پیستون موتور یکی از مهمترین قطعات است و البته عملکرد موفقیت آمیز موتور و عمر طولانی آن به مواد و کیفیت پیستون ها بستگی دارد. در این مقاله ، که بیشتر برای مبتدیان طراحی شده است ، همه چیز (خوب ، یا تقریباً همه چیز) که با پیستون مرتبط است ، شرح داده می شود ، یعنی: هدف پیستون ، ساختار ، مواد و فناوری آن برای تولید پیستون و سایر تفاوت های ظریف.

من می خواهم بلافاصله به خوانندگان عزیز هشدار دهم که اگر برخی از تفاوت های مهم مربوط به پیستون ها یا فناوری ساخت آنها ، قبلاً در مقاله دیگری با جزئیات بیشتری نوشته ام ، البته برای من منطقی نیست که در این مورد خود را تکرار کنم مقاله. من به سادگی پیوند مناسب را قرار می دهم ، با کلیک بر روی آن خواننده عزیز ، در صورت تمایل ، می تواند به مقاله دیگری با جزئیات بیشتر مراجعه کرده و در آن با اطلاعات لازم در مورد پیستون ها با جزئیات بیشتر آشنا شود.

در نگاه اول ، بسیاری از مبتدیان ممکن است فکر کنند که پیستون یک قسمت نسبتاً ساده است و نمی توان چیزی ایده آل تر در تکنولوژی تولید ، شکل و طراحی آن ارائه داد. اما در واقعیت ، همه چیز چندان ساده نیست و با وجود سادگی ظاهری شکل ، پیستون ها و فناوری های ساخت آنها هنوز در حال بهبود است ، به ویژه در مدرن ترین (سری یا ورزشی) موتورهای اجباری با دور بالاتر. اما بیایید از خود جلو نرویم و از ساده به پیچیده شروع کنیم.

برای شروع ، ما پیستون (پیستون) را در یک موتور برای چه کار می کنیم ، چگونه کار می کند ، پیستون ها برای موتورهای مختلف چگونه است ، و سپس به آرامی به فناوری های تولید می پردازیم.

پیستون موتور برای چیست؟

پیستون ، به دلیل مکانیزم میل لنگ (و - شکل زیر را ببینید) ، به طور متقابل در سیلندر موتور حرکت می کند ، به عنوان مثال ، به سمت بالا حرکت می کند - برای مکش در سیلندر و فشرده سازی مخلوط کار در محفظه احتراق ، و همچنین به دلیل انبساط گازهای قابل احتراق که در سیلندر به سمت پایین حرکت می کنند ، کار را انجام می دهد ، انرژی حرارتی سوخت احتراق را به انرژی حرکت تبدیل می کند ، که (از طریق انتقال) به چرخاندن چرخ های محرک خودرو کمک می کند.

پیستون موتور و نیروهای وارد بر آن: الف - نیروی فشار پیستون به دیواره های سیلندر ؛ B - نیروی حرکت پیستون به پایین ؛ B نیروی منتقل شده از پیستون به میله اتصال است و بالعکس ، G نیروی فشار گازهای احتراق است که پیستون را به سمت پایین حرکت می دهد.

یعنی در حقیقت ، بدون پیستون در موتور تک سیلندر ، یا بدون پیستون در موتور چند سیلندر ، حرکت وسیله نقلیه ای که موتور روی آن نصب شده است غیرممکن است.

علاوه بر این ، همانطور که از شکل مشخص است ، چندین نیرو روی پیستون عمل می کنند (همچنین نیروهای مخالف در یک شکل نشان داده نمی شوند ، و از پایین به بالا پیستون را فشار می دهند).

و بر اساس این واقعیت که چندین نیرو بر روی پیستون فشار می آورند و کاملاً قوی هستند ، پیستون باید دارای ویژگی های مهمی باشد ، یعنی:

• توانایی پیستون موتور برای تحمل فشار زیاد گازهای منبسط شده در محفظه احتراق.
• توانایی فشرده سازی و مقاومت در برابر فشار بالای سوخت فشرده (به ویژه در).
• توانایی مقاومت در برابر نفوذ گازها بین دیواره های استوانه و دیواره های آن.
• توانایی انتقال فشار زیاد به میله اتصال ، از طریق پین پیستون ، بدون شکستن.
• توانایی فرسودگی طولانی مدت در اثر اصطکاک در برابر دیواره های سیلندر.
• توانایی گود شدن در سیلندر به دلیل انبساط حرارتی موادی که از آن ساخته شده است.
• پیستون موتور باید بتواند دمای احتراق بالای سوخت را تحمل کند.
• دارای استحکام بالا با وزن کم برای از بین بردن ارتعاش و اینرسی است.

و اینها همه الزامات پیستون ها نیستند ، به ویژه در موتورهای مدرن با دور بالا. ما بیشتر در مورد خواص مفید و الزامات پیستون های مدرن صحبت خواهیم کرد ، اما ابتدا اجازه دهید دستگاه پیستون مدرن را بررسی کنیم.

همانطور که در شکل مشاهده می کنید ، یک پیستون مدرن را می توان به چند قسمت تقسیم کرد که هر یک از آنها مهم است و عملکردهای خاص خود را دارد. اما در زیر مهمترین قسمتهای اصلی پیستون موتور شرح داده می شود و ما با مهمترین و مهمترین قسمت - از پایین پیستون - شروع می کنیم.

قسمت پایین (پایین) پیستون موتور.

این بالاترین و پر بارترین سطح پیستون است که مستقیماً به داخل محفظه احتراق موتور قرار دارد. و ته هر پیستون نه تنها با نیروی فشار زیاد گازهایی که با سرعت زیاد منبسط می شوند ، بلکه با دمای احتراق بالای مخلوط کار بارگیری می شود.

علاوه بر این ، پایین پیستون با مشخصات آن سطح زیرین خود محفظه احتراق را مشخص می کند و همچنین پارامتر مهمی مانند آن را تعیین می کند. به هر حال ، شکل پایین پیستون ممکن است به برخی پارامترها بستگی داشته باشد ، به عنوان مثال ، محل شمع یا انژکتور در محفظه احتراق ، محل و اندازه باز شدن سوپاپ ، قطر صفحات سوپاپ - در عکس سمت چپ ، به وضوح می توانید فرورفتگی صفحات سوپاپ را در پایین پیستون مشاهده کنید ، که دریچه های ملاقات را با قسمت پایین حذف می کند.

همچنین ، شکل و اندازه پایین پیستون بستگی به حجم و شکل محفظه احتراق موتور یا ویژگیهای تأمین مخلوط سوخت و هوا به آن دارد-به عنوان مثال ، در برخی از موتورهای دو زمانه قدیمی ، برآمدگی برجستگی مشخصی در انتهای پیستون ایجاد شده است که نقش بازتابنده را بازی می کند و جریان محصولات احتراق را هنگام پاکسازی هدایت می کند. این برآمدگی در شکل 2 نشان داده شده است (بیرون زدگی در پایین نیز در شکل بالا قابل مشاهده است ، جایی که ترتیب پیستون نشان داده شده است). به هر حال ، شکل 2 همچنین گردش کار یک موتور دو زمانه باستانی و چگونگی تأثیر برجستگی در پایین پیستون بر پر شدن مخلوط کار و انتشار گازهای خروجی (یعنی برای بهبود ضربات) را نشان می دهد.

موتور سیکلت دو زمانه - گردش کار

اما در برخی از موتورها (به عنوان مثال ، در برخی از موتورهای دیزلی) ، در قسمت پایین پیستون در مرکز ، برعکس ، یک شکاف دایره ای وجود دارد که به دلیل آن حجم محفظه احتراق افزایش می یابد و بر این اساس ، فشرده سازی نسبت کاهش می یابد

اما ، از آنجا که یک شکاف با قطر کوچک در مرکز پایین برای پر کردن مطلوب با مخلوط کار مطلوب نیست (چرخش های ناخواسته ظاهر می شود) ، بنابراین در بسیاری از موتورها ، فرورفتگی در مرکز ته پیستون متوقف شده است.

و برای کاهش حجم محفظه احتراق ، باید به اصطلاح جابجایی کننده ها را تهیه کرد ، یعنی یک کف با حجم خاصی از مواد ایجاد کنید ، که کمی بالاتر از صفحه اصلی پایین پیستون واقع شده است.

خوب ، شاخص مهم دیگر ضخامت کف پیستون است. هرچه ضخامت آن بیشتر باشد ، پیستون قوی تر است و بار و گرما و قدرت بیشتری را می تواند برای مدت زمان طولانی تحمل کند. و هرچه قسمت پایین پیستون نازک تر باشد ، احتمال فرسودگی یا تخریب فیزیکی قسمت پایین بیشتر است.

اما با افزایش ضخامت کف پیستون ، جرم پیستون به ترتیب افزایش می یابد ، که برای موتورهای اجباری با دور بالا بسیار نامطلوب است. و بنابراین ، طراحان سازش می کنند ، یعنی میانگین طلایی بین قدرت و وزن را "می گیرند" ، و البته آنها دائماً در تلاش هستند تا فناوریهای تولید پیستون برای موتورهای مدرن را بهبود بخشند (در مورد فناوریها بعداً بیشتر).

زمین بالای پیستون

همانطور که در شکل بالا که طراحی پیستون موتور را نشان می دهد ، مشاهده می شود ، سر فرود فاصله از پایین پیستون تا بالاترین حلقه فشاری آن است. لازم به ذکر است که هرچه فاصله از پایین پیستون تا حلقه فوقانی کمتر باشد ، یعنی ناحیه بالایی نازک تر باشد ، تنش حرارتی بیشتر توسط عناصر پایین پیستون تجربه می شود و سریعتر آنها فرسوده شدن

بنابراین ، برای موتورهای اجباری با فشار زیاد ، مطلوب است که قسمت بالا ضخیم تر شود ، اما این همیشه انجام نمی شود ، زیرا این می تواند ارتفاع و جرم پیستون را نیز افزایش دهد ، که برای موتورهای اجباری و دور بالا نامطلوب است. در اینجا ، و همچنین با ضخامت کف پیستون ، مهم است که یک حد وسط پیدا کنید.

قسمت آب بندی پیستون.

این بخش از پایین زمین بالا شروع می شود تا شیار پایین ترین حلقه پیستون به پایان می رسد. شیارهای حلقه های پیستون در قسمت آب بندی پیستون قرار دارند و خود حلقه ها (فشرده سازی و روغن قابل جدا شدن) وارد می شوند.

شیارهای حلقه ها نه تنها حلقه های پیستون را در محل خود نگه می دارند ، بلکه حرکت آنها را نیز تضمین می کنند (به دلیل شکاف های خاص بین حلقه ها و شیارها) ، که باعث می شود حلقه های پیستون به دلیل کشسانی خود آزادانه فشرده و منبسط شوند (که بسیار مهم است اگر سیلندر فرسوده باشد و شکل بشکه داشته باشد) ... این امر همچنین باعث فشار دادن حلقه های پیستون به دیواره های سیلندر می شود ، که باعث از بین رفتن گاز می شود و حتی اگر سیلندر کمی فرسوده شده باشد ، به خوبی کمک می کند.

همانطور که در شکل دستگاه پیستون مشاهده می شود ، در شیار (های) در نظر گرفته شده برای حلقه تراشنده روغن سوراخ هایی برای جریان برگشت روغن موتور وجود دارد که حلقه (یا حلقه های) روغن تراشنده هنگامی که از دیواره سیلندر برداشته می شود. پیستون در سیلندر حرکت می کند.

علاوه بر عملکرد اصلی (برای جلوگیری از نفوذ گاز) منطقه آب بندی ، دارای ویژگی مهم دیگری است - حذف (به طور دقیق تر ، توزیع) بخشی از گرمای پیستون به سیلندر و کل موتور. البته ، برای توزیع کارآمد (حذف) گرما و جلوگیری از نفوذ گاز ، مهم است که حلقه های پیستون نسبتاً محکم در شیارهای آنها ، اما به ویژه در سطح دیواره سیلندر قرار بگیرند.

سر پیستون موتور.

سر پیستون یک قسمت معمولی است که شامل قسمت پایین پیستون و قسمت مهر و موم آن است که قبلاً در بالا توضیح دادم. هرچه سر پیستون بزرگتر و قوی تر باشد ، قدرت آن بیشتر است ، اتلاف گرما بهتر است و بر این اساس ، منبع طولانی تر است ، اما جرم آن نیز بیشتر است ، که ، همانطور که در بالا ذکر شد ، برای موتورهای دور بالا نامطلوب است. و برای کاهش وزن ، بدون کاهش منابع ، می توان با بهبود تکنولوژی ساخت ، قدرت پیستون را افزایش داد ، اما بعداً در این مورد جزئیات بیشتری خواهم نوشت.

به هر حال ، من تقریباً فراموش کردم بگویم که در برخی از طرح های پیستون های مدرن ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم ، یک درج nirezist در سر پیستون ساخته شده است ، یعنی یک لبه از nirezist (چدن با دوام و مقاوم در برابر خوردگی) در سر پیستون ریخته می شود.

یک شیار در این لبه برای بالاترین و پر بارترین حلقه پیستون فشاری بریده می شود. و اگرچه به لطف درج ، جرم پیستون کمی افزایش می یابد ، اما مقاومت و سایش آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد (به عنوان مثال ، پیستون های داخلی ما Tutaev ، تولید شده در TMZ ، دارای یک درج مقاوم در برابر نی).

ارتفاع پیستون فشاری

ارتفاع تراکم عبارت است از فاصله بر حسب میلی متر از پایین پیستون تا محور پین پیستون (یا بالعکس). پیستون های مختلف ارتفاع فشاری متفاوتی دارند و البته هرچه فاصله از محور پین تا پایین بیشتر باشد ، بیشتر است و هرچه بزرگتر باشد ، فشرده سازی بهتر و احتمال نفوذ گاز کمتر است ، اما همچنین نیروی اصطکاک و حرارت پیستون بیشتر است.

در موتورهای قدیمی کم سرعت و دور کم ، ارتفاع فشرده سازی پیستون بیشتر بود و در موتورهای مدرن با دور بیشتر کمتر. در اینجا نیز یافتن یک حد وسط که بستگی به اجبار موتور دارد بسیار مهم است (هرچه دور در دقیقه بیشتر باشد اصطکاک کمتر و ارتفاع فشرده سازی کمتر باید باشد).

دامن پیستون موتور.

دامن قسمت پایینی پیستون نامیده می شود (قسمت راهنما نیز نامیده می شود). دامن شامل باس های پیستونی سوراخ شده است که پین ​​پیستون در آنها وارد شده است. سطح خارجی دامن پیستون سطح هدایت کننده (نگهدارنده) پیستون است و این سطح مانند حلقه های پیستون به دیواره سیلندر می مالد.

لبه هایی در وسط دامن پیستون وجود دارد که سوراخ هایی برای پین پیستون دارد. و از آنجا که وزن مواد پیستون در جزر و مد بیشتر از سایر قسمتهای دامن است ، تغییر شکل ناشی از اثر دما در صفحه برجسته ها بیشتر از سایر قسمتهای پیستون خواهد بود.

بنابراین ، برای کاهش اثرات دما (و تنش) بر پیستون ، بخشی از مواد از دو طرف سطح دامن ، تقریباً تا عمق 0.5-1.5 میلی متر برداشته می شود و فرورفتگی های کوچکی به دست می آید. این فرورفتگی ها ، که یخچال نامیده می شوند ، نه تنها به از بین بردن اثرات و تغییر شکل دما کمک می کند ، بلکه از تشکیل لک جلوگیری می کند و همچنین روانکاری پیستون را هنگام حرکت در سیلندر بهبود می بخشد.

همچنین لازم به ذکر است که دامن پیستون شکل مخروطی دارد (در بالا در پایین باریک تر است ، در پایین پهن تر است) ، و در صفحه ای عمود بر محور پین پیستون شکل دارد از یک بیضی شکل این انحرافات از شکل استوانه ای ایده آل حداقل است ، یعنی فقط چند صد میلی متر دارند (این مقادیر متفاوت هستند - هرچه قطر بزرگتر باشد ، انحراف بیشتر است).

مخروط مورد نیاز است به طوری که پیستون به طور یکنواخت از حرارت منبسط می شود ، زیرا در بالا دمای پیستون بالاتر است و
انبساط حرارتی نیز بیشتر است. و از آنجا که قطر پیستون در پایین کمی کوچکتر از قسمت پایین است ، پس از انبساط از گرم شدن ، پیستون نزدیک به یک سیلندر ایده آل شکل می گیرد.

خوب ، بیضی شکل برای جبران سایش سریع دیوارهای دامن طراحی شده است ، جایی که اصطکاک بیشتر است و در سطح حرکت میله اتصال ، بیشتر فرسوده می شود.

به لطف دامن پیستون (دقیقتر ، سطح جانبی آن) ، موقعیت مطلوب و صحیح محور پیستون نسبت به محور سیلندر موتور تضمین می شود. با کمک سطح جانبی دامن ، نیروهای جانبی از طریق نیروی جانبی A به سیلندر موتور منتقل می شوند (به بالا ترین شکل در متن و همچنین شکل سمت راست مراجعه کنید) ، که به صورت دوره ای روی پیستون ها و سیلندرها ، هنگامی که پیستون ها در حین چرخش میل لنگ (مکانیسم میله اتصال میل لنگ) جابجا می شوند.

همچنین ، به لطف سطح جانبی دامن ، گرما از پیستون به سیلندر (و همچنین از حلقه های پیستون) برداشته می شود. هرچه سطح جانبی دامن بزرگتر باشد ، اتلاف گرما بهتر است ، گاز کمتر نشت می کند ، پیستون کمتر با ساییدگی بوش سر بالای میله اتصال (یا با پردازش نادرست بوش) ضربه می زند - شکل سمت چپ را ببینید) با این حال ، مانند سه حلقه فشرده سازی ، نه دو (من در این مورد با جزئیات بیشتر نوشتم).

اما اگر دامن پیستون خیلی طولانی باشد ، جرم آن بیشتر است ، اصطکاک بیشتری در برابر دیواره های سیلندر ایجاد می شود (در پیستون های مدرن ، برای کاهش اصطکاک و سایش ، آنها شروع به استفاده از یک پوشش ضد اصطکاک روی دامن کردند) و وزن اضافی و اصطکاک در موتورهای مدرن (یا اسپرت) با دور بالا بسیار نامطلوب است و بنابراین ، در چنین موتورهایی ، دامن به تدریج بسیار کوتاه می شود (به اصطلاح مینی دامن) و به تدریج تقریباً از شر آن خلاص می شوند-به این ترتیب T پیستون شکل ، که در عکس سمت راست نشان داده شده است ، ظاهر شد.

اما پیستونهای T شکل دارای معایبی نیز هستند ، به عنوان مثال ، آنها ممکن است به دلیل سطح روغن ناکافی دامن بسیار کوتاه (و در دورهای پایین) مجدداً با اصطکاک در برابر دیواره های سیلندر دچار مشکل شوند.

با جزئیات بیشتر در مورد این مشکلات ، و همچنین در چه مواردی پیستون های T شکل با مینی دامن در برخی از موتورها مورد نیاز است ، و در آنها چنین نیست ، من مقاله مفصل جداگانه ای نوشتم. همچنین در مورد تکامل شکل پیستون موتور می گوید - توصیه می کنم آن را بخوانید. خوب ، من فکر می کنم ما قبلاً دستگاه پیستون را کشف کرده ایم و به آرامی به فناوری های تولید پیستون می رویم تا بفهمیم کدام پیستون به روش های مختلف بهتر است و کدام بدتر است (دوام کمتری دارد).

پیستون برای موتورها - مواد تولیدی.

هنگام انتخاب مواد برای تولید پیستون ، شرایط سختی اعمال می شود ، یعنی:

• مواد پیستون باید دارای خواص ضد اصطکاک (ضد تشنج) عالی باشند.
• مواد پیستون موتور باید دارای مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی باشند.
• مواد پیستون باید دارای چگالی کم و رسانایی گرمایی خوبی باشند.
• مواد پیستون باید در برابر خوردگی مقاوم باشند.
• ماده پیستون باید ضریب انبساط خطی پایینی داشته باشد و تا حد ممکن به ضریب انبساط مواد دیواره های استوانه نزدیک یا مساوی باشد.

چدن.

پیشتر ، در آغاز کار موتور ، از همان روزهای اولین اتومبیل ها ، موتورسیکلت ها و هواپیماها (هواپیماها) ، چدن خاکستری برای مواد پیستون (به هر حال ، برای پیستون های کمپرسور نیز استفاده می شد). البته ، مانند هر ماده دیگری ، چدن هم مزایا و هم معایبی دارد.

از مزایای آن ، باید به مقاومت در برابر سایش خوب و استحکام کافی اشاره کرد. اما مهمترین مزیت پیستون های چدنی نصب شده در موتورهای دارای بلوک چوبی (یا آستر) ضریب انبساط حرارتی مشابه سیلندر موتور چدنی است. این بدان معناست که فاصله های حرارتی را می توان به حداقل رساند ، یعنی بسیار کمتر از پیستون آلومینیومی که در سیلندر چدنی کار می کند. این امر باعث افزایش قابل توجه فشرده سازی و منابع گروه پیستون شد.

از دیگر مزایای پیستون های چدنی ، کاهش اندک (فقط 10٪) مقاومت مکانیکی هنگام گرم شدن پیستون است. با استفاده از پیستون آلومینیومی ، کاهش قدرت مکانیکی در هنگام گرمایش به میزان قابل توجهی بیشتر است ، اما بیشتر در زیر.

اما با ظهور موتورهای گردان بیشتر ، هنگام استفاده از پیستون های چدنی ، نقطه ضعف اصلی آنها با سرعت بالا آشکار شد - در مقایسه با پیستون های آلومینیومی ، جرم نسبتاً بزرگی است. و آنها به تدریج به ساخت پیستون از آلیاژهای آلومینیوم حتی در موتورهای دارای بلوک چدنی یا آستر روی آوردند ، اگرچه مجبور بودند پیستون های آلومینیومی با فاصله های حرارتی بسیار بزرگتر بسازند تا گوه پیستون آلومینیومی را از بین ببرند. استوانه چدنی

به هر حال ، پیش از این روی پیستون های برخی از موتورها ، یک برش مایل به دامن ایجاد شده بود ، که ویژگی های فنری دامن پیستون آلومینیومی را فراهم می کرد و از گیر افتادن آن در سیلندر چدنی جلوگیری می کرد - نمونه ای از چنین پیستونی روی موتور موتور سیکلت IZH-49 دیده می شود).

و با ظهور سیلندرهای مدرن یا بلوک های سیلندر ، کاملاً از آلومینیوم ، که دیگر در آنها آسترهای چدنی وجود ندارد (یعنی با نیکاسیل یا) ، تولید پیستون های آلومینیومی با حداقل فاصله حرارتی امکان پذیر شد ، زیرا انبساط حرارتی یک سیلندر آلیاژی تقریباً مشابه پیستون آلیاژی شده است.

آلیاژهای آلومینیوم.تقریباً همه پیستون های مدرن در موتورهای سری از آلومینیوم ساخته شده اند (به جز پیستون های پلاستیکی در کمپرسورهای ارزان قیمت چینی).

پیستون های ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم نیز دارای مزایا و معایبی هستند. از مزایای اصلی ، باید به وزن کم پیستون سبک آلیاژی اشاره کرد که برای موتورهای پرسرعت مدرن بسیار مهم است. وزن یک پیستون آلومینیومی البته به ترکیب آلیاژ و تکنولوژی ساخت پیستون بستگی دارد ، زیرا وزن یک پیستون جعلی بسیار کمتر از یک پیستون ساخته شده از یک آلیاژ با ریخته گری است ، اما در مورد فناوری ها کمی دیرتر خواهم نوشت.

مزیت دیگر پیستون های آلیاژی سبک ، که تعداد کمی از مردم از آن اطلاع دارند ، هدایت حرارتی نسبتاً بالایی است که حدود 3-4 برابر بیشتر از رسانایی حرارتی چدن خاکستری است. اما چرا این یک افتخار است ، زیرا با رسانایی حرارتی بالا و انبساط حرارتی بسیار کوچک نیست و شما مجبور خواهید بود و مجبور به ایجاد فاصله های حرارتی بیشتری خواهید شد ، مگر اینکه البته سیلندر چدنی (اما با سیلندرهای آلومینیومی مدرن این هیچ طولانی تر لازم است)

و واقعیت این است که رسانایی حرارتی بالا اجازه نمی دهد ته پیستون تا بیش از 250 درجه سانتی گراد گرم شود ، و این به پر شدن بسیار بهتر سیلندرهای موتور کمک می کند و البته باعث افزایش بیشتر نسبت فشرده سازی در موتورهای بنزینی و در نتیجه افزایش قدرت آنها

به هر حال ، به منظور تقویت پیستون های ریخته شده از آلیاژ سبک ، مهندسان عناصر تقویت کننده مختلف را به طراحی خود اضافه می کنند - به عنوان مثال ، دیوارها و قسمت پایین پیستون را ضخیم تر می کنند ، و باس های زیر پین پیستون بیشتر ریخته می شوند عظیم خوب ، یا آنها از همان چدن درج می کنند ، من قبلاً در مورد آن در بالا نوشتم. و البته ، همه این تقویت کننده ها جرم پیستون را افزایش می دهند ، و در نتیجه مشخص می شود که پیستون قدیمی و قوی تر ، از چدن ، وزن خود را نسبت به پیستون سبک آلیاژی تقریباً 10 ، کاهش می دهد - 15 درصد

و در اینجا این س anyoneال از هر کسی می پرسد ، آیا ارزش شمع را دارد؟ ارزشش را دارد ، زیرا آلیاژهای آلومینیوم دارای یک ویژگی عالی هستند - آنها حرارت را سه برابر بهتر از چدن یکسان دفع می کنند. و این ویژگی مهم در موتورهای مدرن با دور بالا (اجباری و داغ) ، که نسبت تراکم نسبتاً بالایی دارند ، ضروری است.

علاوه بر این ، فن آوری های مدرن برای تولید پیستون های جعلی (در مورد آنها کمی بعد) قدرت را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و وزن قطعات را کاهش می دهد ، و نیازی به تقویت چنین پیستونی با درج های مختلف یا ریخته گری های بزرگتر نیست.

معایب پیستونهای ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از: ضریب نسبتاً زیاد انبساط خطی آلیاژهای آلومینیوم ، که در آن تقریباً دو برابر پیستونهای ساخته شده از چدن است.

یکی دیگر از اشکالات مهم پیستون های آلومینیومی ، کاهش نسبتاً زیاد مقاومت مکانیکی هنگام افزایش دمای پیستون است. به عنوان مثال: اگر پیستون آلیاژی تا سیصد درجه گرم شود ، این منجر به کاهش قدرت آن تا نصف (حدود 55 - 50 درصد) می شود. و برای پیستون چدنی ، هنگامی که گرم می شود ، قدرت به طور قابل توجهی کمتر کاهش می یابد - فقط 10 - 15. اگرچه پیستون های مدرن از آلیاژهای آلومینیوم به وسیله فورج و نه ریخته گری ساخته می شوند ، اما هنگام گرم شدن قدرت بسیار کمتری را از دست می دهند.

در بسیاری از پیستون های آلومینیومی مدرن ، کاهش قدرت مکانیکی و انبساط حرارتی بسیار زیاد با فن آوری های پیشرفته تولید که جایگزین ریخته گری سنتی شده اند (بیشتر در این مورد در زیر) و همچنین درج های مخصوص جبران کننده (به عنوان مثال ، درج های ناشی از niresist I) حذف می شود. در بالا ذکر شد) ، که نه تنها قدرت را افزایش می دهد ، بلکه انبساط حرارتی دیوارهای دامن پیستون را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

پیستون موتور - تکنولوژی تولید.

بر هیچ کس پوشیده نیست که با گذشت زمان ، به منظور افزایش قدرت موتورها ، آنها به تدریج شروع به افزایش نسبت فشرده سازی و دور موتور کردند. و به منظور افزایش قدرت بدون آسیب زیاد به عمر پیستون ها ، فن آوری های ساخت آنها به تدریج بهبود یافت. اما بیایید به ترتیب شروع کنیم - با پیستون های ریخته گری معمولی.

پیستون ها با ریخته گری معمولی ساخته می شوند.

این فناوری ساده ترین و قدیمی ترین است ، از ابتدای تاریخ ساخت خودرو و موتور ، از زمان پیستون های چدنی شل

فناوری تولید پیستون برای مدرن ترین موتورها با ریخته گری معمولی تقریباً دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد. پس از همه ، خروجی محصولی است که دارای نقص (منافذ و غیره) است که به طور قابل توجهی قدرت قطعه را کاهش می دهد. و فناوری ریخته گری معمولی در قالب (قالب خنک کننده) بسیار قدیمی است ، از اجداد قدیمی ما وام گرفته شده است که قرن ها پیش تبرهای برنزی را ریخته بودند.

و آلیاژ آلومینیوم ریخته شده در قالب خنک کننده شکل قالب سرد (ماتریس) را تکرار می کند ، و سپس قطعه هنوز نیاز به پردازش حرارتی و روی ماشین آلات دارد و مواد اضافی را حذف می کند ، که زمان زیادی را می گیرد (حتی در دستگاه های CNC) به

قالب گیری تزریقی.

استحکام پیستون ساخته شده با روش ریخته گری ساده زیاد نیست ، به دلیل تخلخل قطعه ، و بتدریج بسیاری از شرکت ها از این روش دور شده و شروع به ریختن پیستون ها تحت فشار کردند ، که باعث افزایش قابل توجه مقاومت شد ، زیرا تقریباً هیچ تخلخل

فناوری قالب گیری تزریقی با فناوری ریخته گری معمولی محورهای عصر برنز تفاوت قابل توجهی دارد و البته ، نتیجه قطعه دقیق تر و با دوام تر با ساختار کمی بهتر است. به هر حال ، با ریختن آلیاژهای آلومینیوم تحت فشار به یک قالب (این فناوری همچنین به عنوان آب بندی مایع نامیده می شود) ، نه تنها پیستون ها ، بلکه قاب برخی موتورسیکلت ها و اتومبیل های مدرن نیز ریخته می شوند.

اما هنوز هم ، این فناوری ایده آل نیست و حتی اگر یک پیستون قالب گیری شده را برداشته و آن را بررسی کنید ، چیزی روی سطح آن پیدا نخواهید کرد ، اما این بدان معنا نیست که همه چیز در داخل عالی است. در واقع ، در فرآیند ریخته گری ، حتی تحت فشار ، ممکن است حفره ها و حفره های داخلی (حباب های ریز) ظاهر شوند ، که قدرت قطعه را کاهش می دهد.

اما با این حال ، قالب گیری تزریقی پیستونی (مهر و موم) بسیار بهتر از ریخته گری معمولی است و این فناوری هنوز در بسیاری از کارخانه ها در تولید پیستون ، قاب ، قطعات شاسی و سایر قطعات خودروها و موتورسیکلت ها استفاده می شود. و چه کسی علاقه مند است که در مورد نحوه ساخت پیستونهای مایع و مزایای آنها با جزئیات بیشتری بخواند ، سپس در مورد آنها می خوانیم.

پیستون جعلی ماشین (موتور سیکلت).

پیستون جعلی برای خودروهای داخلی.

این پیشرفته ترین فناوری در حال حاضر برای تولید پیستون های مدرن آلیاژی سبک است که مزایای زیادی نسبت به پیستون ها دارد و بر روی مدرن ترین موتورهای با دور بالا با نسبت فشرده سازی بالا نصب شده است. پیستون های جعلی ساخته شده توسط شرکت های معتبر عملاً هیچ گونه جنبه منفی ندارند.

اما برای من منطقی نیست که در این مقاله به تفصیل در مورد پیستون های جعلی بنویسم ، زیرا دو مقاله بسیار مفصل در مورد آنها نوشتم که همه می توانند با کلیک روی پیوندهای زیر بخوانند.

به نظر می رسد این همه باشد ، اگر چیز دیگری در مورد جزئیات مهمی مانند پیستون موتور به خاطر بسپارم ، مطمئناً موفقیت را برای همه خواهم افزود.

"موتور احتراق داخلی مدرن از نظر فناوری برجسته ترین محصول نیست. این بدان معنی است که می توان آن را به طور نامحدود بهبود بخشید. "- مت ترویتنیک ، رئیس صندوق سرمایه گذاری ونروک خانواده راکفلر.

یک موتور پیستونی رایگان یک موتور احتراق داخلی خطی بدون میله های اتصال است که در آن حرکت پیستون نه با اتصالات مکانیکی بلکه با نسبت نیروهای گازهای منبسط کننده و بار تعیین می شود.

شورولت ولت ، خودروی برقی با ژنراتور قدرت ، نوامبر امسال وارد بازار آمریکا می شود. ولت از یک موتور الکتریکی قدرتمند که چرخ ها را می چرخاند و یک موتور احتراق داخلی جمع و جور که فقط یک باتری لیتیوم یونی تخلیه شده را شارژ می کند ، استفاده می کند. این واحد همیشه با کارآمدترین سرعت کار می کند. این وظیفه به راحتی توسط یک موتور احتراق داخلی معمولی انجام می شود که به بار بسیار سنگین تری عادت کرده است. با این حال ، ممکن است به زودی با واحدهای بسیار جمع و جور ، سبک ، کارآمد و ارزان جایگزین شود ، که مخصوص کارکردن به عنوان ژنراتور الکتریکی است.

وقتی نوبت به طرح های اساساً جدید موتورهای احتراق داخلی می رسد ، شکاکان شروع به چروک بینی می کنند و با صدها پروژه شبه انقلابی گرد و خاک در قفسه ها جمع می کنند و آثار مقدس چهار گلدان و یک میل بادامک را تکان می دهند. صد سال تسلط موتور کلاسیک احتراق داخلی هر کس را در بیهودگی نوآوری متقاعد می کند. اما نه متخصصان در زمینه ترمودینامیک. از جمله می توان به پروفسور پیتر ون بلاریگان اشاره کرد.

انرژی قفل شد

یکی از بنیادی ترین مفاهیم موتور احتراق داخلی در تاریخ ، موتور پیستون آزاد است. اولین نامهای وی در ادبیات ویژه به دهه 1920 برمی گردد. تصور کنید یک لوله فلزی با انتهای کور و یک پیستون استوانه ای در داخل آن کشیده شده است. در هر انتهای لوله یک انژکتور تزریق سوخت ، پورت های ورودی و خروجی وجود دارد. بسته به نوع سوخت می توان شمع شمع اضافه کرد. و این همه: کمتر از دوازده قطعه ساده و فقط یک قسمت - متحرک. بعدها ، مدلهای پیچیده تری از موتورهای احتراق داخلی با پیستون آزاد (FPE) ظاهر شد - با دو یا حتی چهار پیستون مخالف ، اما این اصل را تغییر نداد. اصل عملکرد چنین موتورهایی ثابت ماند - حرکت خطی پیستونی پیستون در سیلندر بین دو محفظه احتراق.

از لحاظ نظری ، بازده FPE بیش از 70 است. آنها می توانند با هر نوع سوخت مایع یا گازی کار کنند و بسیار قابل اعتماد و کاملاً متعادل هستند. علاوه بر این ، سبکی ، فشردگی و سهولت تولید آنها مشهود است. تنها مشکل این است که چگونه می توان برق را از چنین موتوری که از نظر مکانیکی یک سیستم بسته است ، حذف کرد؟ چگونه می توان پیستونی را با سرعت 20000 دور در دقیقه تکان داد؟ می توان از فشار گازهای خروجی استفاده کرد ، اما کارایی به طور چشمگیری کاهش می یابد. این مشکل برای مدت طولانی حل نشدنی بود ، اگرچه به طور منظم تلاش می شد. مهندسان جنرال موتورز آخرین کسانی بودند که در دهه 1960 در جریان توسعه کمپرسور برای ماشین آزمایشی توربین گاز دندانهای خود را شکستند. نمونه های عملیاتی پمپ های دریایی مبتنی بر FPE در اوایل دهه 1980 توسط شرکت فرانسوی سیگما و شرکت انگلیسی آلن مونتز تولید شد ، اما به صورت سری به بازار نیامد.

شاید هیچ کس مدت زیادی FPE را به خاطر نمی آورد ، اما شانس کمک کرد. در سال 1994 ، وزارت انرژی ایالات متحده دانشمندان آزمایشگاه ملی ساندیا را مأمور کرد تا کارایی تولید ژنراتورهای قدرت را بر اساس انواع موتورهای احتراق داخلی که با هیدروژن کار می کنند ، مطالعه کنند. این کار به تیم پیتر ون بلاریگان سپرده شد. در جریان پروژه ، ون بلاریگان که از مفهوم FPE آگاه بود ، موفق شد راه حلی مبتکرانه برای مشکل تبدیل انرژی مکانیکی پیستون به الکتریسیته پیدا کند. به جای پیچیدگی طراحی ، که به معنی کاهش کارایی حاصله است ، ون بلاریگان با تفریق ، از پیستون مغناطیسی و سیم پیچ مسی روی سیلندر کمک خواست. با وجود سادگی ، چنین راه حلی در دهه 1960 یا 1970 امکان پذیر نبود. در آن زمان ، هنوز هیچ آهنربای دائمی به اندازه کافی جمع و جور و قوی وجود نداشت. همه اینها در اوایل دهه 1980 با اختراع آلیاژی بر پایه نئودیمیوم ، آهن و بور تغییر کرد.

یک قطعه ترکیبی از دو پیستون ، یک پمپ سوخت و یک سیستم سوپاپ است.

برای این کار در سال 1998 ، ون بلاریگان و همکارانش نیک پارادیزو و اسکات گلدزبورو در کنگره جهانی SAE مهندسان خودرو جایزه افتخاری هری لی ون هورینگ را دریافت کردند. وعده آشکار ژنراتور خطی پیستون آزاد (FPLA) ، همانطور که ون بلاریگان اختراع خود نامید ، وزارت انرژی را متقاعد کرد که بودجه پروژه را تا مرحله آزمایشی ادامه دهد.

پینگ پنگ الکترونیکی

ژنراتور خطی دو زمانه بلاریگان لوله ای است که از فولاد سیلیکون الکتروتکنیکی به طول 30.5 سانتی متر ، قطر 13.5 سانتی متر و وزن کمی بیش از 22 کیلوگرم ساخته شده است. دیواره داخلی استوانه یک استاتور با 78 دور سیم مسی مربع است. آهنرباهای نئودیمیوم قدرتمند در سطح خارجی پیستون آلومینیومی ادغام شده اند. بار سوخت و هوا پس از همگن شدن اولیه به شکل مه وارد محفظه احتراق موتور می شود. احتراق در حالت HCCI انجام می شود - بسیاری از کانون های کوچک احتراق در همان زمان در محفظه ظاهر می شوند. FPLA هیچ سیستم توزیع گاز مکانیکی ندارد - عملکردهای آن توسط خود پیستون انجام می شود.

ترومپت فرانک استلسر

در سال 1981 ، فرانک استلسر مخترع آلمانی یک موتور دو زمانه پیستونی رایگان را نشان داد که از اوایل دهه 1970 در گاراژ خود توسعه می داد. طبق محاسبات او ، موتور 30 ​​درصد مقرون به صرفه تر از موتورهای احتراق داخلی معمولی بود. تنها قسمت متحرک موتور پیستون دوقلو است که با سرعت دیوانه واری در داخل سیلندر می چرخد. یک لوله فولادی به طول 80 سانتیمتر ، مجهز به یک کاربراتور کم فشار از موتورسیکلت هارلی دیویدسون و یک واحد کویل احتراق هوندا ، طبق برآوردهای تقریبی استلزر ، می تواند تا 200 اسب بخار تولید کند. قدرت در فرکانس حداکثر 20000 چرخه در دقیقه. استلسر استدلال کرد که موتورهای او را می توان از فولادهای ساده ساخت و آنها را می توان با هوا و مایع خنک کرد. در سال 1981 ، مخترع موتور خود را به نمایشگاه بین المللی فرانکفورت آورد ، به این امید که شرکت های خودروسازی پیشرو را مورد توجه قرار دهد. در ابتدا ، این ایده برخی از سازندگان خودروهای آلمانی را برانگیخت. به گفته مهندسان اوپل ، موتور نمونه اولیه کارایی حرارتی عالی را نشان داد و قابلیت اطمینان آن کاملاً آشکار بود - عملاً چیزی برای شکستن وجود نداشت. در مجموع هشت قسمت وجود دارد که یکی از آنها در حال حرکت است - یک پیستون دوگانه با شکل پیچیده با سیستم حلقه های آب بندی با وزن کلی 5 کیلوگرم. در آزمایشگاه اوپل ، چندین مدل انتقال نظری برای موتور استلسر توسعه داده شده است ، از جمله مکانیکی ، الکترومغناطیسی و هیدرولیکی. اما هیچ یک از آنها به اندازه کافی قابل اعتماد و م foundثر شناخته نشده است. پس از نمایشگاه اتومبیل فرانکفورت ، استلسر و فرزند فکری او از میدان دید صنعت خودرو ناپدید شدند. چند سال پس از آن ، هر از چند گاهی گزارش هایی در مورد قصد استلسر برای ثبت اختراع فناوری در 18 کشور جهان ، تجهیز نیروگاه های آب شیرین کن در عمان و عربستان سعودی به موتورهای وی و غیره منتشر می شد. در اینترنت موجود است

حداکثر قدرت FPLA 40 کیلووات (55 اسب) با مصرف سوخت متوسط ​​140 گرم در هر کیلووات ساعت است. از نظر کارآیی ، موتور از پیل های سوختی هیدروژنی کمتر نیست - بازده حرارتی ژنراتور هنگام استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت و نسبت تراکم 30: 1 به 65 می رسد. در پروپان کمی کمتر - 56. علاوه بر این دو گاز ، FPLA با اشتها سوخت دیزل ، بنزین ، اتانول ، الکل و حتی روغن گیاهی را هضم می کند.

با این حال ، هیچ چیز با خون کمی داده نمی شود. اگر مشکل تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی با موفقیت توسط وان بلاریگان حل شد ، مدیریت پیستون دمدمی مزاج به یک سردرد جدی تبدیل شد. مرکز مرده بالای مسیر بستگی به نسبت تراکم و میزان احتراق بار سوخت دارد. در حقیقت ، ترمز پیستون به دلیل ایجاد فشار بحرانی در محفظه و متعاقب آن احتراق خود به خود مخلوط رخ می دهد. در موتورهای احتراق داخلی معمولی ، هر چرخه بعدی به دلیل اتصالات مکانیکی سفت و سخت بین پیستون ها و میل لنگ مشابه دوره قبلی است. در FPLA ، مدت زمان تیک و مرکز مرده بالا مقادیری شناور هستند. کوچکترین نادرستی در میزان شارژ سوخت یا بی ثباتی حالت احتراق باعث می شود که پیستون متوقف شود یا به یکی از دیواره های جانبی برخورد کند.

موتور Ecomotors نه تنها با ابعاد و وزن نسبتاً کم متمایز می شود. از نظر خارجی ، واحد مسطح شبیه موتورهای بوکسر سوبارو و پورشه است که مزایای چیدمان خاصی را در قالب مرکز ثقل پایین و خط کاپوت ارائه می دهند. این بدان معناست که خودرو نه تنها پویا ، بلکه به خوبی کنترل می شود.

بنابراین ، یک سیستم کنترل الکترونیکی قدرتمند و سریع برای این نوع موتورها مورد نیاز است. ایجاد آنقدرها هم که به نظر می رسد آسان نیست. بسیاری از کارشناسان این کار را دشوار می دانند. هری اسمیت ، مدیر علمی آزمایشگاه نیروگاه جنرال موتورز می گوید: «موتورهای احتراق داخلی پیستونی رایگان دارای مزایای منحصر به فردی هستند. اما برای ایجاد یک واحد تولید انبوه قابل اعتماد ، هنوز باید اطلاعات زیادی در مورد ترمودینامیک FPE بیاموزید و نحوه کنترل فرایند احتراق را بیاموزید. " پروفسور جان هیوود ، استاد MIT ، او را چنین تکرار می کند: "هنوز نقاط خالی زیادی در این منطقه وجود دارد. این یک واقعیت نیست که FPE قادر به توسعه یک سیستم کنترل ساده و ارزان خواهد بود. "

ون بلاریگان نسبت به همکارانش خوش بین تر است. او استدلال می کند که کنترل موقعیت پیستون را می توان با اطمینان از همان جفت - استاتور و پوسته مغناطیسی پیستون - ارائه کرد. علاوه بر این ، او معتقد است که یک نمونه اولیه ژنراتور کامل با سیستم کنترل تنظیم شده و کارایی حداقل 50 by تا پایان سال 2010 آماده می شود. تأیید غیر مستقیم پیشرفت در این پروژه طبقه بندی بسیاری از جنبه های فعالیت گروه ون بلاریگان در سال 2009 است.

بخش قابل توجهی از تلفات اصطکاکی در موتورهای احتراق داخلی معمولی به دلیل چرخش میله اتصال نسبت به پیستون است. میل لنگ های کوتاه بیشتر از میل لنگ های بلند می چرخند. OPOC دارای میله های اتصال بسیار بلند و نسبتاً سنگینی است که تلفات اصطکاک را کاهش می دهد. طراحی منحصر به فرد میله های اتصال OPOC نیازی به استفاده از پین پیستون برای پیستون های داخلی ندارد. در عوض ، از سوکت های مقعر شعاعی با قطر بزرگ استفاده می شود که داخل آن سر میله اتصال می لغزد. از نظر تئوری ، این طراحی مونتاژ باعث می شود که میله اتصال 67 درصد طولانی تر از حد معمول شود. در موتورهای احتراق داخلی معمولی ، تلفات شدید اصطکاکی در یاتاقان های میل لنگ بارگذاری شده در حین ضربه ایجاد می شود. در OPOC ، این مشکل اصلاً وجود ندارد - بارهای چند جهته خطی روی پیستونهای داخلی و خارجی کاملاً یکدیگر را جبران می کنند. بنابراین ، به جای پنج بلبرینگ میل لنگ ، OPOC فقط به دو عدد نیاز دارد.

مخالفت سازنده

در ژانویه 2008 ، سرمایه گذار مشهور وینود خوسلا از یکی از جدیدترین پروژه های خود به نام EcoMotors رونمایی کرد که یک سال پیش توسط جان کولتی و پیتر هافباوئر ، دو گورو معروف موتور ، تاسیس شد. سوابق هوفباور شامل پیشرفتهای فراوانی است: اولین توربودیزل برای خودروهای سواری فولکس واگن و آئودی ، موتور بوکسور بیتل ، اولین دیزل 6 سیلندر برای ولوو ، اولین دیزل 6 سیلندر خطی Inline-Compact-V برای اولین بار در Golf و VR6 دوگانه آن برای مرسدس ساخته شده است. جان کولتی در بین مهندسان خودرو به همان اندازه شناخته شده است. برای مدت طولانی ، وی بخش Ford SVT را برای توسعه سری های ویژه خودروهای شارژ رهبری کرد.

مجموع دارایی هافباوئر و کولتی بیش از 150 ثبت اختراع ، مشارکت در 30 پروژه برای توسعه موتورهای جدید و 25 پروژه برای خودروهای تولیدی جدید است. EcoMotors به ​​طور خاص برای تجاری سازی مدولار اختراع شده دو سیلندر دو زمانه توربودیزل با فناوری OPOC ایجاد شد.

اندازه کوچک ، نسبت قدرتمند به وزن 3.25 اسب بخار. در هر 1 کیلوگرم جرم (250 اسب بخار در هر 1 لیتر حجم) و یک مخزن محرک 900 نیوتن متر با اشتهای بیش از حد متوسط ​​، توانایی جمع آوری بلوک های 4 ، 6 و 8 سیلندر از ماژول های جداگانه- اینها اصلی هستند مزایای ماژول 100 کیلوگرمی OPOC EM100 ... اگر موتورهای دیزلی مدرن 20 تا 40 درصد کارآمدتر از موتورهای احتراق داخلی بنزینی باشند ، OPOC 50 درصد کارآمدتر از بهترین توربودیزل ها است. راندمان محاسبه شده آن 57 درصد است. با وجود شارژ فوق العاده ، موتور Hoffbauer کاملاً متعادل و بسیار روان کار می کند.

در OPOC ، پیستون ها با میله های اتصال بلند به میل لنگ مرکزی متصل می شوند. فضای بین دو پیستون به عنوان محفظه احتراق عمل می کند. انژکتور سوخت در بالای مرکز مرده و ورودی هوا و خروجی خروجی در مرکز مرده پایین قرار دارد. این چیدمان ، همراه با توربوشارژر برقی ، اطمینان از پاکسازی مطلوب سیلندر را تضمین می کند - در OPOC هیچ سوپاپ یا میل بادامک وجود ندارد.

توربوشارژر جزء لاینفک موتور است که بدون آن عملکرد آن غیرممکن است. قبل از روشن شدن موتور ، توربوشارژر قسمتی از هوا را تا 100 درجه سانتی گراد برای یک ثانیه گرم می کند و آن را به محفظه احتراق پمپ می کند. دیزل OPOC نیازی به دوشاخه ندارد و شروع هوای سرد مشکلی ندارد. در همان زمان ، هافباور موفق شد نسبت فشرده سازی را از 19-22: 1 معمول برای موتورهای دیزلی به 15-16 متوسط ​​کاهش دهد. همه اینها به نوبه خود منجر به کاهش دمای کار در محفظه احتراق و مصرف سوخت می شود.

اسب تروا

از امروز ، EcoMotors دارای سه واحد کاملاً آماده برای تولید با ظرفیت های مختلف است: یک ماژول 13.5 اسب بخار. (ابعاد - 95 میلی متر / 155 میلی متر / 410 میلی متر ، وزن - 6 کیلوگرم) ، 40 اسب بخار (95 میلی متر / 245 میلی متر / 410 میلی متر ، 18 کیلوگرم) و ماژول 325 اسب بخار (400 میلی متر / 890 میلی متر / 1000 میلی متر ، 100 کیلوگرم). هافباوئر و کولتی قصد دارند امسال یک سدان میان رده هیبریدی پنج نفره هیبریدی با ژنراتور دیزل OPOC بر اساس یکی از مدل های اصلی ارائه دهند. میانگین مصرف سوخت دیزل برای این خودرو در حالت های ترکیبی برقی و مختلط از 2 لیتر در صد تجاوز نخواهد کرد. EcoMotors به ​​تازگی مرکز فنی خود را در تروی میشیگان افتتاح کرده است و در حال حاضر به دنبال یک مرکز مناسب برای شروع تولید سری موتورهای خود است. با وجود طبقه بندی نشده این پروژه ، اطلاعات بسیار کمیاب از اعماق شرکت به دست می آید. ظاهراً وینود خوسلا تصمیم گرفت فعلاً برگ برنده های قاتل خود را نگه دارد.

شرایطی بوجود می آید که موتور از کار بیفتد ، "troit" ، دود آبی یا سیاه از لوله اگزوز بیرون می آید.

دلایل چنین نقص هایی می تواند فرسودگی واشر سر سیلندر ، فرسودگی سوپاپ ها یا پیستون ها باشد. در همان زمان ، روغن وارد محفظه احتراق می شود ، رسوبات کربن روی آستر سیلندر و دریچه ها ایجاد می شود ، که آنها را سریعتر فرسوده می کند و زمان سوپاپ مختل می شود. فرسودگی واشر باعث فرار گازهای خارج از موتور می شود ، که با سوت شدید همراه است ، یا اگر بین سیلندرها بسوزد ، گازها وارد سیلندر دیگری می شوند و مخلوط را مختل می کنند ، زیرا ضربات کار بین سیلندرها متفاوت است. علاوه بر این ، فرسودگی واشر مملو از مخلوط کردن روغن موتور با مایع خنک کننده موتور است ، در نتیجه این مخلوط کف می کند و موتور پس از مدت کوتاهی متوقف می شود و تمام این کف در سراسر موتور رکود می کند. هنگامی که پیستون دچار فرسودگی می شود یا سایش شدید حلقه های پورنو اتفاق می افتد ، گازهای خروجی وارد محفظه میل لنگ می شوند و روغن را رقیق می کنند که در نتیجه روانکاری تمام قسمت های مالش را مختل می کند. بسیاری از کارکنان ایستگاه های خدمات ، همراه با صاحبان خودرو ، فشرده سازی سیلندر را بررسی می کنند و اگر طبیعی باشد ، سیلندر خوب است. اصلا اینطور نیست. تراکم خوب نشان دهنده قابلیت استفاده فقط حلقه های پیستون فشاری است و در عین حال ممکن است حلقه های تراشنده روغن با کار خود خوب کنار نیایند و روغن روی سیلندرها باقی بماند که با مخلوط قابل احتراق مخلوط می شود.

برای اطمینان از این که موضوع دقیقاً چیست ، باید سر سیلندر را بردارید ، میل بادامک ها را بردارید ، وضعیت سوپاپ ها ، مهر و موم های سوپاپ سوپاپ و پیستون ها را بررسی کنید ، یعنی همه قطعات باید از نظر بصری بررسی شوند. این فرایند بسیار پر زحمت و وقت گیر است. همه چیز را می توان بیهوده انجام داد اگر علت چنین نقصی ، به عنوان مثال ، مهر و موم سوپاپ های فرسوده باشد ، هنگام تعویض آنها ، برچیدن سر سیلندر ضروری نیست. برای چنین مواردی ، راهی هوشمندانه وجود دارد که چگونه بدون برداشتن سر سیلندر انجام دهید.

ماشین بر روی ترمز دستی نصب شده است ، چرخ محرک بر روی جک برداشته شده است. توصیه می شود قفل های چرخ را زیر چرخ ها نصب کنید ، زیرا احتمال زیادی وجود دارد که خودرو بدون راننده حرکت کند. اتومبیل دنده ای را نزدیک به دنده درگیر می کند. در گیربکس های پنج سرعته ، این معمولاً دنده سوم یا چهارم محسوب می شود. البته شما می توانید هر گونه چرخ دنده دیگر را نیز در اختیار داشته باشید ، اما از تجربه خودم می گویم که چرخاندن میل لنگ به این طریق دشوار و طولانی خواهد بود.

پس از روشن کردن دنده ، پیستون اولین سیلندر موتور را روی ضربه فشاری قرار می دهیم ، شمع را شل کرده و شلنگ کمپرسور را در جای خود نصب می کنیم. توصیه می شود که شلنگ به خوبی در سوراخ شمع قرار گیرد تا در صورت وجود مشکل ، مشکل را مشخص کند. با بستن شلنگ ، هوا را به سیلندر می رسانیم و گوش می دهیم. وقتی همه چیز مرتب باشد ، هوا از سوراخ شمع به عقب برمی گردد. وقتی سوپاپ ورودی می سوزد ، هوا از طریق فیلتر هوا خارج می شود و هنگامی که سوپاپ خروجی به ترتیب از طریق لوله اگزوز می سوزد. هنگامی که پیستون می سوزد ، که به نظر من بدترین اتفاقی است که می تواند از همه موارد فوق رخ دهد ، هوا از طریق تنفس سیستم تهویه میل لنگ خارج می شود. برای این که فرسودگی پیستون را با فرسودگی دریچه ورودی اشتباه نگیرید ، شیلنگ هوا را از بلوک سیلندر جدا کنید ، زیرا مستقیماً به فیلتر هوا متصل است و بیرون آوردن چسب روغن حتی ساده تر خواهد بود. به وقتی سیلندر اول بررسی شد ، به سراغ دومین بروید. و با استفاده از همین روشها ، قابلیت کارکرد استوانه های باقی مانده را بررسی می کنیم.

با تعویض قطعات با قطعات جدید اشکالات موجود برطرف می شود. تعویض مهر و موم های سوپاپ بهتر است با تعویض راهنماهای سوپاپ ترکیب شود و اگر شیرها نیز تعویض شوند حتی بهتر خواهد بود. یک گزینه ارزان این است که حداقل درپوش ها و راهنماها را تعویض کنید و شیر قدیمی را از رسوبات کربن تمیز کنید ، زیرا پس از تعویض درپوش ها ، راهنماها نیز می کوبند و سپس باید دوباره سرسیلندر را باز کنید.

هنگام مونتاژ ، لازم است وضعیت فنر سوپاپ را محکم و محکم و بدون نشست بررسی کنید و در صورت لزوم آن را با یک فن جدید جایگزین کنید. تعویض حلقه های دوخت فقط برای مدت کوتاهی مشکل را برطرف می کند ، زیرا حلقه های جدید در حالی که دود خاکستری از بین می رود به سیلندرها مالیده می شود ، اما در حین سنگ زنی ، حلقه ها نمرات زیادی روی آسترها و به مرور زمان موتور می گذارند. دوباره "سیگار" خواهد کشید

من همیشه گفته ام که اگر مجبور شدید سرسیلندر را بردارید ، باید سوپاپ ها ، مهر و موم ساقه سوپاپ و راهنماهای سوپاپ را تعویض کنید. همچنین درپوش سوپاپ را به همراه سرسیلندر با بنزین ، سوخت دیزل یا نفت سفید بشویید ، محفظه های احتراق سرسیلندر را با نازل سیم فلزی تمیز کرده و سوپاپ ها را خرد کنید.

در پایان کار ، واشر دریچه سوپاپ و واشرهای سرسیلندر را با نوارهای جدید عوض کنید ، آنها را با درزگیر بپوشانید و همه چیز را جمع کنید ، و همه پیچ ها را در یک لحظه خاص محکم کنید.

دوام موتور و قطعات آن 99.9٪ بستگی به راننده دارد. با عملکرد دقیق ، منبع موتور به اندازه کافی افزایش می یابد و مدت طولانی دوام می آورد. اگر همانطور که می گویند شروع شد ، اولین اصرار برای تعمیر مکانیسم توزیع گاز (دود خروجی خاکستری) ، سپس می توانید برای مدتی سوار شوید ، هیچ ضرر بزرگی در دینامیک وجود نخواهد داشت. چنین مشکلی هنوز می تواند به تأخیر بیفتد ، اما هنگامی که از دست دادن قدرت قابل توجهی وجود داشته باشد ، تشخیص و ترمیم خطاهای شناسایی شده در حال حاضر ضروری خواهد بود.

ساده سازی سیستم KShM (مکانیزم میل لنگ) می تواند مزایای آن را برای عملکرد کل موتور به طور کلی افزایش دهد. بسیاری از تیونرها نه تنها میله های اتصال و میل لنگ را روشن می کنند ، بلکه خود پیستون ها را نیز روشن می کنند. اگر بیشتر پیش بروید ، می توانید تسهیل و. اما برای یک مرد معمولی در خیابان ، جذب این اطلاعات بسیار دشوار است. بسیاری در مورد پیستون های موتور شنیده اند ، بسیاری حتی آنها را زنده دیده اند ، اما چرا آنها را سبک کنید - آنها نمی فهمند! امروز سعی می کنم در مورد این روش با کلمات ساده به شما بگویم ، و همچنین در پایان مقاله یک دستورالعمل کوچک برای تسهیل گزینه های استاندارد با دستان خود وجود دارد. پس بخوانید ...

این بخشی از مکانیسم KShM (مکانیزم میل لنگ) است که تنها یک هدف دارد - فشار به سیلندر. فشار را با حرکات رو به بالا ایجاد می کند و به نوبه خود توسط میله اتصال ، که به میل لنگ متصل است ، فشار می یابد. این طرح برای همه شناخته شده است و دیگر تازگی ندارد. خوب است یا نه موضوع دیگری است ، اما شایان ذکر است که بسیار کوچک است.

اگر می خواهید نحوه عملکرد آن را بفهمید ، پس از سرنگ پلاستیکی معمولی (داروخانه) برای عفونت های دارویی استفاده کنید. همچنین دارای پیستونی است که گاهی اوقات دارای لایه لاستیکی است - عملا از کار نسخه فلزی ما تقلید می کند.

به خاطر سپرده شد - مشخص شد ، به نسخه سبک وزن رسید.

چرا به آن نیاز است و چرا نصب شده است؟

اگر همه چیز را در قفسه ها جدا کنید ، این اطلاعات را بدست می آورید.

1) روشن شدن به موتور اجازه می دهد تا در دور بیشتر کار کند ، این برای تنظیم موتورها مفید است ، به عنوان مثال با. و همانطور که می دانید ، در سرعت های بالا ، قدرت افزایش می یابد.

2) سرعت موتور سریعتر می شود ، نیازی به هدر دادن انرژی برای چرخاندن پیستون های سنگین نیست.

3) موتور هموارتر کار می کند ، ضربه زدن کاهش می یابد. یک ویدئوی کوتاه اما آموزشی ببینید.

4) این نظر وجود دارد که منابع قطعات در حال افزایش است. از آنجا که بارهای تجربه شده به دلیل کاهش وزن پیستون کاهش می یابد.

با جمع بندی یک نتیجه متوسط ​​، معلوم می شود - سریعتر (دورهای بالاتر) ، شروع مطمئن تر از حالت سکون ، انفجار کمتر ، منابع بیشتر.

معمولاً چگونه تسکین ایجاد می شود؟

البته ، من می خواهم بفهمم چرا وزن کاهش می یابد و طراحی چه چیزی را قربانی می کند؟

اگر به ساختار یک پیستون "معمولی" نگاه کنید ، می توانید یک استوانه توخالی با ارتفاع تقریبی 80 تا 100 میلی متر (این ابعاد متوسط ​​هستند) را مشاهده کنید. در طلوع ظاهر آنها این گونه بود. اگر وزن خود را کاهش دهید ، حدود 500 - 600 گرم دریافت می کنید. یعنی نیم کیلو به بالا و پایین پرواز می کند و مقداری از انرژی را می گیرد. و هرچه بیشتر انقلاب - انرژی بیشتری باید صرف کنید!

در حال حاضر یک نسخه سبک وزن ، اگر آن را با "معمول" مقایسه کنید پس:

اول ، ارتفاع کاهش می یابد ، (اگر دوباره ابعاد متوسط ​​را بگیریم) - از 50 تا 80 میلی متر.

ثانیاً ، آنها وزن را کاهش می دهند ، البته ، به طور قابل توجهی از کاهش ارتفاع دور می شود ، اما این کافی نیست ، طرفین نیز قطع می شوند. پیستون سبک وزن به اصطلاح "T" شکل می گیرد. "به شکل T" زیرا اگر از یک طرف به آن نگاه کنید ، شبیه حرف "T" است ، به هر حال ، برخی آن را "مثلثی" می نامند.

تنها چیزی که بدون تغییر باقی می ماند سکوی بالایی است ، به هر حال ، برخی از آنها در مواقع مورد نیاز است.

چنین تغییراتی می تواند وزن مناسب را کاهش دهد ، وزن متوسط ​​نسخه لباس حدود 250 گرم است. که دو برابر آسان تر است. و با 4 قطعه ، بیش از 1 کیلوگرم طول می کشد! این برای موتور بسیار مهم است.

چگونه خودتان این کار را انجام دهید؟

من می دانم که بسیاری از مردم از چنین سوالی عذاب می دهند - چگونه می توان یک پیستون سبک را از حالت معمول ساخت ، و آیا به طور کلی امکان پذیر است؟

البته ممکن است ، و برخی از صنعتگران بیش از حد را در گاراژهای خود خرد کرده و قطع می کنند. با این حال ، من می خواهم توجه داشته باشم که ما به ابعاد دقیق برای برش ها و همچنین "توزیع وزن" و "متعادل سازی" نیاز داریم.

طبق معمول ارتفاع و کناره ها را قطع کنید.

کار بسیار پر زحمت و دقیق است ، اگر اشتباهی انجام دهید ، پیستون به محل دفن زباله می رود. بنابراین ، بهتر است ابتدا ابعاد را روی کاغذ رایانه محاسبه کنید.

پس از آن ، می توانید قسمتی را که نیازی به آن ندارید بر روی دستگاه مخصوص برش دهید ، یا می توانید آن را با آسیاب یا ضمیمه های مخصوص مته قطع کنید.

مجدداً توجه می کنم که برش باید دقیق باشد ، در غیر این صورت تعادل پیستون مختل شده و موتور انفجار بزرگی خواهد داشت. بنابراین اگر هرگز این کار را نمی کنید ، باید با "تیونر" شهر خود تماس بگیرید. آنها ممکن است قبلاً این مشکل را پشت سر گذاشته باشند.

و از تجربه شخصی خواهم گفت ، گاهی اوقات بهتر است یک کیت آماده برای واحد خود خریداری کنید ، آنها نیز به مقدار زیاد در سایت های اینترنتی به فروش می رسند.

پیستون موتور قطعه ای استوانه ای است که در داخل سیلندر رفت و برگشت می کند. این یکی از مشخصه ترین قسمت های موتور است ، زیرا اجرای فرآیند ترمودینامیکی که در موتور احتراق داخلی اتفاق می افتد دقیقاً با کمک آن اتفاق می افتد. پیستون:

• با درک فشار گازها ، نیروی حاصله را به
• مهر و موم محفظه احتراق ؛
• گرمای اضافی را از آن خارج می کند

عکس بالا چهار ضربه پیستون موتور را نشان می دهد.

شرایط شدید مواد پیستون را تعیین می کند

پیستون در شرایط شدید کار می کند که ویژگی های بارز آن عبارتند از: فشار ، بارهای اینرسی و دما. به همین دلیل است که الزامات اصلی مواد برای تولید آن عبارتند از:

• استحکام مکانیکی بالا ؛
• هدایت حرارتی خوب ؛
• چگالی کم ؛
• ضریب ناچیز انبساط خطی ، خواص ضد اصطکاک ؛
• مقاومت در برابر خوردگی خوب

پارامترهای مورد نیاز مربوط به آلیاژهای آلومینیوم خاص است که با استحکام ، مقاومت در برابر حرارت و سبکی مشخص می شود. به ندرت از چدن های خاکستری و آلیاژهای فولادی در ساخت پیستون استفاده می شود.

پیستون ها می توانند عبارتند از:

• قالب؛
• جعلی

در اولین تجسم ، آنها با قالب تزریق ساخته می شوند. قطعات جعلی با مهر زنی از آلیاژ آلومینیوم با افزودن کمی سیلیکون (به طور متوسط ​​حدود 15 درصد) ساخته می شوند ، که باعث افزایش قابل توجه مقاومت آنها و کاهش درجه گسترش پیستون در محدوده دمای کار می شود.

ویژگی های طراحی پیستون با هدف آن تعیین می شود

شرایط اصلی که طراحی پیستون را تعیین می کند ، نوع موتور و شکل محفظه احتراق ، ویژگی های فرآیند احتراق در آن است. پیستون از نظر ساختاری یک عنصر یک تکه است که شامل موارد زیر است:

• سر (پایین) ؛
• قسمت آب بندی ؛
• دامن (قسمت راهنما).

آیا پیستون موتور بنزینی با موتور دیزلی تفاوت دارد؟سطوح سر پیستون موتورهای بنزینی و دیزلی از نظر ساختاری متفاوت است. در موتورهای بنزینی ، سطح سر صاف یا نزدیک به آن است. گاهی اوقات شیارهایی در آن ایجاد می شوند که به باز شدن کامل دریچه ها کمک می کند. برای پیستون موتورهای مجهز به سیستم تزریق سوخت مستقیم (SNVT) ، شکل پیچیده تری مشخص است. سر پیستون در موتور دیزلی با موتور بنزینی تفاوت قابل توجهی دارد - به دلیل اجرای محفظه احتراق در شکل مشخص ، تلاطم و تشکیل مخلوط بهتر تضمین می شود.

عکس نمودار پیستون موتور را نشان می دهد.

حلقه های پیستون: انواع و ترکیب

قسمت آب بندی پیستون شامل حلقه های پیستون است که اتصال محکمی بین پیستون و سیلندر را تضمین می کند. وضعیت فنی موتور با ظرفیت آب بندی آن تعیین می شود. بسته به نوع و هدف موتور ، تعداد حلقه ها و محل آنها انتخاب می شود. رایج ترین طرح ، طرحی است که دارای دو حلقه فشرده سازی و یک حلقه تراشنده روغن است.

حلقه های پیستون عمدتا از آهن مخصوص خاکستری خاکستری ساخته می شوند که دارای:

• شاخص های پایدار بالا از استحکام و کشش در دمای کار در طول عمر مفید حلقه ؛
• مقاومت در برابر سایش بالا در شرایط اصطکاک شدید ؛
• خواص ضد اصطکاک خوب ؛
• توانایی ورود سریع و کارآمد به سطح سیلندر.

به لطف افزودن آلیاژهای افزودنی کروم ، مولیبدن ، نیکل و تنگستن ، مقاومت حرارتی حلقه ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. با استفاده از روکش های مخصوص کروم و مولیبدن متخلخل ، قلع انداز یا فسفاته کردن سطوح کاری حلقه ها ، خواص روان شدن آنها را بهبود می بخشد ، مقاومت در برابر سایش و محافظت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.

هدف اصلی حلقه فشاری این است که از ورود گازهای محفظه احتراق به داخل میل لنگ موتور جلوگیری کند. بارهای بسیار سنگینی به اولین حلقه فشرده سازی وارد می شود. بنابراین ، در ساخت حلقه ها برای پیستون های برخی از بنزین های پرقدرت و تمام موتورهای دیزلی ، یک درج فولادی نصب شده است که باعث افزایش مقاومت حلقه ها می شود و به شما امکان می دهد حداکثر نسبت فشرده سازی را تضمین کنید. از نظر شکل ، حلقه های فشرده سازی می توانند عبارتند از:

• ذوزنقه ای؛
• لوله ای ؛
• تونیک

هنگام ساختن چند حلقه ، برش (برش) ایجاد می شود.

حلقه تراشنده روغن وظیفه حذف روغن اضافی از دیواره سیلندر و جلوگیری از ورود آن به محفظه احتراق را بر عهده دارد. با وجود بسیاری از سوراخ های زهکشی متمایز می شود. برخی از حلقه ها با منبسط کننده های فنری طراحی شده اند.

شکل قسمت هدایت کننده پیستون (در غیر این صورت دامن) می تواند مخروطی یا بشکه ای باشد، که امکان جبران انبساط آن را در هنگام رسیدن به دمای عملیاتی بالا ممکن می سازد. تحت تأثیر آنها ، شکل پیستون استوانه ای می شود. به منظور کاهش تلفات اصطکاکی ، سطح جانبی پیستون با لایه ای از مواد ضد اصطکاک پوشانده شده است ؛ برای این منظور از گرافیت یا دی سولفید مولیبدن استفاده می شود. سوراخ های سوراخ در دامن پیستون برای محکم کردن سنج پیستون استفاده می شود.

معمولاً به واحدی متشکل از پیستون ، حلقه های فشاری ، حلقه های تراشنده روغن و پین پیستون ، گروه پیستون می گویند. عملکرد اتصال آن با میله اتصال به پین ​​پیستونی فولادی اختصاص داده شده است که شکل لوله ای دارد. الزامات به آن تحمیل می شود:

• حداقل تغییر شکل در حین کار ؛
• مقاومت بالا در برابر بار متغیر و مقاومت در برابر سایش ؛
• مقاومت در برابر ضربه خوب ؛
• وزن کم

با توجه به روش نصب ، پایه های پیستون می توانند عبارتند از:

• در باس های پیستون ثابت هستند ، اما در سر میله اتصال می چرخند.
• در سر میله اتصال ثابت می شوند و در قسمت های پیستون می چرخند.
• آزادانه در قسمت های پیستون و در سر میله اتصال می چرخد.

انگشتان نصب شده بر اساس گزینه سوم شناور نامیده می شوند. آنها به دلیل کمی و حتی ساییدگی آنها در طول و دور ، محبوب ترین هستند. با استفاده از آنها ، خطر گلو درد به حداقل می رسد. علاوه بر این ، نصب آنها آسان است.

حذف حرارت اضافی از پیستون

پیستون علاوه بر تنش های مکانیکی قابل توجه ، تحت تأثیر دمای بسیار بالا نیز قرار می گیرد. گرما از گروه پیستون حذف می شود:

• سیستم خنک کننده از دیواره های سیلندر ؛
• حفره داخلی پیستون ، سپس - پین پیستون و میله اتصال ، و همچنین روغن در سیستم روانکاری در گردش است.
• مخلوط هوا و سوخت تا حدی سرد به سیلندرها ارائه می شود.

از سطح داخلی پیستون ، خنک کننده آن با استفاده از:

• پاشیدن روغن از طریق نازل یا سوراخ مخصوص میله اتصال ؛
• غبار روغن در حفره سیلندر ؛
• تزریق روغن به منطقه حلقه ، در یک کانال مخصوص ؛
• گردش روغن در سر پیستون از طریق سیم پیچ لوله ای.

ویدئو - عملکرد موتور احتراق داخلی (ضربه ، پیستون ، مخلوط ، جرقه):

ویدئویی در مورد موتور چهار زمانه - نحوه کار: