„A modern belsőégésű motor értelemszerűen nem a legkiemelkedőbb termék technológiai szempontból. Ez azt jelenti, hogy a végtelenségig javítható” (Matt Trevitnick, a Venrock Rockefeller családi kockázati alap elnöke).
A szabaddugattyús motor egy lineáris belső égésű motor, amely nem tartalmaz hajtórudakat, és amelyben a dugattyú mozgását nem mechanikai kötések, hanem a táguló gázok és a terhelési erők aránya határozzák meg.
Már idén novemberben megjelenik az amerikai piacra a Chevrolet Volt, a fedélzeti áramfejlesztővel felszerelt elektromos autó. A Volt egy erős, a kerekeket forgató villanymotorral és egy kompakt belső égésű motorral lesz felszerelve, amely csak a lemerült lítium-ion akkumulátort tölti újra. Ez az egység mindig a leghatékonyabb sebességgel működik. Ezt a feladatot egy hagyományos belsőégésű motor könnyedén megoldja, sokkal nagyobb teherhez szokva. Hamarosan azonban sokkal kompaktabb, könnyebb, hatékonyabb és olcsóbb egységek váltják fel, amelyeket kifejezetten elektromos generátorként terveztek.
Amikor a belső égésű motorok alapvetően új konstrukcióiról van szó, a szkeptikusok ráncolni kezdik az orrukat, bólogatnak a polcokon porosodó álforradalmi projektek százaira, és megrázzák négy edény és egy vezérműtengely szent ereklyéit. A klasszikus belső égésű motor száz éves dominanciája bárkit meggyőz az innováció hiábavalóságáról. De csak nem a termodinamika területén dolgozó szakemberek. Ezek közé tartozik Peter Van Blarigan professzor.
Az energia elakadt
A történelem egyik legradikálisabb ICE koncepciója a szabaddugattyús motor. A szakirodalom első említése az 1920-as évekből származik. Képzeljünk el egy vakvégű fémcsövet, amelyen belül egy hengeres dugattyú csúszik. A cső mindkét végén van egy befecskendező szelep az üzemanyag-befecskendezéshez, a bemeneti és kimeneti nyílásokhoz. Az üzemanyag típusától függően gyújtógyertyákat lehet hozzáadni hozzájuk. És ez minden: kevesebb, mint egy tucat a legegyszerűbb alkatrészből és csak egy mozgó. Később megjelentek a kifinomultabb szabaddugattyús (FPE) ICE-modellek - két vagy akár négy egymással szemben lévő dugattyúval, de ez a lényegen nem változtatott. Az ilyen motorok működési elve változatlan maradt - a dugattyú lineáris mozgása a hengerben a két égéskamra között.
Elméletileg az FPE hatásfoka meghaladja a 70%-ot. Bármilyen folyékony vagy gáznemű tüzelőanyaggal üzemelhetnek, rendkívül megbízhatóak és tökéletesen kiegyensúlyozottak. Ezen túlmenően könnyedségük, kompaktságuk és könnyű gyártásuk is nyilvánvaló. A probléma csak az: hogyan lehet áramtalanítani egy ilyen motort, amely mechanikailag zárt rendszer? Hogyan nyergessünk fel egy dugattyút, amely akár 20 000 ciklus/perc gyakorisággal surrog? Használhatja a kipufogónyomást, de a hatásfok jelentősen csökken. Ez a feladat sokáig megoldhatatlan maradt, bár próbálkozások rendszeresen történtek. Utoljára a General Motors mérnökei törték ki a fogukat az 1960-as években, miközben egy kísérleti gázturbinás autóhoz fejlesztettek kompresszort. Az 1980-as évek elején az FPE alapú tengeri szivattyúk működési mintáit a francia Sigma cég és a brit Alan Muntz gyártotta, de gyártásba nem kerültek.
Talán senki sem emlékezett volna sokáig az FPE-re, de a véletlen segített. 1994-ben az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma megbízta a Sandia National Laboratory tudósait, hogy tanulmányozzák a különböző típusú, hidrogénnel működő belső égésű motorokon alapuló fedélzeti áramfejlesztők hatékonyságát. Ezt a munkát Peter Van Blarigan csoportjára bízták. A projekt során Van Blarigannek, aki jól ismerte az FPE koncepciót, sikerült zseniális megoldást találnia a dugattyú mechanikai energiájának elektromos árammá alakításának problémájára. Ahelyett, hogy megnehezítette volna a tervezést, és ezzel csökkentette volna a hatásfokot, Van Blarigan kivonáson ment keresztül, és segítséget kért egy mágneses dugattyútól és a hengeren lévő réz tekercstől. Egyszerűsége ellenére sem az 1960-as, sem az 1970-es években lehetetlen lett volna egy ilyen megoldás. Akkoriban még nem léteztek kellően kompakt és erős állandó mágnesek. Minden megváltozott az 1980-as évek elején a neodímium, vas és bór alapú ötvözet feltalálásával.
Egyetlen rész két dugattyút, egy üzemanyag-szivattyút és egy szeleprendszert egyesít.
Ezért a munkáért az 1998-as SAE Autómérnökök Világkongresszuson Van Blarigan és kollégái, Nick Paradiso és Scott Goldsborough Harry Lee Van Horning tiszteletbeli díjat kapott. A szabaddugattyús lineáris generátor (FPLA) nyilvánvaló ígérete, ahogy Van Blarigan nevezte találmányát, meggyőzte az Energiaügyi Minisztériumot, hogy folytassa a projekt finanszírozását egészen a kísérleti egység szakaszáig.
Elektronikus pingpong
A Blarigand push-pull lineáris generátora egy 30,5 cm hosszú, 13,5 cm átmérőjű és valamivel több mint 22 kg tömegű elektromos szilícium acélcső. A henger belső fala egy állórész 78 menetes négyzet alakú rézhuzallal. Erőteljes neodímium mágnesek vannak beépítve az alumíniumdugattyú külső felületébe. Az üzemanyagtöltet és a levegő előzetes homogenizálás után köd formájában jut be a motor égésterébe. A gyújtás HCCI módban történik - a kamrában egyidejűleg sok gyújtási mikrogóc lép fel. Az FPLA-nak nincs mechanikus gázelosztó rendszere - maga a dugattyú látja el a funkcióit.
Frank Stelser trombita
1981-ben Frank Stelser német feltaláló bemutatott egy szabaddugattyús kétütemű motort, amelyet az 1970-es évek eleje óta fejleszt a garázsában. Számításai szerint a motor 30%-kal gazdaságosabb volt, mint egy hagyományos belső égésű motor. A motor egyetlen mozgó alkatrésze egy ikerdugattyú, amely dühös ütemben rohangál a henger belsejében. Egy 80 cm hosszú acélcső, amelyet egy Harley-Davidson motorkerékpár alacsony nyomású karburátorával és egy Honda gyújtótekercs egységgel szereltek fel, Stelzer durva becslései szerint akár 200 LE-t is teljesíthet. teljesítmény akár 20 000 ciklus/perc gyakorisággal. Stelser azzal érvelt, hogy motorjai egyszerű acélból készülhetnek, és levegővel és folyadékkal is hűthetők. 1981-ben a feltaláló elhozta motorját a Frankfurti Nemzetközi Autószalonra, abban a reményben, hogy felkelti a vezető autógyártók érdeklődését. Az ötlet kezdetben némi érdeklődést keltett a német autógyártók körében. Az Opel mérnökei szerint a prototípus motor kiváló hőhatékonyságot mutatott, megbízhatósága pedig teljesen nyilvánvaló – gyakorlatilag nem volt mit eltörni. Összesen nyolc részből áll, amelyek közül egy mozgó - egy összetett alakú kettős dugattyú tömítőgyűrűrendszerrel, összesen 5 kg tömeggel. A Stelser motorhoz számos elméleti átviteli modellt fejlesztettek ki az Opel laboratóriumában, köztük mechanikus, elektromágneses és hidraulikus modelleket. De egyiket sem találták kellően megbízhatónak és hatékonynak. A Frankfurti Autószalon után Stelser és utódai eltűntek az autóipar látóköréből. Néhány évvel ezután a sajtóban időnként megjelentek a Stelser azon szándékai, hogy szabadalmaztassa a technológiát a világ 18 országában, Ománban és Szaúd-Arábiában a sótalanító üzemeket szereljék fel motorjaikkal stb. Az 1990-es évek eleje óta , Stelser örökre eltűnt a szem elől, bár a weboldal még mindig elérhető.
Az FPLA maximális teljesítménye 40 kW (55 ló), átlagos üzemanyag-fogyasztása 140 g/1 kWh. Hatékonyság szempontjából a motor nem rosszabb, mint a hidrogén üzemanyagcellák - a generátor termikus hatásfoka hidrogén üzemanyagként és 30:1 sűrítési arány esetén eléri a 65% -ot. Propánon egy kicsit kevesebb - 56%. Ezen a két gázon kívül az FPLA étvággyal emészti fel a gázolajat, benzint, etanolt, alkoholt és még a használt növényi olajat is.
Azonban semmit sem adnak kevés vérrel. Ha a hőenergia elektromos energiává alakításának problémáját Van Blarigand sikeresen megoldotta, akkor a szeszélyes dugattyú vezérlése komoly fejfájást okozott. A pálya felső holtpontja a kompresszió mértékétől és az üzemanyagtöltet égési sebességétől függ. Valójában a dugattyú fékezése a kamrában kritikus nyomás létrehozása és a keverék ezt követő spontán égése miatt következik be. Egy hagyományos belső égésű motorban minden következő ciklus az előző analógja a dugattyúk és a főtengely közötti merev mechanikus kapcsolatok miatt. Az FPLA-ban a ciklusok időtartama és a felső holtpont lebegő értékek. Az üzemanyag-töltet adagolásának legkisebb pontatlansága vagy az égési mód instabilitása a dugattyú leállását vagy az egyik oldalfalnak ütközését okozza.
Az Ecomotors motort nem csak szerény méretei és súlya különbözteti meg. Külsőleg a lapos egység a Subaru és a Porsche boxermotorokra emlékeztet, amelyek különleges elrendezési előnyöket biztosítanak az alacsony súlypont és a motorháztető vonala formájában. Ez azt jelenti, hogy az autó nemcsak dinamikus lesz, hanem jól irányítható is.
Így az ilyen típusú motorokhoz erős és gyors elektronikus vezérlőrendszerre van szükség. Létrehozása nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik. Sok szakértő nehéznek tartja ezt a feladatot. Harry Smythe, a General Motors Propulsion Laboratory tudományos igazgatója kijelenti: „A szabaddugattyús belsőégésű motorok számos egyedi előnnyel rendelkeznek. De egy megbízható soros egység létrehozásához még mindig sokat kell tanulnia az FPE termodinamikájáról, és meg kell tanulnia, hogyan szabályozhatja a keverék égési folyamatát. John Heywood, az MIT professzora is ezt mondja: „Még mindig sok fehér folt van ezen a területen. Nem biztos, hogy egyszerű és olcsó vezérlőrendszert lehet kifejleszteni az FPE-hez.”
Van Blarigan optimistább, mint társai. Azt állítja, hogy a dugattyú helyzetének vezérlése megbízhatóan biztosítható ugyanazon a páron keresztül - az állórészen és a dugattyú mágneses héján. Sőt, úgy véli, hogy 2010 végére elkészül egy teljes értékű generátor prototípus, hangolt vezérlőrendszerrel, legalább 50%-os hatásfokkal. A projekt előrehaladásának közvetett megerősítése a Van Blarigand csoport tevékenységének számos vonatkozásának 2009-es osztályozása.
A hagyományos belső égésű motorok súrlódási veszteségének jelentős része a hajtórúd dugattyúhoz viszonyított forgásából adódik. A rövid hajtókarok nagyobb szögben forognak, mint a hosszú hajtókarok. Az OPOC nagyon hosszú és viszonylag nehéz hajtórudakkal rendelkezik, amelyek csökkentik a súrlódási veszteségeket. Az OPOC hajtórudak egyedi kialakítása nem igényli dugattyúcsapok használatát a belső dugattyúkhoz. Helyette nagy átmérőjű radiális homorú foglalatokat használnak, amelyeken belül csúszik a hajtórúdfej. Elméletileg a szerelvény ezen kialakítása lehetővé teszi, hogy a hajtórúd a szokásosnál 67%-kal hosszabb legyen. Hagyományos belső égésű motorban komoly súrlódási veszteségek lépnek fel a terhelt főtengely-csapágyakban a teljesítménylöket során. Az OPOC-ban ez a probléma egyáltalán nem létezik - a belső és a külső dugattyúk lineáris többirányú terhelése teljesen kompenzálja egymást. Ezért az OPOC öt főtengely-tartócsapágy helyett csak kettőt igényel.
Konstruktív ellenzék
2008 januárjában a híres kockázati tőkés, Vinod Khosla feloldotta egyik legújabb projektjét, az EcoMotors-t, a céget, amelyet egy évvel korábban John Coletti és Peter Hoffbauer, két elismert motorépítő guru hozott létre. A Hoffbauer eddigi eredményei számos áttörést jelentő fejlesztést tartalmaznak: az első turbódízel a Volkswagen és az Audi személygépkocsikhoz, a boxermotor a Beetle-hez, az első 6 hengeres dízel a Volvo számára, az első Inline-Compact-V soros 6 hengeres dízel, először beszerelve a Golf, és a Mercedes számára készült iker VR6. John Coletti nem kevésbé híres az autómérnökök körében. Hosszú ideig vezette a Ford SVT részlegét a feltöltött autók speciális sorozatának fejlesztéséért.
A Hoffbauer és a Coletti teljes eszközállománya több mint 150 szabadalomból, 30 új motorok fejlesztésére irányuló projektben és 25 új sorozatgyártású autók fejlesztésében való részvételből áll. Az EcoMotors kifejezetten a Hoffbauer moduláris, kéthengeres, kétütemű, boxer turbódízelének OPOC technológiával történő értékesítésére jött létre.
Kis méret, őrült teljesítmény-tömeg arány 3,25 LE 1 kg tömegre (250 LE 1 liter térfogatra) és 900 Nm-es tartály tolóerővel, több mint szerény étvággyal, a 4-, 6- és 8-hengeres blokkok különálló modulokból történő összeszerelésének képessége - ezek a fő a 100 kilogrammos OPOC EM100 modul előnyei . Ha a modern dízelmotorok 20-40%-kal hatékonyabbak, mint a benzines belsőégésű motorok, akkor az OPOC 50%-kal hatékonyabb, mint a legjobb turbódízelek. Számított hatásfoka 57%. Fantasztikus töltése ellenére a Hoffbauer motor tökéletesen kiegyensúlyozott és nagyon sima.
Az OPOC-ban a dugattyúk hosszú hajtórudakkal csatlakoznak a központilag elhelyezett főtengelyhez. A két dugattyú közötti tér égéstérként szolgál. Az üzemanyag-befecskendező a felső holtpontban, a levegő bemeneti és kipufogónyílása pedig az alsó holtpontban van. Ez az elrendezés az elektromos turbófeltöltővel párosulva biztosítja az optimális hengerürítést – az OPOC-ban nincsenek szelepek vagy vezérműtengelyek.
A turbófeltöltő a motor szerves része, amely nélkül működése lehetetlen. A motor beindítása előtt a turbófeltöltő a levegő egy részét egy másodpercre 100 °C-ra melegíti fel, és az égéstérbe pumpálja. Az OPOC dízelhez nincs szükség izzítógyertyákra, és hideg időben sem okoz gondot az indítás. Ugyanakkor a Hoffbauernek sikerült csökkentenie a kompressziós arányt a dízelmotoroknál megszokott 19-22:1-ről szerény 15-16-ra. Mindez viszont az égéstérben az üzemi hőmérséklet és az üzemanyag-fogyasztás csökkenéséhez vezet.
trójai faló
Az EcoMotors már ma három, teljesen gyártásra kész, különböző teljesítményű boxeregységgel rendelkezik: egy 13,5 LE-s modullal. (méretek - 95 mm / 155 mm / 410 mm, tömeg - 6 kg), 40 LE (95 mm / 245 mm / 410 mm, 18 kg) és 325 LE-s modul. (400 mm / 890 mm / 1000 mm, 100 kg). A Hoffbauer és a Coletti az egyik tömegmodellre épülő, OPOC dízelgenerátorral szerelt, elektrohibrid ötüléses középkategóriás szedánt már idén bemutatni kíván. A dízel üzemanyag átlagos fogyasztása ebben az autóban nem haladja meg a 2 litert száznál kombinált elektromos és vegyes üzemmódban. A közelmúltban az EcoMotors megnyitotta saját műszaki központját a michigani Troyban, és már keresi a megfelelő létesítményt motorjai sorozatgyártásának megkezdéséhez. A projekt titkosításának feloldása ellenére rendkívül kevés információ érkezik a cég zsigeréből. Úgy tűnik, Vinod Khosla úgy döntött, hogy egyelőre visszatartja a gyilkos kártyáit.
A KShM rendszer (forgattyús mechanizmus) könnyítése az egész motor működéséhez hozzáadhatja előnyeit. Sok tuner nem csak a hajtórudakat és a főtengelyt könnyíti meg, hanem magukat a dugattyúkat is. Ha tovább megy, akkor könnyebbé teheti és. De egy egyszerű laikus számára ez az információ nagyon nehezen elsajátítható. Sokan hallottak a motordugattyúkról, sokan látták élőben is, de nem értik, minek könnyítik meg! Ma megpróbálom egyszerű szavakkal elmondani ezt az eljárást, és a cikk végén lesz egy kis utasítás, amely megkönnyíti a szokásos barkácsolási lehetőségeket. Szóval olvass tovább...
Ez a KShM mechanizmus (forgattyús mechanizmus) része, amelynek egyetlen célja van - nyomás alá helyezni a hengert. Felfelé irányuló mozdulatokkal nyomást épít fel, amit viszont egy hajtórúd tol, ami a főtengellyel van összekötve. Ez a kialakítás mindenki számára ismert, és már nem új. Az már más kérdés, hogy jó-e vagy sem, de érdemes megjegyezni, hogy rendkívül kicsi.
Ha meg akarja érteni a működési elvet, vegyen egy közönséges műanyag (gyógyszertári) fecskendőt a kábítószer-fertőzésekhez. Dugattyú is van, esetenként gumírozott réteggel - gyakorlatilag fém változatunk munkáját imitálja.
Emlékezett – rendezve, elérte a könnyű változatot.
Miért van rá szükség és miért van telepítve?
Ha mindent szétszed a polcokon, a következő információkat kapja.
1) A könnyítés lehetővé teszi a motor nagyobb fordulatszámon történő működését, ez hasznos a motorok tuningolásánál, pl. És mint tudod, nagy sebességnél a teljesítmény növekszik.
2) A motor gyorsabban veszi fel a fordulatszámot, nem kell energiát fordítania nehéz dugattyúk pörgésére.
3) A motor simábban jár, csökken a detonáció. Nézz meg egy rövid, de informatív videót.
4) Az a vélemény, hogy az alkatrészek forrása növekszik. Mivel a tapasztalt terhelések a dugattyú tömegének csökkenése miatt csökkennek.
Ha összeadja a köztes eredményt, akkor kiderül - gyorsabb (nagyobb sebesség), magabiztosabb indítás álló helyzetből, kevesebb detonáció, több erőforrás.
Hogyan történik általában a megkönnyebbülés?
Természetesen szeretném megérteni, miért csökken a súly, és mit áldoz a tervezés?
Ha megnézi a "közönséges" dugattyú szerkezetét, egy üreges hengert láthat, amelynek magassága körülbelül 80-100 mm (ezek átlagos méretek). Ilyenek voltak megjelenésük hajnalán. Ha súly szerint kiütjük, akkor körülbelül 500-600 gramm lesz. Vagyis fél kiló fel-le repül, magára húzva az energia egy részét. És minél nagyobb a sebesség - annál több energiát kell költenie!
Most egy könnyű változat, ha összehasonlítjuk a "normál"-val, akkor:
Először is csökkentik a magasságot, azt (ha ismét az átlagos méreteket vesszük) - 50-ről 80 mm-re.
Másodszor pedig csökkentik a súlyt, persze messze elmegy a magasságcsökkentéstől, de ez nem elég, az oldalakat is levágják. Kiderült, hogy az úgynevezett "T-alakú" könnyű dugattyú. "T-alakú", mert ha az egyik oldalról nézzük, a "T" betűre hasonlít, egyébként egyesek "háromszögletűnek" hívják.
Az egyetlen dolog, ami változatlan, az a felső platform, egyébként szükség van néhányra, amikor.
Az ilyen variációk tisztességes súlyt csökkenthetnek, az öltözött változat átlagos súlya körülbelül 250 gramm. Ami kétszer olyan egyszerű. 4 darabbal pedig több mint 1 kilogramm! Egy motornál ez nagyon fontos.
Hogyan csináld magad?
Tudom, hogy sok embert kínoz egy ilyen kérdés - hogyan lehet könnyű dugattyút készíteni egy közönségesből, és egyáltalán lehetséges?
Természetesen lehetséges, és néhány mesterember a garázsában ledarálja és levágja a felesleget. Azonban szeretném megjegyezni, hogy pontos méretekre van szükség a vágásokhoz, valamint a „súlyelosztásra” és a „kiegyensúlyozásra”.
Vágja a szokásos magasságot és oldalakat.
A munka nagyon időigényes és pontos, ha valamit rosszul csinálsz, a dugattyú a szeméttelepre megy. Ezért jobb, ha először számítógépes papíron számítja ki a méreteket.
Ezt követően speciális gépen levághatja a nem kívánt részt, vagy levághatja köszörűvel vagy speciális fúrófejekkel.
Ismét megjegyzem, hogy a vágásnak pontosnak kell lennie, különben a dugattyú egyensúlya felborul, és a motor nagy detonációt fog okozni. Tehát ha soha nem csinálja ezt, fel kell vennie a kapcsolatot a város "tunereivel". Talán ők is átélték már ezt.
És személyes tapasztalatból azt mondom, hogy néha jobb, ha kész készletet vásárol az egységhez, ezeket nagy mennyiségben értékesítik az internetes oldalakon is.
Vannak helyzetek, amikor a motor elveszti teljesítményét, „troits”, szürke vagy fekete füst jön ki a kipufogócsőből.
Az ilyen meghibásodások oka lehet a hengerfejtömítés kiégése, a szelepek vagy a dugattyúk kiégése. Ezzel egyidejűleg olaj kerül az égéstérbe, a hengerbélésen és a szelepeken korom képződik, ami gyorsabban elhasználja azokat, és a gázelosztási fázisok megzavarodnak. A tömítés kiégése hozzájárul a gázok felszabadulásához a motor kívülről, amit hangos sípolás kísér, vagy ha a hengerek között kiég, akkor a gázok egy másik hengerbe kerülnek, megzavarva a keveréket, mivel a működési ciklusok eltérőek. a hengerek között. Ezenkívül a tömítés kiégése tele van a motorolaj és a motor hűtőfolyadékának keverésével, aminek következtében a keverék habzik, és a motor rövid idő után leáll, és ez a hab az egész motorban stagnál. A dugattyú kiégése vagy a dugattyúgyűrűk súlyos kopása esetén a kipufogógázok bejutnak a forgattyúházba, felhígítják az olajat, ami megzavarja az összes súrlódó alkatrész kenését. Sok benzinkút dolgozója az autótulajdonosokkal együtt ellenőrzi a hengerek tömörítését, és ha normális, akkor a henger rendben van. Egyáltalán nem így van. A jó kompresszió azt jelzi, hogy csak a kompressziós dugattyúgyűrűk működnek, míg az olajkaparó gyűrűk rosszul tudják ellátni a dolgukat, így olaj marad a hengereken, ami elkeveredik az éghető keverékkel.
Ahhoz, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy miről is van szó, el kell távolítani a hengerfejet, ki kell szerelni a vezérműtengelyeket, ellenőrizni kell a szelepek, szelepszár tömítések és dugattyúk állapotát, vagyis minden alkatrészt szemrevételezéssel meg kell vizsgálni. Ez a folyamat meglehetősen munkaigényes és időigényes. Mindent hiába lehet tenni, ha az ilyen meghibásodás oka például a kopott szeleptömítések, amelyek cseréjekor nem szükséges a hengerfej szétszerelése. Ilyen esetekben van egy trükkös módszer a hengerfej eltávolítása nélkül.
Az autó a kézifékre van felszerelve, a hajtókerék az emelőn van felemelve. A kerekek alá célszerű ékéket szerelni, mert nagy a valószínűsége annak, hogy az autó vezető nélkül távozhat. Az autó az egyeneshez közelebb kapcsol sebességet. Az ötfokozatú sebességváltóknál ezt általában harmadik vagy negyedik fokozatnak tekintik. Természetesen bármilyen más fokozatot lehet kapcsolni, de saját tapasztalatból mondom, hogy nehéz és hosszú lesz így forgatni a főtengelyt.
A sebességváltó bekapcsolása után a motor első hengerének dugattyúját kompressziós löketre állítjuk, csavarjuk ki a gyújtógyertyát, és a helyére szereljük a kompresszortömlőt. Kívánatos, hogy a tömlő szorosan illeszkedjen a gyújtógyertya furatába, hogy pontosan meg lehessen határozni a problémát, ha van ilyen. A tömlő lezárása után levegőt juttatunk a hengerbe, és figyelünk. Ha minden rendben van, a levegő a gyújtógyertya nyílásán keresztül visszaáramlik. Amikor a szívószelep kiég, a levegő a levegőszűrőn keresztül távozik, és amikor a kipufogószelep kiég, a kipufogócsövön keresztül. Amikor a dugattyú kiég, ami véleményem szerint a legrosszabb, ami a fentiek közül történhet, a forgattyúház szellőzőrendszer szellőzőjén keresztül távozik a levegő. Annak érdekében, hogy ne keverje össze a dugattyús égést a szívószelep égésével, válassza le a légtelenítő tömlőt a hengerblokkról, mivel közvetlenül csatlakozik a levegőszűrőhöz, és még könnyebb lesz az olajszintmérő pálcát egyszerűen meghúzni. Az első henger ellenőrzése után lépjen a másodikra. És ugyanezekkel a módszerekkel ellenőrizzük a fennmaradó hengerek használhatóságát.
Az észlelt meghibásodásokat az alkatrészek újakra történő cseréjével küszöböljük ki. A szelepszár tömítések cseréjét célszerű kombinálni a szelepvezetők cseréjével, és még jobb lesz, ha a szelepeket is cserélik. Olcsó megoldás lenne, ha legalább a kupakokat és a vezetőket egyszerűen kicserélnénk, a régi szelepet pedig megtisztítanák a szénlerakódásoktól, mert a kupakok cseréje után hamar megkopognak a vezetők, majd újra fel kell nyitni a hengerfejet.
Összeszereléskor ellenőrizni kell a szeleprugó állapotát, hogy rugalmas és süllyedésmentes legyen, és szükség esetén cserélje ki egy újra. A dugattyúgyűrűk cseréje csak rövid időre szünteti meg a problémát, mivel az új gyűrűk egyelőre dörzsölődnek a hengerekhez, a kék füst eltűnik, de a köszörülés során a gyűrűk sok kopást hagynak a béléseken és idővel a motor ismét „füstölni fog”.
Mindig azt mondtam, hogy ha le kellett venni a hengerfejet, akkor érdemes a szelepeket, szelepszár tömítéseket, szelepvezetőket cserélni. Mossa le a szelepfedelet is a hengerfejjel benzinnel, dízel üzemanyaggal vagy kerozinnal, tisztítsa meg a hengerfej égéstereit fémhuzalos fúvókával, és köszörülje meg a szelepeket.
A munka végén cserélje ki a szelepfedél tömítését és a hengerfejtömítéseket újakra, vonja be őket tömítőanyaggal, és szereljen össze mindent, egy bizonyos pillanattal meghúzva az összes csavart.
A motor és alkatrészeinek tartóssága 99,9%-ban a vezetőtől függ. Óvatos működés mellett a motor erőforrása kellően megnő, és sokáig kitart. Ha, ahogy mondják, elkezdődött az első késztetés a gázelosztó mechanizmus javítására (kék kipufogófüst), akkor még egy ideig motorozhat, nem lesz nagy dinamikaveszteség. Egy ilyen probléma továbbra is késleltethető, de amikor már jelentős áramkiesés van, akkor már szükség lesz az észlelt hibák diagnosztizálására és javítására.
A motordugattyú az egyik legfontosabb alkatrész, és természetesen a motor sikeres működése, hosszú élettartama a dugattyúk anyagától és minőségétől függ. Ez a cikk, amely inkább kezdőknek készült, mindent (jó vagy szinte mindent) leír, ami a dugattyúval kapcsolatos, nevezetesen: a dugattyú rendeltetése, eszköze, anyagai és a dugattyúk gyártási technológiája és egyéb árnyalatok.
Azonnal figyelmeztetem a kedves olvasókat, hogy ha egy másik cikkben már leírtam néhány fontos árnyalatot a dugattyúkkal, vagy a gyártási technológiával kapcsolatban, akkor természetesen nincs értelme ismételni magam ebben a cikkben. Egyszerűen felteszem a megfelelő linket, amelyre kattintva a kedves olvasó, ha kívánja, egy másik részletesebb cikkre léphet, és részletesebben megismerheti a dugattyúkkal kapcsolatos szükséges információkat.
Első pillantásra sok kezdő számára úgy tűnhet, hogy a dugattyú meglehetősen egyszerű alkatrész, és lehetetlen valami tökéletesebbet kitalálni a gyártási technológiájában, alakjában és kialakításában. Valójában azonban minden nem ilyen egyszerű, és a forma külső egyszerűsége ellenére a dugattyúk és gyártási technológiáik még mindig fejlesztés alatt állnak, különösen a legmodernebb (széria vagy sport) nagyobb fordulatszámú kényszermotorokon. De ne menjünk előre, és kezdjük az egyszerűtől a bonyolultig.
Először is elemezzük, hogy miért van szükség dugattyúra (dugattyúkra) egy motorban, hogyan van elrendezve, milyen formájú dugattyúk vannak a különböző motorokhoz, majd simán áttérünk a gyártási technológiákra.
Mire való a motordugattyú?
A dugattyú a forgattyús mechanizmus miatt (és - lásd az alábbi ábrát) a motor hengerében, például felfelé haladva - beszívja a hengerbe és összenyomja a munkakeveréket az égéstérben, valamint a hengerben lefelé mozgó éghető gázok expanziója működik, az éghető tüzelőanyag hőenergiáját mozgási energiává alakítva, ami (az erőátvitelen keresztül) hozzájárul a jármű hajtókerekeinek forgásához.
A motor dugattyúja és a rá ható erők: A - a dugattyút a hengerfalakhoz nyomó erő; B az az erő, amely a dugattyút lefelé mozgatja; B a dugattyúról a hajtórúdra átvitt erő és fordítva, G az éghető gázok nyomóereje, amely a dugattyút lefelé mozgatja.
Valójában az egyhengeres motorban dugattyú nélkül, vagy a többhengeres motorban dugattyúk nélkül lehetetlen mozgatni azt a járművet, amelyre a motor fel van szerelve.
Ezen túlmenően, mint az ábrán látható, több erő hat a dugattyúra (a dugattyút alulról felfelé nyomó ellentétes erők szintén nem láthatók ugyanazon az ábrán).
És abból a tényből kiindulva, hogy több erő nyomja a dugattyút és meglehetősen erősen, a dugattyúnak néhány fontos tulajdonsággal kell rendelkeznie, nevezetesen:
- a motordugattyú azon képessége, hogy ellenálljon az égéstérben táguló gázok óriási nyomásának.
- az összenyomható üzemanyag nagy nyomásának ellenálló képessége (különösen bekapcsolva).
- az a képesség, hogy ellenálljon a gázok áttörésének a henger falai és falai között.
- az a képesség, hogy a dugattyúcsapon keresztül óriási nyomást tudjon átadni a hajtórúdra, anélkül, hogy eltörne.
- az a képesség, hogy hosszú ideig nem kopik el a hengerfalak súrlódása miatt.
- az a képesség, hogy ne ragadjon be a hengerbe annak az anyagnak a hőtágulása miatt, amelyből készült.
- A motor dugattyújának el kell viselnie az üzemanyag magas égési hőmérsékletét.
- kis tömeggel nagy szilárdságúak a rezgés és a tehetetlenség kiküszöbölésére.
És ez nem minden követelmény a dugattyúkkal szemben, különösen a modern, nagy fordulatszámú motoroknál. Beszélünk a modern dugattyúk hasznos tulajdonságairól és követelményeiről, de először nézzük meg egy modern dugattyú eszközét.
Amint az ábrán látható, egy modern dugattyú több részre osztható, amelyek mindegyikének fontos jelentése és saját funkciói vannak. Az alábbiakban azonban leírjuk a motordugattyú fő legfontosabb részeit, és kezdjük a legfontosabb és kritikus részekkel - a dugattyú aljáról.
A motor dugattyújának alja (alja).
Ez a dugattyú legfelső és leginkább terhelt felülete, amely közvetlenül a motor égésterébe néz. És bármely dugattyú alját nemcsak a hatalmas sebességgel táguló gázok nagy nyomóereje terheli, hanem a munkakeverék magas égési hőmérséklete is.
Ezenkívül a dugattyú alja a profiljával meghatározza magának az égéstér alsó felületét, és meghatároz egy olyan fontos paramétert is, mint . Egyébként a dugattyúfenék alakja bizonyos paraméterektől függhet, például a gyertyák vagy fúvókák helyétől az égéstérben, a szelepek nyílásainak helyétől és méretétől, a szeleplemezek átmérőjétől. - a bal oldali képen jól láthatóak a dugattyúfenék szeleplapjainak mélyedései, amelyek kizárják a találkozási fenékszelepeket.
A dugattyú aljának alakja és méretei függenek a motor égésterének térfogatától és alakjától, vagy a betáplált üzemanyag-levegő keverék jellemzőitől - például néhány régi kétütemű motornál jellegzetes kiemelkedés. -fésű készült a dugattyú alján, amely reflektor szerepét tölti be és fújáskor irányítja az égéstermékek áramlását. Ez a kiemelkedés a 2. ábrán látható (az alján lévő kiemelkedés a fenti ábrán is látható, amely a dugattyú elrendezését mutatja). A 2. ábra egyébként egy ősrégi kétütemű motor munkafolyamatát is bemutatja, és azt is, hogy a dugattyúfenéken lévő kiemelkedés hogyan befolyásolja a munkakeverékkel és a kipufogógázokkal való feltöltést (vagyis az öblítés javítását).
Kétütemű motorkerékpár motor - munkafolyamat
De egyes motorokon (például egyes dízelmotorokon) éppen ellenkezőleg, a dugattyú alján egy kerek mélyedés van a közepén, aminek következtében az égéstér térfogata nő, és ennek megfelelően a kompressziós arány. csökken.
De mivel az alsó közepén egy kis átmérőjű bemélyedés nem kívánatos a munkakeverékkel való kedvező feltöltéshez (nem kívánt turbulenciák jelennek meg), sok motornál a dugattyúk fenekén megszűntek bemélyedések.
Az égéstér térfogatának csökkentése érdekében pedig úgynevezett kiszorítókat kell készíteni, vagyis bizonyos mennyiségű anyaggal fenéket kell készíteni, amely valamivel a dugattyúfenék fő síkja felett helyezkedik el.
Nos, egy másik fontos mutató a dugattyú aljának vastagsága. Minél vastagabb, annál erősebb a dugattyú, és annál nagyobb hő- és teljesítményterhelést képes hosszú ideig ellenállni. És minél vékonyabb a dugattyú alja, annál nagyobb a valószínűsége a kiégésnek vagy a fenék fizikai károsodásának.
De a dugattyú fenekének vastagságának növekedésével a dugattyú tömege ennek megfelelően növekszik, ami nagyon nem kívánatos a nagy sebességű kényszermotorok esetében. A tervezők így kompromisszumot kötnek, vagyis „elkapják” az arany középutat szilárdság és tömeg között, és persze folyamatosan próbálják fejleszteni a modern motorok dugattyús gyártási technológiáit (a technológiákról később).
Dugattyú forró zóna.
Amint az a fenti ábrán látható, amely a motor dugattyújának elrendezését mutatja, a felső felület a dugattyú alja és a legfelső nyomógyűrű közötti távolság. Figyelembe kell venni, hogy minél kisebb a távolság a dugattyú aljától a felső gyűrűig, vagyis minél vékonyabb a felső réteg, annál nagyobb hőfeszültséget fognak tapasztalni a dugattyú alsó elemei, és annál gyorsabban. el fognak kopni.
Ezért a nagy igénybevételű kényszermotorok esetében kívánatos a felső felület vastagabbá tétele, de ez nem mindig történik meg, mivel ez növelheti a dugattyú magasságát és tömegét is, ami nem kívánatos a kényszer- és nagy sebességű motoroknál. Itt is, csakúgy, mint a dugattyúfenék vastagságánál, fontos megtalálni a középutat.
Dugattyútömítő szakasz.
Ez a szakasz a felső talaj aljától kezdődik egészen addig a pontig, ahol a legalsó dugattyúgyűrű hornya véget ér. A dugattyú tömítő szakaszán a dugattyúgyűrűk hornyai találhatók, és maguk a gyűrűk be vannak helyezve (kompressziós és olajeltávolítható).
A gyűrűs hornyok nem csak a helyükön tartják a dugattyúgyűrűket, hanem mobilitást is biztosítanak számukra (a gyűrűk és a hornyok közötti bizonyos hézagok miatt), ami lehetővé teszi a dugattyúgyűrűk szabad összenyomódását és kinyomódását rugalmasságuk miatt (ami nagyon fontos, ha a henger kopott és hordó alakú) . Ez azt is segíti, hogy a dugattyúgyűrűket a hengerfalakhoz nyomják, ami kiküszöböli a gáz áttörését, és hozzájárul a jó áttöréshez, még akkor is, ha a henger kissé kopott.
Amint a dugattyús szerkezetnél látható az ábrán, az olajkaparó gyűrűnek szánt horonyban (horonyokban) lyukak vannak a motorolaj visszatérő áramlására, amelyeket az olajkaparó gyűrű (vagy gyűrűk) eltávolít a hengerfalakról, amikor a dugattyú mozog a hengerben.
A tömítőrész fő funkciója mellett (a gáz áttörésének megakadályozása) van egy másik fontos tulajdonsága - ez a hő egy részének eltávolítása (pontosabban elosztása) a dugattyúról a hengerre és a teljes motorra. Természetesen a hatékony hőelosztás (elvezetés) és a gázáttörés megakadályozása érdekében fontos, hogy a dugattyúgyűrűk meglehetősen szorosan illeszkedjenek a hornyokhoz, de különösen a hengerfal felületéhez.
Motor dugattyúfej.
A dugattyúfej egy közös terület, amely magában foglalja az általam fentebb már leírt dugattyúkoronát és tömítési területet. Minél nagyobb és erősebb a dugattyúfej, annál nagyobb a szilárdsága, jobb hőelvezetése és ennek megfelelően több erőforrás, de a tömeg is nagyobb, ami, mint fentebb említettük, nem kívánatos a nagy fordulatszámú motoroknál. A tömeg csökkentése pedig az erőforrás csökkentése nélkül lehetséges, ha a gyártástechnológia fejlesztésével növeljük a dugattyús szilárdságot, de erről majd később írok.
Egyébként majdnem elfelejtettem elmondani, hogy a modern alumíniumötvözetből készült dugattyúk egyes konstrukcióinál a dugattyúfejben ni-resist betétet, azaz ni-resist peremet (speciális öntöttvas, ami erős ill. korrózióálló) a dugattyúfejbe öntik.
Ebbe a perembe egy horony van vágva a legfelső és leginkább terhelt kompressziós dugattyúgyűrű számára. És bár a betét miatt a dugattyú tömege enyhén növekszik, erőssége és kopásállósága jelentősen megnő (például a TMZ-ben gyártott hazai Tutaev dugattyúink nem ellenállásos betéttel rendelkeznek).
A dugattyú kompressziós magassága.
A kompressziós magasság a dugattyú koronája és a dugattyúcsap tengelye közötti távolság milliméterben (vagy fordítva). A különböző dugattyúk különböző kompressziós magasságúak, és természetesen minél nagyobb a távolság az ujj tengelyétől a fenékig, annál nagyobb, és minél nagyobb, annál jobb a kompresszió és annál kisebb a gázáttörés valószínűsége, de annál nagyobb a dugattyú súrlódási ereje és felmelegedése is.
A régi kis- és alacsony fordulatszámú motorokon nagyobb volt a dugattyú kompressziós magassága, a modern, nagyobb fordulatszámú motorokon pedig kevesebb lett. Itt is fontos megtalálni a középutat, ami a motor lendületétől függ (minél nagyobb a fordulatszám, annál kisebb a súrlódás és a kompressziós magasság).
Motordugattyú szoknya.
A szoknyát a dugattyú alsó részének nevezik (vezető résznek is nevezik). A szoknya dugattyúfejeket tartalmaz lyukakkal, amelyekbe a dugattyúcsap be van helyezve. A dugattyúszoknya külső felülete a dugattyú vezető (tartó) felülete, és ez a felület a dugattyúgyűrűkhöz hasonlóan súrlódik a hengerfalakhoz.
Körülbelül a dugattyúszoknya középső részén vannak fülek, amelyekben lyukak vannak a dugattyúcsap számára. És mivel a dugattyú anyagának súlya az árapálynál nehezebb, mint a szoknya más részein, a hőmérséklet hatásából eredő deformációk a dugattyúk síkjában nagyobbak lesznek, mint a dugattyú más részein.
Ezért a dugattyúra mindkét oldalon ható hőmérsékleti hatások (és feszültségek) csökkentése érdekében az anyag egy részét eltávolítják a szoknya felületéről, körülbelül 0,5-1,5 mm mélységig, és kis mélyedéseket kapnak. Ezek a mélyedések, az úgynevezett hűtők nemcsak a hőmérsékleti hatások és alakváltozások kiküszöbölését szolgálják, hanem megakadályozzák a horzsolások kialakulását, valamint javítják a dugattyúk kenését a hengerben való mozgás során.
Figyelembe kell venni azt is, hogy a dugattyúszoknya kúp alakú (fent keskenyebb az aljánál, szélesebb alul), a dugattyúcsap tengelyére merőleges síkban pedig ovális alakú. Ezek az eltérések az ideális hengeres alaktól minimálisak, azaz csak néhány száz mm-esek (ezek az értékek eltérőek - minél nagyobb az átmérő, annál nagyobb az eltérés).
A kúpra azért van szükség, hogy a dugattyú egyenletesen táguljon a melegítéstől, mert felül a dugattyú hőmérséklete magasabb, ill. 
és nagyobb hőtágulás. És mivel a dugattyú átmérője alul valamivel kisebb, mint alul, akkor a melegítés hatására a dugattyú az ideális hengerhez közeli alakot vesz fel.
Nos, az ovális úgy van kialakítva, hogy kompenzálja a szoknya falainak gyors kopását, amelyek gyorsabban kopnak el, ahol nagyobb a súrlódás, és magasabban van a hajtórúd mozgási síkjában.
A dugattyúszoknyának (pontosabban annak oldalfelületének) köszönhetően a dugattyútengely kívánt és helyes helyzete a motorhenger tengelyéhez képest biztosított. A szoknya oldalfelületének segítségével az A oldalirányú erő hatására keresztirányú erők átvitelre kerülnek a motorhengerre (lásd a szöveg legfelső ábráját, valamint a jobb oldali ábrát), amely időszakosan hat a motor hengerére. dugattyúk és hengerek, amikor a dugattyúk eltolódnak a főtengely forgása közben (forgattyús-hajtórúd-mechanizmus).
Ezenkívül a szoknya oldalfelületének köszönhetően a dugattyúról a hengerre (valamint a dugattyúgyűrűkre) távozik a hő. Minél nagyobb a szoknya oldalfelülete, annál jobb a hőleadás, kisebb a gázszivárgás, kisebb a dugattyúütés a hajtórúd felső fejének perselyének némi kopásával (vagy a persely pontatlan megmunkálásával - lásd az ábrát a balra azonban, mint három kompressziós gyűrűnél, és nem kettőnél (erről írtam bővebben).
De ha a dugattyúszoknya túl hosszú, nagyobb a tömege, nagyobb a súrlódás a hengerfalakon (modern dugattyúkon a szoknyát súrlódásgátló bevonattal látják el a súrlódás és a kopás csökkentése érdekében), és a túlsúly és a súrlódás nagyon erős. nemkívánatos a nagy sebességű kényszerített modern (vagy sport) motorokban, ezért az ilyen motorokon a szoknya fokozatosan nagyon rövidre kezdett lenni (az úgynevezett miniszoknya), és fokozatosan szinte megszabadult tőle - így jelent meg a T alakú dugattyú , a jobb oldali képen látható.
De a T-alakú dugattyúknak is vannak hátrányai, például ismét problémákat okozhat a hengerfalakhoz való súrlódás, a nagyon rövid szoknya elégtelen kenésű felülete miatt (és alacsony fordulatszámon).
Részletesebben ezekről a problémákról, valamint arról, hogy egyes motoroknál milyen esetekben van szükség miniszoknyás T alakú dugattyúkra, és melyikben nem, külön részletes cikket írtam. Ott is írnak a motordugattyú alakjának alakulásáról - javaslom, hogy olvassa el. Nos, azt hiszem, már kitaláltuk a dugattyúk szerkezetét, és simán áttérünk a dugattyús gyártási technológiákra, hogy megértsük, melyik a különböző módon készült dugattyúk jobbak és melyek rosszabbak (kevésbé tartósak).
Dugattyúk motorokhoz - gyártási anyagok.
A dugattyúk gyártásához szükséges anyag kiválasztásakor szigorú követelményeket támasztanak, nevezetesen:
- A dugattyú anyagának kiváló súrlódásgátló (beragadásgátló) tulajdonságokkal kell rendelkeznie.
- A motordugattyú anyagának meglehetősen nagy mechanikai szilárdságúnak kell lennie.
- a dugattyú anyagának alacsony sűrűségűnek és jó hővezető képességgel kell rendelkeznie.
- A dugattyú anyagának korrózióállónak kell lennie.
- a dugattyú anyagának alacsony lineáris tágulási együtthatóval kell rendelkeznie, és a lehető legközelebb kell lennie a hengerfalak anyagának tágulási együtthatójához, vagy azzal egyenlő.
Öntöttvas.
Korábban, a motorépítés hajnalán, a legelső autók, motorkerékpárok és repülőgépek (repülőgépek) megjelenése óta szürkeöntvényt használtak dugattyúanyagként (egyébként kompresszordugattyúkhoz is). Természetesen, mint minden anyagnak, az öntöttvasnak is vannak előnyei és hátrányai.
Az előnyök közül meg kell jegyezni a jó kopásállóságot és a megfelelő szilárdságot. De az öntöttvas blokkokkal (vagy bélésekkel) ellátott motorokba beépített öntöttvas dugattyúk legfontosabb előnye ugyanaz a hőtágulási együttható, mint az öntöttvas motorhenger. Ez azt jelenti, hogy a hőhézagok minimálisra tehetők, vagyis sokkal kisebbek, mint az öntöttvas hengerben működő alumíniumdugattyúnál. Ez lehetővé tette a dugattyúcsoport tömörítésének és erőforrásának jelentős növelését.
Az öntöttvas dugattyúk másik jelentős előnye a mechanikai szilárdság enyhe (csak 10%-os) csökkenése a dugattyú melegítésekor. Alumíniumdugattyúnál lényegesen nagyobb a mechanikai szilárdság csökkenése fűtés közben, de erről alább.
De a nagyobb fordulatszámú motorok megjelenésével az öntöttvas dugattyúk használatakor a fő hátrányuk nagy sebességnél derült ki - az alumínium dugattyúkhoz képest meglehetősen nagy tömeg. És fokozatosan áttértek az alumíniumötvözetből készült dugattyúk gyártására, akár öntöttvas tömbös vagy hüvelyes motorokban is, bár az alumíniumdugattyúkat sokkal nagyobb hőrésekkel kellett készíteni, hogy az alumíniumdugattyú ékét kiküszöböljék. az öntöttvas henger.
Egyébként korábban egyes motorok dugattyúin ferde vágást készítettek a szoknyán, amely biztosította az alumínium dugattyúszoknya rugós tulajdonságait, és kizárta az öntöttvas hengerben való elakadást - egy ilyen dugattyú lehet például az IZH-49 motorkerékpár motorján látható).
És a modern, teljesen alumíniumból készült hengerek vagy hengerblokkok megjelenésével, amelyekben már nincs öntöttvas bélés (vagyis nikkellel vagy bevonattal), lehetővé vált a minimális hőrésű alumíniumdugattyúk gyártása is. , mert az ötvözött henger hőtágulása szinte azonos lett a és az ötvözött dugattyúéval.
alumíniumötvözetek. A soros motorok modern dugattyúinak szinte mindegyike alumíniumból készül (kivéve az olcsó kínai kompresszorok műanyag dugattyúit).
Az alumíniumötvözetből készült dugattyúknak is vannak előnyei és hátrányai. A fő előnyök közül meg kell jegyezni a könnyűfém dugattyú kis súlyát, ami nagyon fontos a modern nagy sebességű motorok számára. Az alumíniumdugattyú tömege természetesen függ az ötvözet összetételétől és a dugattyú gyártási technológiájától, mert egy kovácsolt dugattyú sokkal kisebb tömegű, mint az ugyanabból az ötvözetből öntéssel készült dugattyú, de a technológiákról írok majd kicsit később.
A könnyűfém dugattyúk másik előnye, amelyről kevesen tudnak, a meglehetősen magas hővezető képesség, amely körülbelül 3-4-szer magasabb, mint a szürkeöntvény hővezető képessége. De miért éri meg, mert a nagy hővezető képesség és a hőtágulás nem egészen kicsi, és több hőrést kell és kell csinálni, hacsak nem öntöttvas a henger (de a modern alumínium hengereknél ez már nem szükséges).
De a tény az, hogy a nagy hővezető képesség nem teszi lehetővé a dugattyú aljának 250 ° C-nál nagyobb felmelegedését, és ez hozzájárul a motor hengereinek sokkal jobb feltöltéséhez, és természetesen lehetővé teszi a kompressziós arány további növelését a benzinmotorokban. és ezáltal növelik erejüket.
Egyébként a könnyűötvözetből öntött dugattyúk valamilyen módon történő megerősítése érdekében a mérnökök különféle erősítő elemeket adnak a kialakításukhoz - például vastagabbá teszik a dugattyú falát és alját, és a dugattyúcsap alatti dugattyúkat jobban öntik. tömeges. Nos, vagy ugyanabból az öntöttvasból készítenek betéteket, erről már fentebb írtam. És természetesen mindezek az erősítések növelik a dugattyú tömegét, és ennek eredményeként kiderül, hogy egy régebbi és tartósabb öntöttvas dugattyú elég sokat veszít súlyából egy könnyűfém dugattyúhoz képest, valahol 10-et. 15 százalék.
És itt felmerül bárkiben a kérdés, hogy megéri-e a játék a gyertyát? Megéri, mert az alumíniumötvözetek egy másik kiváló tulajdonsággal is rendelkeznek - háromszor jobban eltávolítják a hőt, mint ugyanaz az öntöttvas. Ez a fontos tulajdonság pedig nélkülözhetetlen a modern, nagy fordulatszámú (növelt és meleg) motorokban, amelyeknek meglehetősen magas a kompressziós aránya.
Ezenkívül a kovácsolt dugattyúk gyártásának modern technológiái (róluk egy kicsit később) jelentősen növelik az alkatrészek szilárdságát és csökkentik az alkatrészek súlyát, és többé nem szükséges az ilyen dugattyúkat különféle betétekkel vagy masszívabb öntvényekkel megerősíteni.
Az alumíniumötvözetből készült dugattyúk hátrányai a következők: az alumíniumötvözetek meglehetősen nagy lineáris tágulási együtthatója, amelyben ez körülbelül kétszer akkora, mint az öntöttvas dugattyúké.
Az alumíniumdugattyúk másik jelentős hátránya a mechanikai szilárdság meglehetősen nagy csökkenése a dugattyú hőmérsékletének emelkedésével. Például: ha egy könnyűfém dugattyút háromszáz fokra melegítenek, akkor ez szilárdságának akár kétszeresére (körülbelül 55-50 százalékkal) csökken. Az öntöttvas dugattyúnál pedig, ha felmelegítik, az erő jelentősen kevésbé - csak 10-15%-kal - csökken. Bár a modern dugattyúk, amelyek alumíniumötvözetekből kovácsolással, és nem öntéssel készülnek, melegítéskor sokkal kevésbé veszítenek szilárdságból.
Sok modern alumíniumdugattyúnál a mechanikai szilárdság csökkenését és a túl nagy hőtágulást kiküszöbölik a fejlettebb gyártási technológiák, amelyek felváltották a hagyományos öntvényt (erről bővebben lentebb), valamint speciális kompenzációs betétek (például az általam említett niresist betétek). fent), amelyek nemcsak növelik a szilárdságot, hanem jelentősen csökkentik a dugattyúszoknya falainak hőtágulását is.
Motordugattyú - gyártási technológia.
Nem titok, hogy idővel a motor teljesítményének növelése érdekében fokozatosan növelni kezdték a kompressziós arányt és a motor fordulatszámát. És a teljesítmény növelése érdekében a dugattyúk erőforrásának nagy károsodása nélkül, a gyártási technológiát fokozatosan javították. De kezdjük sorrendben – a hagyományos öntött dugattyúkkal.
Hagyományos öntéssel készült dugattyúk.
Ez a technológia a legegyszerűbb és legrégebbi, az autó- és motorgyártás történetének legeleje óta alkalmazzák. 
ryh öntöttvas dugattyúk.
A legmodernebb motorok dugattyúinak hagyományos öntéssel történő gyártásának technológiáját szinte már nem használják. Végül is a kimenet egy olyan termék, amelynek hibái vannak (pórusok stb.), amelyek jelentősen csökkentik az alkatrész szilárdságát. A hagyományos formába öntés (chill mold) technológiája pedig meglehetősen ősi, ősi őseinktől kölcsönözték, akik sok évszázaddal ezelőtt öntöttek bronzbaltákat.
A formába öntött alumíniumötvözet pedig megismétli a forma (mátrix) formáját, majd az alkatrészt még termikusan és gépeken kell feldolgozni, eltávolítva a felesleges anyagot, ami sok időt vesz igénybe (CNC gépeken is).
Fröccsöntés.
Az egyszerű öntéssel készült dugattyú szilárdsága az alkatrész porozitása miatt nem magas, és fokozatosan sok vállalat eltávolodott ettől a módszertől, és nyomás alatti dugattyúkat kezdtek önteni, ami jelentősen javította a szilárdságot, mivel a porozitás szinte hiányzik.
A fröccsöntés technológiája jelentősen eltér a bronzkori tengelyek hagyományos öntésének technológiájától, és természetesen a kimenet egy pontosabb és tartósabb alkatrész, amely valamivel jobb szerkezettel rendelkezik. Egyébként az alumíniumötvözetek nyomás alatti öntőformába öntésével (ezt a technológiát folyékony sajtolásnak is nevezik) nem csak a dugattyúkat öntik, hanem egyes modern motorkerékpárok és autók vázát is.
De ennek ellenére ez a technológia nem tökéletes, és hiába veszel fel egy fröccsöntött dugattyút és megvizsgálod, nem találsz semmit a felületén, de ez nem jelenti azt, hogy belül minden tökéletes. Valóban, az öntés során még nyomás alatt sem kizárt a belső üregek és barlangok (apró buborékok) megjelenése, amelyek csökkentik az alkatrész szilárdságát.
Ennek ellenére a dugattyúk fröccsöntése (folyékony sajtolás) lényegesen jobb, mint a hagyományos öntés, és ezt a technológiát még mindig sok gyárban használják autók és motorkerékpárok dugattyúinak, kereteinek, alvázalkatrészeinek és egyéb alkatrészeinek gyártására. Aki pedig szeretne részletesebben olvasni a folyékony kovácsolt dugattyúk gyártásáról és előnyeikről, akkor róluk olvashat.
Autó (motorkerékpár) kovácsolt dugattyúi.
Kovácsolt dugattyúk háztartási gépkocsikhoz.
Jelenleg ez a legfejlettebb technológia a modern könnyűfém dugattyúk gyártásához, amelyek számos előnnyel rendelkeznek az öntött dugattyúkhoz képest, és a legmodernebb, nagy fordulatszámú, nagy sűrítési arányú motorokra szerelik fel. A jó hírű cégek által gyártott kovácsolt dugattyúknak gyakorlatilag nincsenek hibái.
De nincs értelme ebben a cikkben részletesen írni a kovácsolt dugattyúkról, hiszen két nagyon részletes cikket írtam róluk, amelyeket az alábbi linkekre kattintva bárki elolvashat.
Úgy tűnik, ennyi, ha eszembe jut még valami egy olyan fontos részletről, mint a motordugattyú, azt mindenképpen hozzáteszem, sok sikert mindenkinek.
A motor dugattyúja egy henger alakú alkatrész, amely a hengeren belül oda-vissza mozgásokat végez. A motorra ez az egyik legjellemzőbb alkatrész, hiszen a belső égésű motorban végbemenő termodinamikai folyamatok megvalósítása pontosan a segítségével valósul meg. Dugattyú:
- érzékelve a gázok nyomását, átadja a keletkező erőt;
- tömíti az égésteret;
- eltávolítja belőle a felesleges hőt.
A fenti képen a motor dugattyújának négy üteme látható.
Az extrém körülmények megszabják a dugattyú anyagát
A dugattyú extrém körülmények között működik, melynek jellemzői magasak: nyomás, tehetetlenségi terhelés és hőmérséklet. Ezért a gyártáshoz szükséges anyagokra vonatkozó fő követelmények a következők:
- nagy mechanikai szilárdság;
- jó hővezető képesség;
- kis sűrűségű;
- jelentéktelen lineáris tágulási együttható, súrlódásgátló tulajdonságok;
- jó korrózióállóság.
A dugattyúk lehetnek:
- öntvény;
- kovácsolt.
A dugattyú tervezési jellemzőit a rendeltetése határozza meg
A dugattyú kialakítását meghatározó főbb feltételek a motor típusa és az égéstér alakja, a benne zajló égési folyamat jellemzői. Szerkezetileg a dugattyú egy darabból álló elem, amely a következőkből áll:
- fejek (fenék);
- tömítő rész;
- szoknyák (vezető rész).
A benzinmotor dugattyúja különbözik a dízelmotortól? A benzin- és dízelmotorok dugattyúfejeinek felülete szerkezetileg eltérő. A benzinmotorban a fej felülete lapos vagy közel van hozzá. Néha hornyok készülnek benne, hozzájárulva a szelepek teljes nyitásához. A közvetlen üzemanyag-befecskendező rendszerrel (SNVT) felszerelt motorok dugattyúira összetettebb forma jellemző. A dízelmotor dugattyúfeje jelentősen eltér a benzinmotortól - egy adott alakú égéstér kialakítása miatt jobb örvényképződés és keverékképződés biztosított.
A képen a motor dugattyús diagramja látható.
Dugattyúgyűrűk: típusok és összetétel
A dugattyú tömítő része dugattyúgyűrűket tartalmaz, amelyek szoros kapcsolatot biztosítanak a dugattyú és a henger között. A motor műszaki állapotát a tömítőképessége határozza meg. A motor típusától és céljától függően a gyűrűk számát és elhelyezkedését választják ki. A leggyakoribb séma két kompressziós és egy olajkaparó gyűrűből áll.
A dugattyúgyűrűk főként speciális szürke gömbgrafitos vasból készülnek, amely:
- magas stabil szilárdsági és rugalmassági mutatók üzemi hőmérsékleten a gyűrű teljes élettartama alatt;
- nagy kopásállóság intenzív súrlódási körülmények között;
- jó súrlódásgátló tulajdonságok;
- az a képesség, hogy gyorsan és hatékonyan behatoljon a henger felületére.
A kompressziós gyűrű fő célja, hogy megakadályozza az égéstérből származó gázok bejutását a motor forgattyúházába. Különösen nagy terhelés esik az első nyomógyűrűre. Ezért egyes kényszerbenzin és minden dízelmotor dugattyúinak gyűrűinek gyártása során acélbetétet szerelnek be, amely növeli a gyűrűk szilárdságát és lehetővé teszi a maximális összenyomást. A kompressziós gyűrűk alakja lehet:
- trapéz alakú;
- hordó alakú;
- tkúpos.
Az olajkaparó gyűrű feladata, hogy eltávolítsa a felesleges olajat a henger falairól, és megakadályozza, hogy az égéstérbe kerüljön. Számos vízelvezető lyuk jelenléte különbözteti meg. Egyes gyűrűket rugós tágítókkal tervezték.
A dugattyúvezető (egyébként a szoknya) formája lehet kúp vagy cső alakú, amely lehetővé teszi a kitágulás kompenzálását magas üzemi hőmérséklet elérésekor. Hatásukra a dugattyú alakja hengeres lesz. A dugattyú oldalfelülete súrlódásgátló anyagréteggel van bevonva a súrlódási veszteségek csökkentése érdekében, erre a célra grafitot vagy molibdén-diszulfidot használnak. A dugattyúszoknyán lévő lyukak lehetővé teszik a dugattyúcsap rögzítését.
A dugattyúból, kompressziós, olajkaparó gyűrűkből, valamint egy dugattyúcsapból álló egységet általában dugattyúcsoportnak nevezik. A hajtórúddal való csatlakozás funkciója egy acél dugattyúcsaphoz van rendelve, amely cső alakú. Követelményei vannak:
- minimális deformáció működés közben;
- nagy szilárdság változó terhelés és kopásállóság mellett;
- jó ütésállóság;
- kis tömeg.
- rögzítve a dugattyúfejekben, de forogni a hajtórúdfejben;
- rögzítve a hajtórúdfejben, és forogni kell a dugattyúfejekben;
- szabadon forog a dugattyúfejekben és a hajtórúdfejben.
A harmadik lehetőség szerint telepített ujjakat lebegőnek nevezzük. Ezek a legnépszerűbbek, mert hosszuk és kerületük kopása elhanyagolható és egységes. Használatukkal minimálisra csökken a beszorulás veszélye. Ezenkívül könnyen telepíthetők.
A felesleges hő eltávolítása a dugattyúról
A jelentős mechanikai igénybevételek mellett a dugattyú a rendkívül magas hőmérséklet negatív hatásainak is ki van téve. A hő eltávolítása a dugattyúcsoportból:
- hűtőrendszer a hengerfalakból;
- a dugattyú belső ürege, majd - a dugattyúcsap és a hajtórúd, valamint a kenőrendszerben keringő olaj;
- részben hideg levegő-üzemanyag keverék a hengerekhez.
- olaj fröccsenése egy speciális fúvókán vagy a hajtórúd lyukon keresztül;
- olajköd a hengerüregben;
- olaj befecskendezése a gyűrűk zónájába, egy speciális csatornába;
- olaj keringése a dugattyúfejben egy cső alakú tekercsen keresztül.
Videó a négyütemű motorról - a működés elve:
