Έμβολο κινητήρα - τι είναι και για ποιο σκοπό

Οι σύγχρονοι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν πολύπλοκο σχεδιασμό σε σύγκριση με τα ανάλογα που κατασκευάστηκαν στην αυγή της αυτοκινητοβιομηχανίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι κατασκευαστές εγκαθιστούν πρόσθετα ηλεκτρονικά συστήματα στη μονάδα ισχύος για να εξασφαλίσουν σταθερότητα, οικονομία και αποδοτικότητα.

Παρά την λεπτότητα των ηλεκτρικών συστημάτων, η συσκευή ICE παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητη. Τα κύρια στοιχεία της μονάδας είναι:

• Μηχανισμός μανιβέλας;
• Ομάδα κυλίνδρου-εμβόλου;
• Πολλαπλή εισαγωγής και εξαγωγής.
• Μηχανισμός διανομής αερίου
• Σύστημα λίπανσης κινητήρα.

Μηχανισμοί όπως η διανομή μανιβέλας και αερίου πρέπει να συγχρονίζονται. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη στη μονάδα δίσκου. Μπορεί να είναι ζώνη ή αλυσίδα.

Κάθε μονάδα κινητήρα εκτελεί μια σημαντική λειτουργία, χωρίς την οποία είναι αδύνατη η σταθερή λειτουργία (ή γενικά η λειτουργικότητα) της μονάδας ισχύος. Σκεφτείτε ποια λειτουργία εκτελεί το έμβολο στον κινητήρα, καθώς και τη δομή του.

Τι είναι το έμβολο του κινητήρα;

Αυτό το μέρος είναι εγκατεστημένο σε όλους τους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Χωρίς αυτό, είναι αδύνατο να διασφαλιστεί η περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Ανεξάρτητα από την τροποποίηση της μονάδας (δίχρονη ή τετράχρονη), η λειτουργία του εμβόλου παραμένει αμετάβλητη.

Αυτό το κυλινδρικό κομμάτι συνδέεται με μια ράβδο σύνδεσης, η οποία με τη σειρά της στερεώνεται στον στροφαλοφόρο άξονα του στροφαλοφόρου άξονα. Σας επιτρέπει να μετατρέψετε την ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα της καύσης.

Ο χώρος πάνω από το έμβολο ονομάζεται θάλαμος εργασίας. Όλες οι πινελιές του κινητήρα του αυτοκινήτου λαμβάνουν χώρα σε αυτό (παράδειγμα τετράχρονης τροποποίησης):

• Η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει και ο αέρας αναμιγνύεται με καύσιμο (σε μοντέλα ατμοσφαιρικών καρμπυρατέρ) ή ο ίδιος ο αέρας αναρροφάται (για παράδειγμα, ο αέρας απορροφάται σε έναν κινητήρα ντίζελ και το καύσιμο τροφοδοτείται μετά τη συμπίεση του όγκου στον επιθυμητό βαθμό).
• Όταν το έμβολο κινείται προς τα πάνω, όλες οι βαλβίδες είναι κλειστές, το μείγμα δεν έχει πουθενά, συμπιέζεται.
• Στο υψηλότερο σημείο (ονομάζεται επίσης νεκρός), ένας σπινθήρας παρέχεται στο μείγμα πεπιεσμένου αέρα-καυσίμου. Μια απότομη απελευθέρωση ενέργειας σχηματίζεται στην κοιλότητα (το μίγμα αναφλέγεται), λόγω της οποίας συμβαίνει διαστολή, η οποία κινεί το έμβολο προς τα κάτω.
• Μόλις φτάσει στο χαμηλότερο σημείο, ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και τα καυσαέρια αφαιρούνται μέσω της πολλαπλής εξαγωγής.

Πανομοιότυποι κύκλοι εκτελούνται από όλα τα στοιχεία της ομάδας εμβόλου του κινητήρα, μόνο με μια συγκεκριμένη μετατόπιση, η οποία εξασφαλίζει ομαλή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα.

Λόγω της στεγανότητας μεταξύ των τοιχωμάτων του κυλίνδρου και των δακτυλίων Ο του εμβόλου, δημιουργείται πίεση, λόγω του οποίου αυτό το στοιχείο κινείται στο κάτω νεκρό κέντρο. Δεδομένου ότι το έμβολο του παρακείμενου κυλίνδρου συνεχίζει να περιστρέφει τον στροφαλοφόρο άξονα, το πρώτο κινείται στον κύλινδρο στο πάνω νεκρό κέντρο. Έτσι προκύπτει μια παλινδρομική κίνηση.

Σχεδιασμός εμβόλου

Μερικοί άνθρωποι αναφέρονται σε ένα έμβολο ως μια συλλογή μερών που είναι προσαρτημένα στον στροφαλοφόρο άξονα. Στην πραγματικότητα, είναι ένα στοιχείο με κυλινδρικό σχήμα, το οποίο αναλαμβάνει μηχανικό φορτίο κατά τη διάρκεια της μικροεκρηκτικής μίξης καυσίμου και αέρα στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης.

Η συσκευή εμβόλου περιλαμβάνει:

• κάτω μέρος;
• αυλακώσεις o-ring
• φούστα.

Το έμβολο συνδέεται στη ράβδο σύνδεσης με έναν χαλύβδινο πείρο. Κάθε στοιχείο έχει τη δική του λειτουργία.

Κάτω

Αυτό το μέρος του τμήματος αναλαμβάνει μηχανική και θερμική πίεση. Είναι το κάτω όριο του θαλάμου εργασίας στον οποίο πραγματοποιούνται όλα τα παραπάνω βήματα. Το κάτω μέρος δεν είναι πάντα ομοιόμορφο. Το σχήμα του εξαρτάται από το μοντέλο του κινητήρα στον οποίο είναι εγκατεστημένος.

Στεγανοποιητικό μέρος

Σε αυτό το μέρος, τοποθετούνται ξύστρες λαδιού και δακτύλιοι συμπίεσης. Παρέχουν μέγιστη στεγανότητα μεταξύ του κυλίνδρου του μπλοκ κυλίνδρων, λόγω του οποίου, με την πάροδο του χρόνου, δεν φθείρονται τα κύρια στοιχεία του κινητήρα, αλλά οι αντικαταστάσιμοι δακτύλιοι.

Η πιο συνηθισμένη τροποποίηση είναι για τρεις δακτυλίους Ο: δύο δακτυλίους συμπίεσης και μία ξύστρα λαδιού. Το τελευταίο ρυθμίζει τη λίπανση των κυλινδρικών τοιχωμάτων. Το σετ του κάτω μέρους και του τμήματος στεγανοποίησης συχνά ονομάζεται κεφαλή εμβόλου από μηχανικούς αυτοκινήτων.

Φούστα

Αυτό το τμήμα του εξαρτήματος εξασφαλίζει μια σταθερή κάθετη θέση. Τα τοιχώματα της φούστας οδηγούν το έμβολο και το εμποδίζουν να ανατραπεί, πράγμα που θα αποτρέψει την ομοιόμορφη κατανομή του μηχανικού φορτίου στα τοιχώματα του κυλίνδρου.

Κύριες λειτουργίες εμβόλου

Η κύρια λειτουργία του εμβόλου είναι να ωθεί τον στροφαλοφόρο άξονα πιέζοντας τη ράβδο σύνδεσης. Αυτή η ενέργεια συμβαίνει όταν ένα μείγμα καυσίμου και αέρα αναφλέγεται. Η επίπεδη κάτω επιφάνεια παίρνει όλη τη μηχανική καταπόνηση.

Εκτός από αυτήν τη λειτουργία, αυτό το μέρος έχει μερικές ακόμη ιδιότητες:

• Σφραγίζει τον θάλαμο εργασίας στον κύλινδρο, λόγω του οποίου η απόδοση από την έκρηξη έχει το μέγιστο ποσοστό (αυτή η παράμετρος εξαρτάται από το βαθμό συμπίεσης και το μέγεθος της συμπίεσης). Εάν οι δακτύλιοι Ο είναι φθαρμένοι, η στεγανότητα υποφέρει και ταυτόχρονα μειώνεται η απόδοση της μονάδας ισχύος.
• Ψύχει το θάλαμο εργασίας. Αυτή η λειτουργία αξίζει ένα ξεχωριστό αντικείμενο, αλλά εν συντομία, όταν αναφλεγεί μέσα στον κύλινδρο, η θερμοκρασία αυξάνεται απότομα σε 2 χιλιάδες βαθμούς. Για να αποφευχθεί η τήξη του εξαρτήματος από αυτό, είναι εξαιρετικά σημαντικό να αφαιρέσετε τη θερμότητα. Αυτή η λειτουργία εκτελείται από τους δακτυλίους στεγανοποίησης, τον πείρο εμβόλου μαζί με τη ράβδο σύνδεσης. Αλλά τα κύρια στοιχεία που διαχέουν τη θερμότητα είναι το λάδι και ένα νέο μέρος του μείγματος αέρα-καυσίμου.

Τύποι εμβόλων

Μέχρι σήμερα, οι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει μεγάλο αριθμό διαφορετικών τροποποιήσεων εμβόλου. Το κύριο καθήκον σε αυτήν την περίπτωση είναι να επιτευχθεί η «χρυσή μέση» μεταξύ της μείωσης της φθοράς των εξαρτημάτων, της παραγωγικότητας της μονάδας και της επαρκούς ψύξης των στοιχείων επαφής.

Απαιτούνται περισσότεροι φαρδιοί δακτύλιοι για να κρυώσει καλύτερα το έμβολο. Αλλά με αυτό, η απόδοση του κινητήρα μειώνεται, καθώς μέρος της ενέργειας θα διαρκέσει για να ξεπεράσει τη μεγαλύτερη δύναμη τριβής.

Σχετικά με το σχεδιασμό, όλα τα έμβολα χωρίζονται σε δύο τροποποιήσεις:

• Για δίχρονους κινητήρες. Ο πυθμένας τους έχει σφαιρικό σχήμα, το οποίο βελτιώνει την αφαίρεση των προϊόντων καύσης και την πλήρωση του θαλάμου εργασίας.
• Για τετράχρονους κινητήρες. Σε τέτοιες τροποποιήσεις, το κάτω μέρος θα είναι κοίλο ή επίπεδο. Η πρώτη κατηγορία είναι ασφαλέστερη όταν ο χρονισμός της βαλβίδας μετατοπιστεί - ακόμη και με τη βαλβίδα ανοιχτή, το έμβολο δεν θα συγκρουστεί με αυτό, καθώς υπάρχουν αντίστοιχες εσοχές σε αυτό. Επίσης, αυτά τα στοιχεία παρέχουν καλύτερη ανάμιξη του μείγματος στον θάλαμο εργασίας.

Τα έμβολα για κινητήρες ντίζελ είναι μια ξεχωριστή κατηγορία ανταλλακτικών. Πρώτον, είναι πολύ ισχυρότερες από τα ανάλογα των κινητήρων εσωτερικής καύσης βενζίνης. Αυτό είναι απαραίτητο επειδή πρέπει να δημιουργηθεί πίεση άνω των 20 ατμοσφαιρών μέσα στον κύλινδρο. Λόγω των υψηλών θερμοκρασιών και της τεράστιας πίεσης, ένα συμβατικό έμβολο θα καταρρεύσει εύκολα.

Δεύτερον, τέτοια έμβολα έχουν συχνά ειδικές εσοχές που ονομάζονται θάλαμοι καύσης εμβόλου. Δημιουργούν στροβιλισμούς στη διαδρομή εισαγωγής, παρέχοντας βελτιωμένη ψύξη του καυτού αμαξώματος καθώς και αποτελεσματικότερη ανάμιξη καυσίμου / αέρα.

Υπάρχει επίσης μια άλλη ταξινόμηση αυτών των στοιχείων:

• Εκμαγείο. Κατασκευάζονται με χύτευση σε ένα στερεό κενό, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία σε τόρνους. Τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται σε ελαφρά οχήματα.
• Εθνικές ομάδες. Αυτά τα μέρη συναρμολογούνται από διαφορετικά μέρη, γεγονός που καθιστά δυνατό τον συνδυασμό υλικών για μεμονωμένα στοιχεία εμβόλου (για παράδειγμα, η φούστα μπορεί να είναι κατασκευασμένη από κράμα αλουμινίου και ο πυθμένας μπορεί να είναι κατασκευασμένος από χυτοσίδηρο ή χάλυβα). Λόγω του υψηλού κόστους και της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού, τέτοια έμβολα δεν είναι εγκατεστημένα σε συμβατικούς κινητήρες. Η κύρια εφαρμογή μιας τέτοιας τροποποίησης είναι οι μεγάλοι κινητήρες εσωτερικής καύσης που λειτουργούν με καύσιμο ντίζελ.

Απαιτήσεις για έμβολα κινητήρα

Προκειμένου το έμβολο να ανταποκριθεί στην εργασία του, πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες απαιτήσεις κατά την κατασκευή του:

1. Πρέπει να αντέχει φορτία υψηλής θερμοκρασίας, χωρίς να παραμορφώνεται υπό μηχανική καταπόνηση, και έτσι ώστε η απόδοση του κινητήρα να μην πέφτει με αλλαγή θερμοκρασίας, το υλικό δεν πρέπει να έχει υψηλό συντελεστή διόγκωσης.
2. Το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται το μέρος δεν πρέπει να φθαρεί γρήγορα ως αποτέλεσμα της εκτέλεσης της λειτουργίας ενός ρουλεμάν μανικιού.
3. Το έμβολο πρέπει να είναι ελαφρύ, επειδή καθώς η μάζα αυξάνεται ως αποτέλεσμα της αδράνειας, το φορτίο στη ράβδο σύνδεσης και το στρόφαλο αυξάνεται αρκετές φορές.

Όταν επιλέγετε ένα νέο έμβολο, είναι εξαιρετικά σημαντικό να λάβετε υπόψη τις συστάσεις του κατασκευαστή, διαφορετικά ο κινητήρας θα αντιμετωπίσει επιπλέον φορτία ή ακόμη και θα χάσει τη σταθερότητα.

Ερωτήσεις και απαντήσεις:

Τι κάνουν τα έμβολα σε έναν κινητήρα; Στους κυλίνδρους, εκτελούν παλινδρομικές κινήσεις λόγω της καύσης του μείγματος αέρα-καυσίμου και της πρόσκρουσης στον στρόφαλο από παρακείμενα έμβολα που κινούνται προς τα κάτω.

Τι είδους πιστόνια υπάρχουν; Με συμμετρικές και ασύμμετρες φούστες με διαφορετικά πάχη πάτου. Υπάρχουν έμβολα ελεγχόμενης εκτόνωσης, auto thermal, autotermatic, duoterm, με διαφράγματα, με λοξότμητη φούστα, Evotec, σφυρήλατο αλουμίνιο.

Ποια είναι τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του εμβόλου; Τα έμβολα διαφέρουν όχι μόνο στο σχήμα, αλλά και στον αριθμό των υποδοχών για την εγκατάσταση δακτυλίων Ο. Η φούστα του εμβόλου μπορεί να είναι κωνική ή σε σχήμα κάννης.