплетной мастерской в Париже. С самого раннего детства у Рудольфа проявился интерес к разным машинам и механизмам: излюбленным времяпровождением умного, послушного, аккуратного и трудолюбивого мальчика было посещение парижского Музея искусств и ремесел.

В 1870 году началась Франко-прусская война, и из-за роста антинемецких настроений Дизелям пришлось перебраться в Англию, где вскоре они оказались в нищете. На семейном совете было принято решение отправить Рудольфа в Германию, в семью брата, любезно согласившуюся принять племянника. Дядя Дизеля был профессором и преподавал математику в Королевском земском училище, куда в 1871 году пристроил и Рудольфа, заметив у того склонность к технике, а уже в 1873-м юноша его успешно закончил, опередив по успеваемости всех остальных учеников.

Уже в 12 лет Рудольф испытывал склонность к технике

Иллюстрация: mandieselturbo.com

Затем Рудольф отправляется в Аугсбург, в Техническую школу, а через два года досрочно поступает в престижный Королевский баварский политехнический институт в Мюнхене. Во время учебы произошла судьбоносная для Дизеля встреча — его заметил один из преподавателей, профессор Карл фон Линде, помимо научной работы занимавшийся коммерцией, а именно созданием холодильного оборудования. В 1880 году, когда Дизель окончил институт, Линде пригласил его на работу в свою компанию на должность директора парижского филиала. В наше время Linde — одна из крупнейших и авторитетнейших в мире химических компаний, инжиниринговое подразделение которой занимается строительством «под ключ» крупнотоннажных химических производств, в том числе заводов по сжижению природного газа.

«Инженер все может»

Так ответил студент Рудольф Дизель на вопрос директора Высшей технической школы в Мюнхене профессора Бауэрфайнда о возможности создать двигатель внутреннего сгорания, способный заменить паровой. Теперь амбициозному молодому человеку предстояло доказать это на практике.

 К концу XIX века в мире существовало множество поршневых двигателей, однако их КПД не превышал 10–12%, воспламенение горючей смеси в них производилось либо при помощи электричества, либо за счет тепла, идущего от стенок камеры сгорания

К концу XIX века в мире существовало множество поршневых двигателей, однако их КПД не превышал 10–12%, поскольку воспламенение горючей смеси в них производилось либо при помощи электричества, либо за счет тепла, идущего от стенок камеры сгорания. Однако уже в 1824 году французский инженер Сати Карнопредложил более перспективную схему работы двигателя. По его мнению, следовало «сперва сжать воздух насосом, затем пропустить его через вполне замкнутую топку, вводя туда маленькими порциями топливо при помощи приспособления, легко осуществимого; затем заставить воздух выполнять работу в цилиндре с поршнем или в любом другом расширяющемся сосуде и, наконец, выбросить его в атмосферу…». Эта схема, получившая наименование «цикла Карно», стала эталоном цикла теплового двигателя. Ее и попытался на практике реализовать Рудольф Дизель.

Забегая вперед, надо сказать, что у него это получилось не в полной мере: в дизелевском варианте в цилиндре сжималась не топливная смесь, а воздух, причем до запредельных для того времени значений.

Двенадцать лет проб и ошибок

А пока в течение десяти лет, с 1880-го по 1892-й, работая на фирме Линде, он постоянно занимался этим проектом, пытаясь найти такое рабочее тело, которое при соединении с топливом, создавало бы необходимую для воспламенения температуру. В его качестве последовательно использовались аммиак, уголь и бензин, но все было безрезультатно.

 В течение десяти лет, с 1880-го по 1892-й, работая на фирме Линде, постоянно занимался этим проектом, пытаясь найти такое рабочее тело, которое при соединении с топливом, создавало бы необходимую для воспламенения температуру

Помогла случайность. Использование воздуха в пневматической зажигалке для прикуривания сигар натолкнуло Рудольфа на мысль, что таким рабочим телом может стать сжатый воздух. «Не могу сказать, — писал позже изобретатель, — когда именно возникла у меня эта мысль. В неустанной погоне за целью, в итоге бесконечных расчетов родилась наконец идея, наполнившая меня огромной радостью: нужно вместо аммиака взять сжатый горячий воздух, впрыснуть в него распыленное топливо и одновременно со сгоранием расширить его так, чтобы возможно больше тепла использовать для полезной работы».

Основываясь на этом, Дизель разработал новую схему двигателя, в котором воздух должен был быть сжат с такой силой, чтобы при его соединении с топливом возникшая смесь воспламенилась до температуры 600–650 °С и в цилиндр начало поступать уже готовое для работы двигателя топливо.

Есть прототип!

В 1892 году Рудольф покидает компанию Линде и организовывает собственное предприятие, на котором в течение четырех лет изготавливает несколько опытных образцов. В том же году он получает свой первый патент № 67207 «Рабочий процесс и способ конструирования двигателя внутреннего сгорания для машин», которым закрепил за собой право собственности на «рациональный тепловой двигатель», и издает книгу, в которой дает теоретическое обоснование созданной им конструкции такого двигателя. «Моя идея, — писал он семье в Мюнхен, — настолько опережает все, что создано в данной области до сих пор, что можно смело сказать: я первый в этом новом и наиважнейшем разделе техники на нашем маленьком земном шарике! Я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!»

 «Моя идея настолько опережает все, что создано в данной области до сих пор, что можно смело сказать: я первый в этом новом и наиважнейшем разделе техники на нашем маленьком земном шарике! Я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!»

В 1897 году с третьей попытки ему наконец удалось построить готовый к практическому использованию прототип. Современники вспоминали, что это «был двигатель высотой три метра, который развивал 172 об/мин имел диаметр единственного цилиндра 250 мм, ход поршня 400 мм и мощность от 17,8 до 19,8 л. с., расходуя при этом 258 г нефти на 1 л. с. в час. Термический КПД был у него 26,2%, намного выше, чем имели паровые машины». Кроме того, двигатель Дизеля работал на дешевых видах топлива вроде керосина и не имел системы зажигания.

Как удалось достичь такого очень высокого для того времени КПД? Главным образом за счет многократного увеличения давления сжатия с помощью специального компрессора — в двигателе англичанина Герберта Акройда-Стюарта, наиболее похожего по конструкции на дизелевский, оно равнялось шести атмосферам, а в устройстве Рудольфа достигало 36 атмосфер.

Первый двигатель Дизеля, июль 1893 года, Аугсбург

Фотография: Gettyimages

В связи с этим неоднократно вставал вопрос: кто первый изобрел ДВС, Стюарт или Дизель? Известно, что основные признаки современного дизельного двигателя — непосредственный впрыск топлива (без применения сжатого воздуха) и компрессионное зажигание. В 1890 году Стюарт получил патент № 7146 «Усовершенствование в работе двигателей при помощи взрыва воспламеняемых паров или смеси газа с воздухом». Но этот патент был дан только на компрессионное зажигание, о применении сжатого воздуха для воспламенения смеси там речи не шло.

 В 1897 году попытки ему наконец удалось построить готовый к практическому использованию прототип. Современники вспоминали, что это «был двигатель высотой три метра, который развивал 172 об/мин имел диаметр единственного цилиндра 250 мм, ход поршня 400 мм и мощность от 17,8 до 19,8 л. с., расходуя при этом 258 г нефти на 1 л. с. в час. Термический КПД был у него 26,2%, намного выше, чем имели паровые машины»

Спустя некоторое время Стюарт построил экспериментальный образец устройства, функционировавшего на бензине и проработавшего всего несколько часов. Дизель же патент на компрессионное зажигание получил только в 1892 году, но в отличие от Стюарта в его патент уже была включена идея о сжатом воздухе, которую позже, в 1897 году, он и воплотил. Так что если вести отсчет от идеи, то первенство в изобретении ДВС принадлежит, безусловно, Дизелю. А поскольку идею придумал он и он же построил реально работающий образец, то и сам двигатель стали называть по его фамилии. Топливо такого двигателя, состоит из керосиново-газойлевых фракций переработанной нефти и имеет высокую — 200–350 °С — температуру кипения, в дизельном двигателе оно самовоспламеняется при сильном сжатии. В бензиновом двигателе горючую смесь образуют бензин и воздух, она воспламеняется от искры зажигания.

Развитие изделия

Это был успех. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году изделие Дизеля произвело фурор, началась массовая скупка лицензий на производство его двигателей. Однако в начале промышленного изготовления дизелевских двигателей возникли серьезные трудности: первые партии оказывались бракованными, часто ломались и выходили из строя, на многих заводах не было необходимого оборудования и рабочей силы нужной квалификации.

Постепенно болезни роста были преодолены, и двигатель Дизеля стал постепенно использоваться во многих сферах жизнедеятельности, связанных с техникой. А его изобретатель стал миллионером. Дизеля стали приглашать повсюду — во Францию, Швейцарию, Австрию, Бельгию, Россию, Америку… Особый интерес к нему был проявлен в России. Уже в 1898 году Людвиг Нобель, купив у Дизеля лицензию на двигатель, организовал его производство на своем заводе в Санкт-Петербурге (сейчас это известное на всю страну предприятие «Русский дизель»).

Устройство быстро завоевало популярность и стало использоваться всюду — на электростанциях, водонапорном оборудовании, с его помощью освещались крупные магазины и центральные улицы Санкт-Петербурга и других известных городов Российской империи.

Велись работы по его модификации. Известный русский инженер Вадим Аршаулов создал так называемый русский дизель, который, в отличие от своего прототипа, работал на нефти, а не на керосине, и имел топливный насос высокого давления, работавший от сжатого в цилиндре воздуха. На Путиловском заводе инженер Густав Тринклер построил «Тринклер-мотор», который отличался от дизелевского варианта тем, что не имел воздушного компрессора для накачки воздуха, его роль играла гидравлическая система для нагнетания и впрыска топлива.

Дизеля наконец-таки признали и на родине: сам кайзер Вильгельм II вручил ему диплом о присвоении почетного звания доктора-инженера и пригласил в оборонные проекты. Занялся Дизель и совершенствованием конструкции реверсивного судового четырехтактного мотора и созданием двигателя для грузовых автомобилей.

Закат

Дизель жил на широкую ногу. Построил в Мюнхене дворец стоимостью 900 тысяч марок, покупал нефтяные участки в Баварии, где, как выяснялось потом, не было нефти, широко и необдуманно спекулировал акциями, вкладывал деньги в католические лотереи. В итоге финансовые дела стали настолько плохи, что, как пишут его биографы, «пришлось рассчитать почти всю прислугу и заложить дом».

Нервы Дизеля были издерганы постоянными нападками недоброжелателей и конкурентов, среди которых были как малоизвестные инженеры, так и могущественные люди вроде угольных и нефтяных магнатов, постоянно таскавшие его по судам по обвинениям в плагиате и других неблаговидных поступках.

Характерный пример — намерение его ярого противника профессора Людерса издать книгу под названием «Миф Дизеля», пытаясь доказать, что ничего нового в его изобретении нет, поскольку основа работы его двигателя была известна и раньше, а сам Дизель присвоил себе чужие заслуги.

 К лету 1913 года Дизель стал полным банкротом и, по всей видимости, не видя другого выхода, решился на самоубийство. На это указывает его странное поведение: сначала он вместе с женой объехал всю Европу, как будто прощаясь с ней

Третьи вспоминали «нобелевскую» историю: незадолго до своей смерти, изобретатель обратился с письмом к председателю Нобелевского комитета Эммануилу Нобелю, в котором намекал на возможность получения Нобелевской премии за свое изобретение, рассчитывая, таким образом, поправить свои финансовые дела и заодно напомнив всем о себе. Но тот отказал. И это ввергло Дизеля в пучину черной депрессии.

К лету 1913 года Дизель стал полным банкротом и, по всей видимости, не видя другого выхода, решился на самоубийство. На это указывает его странное поведение: сначала он вместе с женой объехал всю Европу, как будто прощаясь с ней. Когда он погиб, его жена вспомнила странную фразу, которую он как-то обронил: «Мы можем попрощаться с этими местами. Больше мы их никогда не увидим». Затем он поехал в Баварские Альпы, где участвовал в опасных горных путешествиях и рискованных мероприятиях.

29 сентября 1913 года, в Антверпене 55-летний Рудольф Дизель и еще двое его друзей сели на паром «Дрезден», идущий в Англию, где он собирался работать инженером-консультантом на одном из двигателестроительных заводов. И ночью пропал. А через десять дней в Северном море рыбаки выловили труп. В одежде были найдены некоторые личные вещи, и сын Дизеля подтвердил, что они принадлежали его отцу.

Поршень гидравлического цилиндра: назначение, виды | Gidrolast

Гидравлический цилиндр – это объёмный двигатель, преобразующий давление жидкости в движение (возвратно-поступательное). Поршень, передвигаясь внутри цилиндра под давлением масла или эмульсии, передаёт усилие на шток (металлический стержень), который совершает полезную работу: поднимает груз, приводит в движение пресс или станок и т.д.

Поршень гидравлического цилиндра бывает двух видов:

Диаметр поршня практически совпадает с внутренним диаметром гильзы. Обычно такие поршни изготавливают из латуни, бронзы или фторопласта. Этот вариант поршня более ранний, на сегодняшний день он встречается нечасто.

Поршень гидравлического цилиндра имеет меньший диаметр, чем внутренний диаметр цилиндра. Со стенками цилиндра контактируют кольца, изготавливаемые из полимерных материалов и размещённые в специальных канавках по окружности поршня.

Чтобы работа гидравлического цилиндра была эффективной, важно соблюдать герметичность конструкции. Для этого используют сложную систему уплотнительных колец и манжет из разных типов полимеров: они предотвращают просачивание рабочей жидкости и сохраняют давление в системе. Рабочая жидкость одновременно играет роль смазки для поршня и штока.

Разновидности гидравлического цилиндра

По принципу работы выделяют гидравлические цилиндры одностороннего и двустороннего действия. Первые совершают полезную работу только в одном направлении, вторые – как при прямом, так и при обратном ходе. В случае с гидроцилиндром одностороннего действия поршень, совершив рабочий ход, возвращается в исходное положение за счёт внешних сил – например, платформа подъёмника своей тяжестью опускает поршень, когда давление в системе снижается. Другой вариант – пружинный возврат поршня. В гидроцилиндре двустороннего действия рабочая жидкость поочерёдно подаётся по обе стороны от поршня; таким образом, и прямой, и обратный ход являются рабочими.

Помимо гидроцилиндров с односторонним штоком, используются также гидроцилиндры с двухсторонним штоком: их поршень соединён с двумя штоками, которые поочерёдно выдвигаются по обе стороны цилиндра.

Существует немало механизмов, где длина рабочего хода быть больше самого гидроцилиндра. Эту задачу выполняют телескопические цилиндры: они представляют собой «матрёшку», в которой шток большего цилиндра служит корпусом для меньшего. Общее количество цилиндров может доходить до шести, а суммарная длина рабочего хода – в несколько раз превышать размер гидравлического цилиндра в сложенном виде.

Характеристики поршня

Мощность гидроцилиндра прямо пропорциональна давлению жидкости в системе и площади поршня. Поэтому чем меньше диаметр поршня, тем более высокое давление требуется создавать в гидравлическом цилиндре для достижения той же мощности. Цилиндры двустороннего действия развивают меньшую мощность при обратном ходе: давление рабочей жидкости приходится на меньшую площадь. Это можно компенсировать более высоким давлением в штоковой полости при обратном ходе.

В силу конструктивных ограничений увеличение диаметра поршня, как и повышение давления, не всегда реализуемо. Один из способов увеличить мощность – последовательно соединить два и более гидроцилиндра.

Варианты рабочего звена

Поршень – не единственный вариант рабочего звена в гидравлическом двигателе:

Плунжер – цилиндрический шток, одновременно служащий поршнем. Очень распространённая конструкция

Мембрана – перепонка, соединённая со штоком. При подаче рабочей жидкости мембрана смещается и двигает шток

Сильфон – элемент с гофрированными стенками, напоминающий меха гармоники, в который подаётся жидкость

Цилиндр и поршень как основные детали двигателя

Цилиндр и поршень – одни из ключевых деталей любого двигателя. Стенка цилиндра, днище поршня и нижняя плоскость головки блока цилиндра образуют замкнутую полость, в которой происходит сгорание топливно-воздушней смеси.

Поршень, вставленный в цилиндр, воспринимает усилие образовавшихся газов и преобразует их энергию в поступательное движение, которое заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень – индивидуально подобранная пара, которая прирабатывается в ходе эксплуатации автомобиля, обеспечивая наилучшие режимы и эффективность работы двигателя.

В данной статье мы рассмотрим пару «цилиндр-поршень» подробнее: конструкцию и функции этих элементов, условия их работы и возможные проблемы при эксплуатации цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).

Что представляют собой цилиндр и поршень?

В двигателях современных автомобилей от 2 до 16 цилиндров, объединенных в единый прочный корпус – блок цилиндров. Количество цилиндров определяет мощность силового агрегата.

Внутренняя часть цилиндра, которая является его рабочей поверхностью, называется гильзой, внешняя часть, составляющая единое целое с корпусом блока, – рубашкой. По каналам рубашки циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра совершает возвратно-поступательное движение поршень. Он передает усилие, возникающее от давления газов, на шатун, герметизирует камеру сгорания и отводит от нее излишек тепла.

Поршень имеет вид перевернутого стакана, состоит из головки (днища), уплотняющих колец и направляющей части (юбки).

В бензиновых двигателях используются поршни с плоским днищем – они проще в изготовлении, меньше нагреваются при работе. Иногда в них выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Поршни дизельных двигателей имеют выемку заданной формы на дне, чтобы воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивался с топливом.

Плотность соединения поршня с цилиндром обеспечивают поршневые кольца. Их число и расположение зависит от типа и предназначения двигателя. Чаще всего поршень включает два компрессионных кольца и одно маслосъемное.

Компрессионные кольца уменьшают попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, а также отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра. По форме они могут быть трапециевидными, бочкообразными и коническими.

Верхнее компрессионное кольцо изнашивается быстрее других, поэтому его наружную поверхность подвергают пористому хромированию или напылению молибдена. Благодаря этим процедурам первое кольцо лучше удерживает смазочный материал и становится более износостойким. Остальные уплотняющие кольца покрывают слоем олова для лучшей приработки к цилиндрам.

Маслосъемное кольцо при движении поршня вверх и вниз удаляет излишки масла со стенок цилиндра, предупреждая тем самым их попадание в камеру сгорания. Через дренажные отверстия в стенках поршня масло попадает внутрь последнего и далее – в картер.

Направляющая часть поршня (юбка) может иметь конусообразную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать расширение при достижении высоких рабочих температур.

На юбке расположено отверстие двумя приливами (бобышками), в котором крепится поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном.

Палец поршня имеет трубчатую форму и может устанавливаться по-разному:

• Закрепляться в бобышках поршня, но вращаться в головке шатуна
• Закрепляться в головке шатуна и вращаться в бобышках поршня
• Свободно вращаться в бобышках поршня и в головке шатуна (плавающие пальцы)

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень совершает сложное колебательное движение. В процессе работы шатун подвергается сжатию, изгибу и растяжению, поэтому его производят прочным и жестким, а для уменьшения сил инерции – легким.

Конструкционные материалы

Для того, чтобы цилиндры могли выдерживать высокие нагрузки, их изготавливают из высокопрочных материалов – чугуна или стали с различными присадками. В целях снижения веса современные блоки часто производят из алюминия, а внутреннюю часть цилиндра, запрессованную в блок и контактирующую с движущимся поршнем – из стали.

Автомобильные поршни двигаются внутри цилиндра с высокой скоростью, в процессе работы они подвержены воздействию высоких температур и давлений. Именно поэтому изначально их отливали из чугуна. С развитием технологий основным конструкционным материалом стал алюминий, его использование позволило обеспечить меньшую нагрузку на детали, лучшую теплоотдачу, рост оборотов и мощности двигателя.

Сегодня многие автомобили, особенно с дизельными ДВС, оснащаются сборными поршнями из стали. Они легче алюминиевых, за счет меньшей компрессионной высоты позволяют использовать удлиненные шатуны и, тем самым, снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр».

Поршневые кольца производятся, в основном, из специального серого высокопрочного чугуна с легирующими добавками (хромом, молибденом, никелем, вольфрамом). Эти материалы обеспечивают высокую термо- и износостойкость колец, а также их отличную прирабатываемость.

В процессе работы детали ЦПГ подвергаются значительным циклическим, механическим и тепловым нагрузкам, которые повторяются тысячи раз в минуту.

Именно поэтому современные материалы, применяемые для изготовления поршней, обладают:

• Высокой механической прочностью
• Хорошей теплопроводностью
• Малой плотностью
• Незначительным коэффициентом линейного расширения
• Антифрикционными свойствами
• Коррозионной устойчивостью

Некоторые производители автокомпонентов в целях снижения потерь, вызванных трением, покрывают боковую поверхность поршней специальным антифрикционным материалом, содержащим графит или дисульфид молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается. Во избежание усиленного износа поршня и образования задиров оно требует восстановления.

Для этих целей применяются специальные материалы на основе твердых смазочных частиц. Одним из самых эффективных является антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. 

Состав на основе высокоочищенного дисульфида молибдена и графита имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимальными параметрами распыления.

Материал наносится на юбки поршней быстро и равномерно, для отверждения не требует нагревания в печи, создает на поверхности долговечное сухое покрытие, снижающее его износ и препятствующее появлению задиров.

Охлаждение цилиндро-поршневой группы

При сгорании топлива в надпоршневом пространстве в каждом цикле работы двигателя выделяется огромное количество тепла. Именно поэтому цилиндро-поршневая группа нуждается в эффективном охлаждении.

Для отвода избыточного тепла предусмотрена воздушная или жидкостная система охлаждения.

Воздушное

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или искусственно созданным (с помощью воздухозаборников) потоком воздуха.

Жидкостное

При жидкостном (водяном) охлаждении цилиндры снаружи омываются охлаждающей жидкостью, циркулирующей в толще блока. Нагретые цилиндры отдают ей часть тепла, затем жидкость попадает в радиатор, охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Система смазки цилиндров

Если цилиндр не смазан изнутри, поршень будет заклинивать, что рано или поздно приведет к разрушению двигателя. Именно поэтому качественное смазывание стенок – вторая по значимости проблема после отвода тепла.

Для удержания стабильной масляной пленки на внутренние поверхности цилиндров наносят микросетку. Это процесс называется хонингованием. Благодаря наличию такой сетки на стенках всегда присутствует слой масла, что не только снижает трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению излишков тепла внутри ЦПГ.

Неисправности и ресурс ЦПГ

Даже при правильной эксплуатации автомобиля со временем могут возникнуть проблемы с цилиндро-поршневой группой. Их основная причина – в сложных условиях работы ЦПГ.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур происходит:

• Появление пробоин, сколов, трещин на рабочих поверхностях цилиндров
• Деформация посадочных мест под гильзу
• Оплавление или прогар днища поршней
• Разрушение, закоксовывание, залегание колец
• Различные деформации на теле поршней
• Сужение зазора между поршнем и цилиндром, как следствие – задиры на юбках

Эти и другие неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя – из-за отказа термостата, помпы или разгерметизации системы охлаждения, а также при сбоях в работе вентилятора охлаждения радиатора, самого радиатора или его датчика.

Проблемы с деталями ЦПГ можно заподозрить при увеличении расхода масла, ухудшении пусковых качеств двигателя, снижении его мощностных показателей, появлении шума и стука при работе. Не стоит игнорировать эти моменты, так как цилиндро-поршневая группа – основной узел ДВС, и его неисправности неизбежно ведут к дорогостоящему ремонту.

Точно определить состояние цилиндров и поршней помогает специализированная диагностика: как самой цилиндро-поршневой группы (путем ее полной разборки), так и других систем автомобиля (например, воздушного фильтра).

Кроме того, в ходе сервисных работ проводятся различные операции по измерению компрессии в цилиндрах двигателя, берутся пробы картерного масла и пр.

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от разных факторов: вида ДВС, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и т.д. В отечественных автомобилях срок службы ЦПГ составляет около 200 тыс. км, в иномарках – до 500 тыс. км.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя подразумевает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней и шатунов, восстановление и расточку цилиндров.

Величину износа цилиндров определяют с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках заваривают или заделывают эпоксидными пастами.

Новые поршни нужного диаметра и массы подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Для того, чтобы цилиндро-поршневая группа полностью вырабатывала свой ресурс, рекомендуется использовать масло, предписанное производителем, и осуществлять его замену строго по регламенту.

Важно следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного пуска зимой.

Поршень и цилиндр | машиностроение

Поршень и цилиндр , в машиностроении, цилиндр скольжения с закрытой головкой (поршнем), который возвратно-поступательно перемещается в цилиндрической камере немного большего размера (цилиндре) под действием давления жидкости или против него, как в двигателе или насос. Цилиндр паровой машины ( qv ) закрыт пластинами с обоих концов, с возможностью прохождения штоком поршня, жестко прикрепленного к поршню, через одну из торцевых крышек с помощью сальника и набивки. коробка (паронепроницаемое соединение).

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания закрыт на одном конце пластиной, называемой головкой, и открыт на другом конце, чтобы обеспечить свободное колебание шатуна, который соединяет поршень с коленчатым валом. Головка блока цилиндров содержит свечи зажигания в двигателях с искровым зажиганием (бензиновых) и обычно топливную форсунку в двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных); на большинстве двигателей клапаны, управляющие впуском свежих топливовоздушных смесей и утечкой сгоревшего топлива, также расположены в головке.

Подробнее по этой теме

Бензиновый двигатель

: Двигатели поршневые

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основными элементами поршнево-цилиндрового двигателя являются …

На большинстве двигателей цилиндры представляют собой гладко обработанные отверстия в главном конструктивном элементе двигателя, известном как блок, который обычно изготавливается из чугуна или алюминия.На некоторых двигателях цилиндры имеют гильзы (гильзы), которые можно заменить в случае их износа. В алюминиевых блоках используются вкладыши из центробежного чугуна, которые помещаются в форму при литье алюминия; Эти вкладыши не подлежат замене, но их можно расточить.

Поршни обычно снабжены поршневыми кольцами. Это круглые металлические кольца, которые входят в канавки на стенках поршня и обеспечивают плотное прилегание поршня внутри цилиндра. Они помогают обеспечить уплотнение для предотвращения утечки сжатых газов вокруг поршня и предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Важной характеристикой двигателя внутреннего сгорания является степень сжатия, определяемая как общий объем камеры сгорания с полностью выдвинутым поршнем (максимальный объем), деленный на общий объем с полностью сжатым поршнем (минимальный объем). Фактическая степень сжатия на практике несколько меньше. Более высокие степени сжатия обычно обеспечивают лучшие характеристики двигателя, но для них требуется топливо с лучшими антидетонационными характеристиками.

Тесно связана со степенью сжатия характеристика, известная как смещение — то есть изменение объема (измеряемого в кубических дюймах или кубических сантиметрах) камеры сгорания, которое происходит при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое. . Смещение связано с номинальной мощностью двигателя.

Правда о смещении гидроцилиндра

У меня была короткая карьера в строительстве. Мы использовали старый гидравлический подъемник для надземных проектов, и у него была проблема: мы начинали день, глядя на нашу работу, и через час понимали, что балансируем на цыпочках, чтобы достичь того же уровня.Виноват вылет цилиндров. Подъемный цилиндр медленно втягивался, когда машина была выключена. При подъеме людей раздражает, что вы должны подниматься каждые полчаса, но смещение опасно, если подъемники используются для поддержки тяжелых грузов, и есть вероятность, что под ними могут находиться люди или оборудование. Это одна из причин, по которой при ремонте автомобилей и работе под автомобилем всегда следует использовать прочные опоры или блоки вместо гидравлического домкрата.

Гидравлическая анатомия

Член моей команды сказал мне, что лифт медленно тонет, потому что необходимо заменить поршневые уплотнения.В то время я не был инженером по тюленям, так что это звучало разумно. Теперь я знаю, что дрейф — это сложнее, и очень важно понять, отвечаете ли вы за конструкцию цилиндра. Гидравлические цилиндры состоят из двух основных компонентов: поршня, на который воздействует жидкость под давлением для создания силы и движения, и шток, который передает силу и движение механизму (в моем случае, подъемной платформе) (рис. 1). В другом месте расположены клапаны, которые открываются и закрываются, контролируя поток жидкости в цилиндр.

Рисунок 1. Типовой гидроцилиндр

Как работает дрифт

Полностью снимаем поршень. Теперь у нас есть только стержень в отверстии, известный как цилиндр напорного типа (рис. 2). Предположим, у нас есть идеальные герметичные клапаны и уплотнения штока. Если мы закроем оба клапана, нулевое масло может попасть в цилиндр или выйти из него.

Рисунок 2.Поршень снят — цилиндр поршневого типа

Поскольку перемещение штока изменяет объем жидкости внутри цилиндра (шток занимает место), жидкость ДОЛЖНА течь в цилиндр или из него, чтобы он мог двигаться.

Так как этого не может произойти, пока наши идеальные клапаны закрыты, шток не может двигаться. Это называется гидравлической блокировкой.

Как вы можете видеть с гидравлической блокировкой, плохие поршневые уплотнения не вызовут смещения в нашем подъемнике. Потеря объема или утечка из цилиндра — вот что заставило нас медленно упасть на пол.В моей ситуации либо протекали клапаны, медленно уменьшая объем масла в цилиндре, либо негерметичные уплотнения штока (легче обнаружить) позволяли жидкости выходить из системы.

У этого сценария есть несколько предостережений. Мы предполагаем, что нефть несжимаема, что не совсем так. Поскольку масло сжимается и немного растягивается, шток будет перемещаться на небольшое расстояние при больших изменениях нагрузки (см. «Модуль объемной упругости гидравлического масла»). Это не дрейф, так как масло быстро достигает равновесия, и шток больше не перемещается.

Цилиндры одностороннего действия (рис. 3) являются исключением, поскольку масло, протекающее через поршень, покидает систему. Это похоже на протечку уплотнений штоков в цилиндрах двустороннего действия — происходит дрейф. Двусторонние цилиндры (рис. 4) также являются исключением, поскольку объем жидкости в цилиндре не изменяется при перемещении штоков. Обе эти системы требуют поршневых уплотнений с малой утечкой для предотвращения дрейфа.

Рисунок 3.Поршень одностороннего действия

Рисунок 4. Двусторонний цилиндр

Почему негерметичные поршневые уплотнения являются проблемой

Утечка через поршень не вызывает дрейфа, но может вызвать ряд других осложнений. Втягивание штока полностью зависит от уплотнения поршня, блокирующего давление от пересечения поршня; Я уже описал, как простая закачка жидкости в одну сторону цилиндра без поршневого уплотнения приведет только к выдвижению штока.Использование давления жидкости для втягивания штока невозможно без уплотнения поршня.

При выдвижении штока или удержании нагрузки (клапаны открыты, гидравлический замок не применяется) утечка через уплотнение поршня позволяет медленно выравнивать давление с обеих сторон цилиндра. Как только это произойдет, эффективный диаметр поршня упадет до диаметра штока (рис. 5). Чтобы толкать или поддерживать один и тот же груз, теперь требуется более высокое давление жидкости. Это может поднять давление выше, чем рассчитана система, что приведет к срабатыванию предохранительных клапанов.

Рис. 5. Уменьшение эффективного диаметра поршня

Таким образом, негерметичное уплотнение поршня не вызывает дрейфа, но это плохо сказывается на эффективности и может повредить систему.

Подбор сальника правого поршня

В системах с быстрой сменой циклов медленная утечка поршня может остаться незамеченной как крошечная потеря эффективности — давление меняется на противоположное до того, как значительное количество жидкости может вытечь через уплотнение и вызвать проблемы.С другой стороны, цилиндры, которые движутся медленно или должны оставаться в одном положении в течение длительного времени, получают преимущества от герметичных поршневых уплотнений.

В Parker мы видим самые разные области применения, и мы производим поршневые уплотнения разных стилей и материалов, чтобы покрыть все из них. Более мягкие материалы твердомера, такие как те, которые используются для наших PSP и Т-образных уплотнений, лучше подходят для герметичного уплотнения. Более твердые материалы по твердости, такие как наши уплотнения крышки BP и PTFE, более устойчивы к экструзии и дольше изнашиваются в приложениях с быстрым ходом.

Мы также предлагаем гибридные конструкции, такие как наш профиль CQ. В конструкции CQ используется стеклонаполненный ПТФЭ для снижения трения и долговечности, а также имеется резиновая вставка для уменьшения утечки.

Заключение

Смещение цилиндра является проблемой во многих гидравлических системах. Обычно это ошибочно принимают за выход из строя уплотнения поршня, но обычно это сочетание факторов, влияющих на клапаны. Понимание механики цилиндров жизненно важно для выявления основных причин отказа и проектирования систем, устойчивых к дрейфу.

Рекомендации по применению и выбору материалов основаны на доступных технических данных. Они предлагаются только в качестве предложений. Каждый пользователь должен провести свои собственные тесты, чтобы определить пригодность для своего конкретного использования. Компания Parker не дает никаких явных или подразумеваемых гарантий относительно формы, соответствия или функций продукта в любом приложении.

Эта статья предоставлена ​​Натаном Уэллсом, инженером по приложениям, Отдел инженерных полимерных систем.

Избегайте протечки стеклоочистителя штока

Оптимальные характеристики уплотнения даже в условиях низкого давления с помощью уплотнения штока HL

Основы герметизации | Торцевое уплотнение

Все, что вы когда-либо хотели знать о поршнях — Характеристика — Автомобиль и водитель

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Кусочки алюминия внутри вашего двигателя живут в огненном аду.При полностью открытой дроссельной заслонке и 6000 об / мин поршень бензинового двигателя каждые 0,02 секунды подвергается воздействию силы почти 10 тонн, поскольку повторяющиеся взрывы нагревают металл до температуры более 600 градусов по Фаренгейту.

В наши дни этот цилиндрический Аид жарче и интенсивнее, чем когда-либо, а с поршнями, вероятно, станет только хуже. По мере того, как автопроизводители стремятся к повышению эффективности, производители поршней готовятся к будущему, в котором самые мощные безнаддувные бензиновые двигатели вырабатывают 175 лошадиных сил на литр по сравнению со 130 сегодня.С турбонаддувом и увеличенной мощностью возникают еще более жесткие условия. За последнее десятилетие рабочие температуры поршней поднялись на 120 градусов, а пиковое давление в цилиндрах увеличилось с 1500 фунтов на квадратный дюйм до 2200.

Поршень рассказывает историю двигателя, в котором он находится. Заводная головка может показывать отверстие, количество клапанов и то, впрыскивается ли топливо непосредственно в цилиндр. Однако конструкция и технология поршня также могут многое сказать о более широких тенденциях и проблемах, стоящих перед автомобильной промышленностью.Чтобы придумать изречение: как автомобиль едет, так и двигатель; и как двигатель едет, так и поршень. Стремясь к улучшенной экономии топлива и снижению выбросов, автопроизводители требуют более легких поршней с меньшим коэффициентом трения, способных выдерживать более жесткие условия эксплуатации. Именно эти три проблемы — долговечность, трение и масса — отнимают рабочие дни поставщиков поршней.

Во многих отношениях развитие бензиновых двигателей идет по пути, проложенному дизелями 15 лет назад. Чтобы компенсировать 50-процентное увеличение пикового давления в цилиндре, некоторые алюминиевые поршни теперь имеют железную или стальную вставку для поддержки верхнего кольца.Самым горячим бензиновым двигателям скоро потребуется охлаждающая галерея или закрытый канал на нижней стороне головки, который более эффективно отводит тепло, чем современный метод простого распыления масла на нижнюю часть поршня. Сквиртеры выстреливают маслом в небольшое отверстие в нижней части поршня, питающего галерею. Однако эту, казалось бы, простую технологию нелегко изготовить. Создание полого канала означает отливку поршня в виде двух частей и их соединение посредством трения или лазерной сварки.

На поршни приходится не менее 60 процентов трения двигателя, и улучшения здесь напрямую влияют на расход топлива. Снижающие трение пластыри, пропитанные графитом, нанесенные трафаретной печатью на юбку, теперь стали почти универсальными. Поставщик поршней Federal-Mogul экспериментирует с конической поверхностью масляного кольца, которая позволяет уменьшить натяжение кольца без увеличения расхода масла. Более низкое трение кольца может разблокировать до 0,15 лошадиных сил на цилиндр.

Автопроизводители также жаждут новых покрытий, снижающих трение между деталями, которые трутся или вращаются друг о друга.Твердое и скользкое алмазоподобное покрытие, или DLC, перспективно для гильз цилиндров, поршневых колец и пальцев, где оно может устранить необходимость в подшипниках между пальцем и шатуном. Но это дорого и мало применяется в современных автомобилях.

«[Производители] часто обсуждают DLC, но вопрос о том, попадут ли они в серийные автомобили или нет, — говорит Йоахим Вагенбласт, старший директор по разработке продукции немецкого поставщика автозапчастей Mahle.

Все более сложное компьютерное моделирование и более точные методы производства также позволяют создавать более сложные формы. В дополнение к чашам, куполам и углублениям клапана, необходимым для зазора и достижения определенной степени сжатия, асимметричные юбки имеют меньшую и более жесткую область на упорной стороне поршня, чтобы уменьшить трение и концентрацию напряжений. Переверните поршень, и вы увидите конические стенки толщиной чуть более 0,1 дюйма. Более тонкие стенки требуют более жесткого контроля допусков, которые уже измеряются в микронах или тысячных долях миллиметра.

Более тонкие стены также требуют лучшего понимания теплового расширения объекта, который иногда должен нагреваться ниже нуля до нескольких сотен градусов за считанные секунды. Металл в вашем двигателе не расширяется равномерно при нагревании, поэтому оптимизация допусков требует опыта проектирования и точной обработки для создания небольших эксцентриситетов в деталях.

«Все, что мы делаем, не бывает прямым или круглым», — говорит Кери Вестбрук, директор по проектированию и технологиям Federal-Mogul. «Мы всегда вносим какую-то компенсацию».

Поршни дизельных двигателей претерпевают собственную эволюцию, поскольку пиковое давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм. Mahle и Federal-Mogul прогнозируют переход от литого алюминия к поршням из кованой стали. Сталь плотнее алюминия, но в три раза прочнее, что делает поршень более устойчивым к более высоким давлениям и температурам без увеличения веса.

Сталь позволяет заметно изменить геометрию за счет уменьшения высоты сжатия поршня, определяемой как расстояние от центра пальца запястья до вершины заводной головки.На эту площадь приходится 80 процентов веса поршня, поэтому чем короче, тем легче. Важно отметить, что меньшая высота сжатия приводит не только к усадке поршней. Это также позволяет сделать блок двигателя короче и легче, так как высота палубы уменьшается.

Mahle производит стальные поршни для передовых турбодизелей, таких как четырехкратный призер Ле-Мана Audi R18 TDI и двигатель Mazda LMP2 Skyactiv-D. Компания начнет поставки своих первых стальных поршней для легкового серийного дизельного двигателя Renault 1.5-литровый четырехцилиндровый, позже в этом году.

Неизменная актуальность двигателя внутреннего сгорания обусловлена ​​непрерывной эволюцией его компонентов. Поршни не сексуальны. Они не такие модные, как литий-ионные батареи, такие сложные, как трансмиссия с двойным сцеплением, и не такие интересные, как дифференциал с векторизацией крутящего момента. Тем не менее, после более чем столетия автомобильного прогресса поршни возвратно-поступательного действия продолжают вырабатывать большую часть энергии, которая движет нами.

1. Феррари F136

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: Ferrari 458 Italia (показан) , 458 Spider

Тип двигателя: DOHC V-8

Рабочий объем: 274 ​​куб. Дюймов, 4497 ​​куб.

Удельный выход: 125.0 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 9000 об / мин

Диаметр цилиндра: 3,70 дюйма

Вес: 2,1 фунта

2. Ford Fox

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: Ford Fiesta (показан) , Focus

Тип двигателя: рядный трехцилиндровый с турбонаддувом DOHC

Рабочий объем: 61 куб. Дюйм, 999 куб.

Конкретный вывод: 123.1 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

Диаметр цилиндра: 2,83 дюйма

Вес: 1,5 фунта

3. Cummins ISB 6,7

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: Ram Heavy Duty (показан)

Тип двигателя : дизельный рядный шестицилиндровый двигатель с турбонаддувом

Рабочий объем: 408 куб. Дюймов, 6690 куб.

Конкретный выход: 55.3 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 3200 об / мин

Диаметр цилиндра: 4,21 дюйма

Вес: 8,9 фунта

4. Ford Coyote

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: Ford F-150, Mustang (показан)

Тип двигателя: DOHC V-8

Рабочий объем: 302 куб. Дюймов, 4951 куб.

Конкретный вывод: от до 84.8 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 7000 об / мин

Диаметр цилиндра: 3,63 дюйма

Вес: 2,4 фунта

5. Fiat Fire 1.4L Turbo

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Приложения: Dodge Dart; Fiat 500 Abarth (на рисунке) , 500L, 500 Turbo

Тип двигателя : рядный четырехцилиндровый двигатель SOHC с турбонаддувом

Рабочий объем: 83 куб. Дюйм, 1368 куб.

Конкретный вывод: от до 117.0 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

Диаметр цилиндра: 2,83 дюйма

Вес: 1,5 фунта

6. Cummins ISX15

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: тяжелых грузовиков (показан International Prostar)

Тип двигателя: дизельный рядный шестицилиндровый SOHC с турбонаддувом

Рабочий объем: 912 куб. Дюймов, 14 948 куб.

Конкретный выход: от до 40.1 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 2000 об / мин

Диаметр цилиндра: 5,39 дюйма

Вес: 26,4 фунта

7. Chrysler LA-Series Magnum V-10

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: Dodge Viper (показан)

Тип двигателя: толкатель V-10

Рабочий объем: 512 куб. Дюймов, 8382 куб.

Конкретный выход: 76.4 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6400 об / мин

Диаметр цилиндра: 4,06 дюйма

Вес: 2,8 фунта

8. Ford EcoBoost 3.5L

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Приложения: Ford Expedition, Explorer Sport, F-150 (показан) , Taurus SHO, Transit; Линкольн МКС, МКТ, Навигатор

Тип двигателя: с двойным турбонаддувом DOHC V-6

Рабочий объем: 213 куб. Дюймов, 3496 куб.

Конкретный вывод: от до 105.8 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

Диаметр цилиндра: 3,64 дюйма

Вес: 2,6 фунта

9. Toyota 2AR-FE

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Приложения: Scion TC (показан) ; Тойота Камри, РАВ4

Тип двигателя: рядный четырехцилиндровый DOHC

Рабочий объем: 152 куб. Дюймов, 2494 куб.

Конкретный вывод: от до 72.2 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

Диаметр цилиндра: 3,54 дюйма

Вес: 2,5 фунта

10. Цепная пила Stihl MS441

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применения: MS441 Цепная пила C-M Magnum (на рисунке) , MS441 Цепная пила C-MQ Magnum

Тип двигателя: двухтактный одноцилиндровый

Рабочий объем: 4 куб. Дюйма, 71 куб.

Конкретный выход: 79.7 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 13500 об / мин

Диаметр цилиндра: 1,97 дюйма

Вес: 0,4 фунта

11. Chrysler Hellcat 6.2L

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Приложения: Dodge Challenger SRT Hellcat

Тип двигателя: толкатель V-8 с наддувом

Рабочий объем: 376 куб. Дюймов, 6166 куб.

Конкретный выход: 114.7 л.с. / л

Макс.скорость двигателя: 6200 об / мин

Диаметр цилиндра: 4,09 дюйма

Вес: 3,0 фунта

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

По мере увеличения нагрузки на поршни возрастают и требования к шатунам. Более высокое давление сгорания приводит к большим нагрузкам на стержни, соединяющие поршни с кривошипом.За редким исключением экзотических деталей из титана, шатуны обычно либо изготавливаются из порошковой стали, сжимаются и нагреваются в форме, либо выковываются из стальной заготовки для более эффективных применений. Главный технологический сдвиг — это треснувшие крышки шатунов как для металлических, так и для кованых шатунов. Раньше шток и крышка шатунной шейки изготавливались как отдельные детали. Стержни с треснувшими крышками выходят из формы как единая деталь в форме гаечного ключа. Конец шатунной шейки протравливается, а затем сжимается надвое.Полученная неровная поверхность улучшает выравнивание; обеспечивает более надежное соединение крышки со стержнем; и позволяет получить более тонкий и легкий узел шатуна.

РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Неметаллические поршни: Керамика и композиты обладают привлекательностью меньшего теплового расширения, меньшего веса и большей прочности и жесткости по сравнению с алюминием.В 1980-х годах Mercedes-Benz использовал грант правительства Германии для создания двигателя 190E с поршнями из углеродного композита, который без проблем пробегал 15 000 миль. Несмотря на то, что технология хороша, производство было ограничивающим фактором. Исследование НАСА, проведенное в 1990 году, показало, что изготовление одного поршня из углеродно-углеродной заготовки стоило 2000 долларов. Альтернативой был трудоемкий процесс ручной укладки.

Роторы Ванкеля: Хорошо, хорошо, мы знаем, что это не возвратно-поступательный поршень, но чугунный треугольный ротор является аналогом поршня двигателя Ванкеля, потому что он преобразует энергию сгорания в крутящий момент.Поскольку на горизонте нет новой Mazda RX, наша единственная надежда на роторное возрождение, похоже, — это Audi, которая дразнила нас расширителем диапазона типа Ванкеля в своей гибридной концепции Audi A1 e-tron 2010 года.

Овальные поршни: В то время, когда двухтактные двигатели для мотоциклов были нормой, Honda представила четырехтактный двигатель на Мировом Гран-при мотоциклов в 1979 году. Он считается одним из самых странных двигателей в истории. Мотоцикл Honda NR500 GP был оснащен двигателем V-4 с V-образным вырезом под углом 100 градусов, овальными цилиндрами с восемью клапанами на каждом и двумя шатунами на поршень.Герметизация овальных поршней оказалась сложной задачей (первоначально компания Соитиро Хонда поставляла поршневые кольца для Toyota), но это было одной из наименьших проблем команды. Мотоциклы регулярно снимались с гонок World GP и иногда не попадали в квалификацию. В течение трех лет Honda вернулась к традиционному двухтактному гоночному двигателю.

Двигатели с оппозитными поршнями : Дизельный двухтактный двигатель с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC) EcoMotors обеспечивает повышение эффективности на целых 15 процентов по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия.Поместив камеру сгорания между двумя поршнями, компания устранила головки цилиндров и клапанный механизм, которые являются источниками значительных потерь тепла и трения. Двигатель OPOC с меньшим количеством деталей также должен быть дешевле и легче, если он не окажется на полке с фантастическим карбюратором Fish.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Диаметр цилиндра и ход поршня

Диаметр цилиндра и ход поршня

Гленн Исследовательский центр

На этой странице мы представляем некоторые технические определения, которые используются описать двигатель внутреннего сгорания. На рисунке показана компьютерная анимация одного цилиндра братьев Райт. Авиадвигатель 1903 года.Небольшой раздел коленчатый вал показан красным, поршень и шток показаны серым, а цилиндр, содержащий поршень, показан синим цветом. Мы сократили цилиндр, чтобы мы могли заметить движение поршня.

Коленчатый вал делает один оборот при движении поршня. сверху цилиндра (внизу слева на рисунке) вниз (вверху справа) и обратно вверх. Поскольку поршень соединен с коленчатым валом, можно отметить движение поршня по углу поворота коленчатого вала.

Нулевые градусы возникают, когда поршень находится в верхней части цилиндра. С тех пор составляют 360 градусов за один оборот, поршень находится внизу, когда угол поворота коленвала составляет 180 градусов. Расстояние, пройденное поршнем от нуля градусов до 180 градусов называется ходом — S поршня. Это объясняет, почему двигатель Райта и современные автомобильные двигатели называют четырехтактные двигатели. Поршень совершает четыре хода, а коленчатый вал делает два оборота между сжигание.2/4

Этот объем называется объемом рабочего тела , потому что Работа выполняется движущимся газом под давлением, равным давлению газа, умноженному на объем перемещаемого газа. Для своего двигателя 1903 года братья Райт выбрали диаметр цилиндра 4 дюйма и диаметр цилиндра. ход 4 дюйма. Объем рабочей жидкости для одного поршня составляет 50,26 куб. дюймы. Братья использовали четыре поршня, так что сумма всех рабочих объем 201 куб. дюйм. Для любого двигателя внутреннего сгорания сумма все рабочие объемы всех цилиндров называется общим рабочим объемом двигателя.

---

Действия:

---

Экскурсии с гидом

---

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Основы работы поршневого двигателя

Многие люди всю свою жизнь водят машину, даже не понимая, как работают машины. У этих знаний есть много преимуществ. Курсы обучения водителей отлично подходят для обучения людей правилам дорожного движения, но многие из них даже не охватывают основы механики.

Сегодня на дорогах большинство автомобилей имеют двигатели внутреннего сгорания. Это тип поршневого двигателя, в котором поршни используются для преобразования давления в движение. Хотя это может показаться сложным, самый простой способ понять ваш двигатель — изучить различные части и то, что они делают во время этих циклов.

Преимущества понимания вашего двигателя

Есть много причин иметь фундаментальное представление о том, как работает двигатель вашего автомобиля. Во-первых, это даст вам преимущество при покупке автомобиля, потому что вы сможете сравнивать разные автомобили в зависимости от того, что находится под капотом.Когда у вас есть собственный автомобиль, знание двигателя поможет облегчить обслуживание автомобиля и устранение механических неисправностей.

Точно так же, если вам когда-нибудь понадобится сдать автомобиль в ремонт, знакомство с двигателем поможет вам понять, какие работы необходимо выполнить и почему. Вы также можете определить, действительно ли в некоторых предлагаемых ремонтах нет необходимости.

Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания

В основе двигателя автомобиля лежат цилиндры.У большинства машин их четыре, шесть или восемь штук. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который скользит вверх и вниз и при этом вращает коленчатый вал, прикрепленный к коробке передач, которая, в свою очередь, приводит в движение колеса автомобиля. Цилиндры также оснащены клапанами, которые впускают воздух и топливо и позволяют выходить выхлопным газам. Топливо внутри двигателя воспламеняется свечами зажигания, и это сгорание приводит в движение поршни.

Четырехтактный цикл

Двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащены многие современные легковые и грузовые автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу, и эти четыре стадии — это впуск, сжатие, сгорание и выпуск.Поскольку в автомобилях обычно есть по крайней мере четыре цилиндра, которые запускаются последовательно, цилиндры всегда проходят разные стадии цикла, а это означает, что всегда есть поршень, приводящий в движение коленчатый вал.

• Цикл впуска : Во время цикла впуска впускной клапан цилиндра открывается, когда поршень движется вниз по цилиндру, и вакуум, создаваемый движениями поршня вниз, всасывает воздух и топливо в камеру сгорания цилиндра.
• Цикл сжатия : как только поршень достигает дна цилиндра, впускной клапан закрывается и сжимает воздух и топливо внутри камеры сгорания.
• Цикл сгорания : Поршни всегда движутся вверх и вниз, поскольку поршень движется вверх, он сжимает воздух и топливо в камере сгорания. Как только это происходит, свеча зажигания используется для воспламенения топлива и воздуха, и в результате взрыв толкает поршень обратно вниз.
• Выпускной цикл : Во время последней стадии цикла выпускной клапан открывается, когда поршень достигает дна цилиндра, и оставшееся топливо и воздух выпускаются из камеры сгорания.

Знание основ работы двигателя транспортного средства полезно при покупке и обслуживании автомобиля, и это может даже помочь вам диагностировать проблемы, когда что-то идет не так. Изучение двигателя вашего автомобиля — лишь один из компонентов комплексного обучения водителей, но во многих случаях эти знания могут помочь вам выбраться из затора.

Чтобы узнать больше о своей машине и получить навыки вождения, которые помогут вам и другим в безопасности на дороге, запишитесь на занятия в Western Slope Driving School в Литтлтоне.Мы являемся лучшим в регионе институтом вождения как для начинающих, так и для опытных водителей.

Каковы наиболее распространенные проблемы со штоком поршня гидроцилиндра?

Автор: Джош Косфорд, редактор

Было бы неплохо, если бы вы никогда не недооценивали важность штанги цилиндра. Шток — это не только объект, передающий силу от поршня цилиндра, но и интерфейс между этим цилиндром и вашей машиной. Прежде чем вы сможете правильно выбрать и затем сконструировать шток поршня, вы должны понять потенциальные области отказа.Ниже приведены пять самых распространенных проблем со штоком поршня гидроцилиндров.

1. Размер стержня не соответствует требованиям. Это может проявляться двумя способами, и, хотите верьте, хотите нет, стержень может быть слишком большим . Поршневые штоки меньшего размера имеют низкую прочность колонны, особенно при длинноходных установках. Длинный и тонкий стержень может погнуться или сломаться, если толкать грузы тяжелее номинальных. Низкая прочность колонны может исправить это с помощью стержня большего диаметра или стопорной трубки для дополнительной поддержки.

   И наоборот, если цилиндр работает с натяжением, слишком большой шток фактически уменьшит силу втягивания. Эта проблема возникает на этапе проектирования, поэтому убедитесь, что вы точно рассчитали силу втягивания, имея представление о цилиндрах дифференциала. Шток занимает площадь на поршне, уменьшая силу втягивания цилиндра, заставляя цилиндр втягиваться с меньшей силой, чем он выдвигается.

2. Обрыв резьбы стержня. Нить может оборваться по любой из многих причин. С точки зрения приложения, выбор неправильного потока может быть первой ошибкой.Диаметр резьбы играет важную роль в ее прочности, поэтому выбор стандартной наружной резьбы, когда полноразмерная резьба будет более прочной, является большой ошибкой.

   Качество резьбы также играет важную роль в надежности. Если радиус загиба резьбы (зазор между буртиком стержня и его резьбой) обработан неправильно, окно остается открытым для поломки.

3. Царапины на стержне, ведущие к повреждению уплотнения. Царапины на штоке редко влияют на прочность цилиндра, особенно если они незначительны.Однако вмятины и царапины на штоке трутся о грязесъемник и уплотнение штока, со временем повреждая его.

   Использование стержня только из стали с индукционной закалкой предотвратит образование вмятин на поверхности. Кроме того, не забудьте выбрать хром толщиной не менее одной тысячной дюйма. Толстая хромированная поверхность дополнительно укрепляет внешнюю оболочку стали, что обеспечивает критическую коррозионную стойкость. Коррозия на штоке также создает ямки, которые могут повредить уплотнения штока.

4. Коррозия резьбы стержня.Когда вы стачиваете всю корку резьбы стержня, хрома больше не остается. Поскольку хром защищает от коррозии, резьба стержня теперь предоставлена ​​элементам. Если ваш цилиндр работает во влажной среде или вокруг вредных химикатов, коррозия или ржавчина могут со временем ослабить конец штока.

   Выберите сплав, подходящий для вашего применения. Материал стержня легко доступен из различных сплавов нержавеющей стали. Нержавеющая сталь не ржавеет, а если вы заказываете ее с хромированием, она обеспечивает такую ​​же защиту поверхности, как описано ранее.

5. Механическое повреждение. Хотя промышленные гидроцилиндры редко сталкиваются с объектами или другим оборудованием, мобильная техника подвержена таким случайным повреждениям. Даже массивные штанги, используемые на экскаваторах, не могут сравниться по мощности, на которую способны гидроцилиндры стрелы, рукояти и ковша. Установка цилиндров в мост в вертикальном положении вызовет вмятину или вмятину на штоке, независимо от толщины хрома или упрочнения корпуса.

Piston — обзор | Темы ScienceDirect

VII.C Пропульсивный КПД

Хотя поршневой винт имеет самый низкий удельный расход топлива из всех воздухозаборников, он также является самым тяжелым и имеет наибольшее лобовое сопротивление, а его максимальная скорость полета на 24% ниже, чем у сопоставимого турбореактивного двигателя. Кроме того, КПД воздушного винта резко падает при относительно низких числах Маха, когда концевые скорости гребного винта приближаются к скорости звука. Турбореактивный двигатель создает свою тягу за счет расширения всех выхлопных газов турбины через сопло, и он имеет самый высокий удельный расход топлива, но самый легкий.Он также имеет наименьшее количество движущихся частей и самое низкое сопротивление, а его тяговая эффективность улучшается с увеличением скорости полета. Турбореактивный двухконтурный и турбовинтовой двигатель — это в основном турбореактивные двигатели, в которых часть выхлопных газов используется для приведения в действие неуправляемого многолопастного воздуховода (ТРДД) или пропеллера, соединенного с приводным валом турбины через коробку передач (турбовинтовой). Отношение массы холодного воздуха, проходящего через вентилятор (или пропеллер), к массе горячего воздуха, проходящего через горелки и турбины, называется отношением байпаса.Если коэффициент двухконтурности равен нулю, ТРДД становится чисто ТРД; текущие рабочие коэффициенты байпаса порядка 5–6. По мере увеличения степени двухконтурности удельный расход топлива снижается, и турбовентиляторный двигатель начинает приобретать характеристики турбовинтового двигателя, за исключением того, что эффективность канального вентилятора практически не зависит от скорости полета. Хотя коэффициент двухконтурности турбовинтовых двигателей не принято, он составляет порядка 50.

Несмотря на то, что турбовинтовые двигатели имеют удельный расход топлива, который приближается к расходу топлива поршневых двигателей и в четыре раза легче, их крейсерская скорость была ниже. ограничено ухудшением эффективности воздушного винта на более высоких скоростях.Нехватка топлива в середине 1970-х годов и последующее повышение цен вызвали разработку двух двигателей со сверхвысоким байпасом (UHB), один из которых был известен как проп-вентилятор, а другой — как бесконтактный вентилятор (UDF), которые по внешнему виду напоминают друг друга. Каждый из них имеет 2 ряда вращающихся в противоположных направлениях лопастей (по 6 или более в каждом ряду) диаметром примерно 12 футов; лопасти не похожи на лопасти обычных гребных винтов, они сильно стреловидны и имеют переменный развал. Пропускной вентилятор — это, по сути, турбовинтовой двигатель с коробкой передач, которая снижает высокие обороты турбины по сравнению с обычными гребными винтами; частота вращения и шаг лопастей могут быть изменены.С другой стороны, вентилятор без контура представляет собой турбовентиляторный двигатель с коэффициентом двухконтурности порядка 28; у него нет редуктора, и он работает с постоянной частотой вращения (частота вращения турбины), хотя шаг лопастей можно изменять с помощью флюгирования и включения заднего хода. После снятия воздуховода необходимо уделять больше внимания эффективности вентилятора.

Хотя КПД гребного винта был увеличен, он все еще падает при более высоких дозвуковых числах Маха. Кроме того, максимальная воздушная скорость самолета, использующего оба этих двигателя UHB, все еще ниже, чем у чисто турбореактивного и турбовентиляторного двигателя, так что на конкурентных скоростях аэродинамическое сопротивление UHB также будет ниже.Несмотря на эти неконструктивные точечные ухудшения при высоких дозвуковых числах Маха современных авиалайнеров, удельная дальность полета самолетов с UHB значительно выше, чтобы сделать такой самолет коммерчески привлекательным на скорости 0,8 Маха.

Хотя оба типа двигателей использовались на демонстрационных самолетах и ​​были начаты проектные исследования для коммерческих самолетов с двигателями UHB, текущие усилия, похоже, прекратились.

Тепловой КПД газотурбинных двигателей сильно зависит от температуры на входе в турбину, которая в первую очередь ограничивается физическими свойствами лопаток турбины.В настоящее время ведутся исследования новых материалов и сплавов, методов формирования лопаток турбины и их крепления к ступице, а также контроля зазора между вершинами лопаток и ступицами. По мере того, как температура на входе в турбину увеличивается, увеличивается и температура выхлопных газов с последующим увеличением акустического шума, который необходимо учитывать в свете привода более тихих двигателей.

В заключение этого раздела следует упомянуть все более широкое использование турбовинтовых двигателей с пониженными характеристиками для замены поршневых (поршневых) двигателей; снижение мощности означает, что выбранный гребной винт не может поглотить всю мощность, развиваемую двигателем на уровне моря.