Цилиндр двигателя внутреннего сгорания: Роль цилиндра и поршня в двигателе автомобиля

Содержание

Цилиндры двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

Цилиндры являются наиболее ответственными элементами двигателя внутреннего сгорания [рис. 1]. Внутренняя часть цилиндра (5) образует рабочую часть, ограничиваемую его боковыми стенками, а также головкой цилиндра (1) и днищем поршня (14). Помимо этого, боковые стенки цилиндра также играют роль направляющих поршня (в процессе его возвратно-поступательного движения), поэтому внутренняя рабочая поверхность, то есть зеркало цилиндра, подвергается тщательной обработке.

Рис. 1. Поперечный разрез тракторного двигателя Д-144 воздушного охлаждения.

1) – Головка цилиндра;

2) – Форсунка;

3) – Впускной трубопровод;

4) – Выпускной трубопровод;

5) – Цилиндр;

6) – Картер маховика;

7) – Топливный фильтр;

8) – Картер двигателя;

9) – Щуп-масломер;

10) – Поддон картера;

11) – Коленчатый вал;

12) – Распределительный вал;

13) – Шатун;

14) – Поршень.

Ц

илиндры нагреваются вследствие воздействия на них горячих газов, а также за счёт трения поршневых колец и поршня. С целью сохранения температуры стенок цилиндров в допустимых пределах, при которых бы обеспечивались нормальные условия наполнения и смазывания, используется воздушное либо жидкостное охлаждение цилиндров [рис. 1] и [рис. 2].

Рис. 2. Разрез тракторного двигателя Д-240 жидкостного охлаждения.

1) – Шатун;

2) – Маслосъёмные кольца;

3) – Уплотняющая часть поршня с компрессионными кольцами;

4) – Камера сгорания и днище поршня;

5) – Валик коромысел;

6) – Клапан;

7) – Тарелка клапана;

8) – Сухари;

9) – Пружина клапана;

10) – Направляющая втулка клапана;

11) – Гильза цилиндра;

12) – Стойка валика коромысел;

13) – Регулировочный винт;

14) – Контргайка;

15) – Коромысло;

16) – Штанга;

17) – Головка цилиндров;

18) – Прокладка;

19) – Вентилятор;

20) – Шкив привода вентилятора;

21) – Шестерня привода распределительного вала;

22) – Шестерня привода распределительного вала;

23) – Шкив коленчатого вала;

24) – Шестерня привода распределительного вала;

25) – Шестерня привода масляного насоса;

26) – Уплотнение поддона картера;

27) – Шестерня привода масляного насоса;

28) – Маслоприёмник;

29) – Распределительный вал;

30) – Толкатель;

31) – Уплотняющее резиновое кольцо;

32) – Поршневой палец;

33) – Поддон картера;

34) – Коленчатый вал;

35) – Вкладыш для коренного подшипника;

36) – Прилив для коренного подшипника;

37) – Маховик;

38) – Блок-картер;

39) – Крышка;

40) – Колпак.

Стенки цилиндра подвержены значительному износу в процессе работы двигателя, вследствие чего блок-картеры автомобильных и тракторных двигателей изготавливаются со вставными гильзами. Гильзы используют двух типов:

1) – Сухие вставные гильзы [рис. 3, в)];

2) – Мокрые вставные гильзы [рис. 3, б)].

Сухие гильзы устанавливаются по всей длине цилиндра либо только в верхней его части, которая подвержена максимальному износу. У сухой гильзы толщина стенки составляет 2-4 мм. Окончательная обработка поверхности сухой гильзы осуществляется только после её запрессовки в блок-картер.

Рис. 3. Гильзы цилиндров.

а) – Гильзы цилиндров двигателя Д-240;

б) – Установка мокрой гильзы в блок-картер с центровкой в двух поясах;

в) – Установка сухой гильзы в блок-картер;

г) – Установка мокрой гильзы в блок-картер с центровкой в одном поясе;

1) – Центровочный пояс гильзы;

2) – Зеркало гильзы цилиндров;

3) – Центровочный пояс гильзы;

4) – Буртик;

5) – Жидкостная рубашка блок-картера;

6) – Прокладка головки цилиндров;

7) – Гильза цилиндров;

8) – Блок-картер;

9) – Уплотняющее резиновое кольцо;

10) – Вставка;

11) – Уплотняющая медная прокладка.

Как правило, для двигателей грузовых автомобилей и тракторов используются мокрые гильзы, что не только упрощает процесс литья блок-картера, но и позволяет применять более износостойкие материалы, а также повышать теплоотвод и уменьшать неравномерность нагрева, снижать трудоёмкость ремонта (замена изношенных гильз может осуществляться без демонтажа двигателя с шасси).

Недостатки использования мокрых гильз:

1) – Снижение жёсткости блок-картера;

2) – Необходимость дополнительного уплотнения жидкостной рубашки;

3) – Вероятность возникновения кавитационного разрушения.

Установка мокрой гильзы в гнездо блок-картера производится таким образом, чтобы предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в поддон картера и цилиндр. Помимо этого, должно учитываться возможное изменение длины гильзы в процессе её нагревания либо охлаждения.

При установке мокрой гильзы её нижний посадочный поясок уплотняется резиновыми кольцами, которые ставятся в нижнем пояске гильзы в выточке (ЗИЛ-130, ЯМЗ-238, СМД-60, А-41) либо в выточке, расположенной в блок-картере (СМД-14, Д-50, Д-240). В некоторых двигателях уплотнение гильзы выполняется с использованием двух (А-41, СМД-60, ЗИЛ-130) либо трёх (ЯМЗ-238) резиновых колец.

Установка мокрой гильзы в блок-картер (двигатель Д-240) показана на [рис. 3, а), б)]. Гильза цилиндра (7) в верхней части опирается буртиком (4) на основание цилиндрической выточки, расположенной на верхней плоскости блок-картера (8). В нижней (горизонтальной) перегородке блок-картера, в пояске для монтажа гильзы, изготовлена кольцевая выточка, в которую производится установка уплотняющего резинового кольца (9). Данное кольцо несколько выступает над поверхностью пояска, но в процессе установки гильзы в блок-картер происходит его обжатие, что создаёт надёжное уплотнение между блок-картером и гильзой. Торец гильзы также несколько выступает над поверхностью блок-картера, за счёт чего обеспечивается лучшее обжатие прокладки (6) в процессе крепления головки цилиндра, а также надёжное уплотнение, которое препятствует прорыву газов из цилиндра.

Для дизельных двигателей мокрые гильзы цилиндров изготавливаются из легированного либо серого перлитного чугуна. Как правило, внутренняя поверхность мокрой гильзы подвергается закалке ТВЧ (токами высокой частоты). Для некоторых тракторных дизельных двигателей рядного типа (СМД-14, Д-240) изготавливаются незакалённые гильзы из легированного чугуна.

Широкое применение в карбюраторных двигателях (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130) нашли чугунные мокрые гильзы (7) [рис. 3, г)] с запрессованной износостойкой вставкой (10), расположенной в верхней части. Данные гильзы монтируются в блок-картер с центровкой в одном (двигатель ЗМЗ-53) либо двух поясах (двигатель ЗИЛ-130). К недостаткам этих гильз можно отнести невысокий ресурс в тяжёлых эксплуатационных условиях, высокую стоимость, сложность в изготовлении и ремонте.

В современных карбюраторных двигателях используются монометаллические мокрые гильзы, выполненные из хромофосфористого чугуна. Уплотнение гильз с центровкой в одном нижнем поясе (двигатель ЗМЗ-53) осуществляется посредством медной прокладки (11), которая устанавливается под торцевой поверхностью буртика. Данная прокладка также применяется для регулирования положения гильзы (7) по высоте блок-картера (8).

С целью уплотнения газового стыка верхняя торцевая плоскость гильзы выполняется фасонной, а также устанавливается с выступанием над плоскостью разъёма блока на 0,05-0,15 мм (зависит от вида уплотняющей прокладки и размерности двигателя).

В дизельных двигателях с воздушным охлаждением (Д-21А1, Д-144) используются ребристые чугунные цилиндры (5) [рис. 1]. Рёбра цилиндров, как правило, изготавливаются посредством литья, без применения механической обработки. В основном, верхний торец делается в виде плоской кольцевой поверхности. Он обычно контактирует с соответствующей кольцевой поверхностью днища головки (1), тем самым обеспечивая уплотнение газового стыка. Между картером (8) и нижним торцом опорного бурта устанавливаются металлические прокладки, которые служат не только для уплотнения, но и для регулировки надпоршневого зазора.

17*

Похожие материалы:

Почему цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Просто о сложном: что заставляет двигатель работать?

В скольких десятках статей мы с вами, друзья, обсуждали нюансы работы двигателя внутреннего сгорания. ГРМ, форсунки, зажигание, выпуск. Но не разбирали главного: а как это всё взаимосвязано, так сказать, глобально? Как работает ДВС в принципе? За счёт чего он «крутится» и не останавливается, пока не повернёшь ключ? Вот сегодня и рассмотрим этот коренной момент. Да, в сети есть гигатонны статей на эту тему, но они, на мой взгляд, по большей части занудны и не всегда понятны. Я же попробую рассказать «на пальцах», как всегда. Ну и анимация нам в помощь.

Что двигается внутри?

Есть некая идеально-выточенная (до тысячных долей миллиметра) «труба». Это цилиндр (что очевидно по геометрической форме). В него очень плотно вставляется цилиндрическая же подвижная часть — это поршень. Поршень непрерывно и циклически передвигается вверх-вниз по своей «трубе», и будучи связан некой палкой на двух осях с коленчатым валом , вращает его. Палка называется шатун , и превращает возвратно-поступательное движение поршня (то есть вверх-вниз) во вращательное движение коленчатого вала (по кругу).

Наверху, над поршнями, есть два вала называемых распределительными . Они «намертво» связаны с коленчатым валом цепью или ремнём, и вращаются всегда одновременно с ним. Задача распредвалов — вовремя открывать и закрывать клапаны над поршнями. Зачем нужны клапаны? Об этом далее.

За счёт чего двигаются поршни?

Чтобы толкнуть поршень вниз — то есть, заставить его надавить на шатун и провернуть коленчатый вал (коленвал) — необходима некая сила, которая вынудит его это сделать. В случае с двигателем внутреннего сгорания, это химическая энергия горения топлива, преобразуемая в механическую энергию движения поршней и всего остального. Но я обещал просто. Итак, что происходит в цилиндрах.

1) Сначала в цилиндр (для упрощения считаем его полностью герметичным) нужно добавить то, что будет гореть. Конечно, это топливо (в нашем случае бензин). Но ни один бензин не будет гореть в безвоздушной среде. Необходим окислитель — кислород, содержащийся в воздухе. Значит, подаём в цилиндр смесь бензина и воздуха. На этом этапе у нас открыт впускной клапан , откуда эта гремучая смесь и поступает. При этом цилиндр движется вниз, буквально засасывая эту смесь через клапан (как шприц воду, или тот же воздух). Этот такт называется впуск .

Логично спросить: ну а в самом начале-то, за счёт чего поршень движется вниз, если машина была незаведённой?! Отвечаю — есть такая штука как стартер, работающий автономно, от аккумулятора. Он и заставляет мотор сделать «первый вдох» с поворотом ключа на «старт». Стартер раскручивает коленвал тупо механически, своей шестерёнкой за маховик (это такое большое чугунное колесо в торце коленвала).

2) Отлично, взрывоопасная смесь в цилиндре! Но поршень-то уже внизу, а чтобы он начал «давить» на коленвал через шатун, он должен быть наверху! Да. Поэтому, за счёт движения других цилиндров (они обычно работают парно и асинхронно: два вверху, два внизу) и за счёт инерции вращения тяжеленного маховика , поршень снова идёт вверх. При этом, впускной клапан закрывается. Получается, что поршень, двигаясь вверх, сжимает топливовоздушную смесь в цилиндре. При этом она, по всем законам физики, ещё и нагревается. Этот такт называется сжатие . Всё логично и не так сложно, не правда ли? 🙂

3) Все мы знаем о свечах зажигания . Когда поршень, дойдя до верха, максимально сжал смесь, свеча даёт электродугу (искру). Её достаточно для того, чтобы смесь воспламенилась. При этом мы помним, что так как она была неслабо сжата поршнем (скажем, в 10 раз от первоначального объёма), то и без того находилась под давлением. А учитывая что смесь ещё и горючая. В общем, взрыв, возникающий в цилиндре, вызывает резкое расширение газов . А так как на данном этапе камера сгорания герметична (все клапаны закрыты), единственный «выход» для этих газов — продавить подвижный поршень вниз. Это и есть тот момент, когда на поршень давят сгораемые газы, а поршень через шатун крутит коленвал, совершая полезную работу. Такт рабочего хода .

4) Ну и «финал-апофеоз» происходящего. Логично, что теперь продукты сгорания нужно вытолкнуть из цилиндра и повторить цикл заново. Когда поршень дошёл до нижней точки и совершил работу, он снова начинает двигаться вверх (помним, что другие поршни тоже трудятся и коленвал вращается непрерывно). Но теперь уже не сжимая заготовленную смесь, а выталкивая отработанные газы. Для этого на данном этапе открывается выпускной клапан, а далее газы поступают в выпускной тракт и на улицу, через выхлопную трубу. Вы удивитесь, но это называется такт выпуска .

Ну а далее всё снова повторяется: дойдя до верха, поршень снова бежит вниз, засасывая свежий воздух вперемешку с бензином.

А «следит» за этим делом всё тот же механизм ГРМ, который строго в нужный момент открывает и закрывает нужные клапаны (на впуск и выпуск). Подробнее об этом мы уже разговаривали здесь .
К слову, теперь понятно, почему двигатель называется четырёхтактный .

Надеюсь, кому-то будет полезно!
Всем исправных двигателей и понятной матчасти!

P.S.: Друзья, буду очень рад лайкам и подписке!

Данная статья публикуется исключительно на Я.Дзен OVER 9000

Источник

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)-это самый распространенный тип двигателя из всех,которые устанавливаются в настоящее время на автомобили.Несмотря на то,что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей,принцип его работы весьма прост.

В каждом ДВС есть цилиндр и поршень.Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии,выделяемой при сжигании топлива,в энергию механическую,способную заставить наш автомобиль двигаться.Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту,что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания.

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные ДВС,поэтому мы и берем его за основу.

Топливно-воздушная смесь,попадая через впускной клапан в камеру сгорания(такт первый-впуск),сжимается(такт второй-сжатие)и воспламеняется от искры свечи зажигания.При сжигании топлива,под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление,заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке(НМТ),совершая при этом такт третий-рабочий ход.Перемещаясь во время рабочего вниз,с помощью шатуна,поршень приводит во вращение коленчатый вал.Затем,перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точки(ВМТ)поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля-это четвертый такт(выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Такт -это процесс,происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня.Совокупность тактов,повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью,обычно называют рабочим циклом.

Источник

Цилиндр и поршень как основные элементы автомобильного двигателя

  1. Что такое цилиндр и поршень?
  2. Из чего изготавливают цилиндры и поршни?
  3. Охлаждение ЦПГ
  4. Система смазки цилиндров
  5. Неисправности при эксплуатации

Цилиндр и поршень являются одними из основных деталей любого двигателя внутреннего сгорания. Нижняя плоскость ГБЦ, днище поршня и стенка цилиндра образуют замкнутую полость, где происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Поршень, который находится в цилиндре, преобразует энергию образовавшихся газов в поступательно движение, тем самым приводя в движение коленчатый вал.

Цилиндр и поршень прирабатываются в ходе эксплуатации автомобиля, обеспечивая эффективность и наилучшие режимы работы двигателя.

В данной статье мы подробно рассмотрим пару «цилиндр-поршень»: конструкцию, функции, условия их работы, а также проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации ЦПГ.

Что такое цилиндр и поршень?

Современные двигатели могут иметь от 2 до 16 цилиндров, которые объединены в блок цилиндров. От количества цилиндров зависит мощность ДВС.

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

Внутри цилиндра совершает возвратно-поступательное движение поршень. Он передает энергию давления газов на шатун коленвала, герметизирует камеру сгорания и отводит из нее тепло. Состоит поршень из днища (головки), уплотняющих колец и направляющей части (юбки).

Поршни для бензиновых двигателей имеют плоское днище. Они меньше нагреваются при работе и проще в изготовлении. Они могут обладать специальными канавками, которые способствуют полному открытию клапанов. В дизельных двигателях поршни имеют специальную выемку заданной формы на дне. Она служит для того, чтобы воздух, поступающий в цилиндр, лучше смешивался с топливом.

Плотность соединения поршня и цилиндра обеспечивают поршневые кольца. Их расположение и количество зависит от типа и назначения двигателя. Наиболее часто встречающееся исполнение – одно маслосъемное и два компрессионных кольца.

Компрессионные кольца предотвращают попадание газов в картер двигателя из камеры сгорания и отводят тепло к стенкам цилиндра от головки поршня. По форме они бывают коническими, бочкообразными и трапециевидными.

Верхнее компрессионное кольцо изнашивается быстрее других, поэтому его наружная поверхность подвергается напылению молибдена или пористому хромированию. Благодаря такой подготовке первое кольцо становится более износостойким и лучше удерживает моторное масло. Другие уплотняющие кольца покрываются слоем олова для улучшения приработки к цилиндрам.

Маслосъемное кольцо служит для удаления излишков масла со стенок цилиндра, тем самым предотвращая их попадание в камеру сгорания. Через специальные отверстия в стенках поршня масло попадает внутрь последнего, а затем направляется в картер.

Направляющая часть (юбка) поршня может быть конусообразной или бочкообразной. Такая конструкция позволяет компенсировать расширение при воздействии высоких температур. На юбке находится отверстие с двумя бобышками, где крепится поршневой палец трубчатой формы, соединяющий поршень с шатуном.

Палец поршня может устанавливаться следующим образом:

Свободный ход в бобышках поршня и головке шатуна (плавающие пальцы)

Вращение в бобышках поршня и фиксация в головке шатуна

Вращение в головке шатуна и фиксация в бобышках поршня

Шатун соединяет поршень с коленвалом. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, а нижняя вращается совместно с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень совершает сложное колебательное движение. При работе шатун подвергается растяжению, изгибу и сжатию, поэтому его производят жестким и прочным, а, чтобы уменьшить инерционные силы – легким.

Из чего изготавливают цилиндры и поршни?

Материалы, используемые при производстве деталей ЦПГ, должны обладать высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, малой плотностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

Цилиндры изготавливают из чугуна или стали с различными присадками. Это нужно для того, чтобы детали могли выдержать высокие нагрузки. Сегодня блоки цилиндров чаще всего производят из алюминия, а внутренние части цилиндров – из стали, благодаря чему вес конструкции снижается.

Поршни внутри цилиндра двигаются с высокой скоростью и подвержены воздействию высоких давлений и температур. Изначально для производства этих деталей использовался чугун, но с развитием технологий основным материалом для поршней стал алюминий. Это позволило обеспечить меньшую нагрузку на поршни, лучшую теплоотдачу и рост мощности ДВС.

На современных автомобилях, особенно с дизельными двигателями, используются сборные стальные поршни. Они весят меньше алюминиевых, а за счет меньшей компрессионной высоты позволяют использовать шатуны большей длины, тем самым снижая боковые нагрузки в паре «цилиндр-поршень».

Для производства поршневых колец используется высокопрочный серый чугун с добавлением хрома, молибдена, никеля или вольфрама. Эти материалы улучшают приработку элементов и обеспечивают их высокую износо- и термостойкость.

Некоторые производители автокомпонентов для снижения потерь на трение покрывают боковую поверхность поршней специальными материалами на основе графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается и ему требуется восстановление.

Одним из самых эффективных средств для восстановления антифрикционного слоя или нанесения материала на новые поршни является покрытие поршней MODENGY для деталей ДВС. Состав на основе высокоочищенного дисульфида молибдена и графита имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимальными параметрами распыления.

Материал равномерно наносится на юбки поршней, не требует высоких температур для полимеризации и создает на поверхности сухую смазочную пленку, которая в течение длительного времени снижает износ и препятствует образованию задиров.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия рекомендуется провести их обработку Специальным очистителем-активатором MODENGY. Он убирает все загрязнения с деталей и обеспечивает прочное сцепление покрытия с основанием.

Охлаждение ЦПГ

При работе двигателя выделяется огромное количество тепла. Например, температура сгоревших газов может достигать +2000 °C. Именно поэтому цилиндро-поршневая группа нуждается в эффективном охлаждении.

В современных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. В первом случае цилиндры ДВС покрыты снаружи большим количеством специальных ребер, которые охлаждаются искусственно созданным или встречным потоком воздуха.

Жидкостное охлаждение подразумевает охлаждение цилиндров при помощи охлаждающей жидкости, которая циркулирует в толще блока снаружи цилиндров. Нагретые элементы отдают часть тепла ОЖ, которая затем попадает в радиатор, охлаждается и заново поступает к цилиндрам.

Система смазки цилиндров

Если внутри цилиндра отсутствует смазочный материал, поршень будет заклинивать, что со временем приведет к поломке двигателя. Для удержания моторного масла на внутренних поверхностях цилиндров на них наносят микросетку при помощи хонингования.

Благодаря этому на стенках всегда находится некоторое количество масла, что снижает трение между поршнем и цилиндром, а также способствует отведению излишков тепла внутри ЦПГ.

Неисправности при эксплуатации

Даже, если эксплуатация автомобиля была правильной и все жидкости менялись вовремя, со временем все равно могут возникнуть проблемы с цилиндро-поршневой группой. Их основная причина заключается в сложных условиях работы ЦПГ.

Высокие нагрузки и температуры приводят к:

Деформации посадочных мест под гильзу

Разрушению, залеганию, закоксовыванию колец

Задирам на юбках поршней из-за сужения зазора между поршнем и цилиндром

Возникновению пробоин, трещин, сколов на рабочих поверхностях цилиндров

Оплавлению или прогару днища поршней

Различным деформациям на теле поршней

Эти и другие неисправности ЦПГ неизбежно возникают при перегреве ДВС, который может быть вызван неисправностью термостата, помпы или разгерметизацией системы охлаждения, сбоями в работе вентилятора охлаждения радиатора, самого радиатора или его датчика.

Определить проблемы в работе цилиндро-поршневой группы можно отметив увеличение расхода масла, ухудшение запуска двигателя, снижение мощности, возникновение стука и шума при работе ДВС. Подобные моменты не следует игнорировать, так как неисправности в ЦПГ неизбежно приведут к дорогостоящему ремонту.

Точно определить состояние поршней и цилиндров позволяет разборка ЦПГ, а также осмотр других систем автомобиля, например, воздушного фильтра. Помимо этого, в ходе диагностики производится замер компрессии в цилиндрах, берутся пробы масла из картера и т.п.

Ресурс ЦПГ зависит от типа двигателя, его режима эксплуатации, сервисного обслуживания и других параметров. В среднем для отечественных автомобилей он составляет около 200 тыс. км, для иномарок – до 500 тыс. км. Существуют так называемые «двигатели-миллионники», ресурс которых может превышать 1 млн. км пробега.

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

Износ цилиндров определяется при помощи специального прибора – индикаторного нутрометра. Сколы и трещины на стенках заваривают или заделывают эпоксидными пастами.

Новые поршни подбираются по массе и диаметру к гильзам, а поршневые пальцы – к втулкам верхних головок шатунов и поршням. Шатуны предварительно проверяют на предмет повреждений и при необходимости восстанавливают или заменяют.

Источник

Цилиндры двигателя внутреннего сгорания


Цилиндр двигателя — обработанное отверстие в блоке цилиндров, внутри которого движется поршень. В случае, если блок цилиндров выполнен из алюминия, внутрь цилиндра впрессовывается вставка-гильза из тугоплавкого материала.

Классический пример цилиндра — оружейный ствол. Пуля, как поршень, движется вдоль его стенок под воздействием энергии расширяющихся газов

Двигатели, основанные на применении поршня, движущегося внутри закрытого ложа цилиндрической формы, известны с давних пор. На этом принципе еще два века назад строились «двигатели горячего воздуха», к примеру, двигатель Стирлинга, или еще более старые тепловые машины. Применительно к автомобилю мы знакомы с цилиндром как с частью двигателя внутреннего сгорания. Однако и таких двигателей разных конструкций наберется не менее двух десятков. Но, несмотря на явные различия во внешнем виде и конструкции, их объединяет одна общая исходная деталь – цилиндр. Она может быть разной формы, и даже не цилиндрической. Тем не менее, она есть всегда.

Цилиндр как основа двигателя

В цилиндре происходят все важнейшие процессы получения и преобразования энергии, необходимой для движения автомобиля. Цилиндр, по сути, связующее звено двух энергий: в нем энергия сгорания топлива переходит в энергию движения, вращающего коленчатый вал.


Поршень и цилиндр

Цилиндр во время работы испытывает колоссальные нагрузки. С одной стороны это высокая температура и давление расширяющихся газов, с другой стороны высокая скорость движения поршня, которая достигает 8 метров в секунду.

При сгорании топлива в цилиндрах образуется такое огромное количество тепловой энергии, что двигатель приходится охлаждать даже когда на улице -25 градусов

Этот процесс можно сравнить с оружейным выстрелом, где пороховые газы толкают пулю, разгоняющуюся в стволе, (кстати, тоже имеющем форму цилиндра) до дульной скорости от 300 до 1000 метров в секунду, в зависимости от длины ствола. К тому же с огромной частотой, как, например, в пистолете-пулемете «Венус», до 2500 выстрелов в минуту.

И если на спортивном автомобиле группа цилиндров должна выдержать один рекордный заезд, то в обычном легковом автомобиле от цилиндров требуется работа в течение многих лет, без потери мощности, динамики и других показателей.

Поэтому инженеры автомобильных компаний вынуждены постоянно решать две основные проблемы, связанные с надежностью цилиндров – отвод тепла и смазывание поверхности, вдоль которой движется поршень.

Неисправности при эксплуатации

Даже, если эксплуатация автомобиля была правильной и все жидкости менялись вовремя, со временем все равно могут возникнуть проблемы с цилиндро-поршневой группой. Их основная причина заключается в сложных условиях работы ЦПГ.

Высокие нагрузки и температуры приводят к:

Деформации посадочных мест под гильзу

Разрушению, залеганию, закоксовыванию колец

Задирам на юбках поршней из-за сужения зазора между поршнем и цилиндром

Возникновению пробоин, трещин, сколов на рабочих поверхностях цилиндров

Оплавлению или прогару днища поршней

Различным деформациям на теле поршней

Эти и другие неисправности ЦПГ неизбежно возникают при перегреве ДВС, который может быть вызван неисправностью термостата, помпы или разгерметизацией системы охлаждения, сбоями в работе вентилятора охлаждения радиатора, самого радиатора или его датчика.

Определить проблемы в работе цилиндро-поршневой группы можно отметив увеличение расхода масла, ухудшение запуска двигателя, снижение мощности, возникновение стука и шума при работе ДВС. Подобные моменты не следует игнорировать, так как неисправности в ЦПГ неизбежно приведут к дорогостоящему ремонту.

Точно определить состояние поршней и цилиндров позволяет разборка ЦПГ, а также осмотр других систем автомобиля, например, воздушного фильтра. Помимо этого, в ходе диагностики производится замер компрессии в цилиндрах, берутся пробы масла из картера и т.п.

Ресурс ЦПГ зависит от типа двигателя, его режима эксплуатации, сервисного обслуживания и других параметров. В среднем для отечественных автомобилей он составляет около 200 тыс. км, для иномарок – до 500 тыс. км. Существуют так называемые «двигатели-миллионники», ресурс которых может превышать 1 млн. км пробега.

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

Износ цилиндров определяется при помощи специального прибора – индикаторного нутрометра. Сколы и трещины на стенках заваривают или заделывают эпоксидными пастами.

Новые поршни подбираются по массе и диаметру к гильзам, а поршневые пальцы – к втулкам верхних головок шатунов и поршням. Шатуны предварительно проверяют на предмет повреждений и при необходимости восстанавливают или заменяют.

Источник

Конструкция цилиндра

В первых двигателях внутреннего сгорания каждый цилиндр находился внутри отдельного корпуса. Такая конструкция сохранилась и в наши дни и используется, к примеру, при создании мотоциклетных двигателей. В этом случае она не утратила актуальности, потому что для охлаждения открытых со всех сторон двигателей мотоциклов применяется воздух. В автомобильных двигателях все цилиндры объединены в единый прочный корпус, который называется блоком цилиндров.

Для того, чтобы цилиндр двигателя мог выдерживать высоки нагрузки он выполняется из прочного материала — чугуна или специальной стали с различными присадками. Ради снижения веса современные блоки часто делают из алюминия. В этом случае внутренняя часть цилиндра выполняется в виде прочной стальной гильзы, запрессованной в блок.

Внутренняя поверхность цилиндра, непосредственно контактирующая с движущимся поршнем, выполняется из металла со специальными добавками для повышения прочности.

Внешняя часть цилиндра, составляющая единое целое с корпусом блока, называется рубашкой. Внутри рубашки по каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Чтобы облегчить поршню скольжение внутри цилиндра, разработчики BMW предложили покрывать стенки цилиндров Никасилом — специальным сплавом, позволяющим обходиться без гильз в алюминиевом блоке

В двухтактных двигателях цилиндры имеют несколько иную конструкцию и отличаются от цилиндров четырехтактных двигателей наличием окон – впускных и продувочных. Помимо этого в нижней части цилиндра двухтактного двигателя имеется пластина для создания нижнего рабочего пространства под поршнем.

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.

Системы охлаждения цилиндров

Для отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя предусмотрена система охлаждения, которая может быть либо воздушной, либо жидкостной.

Воздушное охлаждение

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или созданным искусственно посредством воздухозаборников потоком воздуха, отводящим тепло от цилиндра.

Причудливый рисунок на внутренней поверхности цилиндра называется хоном, потому что для его нанесения используется хонинговальный станок

Жидкостное охлаждение

При жидкостном (чаще называемом водяным) охлаждении цилиндры снаружи омываются циркулирующей в толще блока охлаждающей жидкостью. Нагретые цилиндры отдают часть тепла жидкости, которая в дальнейшем попадает в радиатор, охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Система смазки цилиндров

Качественное смазывание стенок – вторая по значимости проблема после отвода тепла. Если цилиндр не смазывать изнутри, поршень попросту заклинит, что приведет к немедленному разрушению двигателя.

Для удержания стабильной масляной пленки на зеркале (внутренней поверхности) цилиндров, он подвергается хонингованию – нанесению микросетки на внутреннюю стенку. Благодаря наличию такой сетки на стенках всегда присутствует слой масла, что снижает трение (поршень-цилиндр), отводит излишки тепла и увеличивает в разы пробег до капитального ремонта.

Нестандартные покрытия цилиндра

Разработчики применяют новейшие технологии и материалы для упрочнения зеркала цилиндра и его износостойкости.

Самый большой объем автомобильного двигателя – 117 литров. Такой огромный объем реализован в двигателе карьерного самосвала с 24 цилиндрами

Так внедрение кристаллов кремния в зеркало цилиндра многократно подняло ресурс двигателя, но одновременно и повысило требования к качеству масла и соблюдению температурного режима. Первые двигатели, созданные с применением этой технологии, были непригодными для ремонта и слишком дорогими. Дальнейшие разработки в этой области позволили несколько улучшить ситуацию в плане ремонтопригодности. Вместо того чтобы покрывать специальным составом поверхность цилиндров, выточенных в толще металла, в блок начали устанавливать подлежащие замене гильзы с напылением кремния.

Типовые технические характеристики цилиндров автомобильных двигателей

  • Диаметр цилиндра
  • Высота цилиндра
  • Рабочий объем – объем цилиндра от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки движения поршня.
  • Полный объем цилиндра – объем камеры сгорания и рабочего объема вместе.
  • Степень сжатия — определяется делением полного объема цилиндра на объем камеры сгорания. Этот критерий показывает, во сколько раз сжата горючая смесь в цилиндре. От увеличения степени сжатия в цилиндре увеличивается давление на поршень при сгорании топлива, а значит, возрастает мощность силовой установки в целом. Увеличение этого параметра очень выгодно, так как от такого же количества смеси можно получить больший КПД.

Что в итоге

Как видно, масло в цилиндрах двигателя может появляться по разным причинам. При этом во всех случаях наблюдается повышение расхода смазки, появляется сизый дым из выхлопной трубы, а также отмечается наличие смазочного материала на свечах зажигания.

Важно понимать, что избытков масла в камере сгорания быть не должно. В противном случае двигатель будет подвержен повышенному износу, камера сгорания загрязняется, страдают седла и тарелки клапанов, а также элементы ЦПГ. По этой причине необходимо своевременно выявить и устранить причину появления масла в цилиндре двигателя.

Основные причины попадания моторного масла в свеченые колодцы. Что делать водителю, если масло течет в свечной колодец, как провести ремонт своими руками.

Почему масло течет из сапуна двигателя: признаки и основные причины такой неисправности. Как понять, почему через сапун гонит масло, диагностика неполадок.

Почему заливает свечи зажигания на инжекторных и карбюраторных двигателях: основные причины мокрых свечей. Как просушить свечи и запустить мотор, советы.

На что указывает цвет нагара на свече зажигания, почему образуется нагар того или иного цвета. Как очистить свечи зажигания от нагара своими руками, советы.

Как проверить работу двигателя по свечам зажигания. Основные признаки неисправностей мотора: появление черного, серого, красного и белого нагара на свечах.

Почему течет масло из двигателя автомобиля: причины и признаки утечки моторного масла. Что делать водителю и как найти место, откуда течет масло из ДВС.

Цилиндр — двигатель — внутреннее сгорание

Цилиндр — двигатель — внутреннее сгорание

Cтраница 1

Цилиндры двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, гидравлических насосов и прессов, а также отверстия шатунов и других ответственных деталей машин обрабатывают хонингованием.  [1]

Цилиндры двигателей внутреннего сгорания изнашиваются по ходу поршня и по окружности неравномерно. Для карбюраторных двигателей с малой степенью сжатия характерен износ цилиндра на конус по длине и на овал — по окружности. У всех наиболее распространенных автомобильных двигателей минимальный износ ци линдров в нижней части при положении колец в нижней мертвой точке составляет 7 — 15 % от максимального износа в верхней части.  [2]

Цилиндры двигателей внутреннего сгорания всегда охлаждаются водой. В большинстве двигателей вода подается также к холодильникам масла, крышкам цилиндров и рубашке выхлопной трубы. Что касается поршней, форсунок и компрессоров, то их охлаждение производится в зависимости от конструкции двигателей и их мощности.  [3]

В цилиндры двигателя внутреннего сгорания вводят топливо и необходимый для его сгорания воздух. При сгорании топлива значительно нагреваются газы ( продукты сгорания), образовавшиеся в цилиндре. Газы, расширяясь при нагревании, давят на поршень, который через шатун приводит во вращение коленчатый вал двигателя. Полезная работа двигателя расходуется на привод рабочих органов той машины, на которой установлен двигатель.  [4]

В цилиндры двигателя внутреннего сгорания вводят топливо и необходимый для его сгорания воздух. При сгорании топлива значительно повышается температура и давление газов ( продуктов сгорания), образовавшихся в цилиндре. Газы при нагревании давят на поршень, который через шатун приводит во вращение коленчатый вал двигателя. Полезная работа двигателя расходуется на привод рабочих органов машины, на которой он установлен.  [5]

У цилиндров двигателей внутреннего сгорания наибольший износ наблюдается в их верхней части — там, где действуют самые высокие давления и наибольшие температуры. В кузнеч-но-прессовом оборудовании, наоборот, наибольший износ наблюдается в нижней части цилиндра — там, где находится поршень во время ударов.  [6]

Для цилиндров двигателей внутреннего сгорания применяются моторные мас ла нескольких сортов, в зависимости от мощности двигателя и других условий.  [7]

У цилиндров двигателей внутреннего сгорания наибольшему износу подвергается их верхняя часть, испытывающая самые высокие давления и наибольшие температуры. В кузнечно-прессовом оборудовании, наоборот, наибольший износ появляется в нижней части цилиндра — там, где находится поршень во время ударов.  [8]

Стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания с толщиной стенки 40 мм должны обладать высоким сопротивлением износу на поверхности. На заводе эти детали изготавливают из стали 20 с последующей цементацией и термической обработкой.  [9]

Стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания с толщиной стенки 40 мм должны обладать высоким сопротивлением износу на поверхности. На заводе эти детали изготавливает из стали 20 с последующей цементацией и термической обработкой.  [10]

Блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания с количеством до четырех цилиндров — разметка.  [11]

Блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания — нарезание резьбы в отверстиях в пределах данного класса точности и опрес-совка гидравлическим давлением перед окончательной сборкой.  [12]

Стаканы цилиндров двигателей внутреннего сгорания с толщиной стенки 40 мм должны обладать высоким сопротивлением износу на поверхности.  [13]

У цилиндров двигателей внутреннего сгорания наибольшему износу подвергается их верхняя часть, испытывающая самые высокие давления и наибольшие температуры. В кузнечно-прессовом оборудовании, наоборот, наибольший износ появляется в нижней части цилиндра — там, где находится поршень во время ударов.  [14]

В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при сильном сжатии и высокой температуре наряду со спокойным горением углеводородов может происходить внезапное, очень быстро охватывающее всю смесь, разложение молекул. Это явление называют детонацией моторного топлива. Внешним проявлением детонации является стук мотора.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, точнее к двигателестроению. Рабочий цилиндр включает гильзу и поршень с поршневыми кольцами, взаимодействующими с внутренней поверхностью гильзы. Изобретение предусматривает снабжение внутренней поверхности гильзы направляющими выступами, образованными модифицированным материалом поверхностного слоя с увеличенным удельным объемом на участках поверхности, размещаемыми в виде многозаходной спирали, и капиллярной структурой, располагаемой между спиралями направляющих выступов. Изобретение предусматривает также выполнение эффективного гидравлического радиуса капилляров в структуре в пределах (1,3-3,5) от высоты направляющих выступов. Такое выполнение снизит трение и износ. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к двигателестроению, и может быть использовано для повышения ресурсных характеристик двигателя путем одновременной оптимизации таких рабочих характеристик, как кпд, трение, теплонапряженность и износ.

Известен рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, содержащий гильзу и поршень с поршневыми кольцами (см., например, В.И.Анохин. Отечественные автомобили. М.: Машиностроение, 1964, стр.31).

Его недостатками являются значительные потери на трение пары поршневое кольцо — гильза и увеличенный износ гильзы, особенно при запуске двигателя («холодный» пуск), что обусловливает снижение коэффициента полезного действия двигателя и его моторесурса.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение всех основных рабочих характеристик цилиндра, а именно повышение коэффициента полезного действия, снижение трения и износа, а также уменьшение его теплонапряженности и, следовательно, повышение моторесурса двигателя.

Указанный результат достигается тем, что в известном рабочем цилиндре, содержащем гильзу и поршень с поршневыми кольцами, внутренняя поверхность гильзы снабжена направляющими выступами, образованными модифицированным материалом поверхностного слоя с увеличенным удельным объемом на участках поверхности, размещаемых в виде многозаходной спирали, и капиллярной структурой, располагаемой между спиралями направляющих выступов, причем эффективный гидравлический радиус капилляров в структуре выбран в пределах (1,3-3,5) высоты направляющих выступов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображен фрагмент продольного разреза рабочего цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Рабочий цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу 2, поршень 3 и поршневые кольца 4.

Внутренняя поверхность 5 гильзы 2 снабжена направляющими выступами 6, образованными структурно модифицированным материалом поверхностного слоя на участках поверхности, размещаемыми в виде многозаходной спирали. Направляющие выступы 6 могут быть сформированы, например, с помощью лазерной обработки поверхности 5.

Под действием лазерного нагрева и последующего быстрого охлаждения в поверхностном слое материала гильзы 2 глубиной 0,3-1 мм образуется структура мартенсита и ледебурита, отличающаяся помимо высокой твердости большим удельным объемом по сравнению с необработанным материалом, что и обусловливает выступание обработанного участка над исходным профилем поверхности 1-1. Под исходным профилем в данном случае понимается теоретическая поверхность, шероховатость которой равна нулю (идеально гладкая поверхность). Высота выступов равна примерно 7-8 мкм при ширине — 4-10 мм.

Создание термоупрочненных лазером спиральных полос на внутренней поверхности гильзы известно (см., например, Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. — М.: Высшая школа, 1988, стр.121). Термоупрочнение применяется для повышения износостойкости гильзы рабочего цилиндра. В предлагаемом техническом решении известный признак используется по иному техническому назначению: с целью получения структуры материала с большим удельным объемом и образования капиллярной структуры 7, которой заполнено пространство между исходным профилем (теоретической поверхностью) и эквидистантной ему условной цилиндрической поверхностью 2-2, касательной к вершинам направляющих выступов 6, не заполненное последними.

Капиллярная структура 7 может быть выполнена любым известным способом. В условиях отлаженного производства двигателей наиболее оптимальным является формирование указанного профиля внутренней поверхности 5 токарной обработкой поверхности по седьмому квалитету точности. Строго говоря, при токарной обработке на поверхности образуется один капилляр в виде винтовой треугольной канавки 8 на всей длине точения.

Шириной канавки определяется эффективный гидравлический радиус капилляра по известной формуле:

где b — максимальная ширина канавки;

а — половина угла при вершине треугольника, образующего профиль канавки 8.

Эффективный гидравлический радиус определяет высоту всасывания жидкости капилляром. При параметрах микрогеометрии поверхности, получаемой в результате токарной обработки в условиях реальной смачиваемости поверхности маслом, высота всасывания одного капилляра недостаточна для удержания масла от стекания в картер при неработающем двигателе.

После лазерной обработки поверхности 5 вследствие оплавления и частичного испарения микровыступов 9, образующих стенки капилляра, и модификации структуры материала в зоне лазерного воздействия направляющие выступы 6 разделяют один капилляр на множество изолированных друг от друга микроканалов, т.е. образуется капиллярная структура 7.

Причем оплавленная поверхность направляющих выступов 6 соответствует как минимум девятому классу чистоты и не требует дальнейшей доводки (шлифования, хонингования и т.п.).

При запуске двигателя капиллярная структура 7 заполняется моторным маслом, которое надежно удерживается в каждом ее капилляре силами поверхностного натяжения и не стекает в картер после остановки двигателя. Каждый последующий пуск независимо от времени остановки происходит без дефицита смазки, за счет чего уменьшается износ гильзы.

Таким образом, высота всасывания перестает лимитировать величину эффективного гидравлического радиуса после дробления единого капилляра на множество отдельных микроканалов. Его величина выбирается только из условия размещения капилляров снаружи границы поверхности 2-2, чтобы при перемещениях поршня 3 с поршневым кольцом 4 внутри цилиндра 1 не препятствовать взаимодействию кольца с закаленными вершинами направляющих выступов 6. Указанный критерий позволяет конкретизировать величину эффективного гидравлического радиуса и определить его по формуле:

где h — высота треугольного профиля капиллярной канавки, примерно совпадающая с высотой направляющего выступа.

Учитывая, что а — половина угла при вершине профиля канавки, примерно соответствующего углу между передней и задней режущей кромкой резца, и подставляя его значения от 30° до 45° в формулу (2), получаем R~(1,3-3,5)h.

Количество заходов спирали при формировании направляющих выступов 6 также диктуется необходимостью уменьшения прогиба поршневого кольца 4, опирающегося на соседние закаленные направляющие выступы 6, под действием радиальных составляющих сил, действующих на поршень 3, для минимизации давления поршневого кольца 4 на незакаленные микровыступы 9 с целью недопущения их износа. С учетом величины радиальных сил, жесткости кольца и внутреннего диаметра гильзы число заходов составляет для автомобильных двигателей — 8…12.

Имеющийся между поршневым кольцом и внутренней поверхностью гильзы зазор в силу своей малости (1-50 мкм) является частью капиллярной системы 7 и также заполнен маслом по всему периметру, за исключением замка поршневого кольца. Таким образом, создается гидравлический затвор, препятствующий проникновению продуктов сгорания топлива, обладающих высоким запасом тепловой энергии, в картер надежнее, чем в случае хонингованной поверхности. Действительно, микрорельеф, образованный выступами капиллярных канавок 8 на внутренней поверхности 5 гильзы 2 в зоне взаимодействия с кольцом 4 представляет собой дополнительное лабиринтное уплотнение зазора, позволяющее уменьшать паразитные протечки уплотняемой среды, что, в свою очередь, ведет к повышению кпд двигателя.

Кроме того, капиллярный рельеф на внутренней поверхности гильзы на 20-30% увеличивает ее площадь, что ведет к снижению температуры поверхности, а это, в свою очередь, уменьшает среднюю температуру масла, тормозит процессы его коксования и улучшает теплоотвод от поршня (снижая его теплонапряженность), обусловливает повышение моторесурса двигателя.

Рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, содержащий гильзу и поршень с поршневыми кольцами, отличающийся тем, что внутренняя поверхность гильзы снабжена направляющими выступами, образованными модифицированным материалом поверхностного слоя с увеличенным удельным объемом, на участках поверхности, размещаемыми в виде многозаходной спирали, и капиллярной структурой, располагаемой между спиралями направляющих выступов, причем эффективный гидравлический радиус капилляров в структуре выбран в пределах 1,3-3,5 высоты направляющих выступов.

ЦИЛИНДРЫ двигателей внутреннего сгорания — Энциклопедия по машиностроению XXL

Из ситаллов можно изготавливать обтекатели ракет, трубы диаметром 3—100 мм, подшипники, работающие без смазки при 540 С, поршни и цилиндры двигателей внутреннего сгорания, фильеры, химическую аппаратуру, детали насосов и т. п.  [c.396]

Нагрузка считается мгновенно приложенной, если она возрастает от нуля до своего конечного значения в течение очень короткого промежутка времени (долей секунды). Такова нагрузка при воспламенении горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания или ири трогании с места железнодорожного состава.  [c.36]


В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500 С. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 2,2 раза. В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным.  [c.78]

Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная температура воздуха перед сжатием /j = — 77° С, а начальное давление Pi 0,09 МПа.  [c.92]

Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздух при давлении pj = 0,09 МПа и ti = = — 100° С должен быть так сжат, чтобы конечная температура его поднялась до 650° С,  [c.106]

Назначение — штоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450 С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.  [c.292]

Поступательно движутся педали у велосипеда относительно его рамы во время движения, поршни в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания относительно цилиндров, кабины колеса обозрения в парках относительно Земли.  [c.125]

Примерами адиабатных процессов могут служить процессы сжатия воздуха в цилиндре воздушного огнива, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с первым законом термодинамики, при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа Д1/ равно работе внешних сил А  [c.100]

Содержание работы. Исследование процессов, протекающих в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от сжатия (дизеля). Определение характеристик термодинамического и действительного циклов, а также эффективных показателей работы двигателя.  [c.115]

Иное конструктивное оформление газотурбинной установки сравнительно с двигателем внутреннего сгорания позволяет осуществить полное расширение газов в турбине, т. е. довести давление в конце расширения до внешнего давления, в то время как в цилиндре двигателя внутреннего сгорания это не удается осуществить из-за необходимости чрезмерно увеличить объем цилиндра. Полное расширение, как это будет показано ниже, увеличивает термический к. п. д.  [c.252]

Рассмотренные рабочие циклы в цилиндре двигателя внутреннего сгорания могут быть осуществлены за четыре или за два такта (хода поршня). В первом случае цикл называется четырехтактным, во втором — двухтактным.  [c.231]

По абсолютному значению турбулентная скорость, естественно, намного превышает нормальную. В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, например, она достигает 25—40 м/с.  [c.148]


Условия сгорания топлива в разных теплотехнических устройствах и подготовка их к сжиганию различны, как различны и сами топлива. Например, в топках паровых котлов и в промышленных печах топливо сгорает при атмосферном давлении, в то время как в камерах сгорания газовых турбин и в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания топливо горит при давлении, во много раз превышающем атмосферное. Несмотря на указанное выше различие, в процессах сгорания много общего. Общие главные вопросы вкратце излагаются ниже.  [c.223]

Из него изготовляются поршни и головки цилиндров двигателей внутреннего сгорания.  [c.109]

В машиностроении широко применяются также различные антифрикционные и антикоррозионные покрытия, нанесенные методами наплавки или металлизации, напылением, электрохимическим или другими способами. При помощи этих методов поверхностному слою придаются практически любые свойства, независимо от характеристик исходного материала. Широко распространены методы хромирования, никелирования, борирования, оста-ливания и др. Они, как правило, существенно повышают сроки службы деталей машин. Например, покрытие хромом дает возможность значительно увеличить срок службы Цилиндров двигателей внутреннего сгорания и сопряженных с ними нехромированных поршневых колец.  [c.448]

Например, износ направляющих тяжелых металлорежущих станков, износ стенок цилиндра двигателей внутреннего сгорания, коррозия корпусов морских судов часто определяют длительность ремонтного цикла Гк, что при выбранном значении межремонтного периода Tq приведет к числу ремонтов в цикле К не обязательна равному/С = 6 и соответственно к иной структуре цикла. Однако установление целесообразной структуры и в этом случае должно исходить из сопоставления трудоемкости ремонта для различных вариантов цикла.  [c.540]

Резьбовые соединения бывают двух видов ненапряженные (усилие затяжки отсутствует) и напряженные (с наличием предварительной затяжки). Большинство резьбовых соединений относится к затянутым, т. е. таким, которым при монтаже конструкции сообщается первоначальная затяжка. Цели, преследуемые затяжкой, весьма разнообразны. Для ряда конструкций она должна обеспечить требуемую герметичность соединения, например при креплении крышки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, паровых котлов, автоклавов и т. п. В других конструкциях затяжка дает возможность предотвратить разъединение узла при действии переменной нагрузки, например при постановке фундаментных шатунных болтов и шпилек.  [c.470]

Метод искусственных баз наиболее точен. Он широко применяется для оценки износа направляющих металлорежущих станков деталей текстильных машин, цилиндров авиационных и тракторных двигателей, поршневых колец и т. д. Им, в частности, можно определять износ цилиндров двигателей внутреннего сгорания после 100—150 ч испытаний [157]. Сущность метода состоит в оценке линейного износа по уменьшению размеров суживающегося углубления заранее известной формы. Искусственной базой может служить дно углубления (лунки), от которого измеряется расстояние до изнашиваемой поверхности. Углубление наносят либо путем вдавливания четырехгранной пирамидки На твердомере Виккерса или на приборе ПМТ-3, либо вырезанием специальным резцом. При вдавливании пирамиды с квадратным основанием величина линейного износа  [c.96]

Теперь у нас появилась возможность профессионально классифицировать теплообменные процессы, происходящие, предположим, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Теплота от нагретых до высокой температуры продуктов сгорания бензина посредством излучения и  [c.123]


В четвертой главе описаны обеспечивающие режим ИП антифрикционные покрытия, полученные путем фрикционной обработки деталей методы получения покрытий свойства покрытий области их целесообразного применения. Большой интерес представляет улучшение антифрикционных свойств титановых сплавов путем нанесения на них фрикционных покрытий. Покрытия, полученные фрикционным методом, применяют в узлах трения авиационной техники, в гидросистемах в настоящее время проводятся работы по их использованию в качестве приработочных покрытий для цилиндров двигателей внутреннего сгорания.  [c.4]

Использование меди для снижения износа двигателей. Роджерс [66] предлагает использовать для снижения износа цилиндров двигателей внутреннего сгорания меднение поршневых чугунных колец. Проведенные сравнительные испытания показали, что применение омедненных поршневых колец вместо чугунных снижает износ цилиндров двигателей по крайней мере в 500 раз.  [c.204]

От износа поршневых колец и цилиндров двигателей внутреннего сгорания повышается загрязненность окружающей среды. 100 изношенных автомобилей загрязняют воздух выхлопными газами так же, как 125 новых.  [c.205]

Главным направлением по борьбе с износом и уменьшением трения в машиностроительных отраслях техники было повышение твердости трущихся поверхностей деталей машин. В промышленности разработано большое число методов повышения твердости деталей, работающих на износ и трение цементация, азотирование, хромирование, цианирование, поверхностная закалка, наплавка твердыми материалами и др. Многолетний опыт свидетельствует, что это направление позволило в большой степени повысить надежность и долговечность трущихся деталей машин. Так, электролитическое хромирование цилиндров двигателей внутреннего сгорания не только повышает износостойкость палы цилиндр—поршневое кольцо в 4—5 раз ло сравнению с чугунными цилиндрами, но и в большой степени снижает потери на трение в цилиндро-поршневой группе двигателей. Без азотирования или цементирования зубчатых передач в настоящее время нельзя обеспечить надежную и длительную работу тяжелонагруженных редукторов. Таким образом, разработанные методы повышения твердости трущихся деталей явились мощным орудием в деле увеличения износостойкости деталей, а следовательно и срока службы машин.  [c.205]

В свете изложенного нужно особенно подчеркнуть большое значение правильной классификации заготовок деталей машин применительно к разработке технологических рядов, ибо, как уже упоминалось, существующие и применяемые в настоящее время критерии классификации в своем большинстве основаны на терминологических признаках, а не на признаках технологической преемственности. Это подтверждается общепринятым распределением деталей на такие классы, как валы, втулки, эксцентрики и т. д. . при этом в класс валов входят валы мощных турбин и валик швейной машины, в класс втулок включены цилиндр двигателя внутреннего сгорания диаметром 800 мм, длиной 1000 мм и весом 1000 кг и втулка поршневого пальца, мотоцикла, в класс дисков — маховик диаметром 4000 мм и весом 5000 кг крупного двигателя внутреннего сгорания и маховичок управления диаметром 100 мм для токарного станка, в класс эксцентриков — коленчатый вал длиной 6000 мм и весом 5000 кг и эксцентриковый палец ламельного прибора ткацкого станка.  [c.238]

На фиг. 394, а изображена конструкция цилиндра двигателя внутреннего сгорания, в которой самый цилиндр и водяная рубашка отлиты вместе, вследствие чего в заготовке будут иметь место внутренние напряжения в  [c.481]

Недостаточная точность изготовления отдельных элементов перед их сваркой затрудняет получение точных заготовок сложной конструктивной формы, например таких, как блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, состоящий из элементов, изображенных на фиг. 507.  [c.538]

Производство гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания осуществляется как на поточных, так и на автоматических линиях.  [c.107]

Термоокислительная стабильность — способность масел противостоять окислительному воздействию кислорода воздуха при повышенной температуре. Измеряется методами Папок (ГОСТы 4953—49 и 9352—60) — временем превращения тонкого слоя масла в лаковую пленку. Термоокислительную стабильность смазок определяют по ГОСТ у 5734—62. Температурная стабильность характеризует способность смазочных материалов работать в условиях повышенных температур, например, в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.  [c.301]

Кольца трапецеидального сечения (рис. 300,1, II) применяют в цилиндрах, работающих при высоких температурах (цилиндры двигателей внутреннего сгорания, поршневых компрессоров высокого давления), где имеется опас-  [c.128]

При сопряжении деталей из легких сплавов со стальными деталяхга следует утатывать различие их коэффициентов линейного расширения. В неподвижных сопряжениях, когда расширение деталей, выполненных из легких сплавов, ограничено смежными стальными деталями, могут возникнуть высокие термические напряжения. В подвижных сочленениях, где охватываемая деталь выполнена из легкого сплава, а охватывающая из стали, например цилиндр двигателя внутреннего сгорания с алюминиевым поршнем, следует предусматривать увеличенные зазоры во избежание защемления поршня при повышенных температурах.  [c.186]


К газообразным продуктам сгорания, находящимся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, подводится при постоянном давлении столько теплоты, что температура смеси поднимается с 500 до 1900° С. Состав газовой смеси следующий гпсо, = 15% /Ио, = == 5% /Пн,о = 6% Wn, = 74%.  [c.78]

Подобрать диаметр d шпилек крепления цилиндра двигателя внутреннего сгорания, считая распределение усилий между шпильками равномерным, если внутренний диаметр цилиндра Z) = 100mm, наибольшее избыточное давление газов в цилиндре р = 10МПа, число шпилек я =10, допускаемое напряжение для материала шпилек [а] = 100 МПа.  [c.114]

Совершают колебание ветви дерева на ветру и маяткга в часах, поршень в цилиндра двигателя внутреннего сгорания и земная кора во время землетрясений, струна гитары и пове >хност-пый слой воды на море. Общий признак колебательного движения DO всех этих примерах — точное или приблизительное повторение движения через одинаковые промежутки времени. Механическими колебаниями называют движения тел, повторяющиеся точно или приблкз1-тельно через одинаковые промежутки времени.  [c.214]

Низколегированные или природолегированные чугуны применяют для литья блок-цилиндров двигателей внутреннего сгорания, прокатных валков и металлургических изложниц. Химические составы их были приведены ранее в табл. 17. Плавку жаропрочных сплавов осуществляют в вагранках или в доменных печах.  [c.257]

Тепло, выделяемое топливом при полном сгорании его в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, частично превращается в полезную работу двигателя (Qe), а частично теряется с отработавшими газами (Qr), с охлаждающей цилиндры водой (Qn). Кроме этих поддающихся учету потерь, происходят тепловые потери Qo t, которые не представляется возможным учесть. К их числу относят потери от химичес кой неполноты сгорания, на лучеиспускание, потери, эквивалентные кинетической энергии отходящих газов и др., а также неизбежно получающуюся при проведении испытаний двигателей неувязку теплового баланса. Распределение тепла, отнесенное к 1 кг сожженного топлива или к 1 ч работы двигателя, между полезной работой и перечисленными выше потерями, выраженные в виде уравнения, называют тепловым балансом двигателя. Сообразно изложенному выше это уравнение имеет вид  [c.439]

АЛ10В Литейные качества хорошие. Обрабатываемость резанием хорошая. Применяется для поршней и головок цилиндров двигателя внутреннего сгорания и других деталей в машиностроении, работаю1цих при повышенных температурах  [c.63]

Примером могут служить разработанные М. М- Тененбаумом кривые распределения, изображенные на фиг. 610, характеризующие диапазон значений для рабочей поверхности (зеркала) цилиндров двигателей внутреннего сгорания, изготовленных на четырех различных заводах.  [c.597]

ХВФЮА 510 и 540 12 и 30 н. б. 35 н. б. 65 750 0,50—0,80 Ответственные детали турбостроения, моторостроения н приборостроения штоки клапанов паровых турбин, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания. втулки, пальцы, валики, шестерни, шпиндели и др.  [c.106]

ХВФЮА щие втулки, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, рессоры, иглы форсунок, тарелки букс, стаканы, распылители, распределительные валики, пшинделн. валы, штоки клапанов паровых турбин и другие детали, рабогаю-ише при т емпературах до 4 )0° С Детали сложной конфигурации и тонкостенные с большим отношением длины к диаметру, детал[т, к которым предъявляются требования очень высокой твердости, изпососюн-кости, повышенного предела усталости и минимальной деформации при термической обработке Азотируемая сталь данной группы применяется в точном машиностроении, приборе-, турбо-, моторостроении и авто-  [c.307]

Связь некоторых факторов с выбором материалов проследим на примере поршневых газоуплотнительных колец и цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Газоуплотнительные кольца рабочих цилиндров малооборотных судовых дизелей с низкой тепловой нагрузкой можно изготовлять из перлитного серого чугуна маслотной или индивидуальной отливки при цилиндре из перлитного чугуна — отливаемого в землю.  [c.147]


блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания — патент РФ 2230920

Блок цилиндров содержит цилиндры, имеющие торцы, причем по крайней мере один из торцов цилиндров выполнен со срезом наклонно к продольной оси цилиндра так, что высоту среза Н выбирают из условия LН20L, где L — длина полуволны акустического резонансного колебания в цилиндре, или в виде ломаной линии, или в виде плавной кривой глубиной по продольной оси цилиндра не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания, или в виде фаски длиной не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания. Изобретение позволяет уменьшить износ, а также повысить ресурс работы блока цилиндров. 5 з.п. ф-лы, 7 ил. Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

Формула изобретения

1. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндры, имеющие торцы, отличающийся тем, что по крайней мере один из торцов цилиндров выполнен со срезом наклонно к продольной оси цилиндра так, что высоту среза Н выбирают из условия Lh30 L, где L — длина полуволны акустического резонансного колебания в цилиндре, или в виде ломаной линии, или в виде плавной кривой, глубиной по продольной оси цилиндра не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания, или в виде фаски, длиной не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания.2. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что на торце цилиндра плотно закреплен элемент, материал которого поглощает акустические колебания.3. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что цилиндры выполнены из материала, поглощающего акустические колебания.4. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что стенки цилиндров выполнены из нескольких слоев, по крайней мере один из которых поглощает акустические колебания.5. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что на поверхности цилиндров выполнены проточины глубиной и/или наплывы высотой 0,1-10,0 длин волн акустического резонансного колебания.6. Блок цилиндров по п.5, отличающийся тем, что проточины заполнены материалом, поглощающим акустические колебания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в двигателестроении.Известен блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндры, имеющие торцы (заявка Германии №19812831, кл. F 02 F 7/00, опубл. 1999).Однако в известном изобретении не решена задача уменьшения износа, связанного с возникновением акустических колебаний в цилиндре двигателя.Задачей изобретения является уменьшение износа, связанного с возникновением акустических колебаний в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также повышение ресурса работы блока цилиндров путем поглощения и/или рассеяния акустических колебаний, которые возникают в процессе работы двигателя внутреннего сгорания.Поставленная задача решается тем, что в блоке цилиндров ДВС, содержащем цилиндры, имеющие торцы, по крайней мере один из торцов цилиндров выполнен со срезом наклонно к продольной оси цилиндра так, что высоту среза Н выбирают из условия Lh30L, где L — длина полуволны акустического резонансного колебания в цилиндре, или в виде ломаной линии, или в виде плавной кривой глубиной по продольной оси цилиндра не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания, или в виде фаски длиной не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания.Кроме того, на торце цилиндра может быть плотно закреплен элемент, материал которого поглощает акустические колебания.Цилиндры могут быть выполнены из материала, поглощающего акустические колебания.Стенки цилиндров могут быть выполнены из нескольких слоев, по крайней мере, один из которых поглощает акустические колебания.На поверхности цилиндров могут быть выполнены проточины глубиной и/или наплывы высотой 0,1-10,0 длин волн акустического резонансного колебания.Проточины могут быть заполнены материалом, поглощающим акустические колебания.Изобретение поясняется чертежами, гдена фиг.1 представлена часть сечения внутренней поверхности цилиндра двигателя МеМЗ-969 автомобиля ЗАЗ-969, выполненная вдоль оси цилиндра. Пробег автомобиля ~70 тысяч километров. На фиг.1 видно, что поверхность имеет волнообразный характер со следующими параметрами: расстояние между максимумами составляет примерно 4 мм, перепад высот от максимума до минимума 10-15 мкм. Такой характер износа может осуществляться за счет возникновения в материале цилиндра стоячих ультразвуковых колебаний;на фиг.2 — показан цилиндр, один из торцов которого выполнен со срезом наклонно к продольной оси цилиндра;на фиг.3 — цилиндр, торец которого выполнен с конусообразной фаской;на фиг.4 — цилиндр, торец которого имеет форму плавной кривой;на фиг.5 — цилиндр, на торце которого плотно закреплен элемент из материала, поглощающего акустические колебания;на фиг.6 — цилиндр, на поверхности которого выполнены проточины;на фиг.7 — цилиндр с проточинами, которые заполнены материалом, поглощающим акустические колебания.Для предотвращения преждевременного износа поверхностей цилиндров в блоке цилиндров, связанного с резонансными поверхностными колебаниями, в данном изобретении предлагается подавить или ослабить их за счет рассеяния или поглощения. Ослабление амплитуды стоячих волн достигается путем изменения угла плоскости сечения торца цилиндра по отношению к его продольной оси. В этом случае добротность резонатора, в качестве которого в данном случае является цилиндр (или поверхность цилиндра), резко падает. Отраженные от плоскости торца, не перпендикулярной к продольной оси цилиндра, акустические волны пойдут не строго в обратном направлении, а под углом и после многократного отражения будут постепенно затухать. При этом стоячая поверхностная волна не будет образовываться или будет существенно меньшей амплитуды, соответственно, не будет возникать дополнительных разрушающих сил. Предлагаемый блок имеет цилиндр (цилиндры) с плоскостью сечения хотя бы одного из торцов, не перпендикулярной к продольной оси цилиндра (см. фиг.2).В этом случае в прямоугольном треугольнике катет D равен диаметру цилиндра, а катет Н лежит вдоль длины цилиндра и определяется длиной полуволны резонансного колебания, угол — это угол между катетом Н и гипотенузой К образованного треугольника.При выполнении торца со срезом наклонно к продольной оси цилиндра высоту среза Н выбирают из условия Lh30L, где L — длина полуволны акустического резонансного колебания в цилиндре.Возможно подавление акустических колебаний за счет выполнения фаски определенной формы, например, в виде усеченного конуса или другой фигуры вращения с условием, что длина Н вдоль продольной оси цилиндра составит не менее половины и не более десяти длин волн L акустического резонансного колебания (фиг.3).Торцы цилиндров могут быть выполнены таким образом, что их сечение не будет лежать в одной плоскости, а будет иметь вид ломаной линии (например, зигзаг) или плавной кривой (например, волнистая линия, синусоида), позволяющие эффективно рассеивать акустическую волну (см. фиг.4). Параметры плавной кривой и ломаной линии также будут определяться длиной волны акустического колебания.Как правило, эффективно подавить возникновение резонансных колебаний приведенными параметрами удается при параметрах, описанных выше, которые находятся в пределах не менее половины и не более десяти длин волн акустического резонансного колебания, при Н менее 0,1 длины волны акустические колебания поглощаются и рассеиваются очень слабо, а при Н более 10 длин волн эта величина становится соизмеримой с размерами цилиндра и технически неудобной в исполнении и работе двигателя.Достаточно хорошо можно подавлять акустические колебания, если к торцу цилиндра плотно прикрепить материал, эффективно поглощающий акустические колебания (см. фиг.5). В качестве материала, эффективно поглощающего акустические колебания, используют, например, чугун, пенометалл.На внутренней и/или внешней поверхности цилиндра могут быть выполнены проточины глубиной 0,1-10,0 длин волн акустических резонансных колебаний (фиг.6) и/или наплывы с высотой 0,1-10,0 длин волн акустических резонансных колебаний.Вышеуказанные проточины могут быть заполнены материалом, поглощающим акустические колебания (фиг.7). В качестве материалов, поглощающих акустические колебания, используют, например, чугун, пенометалл.Проточины также могут быть заполнены материалом, который сам может слабо поглощать колебания, но из-за эффекта многократного отражения и преломления эффективно рассеивать колебания.Хорошие условия для рассеяния поверхностных волн создают проточины, расположенные как перпендикулярно продольной оси цилиндра, так и под углом к продольной оси. Наиболее оптимально, когда проточины расположены не строго перпендикулярно оси. Также, в случае выполнения проточин под углом, движение колец поршня по поверхности цилиндра будет более плавным.Проточины могут иметь форму, отличную от прямоугольной, например, выполненные в виде полумесяца.Проточины не обязательно должны быть по всей огибающей цилиндра. Они эффективно рассеивают поверхностные волны и в том случае, когда они короткие, но в сумме перекрывают всю или большую часть проекции цилиндра на плоскость, перпендикулярную его оси.Предлагаемый блок цилиндров на поверхности скольжения может содержать чередующиеся участки, имеющие различные скорости распространения поверхностных акустических колебаний, например, переплавление, отожженные или закаленные участки, с характерным размером участков 0,1-10,0 длин волн акустических резонансных колебаний. Характерный размер от 0,1 до 10 длин волн определяется тем, что через более короткие участки акустическая волна проходит практически без потери энергии, а при участках более 10 размеров длины волны уменьшается количество переходов между участками на протяжении одного цилиндра и эффективность гашения акустических колебаний падает.Для изготовления предлагаемого цилиндра может быть использован материал, который сам эффективно поглощает акустические колебания, например, чугун или крупнозернистая сталь с зерном или сверхструктурой (конгломератом зерен) 0,1-10,0 длин волн акустических резонансных колебаний, пенометалл.Возможно подавление резонансных колебаний за счет выполнения стенки цилиндров из нескольких слоев, по крайней мере, один из которых хорошо поглощает акустические колебания. В этом случае представляется перспективным использование пенометаллов, обладающих одновременно хорошей теплопроводностью и большим коэффициентом затухания для акустических волн.

Замедленная съемка работающего двигателя с прозрачным цилиндром завораживает

Вам не нужно быть инженером, чтобы оценить внутреннюю работу двигателя внутреннего сгорания. Благодаря этому видео вам даже не нужно любить автомобили или или что-нибудь с двигателем, работающим на топливе, чтобы быть полностью очарованным тем, что вы видите здесь. На самом деле, мы бы даже сказали, что это настоящее кинематографическое искусство, и оно приходит к вам благодаря одноцилиндровому двигателю от старой Honda ZR75. Конечно, есть немного больше, чем это.

На самом деле, есть еще лота , начиная с нестандартной стенки цилиндра из акрила. TROdesigns на YouTube показывает нам весь процесс создания этого уникального двигателя, и этот прозрачный цилиндр, очевидно, является ключом. Как и следовало ожидать, он не такой прочный, как стандартный однорядный двигатель Honda, поэтому для уменьшения нагрузки цилиндр сделан немного выше, чтобы снизить степень сжатия. Поршень также отполирован, а поршневые кольца изготовлены с нуля, чтобы двигатель работал дольше.

И запускается. Кадры высокоскоростной камеры превращают этот механический фильм в навязчиво красивое произведение изобразительного искусства. Это четырехтактный двигатель, и при замедлении движения вы можете четко видеть аспекты каждого шага. Топливно-воздушная смесь такта впуска заполняет цилиндр туманом, включающим видимые капельки топлива. В ходе такта сжатия поршень поднимается, а поток масла вокруг колец меняет ориентацию под давлением. Рабочий такт является наиболее драматичным, поскольку смесь воспламеняется, но в такте выпуска газы высасываются наружу с удивительной силой.

Мы увидели несколько разных видов этого безумного двигателя, работающего как в режиме реального времени, так и в замедленном темпе, и мы могли наблюдать за ним часами. Одно дело знать, как работает двигатель, но видеть такие компоненты в действии дает совершенно новую оценку тому, что большинство людей считает само собой разумеющимся.

Не удивляйтесь, если вы обнаружите, что смотрите этот клип несколько раз, и вам определенно захочется не сходить с него до самого конца. С приглушенным освещением мощность и выхлоп приобретают совершенно новый уровень потрясающести.

Двигатель внутреннего сгорания двустороннего действия

Краткий обзор:
С точки зрения отношения мощности к массе двигателя, двухтактные двигатели имеют как минимум на 40 % лучшую производительность, чем четырехтактные, но они производят нежелательные уровни выбросов при плохом управлении смазкой. Следовательно, это будет основной задачей в ДВС двойного действия. Двигатель внутреннего сгорания двойного действия (ДВС), имеющий камеру сгорания с каждой стороны поршня, может стать подходящим механизмом для будущих двигателей из-за повышения топливной эффективности ДВС и принятия всех законов о выбросах, которые являются основными целями все автомобильные компании.

Исходная информация: (Рис.1)
В этом изобретении использовалась технология MCE-5, в которой переменная степень сжатия (VCR) использовалась в качестве управляющего параметра для повышения эффективности двигателя в любых рабочих условиях. Технология MCE-5 является многообещающим механизмом VCR для двигателей недалёкого будущего, поскольку её долговечность, стоимость и производственные проблемы были решены, при этом она показывает лучшие характеристики. Например, производительность его 2,2-литрового двигателя сравнима с 5,4-литровым двигателем Ford.

Наше изобретение: (Рис.2)
В данном изобретении смазанная зона ориентирована на зону контакта поршня со стенкой цилиндра. В штоке линейного ползуна, соединяющего поршень с коленчатым валом, предусмотрено отверстие с трубой меньшего размера посередине, через которую прокачивается масло. Масло проходит через небольшие отверстия на обоих концах поршня, сразу под маслосъемными кольцами. После смазки и охлаждения поршня масло всасывается через большие отверстия, расположенные в средней части поршня, и выводится в картер через пространство коаксиальной трубы и отверстия ползуна.С помощью этого механизма смазывается область контакта поршня и стенки цилиндра.

Результаты:
1- Правильная смазка контактной площадки.
2- Наслаждаемся светлым будущим технологии MCE-5 (Нет долговечности, стоимости, производства и т. д.).
3- Удвоение выходной мощности при меньшем весе двигателя.
4- Снижение эффективности не более чем на 2-3% из-за потерь на трение.
Последний такт двигателей будет следующим: (Рис.3)
Верхняя камера: -сгорание -расширение -выпуск -впуск -сжатие
Нижняя камера: -сжатие -сгорание -расширение -выпуск -впуск
Вся вышеуказанная информация адаптировано из разных аутентичных источников.Пожалуйста, не стесняйтесь для получения дополнительной информации.

Давление в баллоне – обзор

VI. Давление в цилиндрах и эффекты диссоциации

Повышение пикового давления в цилиндрах имеет два важных последствия: (a) Увеличиваются механические напряжения в компонентах двигателя. В настоящее время большие двигатели работают при пиковом давлении до 170 бар (Herrman and Magnet, 1985). Высокое давление газа также имеет тенденцию вызывать увеличение потерь на трение из-за повышенного давления за верхним поршневым кольцом.б) степень диссоциации снижается при прочих равных условиях. Это показано на рисунке 38, который относится к сжиганию этилена (C 2 H 4 ) с воздухом в стехиометрических пропорциях. На рис. 38 показано, как изменяется равновесный состав продуктов сгорания этилена в зависимости от давления.

Рисунок 38. Влияние давления на диссоциацию.

Уже упоминалось (раздел I) о том, что двигатель с прямым впрыском обычно имеет меньший удельный расход топлива, чем двигатель с прямым впрыском.Эта тема будет далее обсуждаться здесь с особым упором на важность местных соотношений воздух/топливо. В общем, если капли топлива сгорают в области, где есть дефицит кислорода, будет образовываться большое количество окиси углерода. Если позже в процессе горения становится доступным больше кислорода, этот монооксид углерода может окисляться или не окисляться до диоксида углерода, в зависимости от температуры. Если к тому времени, когда станет доступным дополнительный кислород, температура упадет ниже примерно 1800 К, концентрация монооксида углерода останется «замороженной» на прежнем уровне, и существенного превращения в диоксид углерода не произойдет.

Если воздушно-топливная смесь неоднородна, то в выхлопных газах может появиться значительное количество окиси углерода, даже если общий коэффициент эквивалентности может быть значительно ниже единицы. Это показано для случая двигателя с искровым зажиганием на рис. 39 (Uyehara, 1980a), где процентное содержание окиси углерода в выхлопных газах представлено как функция коэффициента эквивалентности. Есть четыре кривые. Кривые A и B представляют прогнозируемые концентрации в начале такта расширения и при открытии выпускного клапана (EVO) соответственно.Расчеты проводились при степени сжатия 8 и температуре воздуха 830 К в конце такта сжатия; предполагались условия равновесия. Кривая C и точки D представляют собой измеренные концентрации CO. В ходе испытаний, к которым относятся точки D, большое внимание уделялось тому, чтобы индуцированный заряд был однородным; топливо и воздух перед подачей в двигатель тщательно перемешивались в системе баков и экранов. Видно, что в этих условиях и при стехиометрической смеси доля СО в выхлопе была очень низкой — около 0.3%. Кривая C, напротив, представляет данные испытаний, в которых топливо впрыскивалось во впускной коллектор, так что у него было гораздо меньше возможностей для надлежащего смешивания с воздухом; таким образом, в момент воспламенения можно ожидать, что отношение эквивалентности будет значительно варьироваться от точки к точке внутри камеры сгорания. Был измерен общий коэффициент эквивалентности; условия работы в точности соответствовали условиям точек D. Видно, что концентрация угарного газа в выхлопе больше, чем для гомогенной смеси; разница особенно заметна для стехиометрических и более слабых смесей.Казалось бы, в случае гомогенной смеси угарный газ образуется более или менее равномерно по всей камере сгорания, а при неоднородной смеси имеются локальные богатые горючим зоны, в которых происходит образование окись углерода относительно высока. Когда температура падает ниже примерно 1400°C, концентрация угарного газа замерзает. Казалось бы, если общий коэффициент эквивалентности меньше единицы, то для снижения концентрации угарного газа в выхлопе желательно иметь однородный заряд в камере сгорания, без зон локального обогащения.

Рис. 39. Концентрация монооксида углерода — зависимость от коэффициента эквивалентности. (Уехара, 1980).

Перепечатано с разрешения © 1980 Society of Automotive Engineers, Inc. Copyright © 1980

Рассмотрим двигатель IDI, в котором объем форкамеры равен половине общего объема зазора, а другая половина состоит из зазора в цилиндр вместе с соединительным каналом. При высоких нагрузках масса воздуха, попавшего в предкамеру сгорания в ВМТ, будет значительно меньше половины имеющейся общей массы.Это связано с тем, что воздух в предкамере забирает тепло от относительно горячих поверхностей канала и предкамеры и, следовательно, имеет несколько меньшую плотность, чем воздух в пространстве над поршнем. Все топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания; таким образом, коэффициент эквивалентности там будет высоким, а отношения [CO 2 ]/[CO] и [H 2 O]/[H 2 ] будут относительно низкими. Хотя позже в процессе сгорания становится доступным намного больше кислорода, когда частично сгоревшие газы попадают в главный цилиндр, окисление СО далеко не полное, и как только температура падает ниже 1800 К, реакция становится чрезвычайно медленной.Таким образом, уровень CO в выхлопных газах может быть довольно высоким, даже если общий коэффициент эквивалентности слабее стехиометрического.

Везде, где есть участки обогащенной смеси в общей обедненной смеси, в выхлопных газах может быть значительная концентрация монооксида углерода. С монооксидом углерода будет связан водород, часть которого не сможет окислиться до воды, когда локальный коэффициент эквивалентности будет высоким. Относительные пропорции CO 2 , CO, H 2 O и H 2 определяются уравнением «водяного газа»:

CO+h3O⇌CO2+h3

Константа диссоциации для этой реакции на

Kp=pCO2ph3pCOph3O=nCO2nh3nCOnh3O

, так как количество молей каждого вида одинаково (один).

Из измерений состава отработавших газов можно в обратном порядке определить K p и, следовательно, на основе табличных значений K p в зависимости от температуры определить температура, при которой реакция замерзала. На рис. 40 показан такой график. В этом случае оценочное значение температуры замерзания составило 1670 К, но большинство значений, приведенных в литературе, выше этого — около 1800 К.

Рисунок 40. Определение температуры «замерзания» по составу выхлопных газов.

Как указывалось ранее, когда смесь не является гомогенной и в некоторых частях обедненной в целом загрузки имеются богатые карманы, в продуктах сгорания будут присутствовать монооксид углерода и водород, а также диоксид углерода и вода. Эффективное сгорание требует, чтобы пропорции углекислого газа и воды были как можно выше и чтобы они образовывались в начале такта расширения, что подразумевает близкое приближение к сгоранию при постоянном объеме.В двигателе IDI неизбежно образование относительно большого количества окиси углерода и водорода в камере предварительного сгорания. Эти газы проходят в пространство над поршнем, где смешиваются с воздухом. Реакции происходят, но по мере того, как поршень опускается на такте расширения, температура падает; когда он достигает критического значения, концентрации различных видов замирают на их нынешнем уровне.

Watson and Kamel (1979) использовали компьютерную модель для сравнения скоростей сгорания в двигателях с прямым и прямым впрыском, в остальном схожих.На рис. 41 показаны графики зависимости скорости сгорания от угла поворота коленчатого вала для двух случаев. Ясно видна большая продолжительность сгорания в двигателе IDI; хотя первая стадия сгорания в форкамере завершается относительно быстро, вторая стадия (в цилиндре) протекает сравнительно медленно.

Рисунок 41. Сравнение скоростей сгорания для двигателей с прямым и прямым впрыском.

Анализ жизненного цикла двигателя внутреннего сгорания с помощью термической истории головки цилиндров и сканирующей электронной микроскопии

Образец цитирования: Лима, Э., Коста К., Медейрос А. и Медейрос Дж., «Анализ жизненного цикла двигателя внутреннего сгорания с помощью термической истории головки цилиндров и сканирующей электронной микроскопии», Технический документ SAE 2006-01-2802, 2006 г., https://doi.org/10.4271/2006-01-2802.
Скачать ссылку

Автор(ы): Эрика К.С. Лима, Клебер М.Л Коста, Антонио М. Медейрос, Жоао Т.Н. Медейрос

Филиал: Федеральный университет Риу-Гранди-ду-Норти — UFRN, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica

Страницы: 9

Событие: Конгресс и выставка SAE Brasil 2006 г.

ISSN: 0148-7191

Электронный ISSN: 2688-3627

Цилиндр, поршень и топливо для двигателей внутреннего сгорания!

Привет Мин Тхань..

Вы можете использовать алюминий от старого поршня от автомобиля, так как алюминий имеет сплав внутри. Расплавьте старый поршень и залейте его в стальную трубу. Дайте ему остыть, тогда у вас есть материал для поршня, чтобы создать поршень на токарном станке.

Материал поршневых колец найти несложно: Старый распредвал или тормозной диск от автомобиля.

Формула размера поршневого кольца:
Толщина поршневого кольца: Диаметр: 25 = Толщина поршневого кольца.
Высота поршневого кольца: Толщина = Высота.
Кольцевой зазор: толщина x 4 = кольцевой зазор.(Не устанавливается в отверстие цилиндра! При установке в отверстие цилиндра кольцевой зазор меньше. Правило относительно кольцевого зазора: зазор 0,0889 мм на 25,4 мм диаметра цилиндра. Пример: 101,6 мм (отверстие) x 0,0889 мм = Минимальный зазор 0,35 мм. )

Важно помнить: диаметр поршня не должен совпадать с диаметром цилиндра. Также диаметр поршня немного меньше диаметра цилиндра, когда двигатель холодный. Когда двигатель работает, поршень будет горячим и расширяться до тех пор, пока диаметр поршня не станет таким же, как диаметр цилиндра.Если поршень имеет тот же диаметр, что и диаметр цилиндра, он застрянет в цилиндре, когда двигатель горячий. Настоящий поршень немного конусообразный, а верхняя часть поршня меньше юбки поршня.

Когда я создавал поршень, я взял расчет теплового расширения, выбранный по коэффициенту расширения материала. Я установлю диапазон температур между 150-250 градусами Цельсия и рассчитаю окончательный диаметр поршня, когда двигатель горячий. Затем на токарном станке, когда поршень холодный, точу до нужного диаметра, некоторое время подгоняю наждачной бумагой до нужного диаметра.Я предпочитаю конический поршень: юбка поршня почти такого же диаметра, как отверстие цилиндра, а верхняя часть поршня имеет размер диаметра, когда поршень холодный. Когда поршень горячий, это будет «параллельный» поршень. Погуглите: Как рассчитать коэффициент теплового расширения.

Стенка цилиндра должна быть отшлифована до поперечной штриховки, чтобы было много масляных карманов, тогда поршневое кольцо/цилиндр прослужит долго.

 

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Движение жидкости в цилиндре двигателей внутреннего сгорания — лекция ученого Фримена 1986 года | Дж.Жидкости инж.

Поле течения в цилиндре двигателей внутреннего сгорания является наиболее важным фактором, регулирующим процесс сгорания. Таким образом, это оказывает большое влияние на работу двигателя. В этой статье рассматриваются те аспекты движения газа в, внутри и из цилиндра двигателя, которые определяют характеристики сгорания и возможности дыхания в двигателях с искровым зажиганием и двигателях с воспламенением от сжатия или дизельных двигателях. Сначала обобщается необходимая справочная информация о рабочих циклах поршневого двигателя, первичном влиянии движения поршня и процессах искрового зажигания и сгорания в дизельном двигателе.Затем рассматриваются характеристики потока через впускные и выпускные клапаны в четырехтактных двигателях и через отверстия в гильзе цилиндра в двухтактных двигателях. Эти потоки управляют потоком воздуха через двигатель и создают поток в цилиндрах, который контролирует последующий процесс сгорания. Существенные особенности обычных течений в цилиндрах — крупномасштабные вращающиеся потоки, создаваемые конической впускной струей, создание и развитие завихрения вокруг оси цилиндра, течения, возникающие при сжатии из-за формы камеры сгорания, называемой хлюпающей, течение во время Затем описываются процесс сгорания и двухтактные продувочные потоки.Затем определяются и обсуждаются характеристики турбулентности этих течений. Наконец, рассмотрены явления течения, возникающие вблизи стенок, которые важны для явлений теплопередачи и выбросов углеводородов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.