ICE kolv. Enhet och syfte

Bränsleblandningen som brinner i motorcylindern avger värmeenergi. Sedan övergår det till en mekanisk handling som gör att vevaxeln roterar. Nyckelelementet i denna process är kolven.

Denna detalj är inte så primitiv som den kan verka vid första anblicken. Det skulle vara ett stort misstag att betrakta honom som en enkel pådrivare.

Kolven är placerad i cylindern, där den rör sig fram och tillbaka.

När den rör sig mot övre dödpunkten (TDC), komprimerar kolven bränsleblandningen. I en bensinförbränningsmotor tänds den i ett ögonblick nära maximalt tryck. I en dieselmotor sker antändning direkt på grund av hög kompression.

Det ökade trycket hos gaserna som bildas under förbränningen trycker kolven i motsatt riktning. Tillsammans med kolven rör sig vevstaken som är ledad med den, vilket gör att den roterar. Så energin från komprimerade gaser omvandlas till vridmoment, som överförs genom transmissionen till bilens hjul.

Under förbränning når gasernas temperatur 2 tusen grader. Eftersom förbränningen är explosiv utsätts kolven för kraftiga stötbelastningar.

Extrem belastning och nästan extrema driftsförhållanden kräver speciella krav på design och material som används för dess tillverkning.

När du designar kolvar finns det ett antal viktiga punkter att tänka på:

• behovet av att säkerställa en lång livslängd och därför att minimera slitaget på delen;
• förhindra utbränning av kolven vid högtemperaturdrift;
• säkerställa maximal tätning för att förhindra gasgenombrott;
• minimera förluster på grund av friktion;
• säkerställa effektiv kylning.

Kolvmaterialet måste ha ett antal specifika egenskaper:

• betydande styrka;
• maximal möjlig värmeledningsförmåga;
• värmebeständighet och förmågan att motstå plötsliga temperaturförändringar;
• värmeutvidgningskoefficienten bör vara liten och vara så nära cylinderns motsvarande koefficient som möjligt för att säkerställa god tätning;
• korrosionsbeständighet;
• antifriktionsegenskaper;
• låg densitet så att delen inte är för tung.

Eftersom materialet som idealiskt uppfyller alla dessa krav ännu inte har skapats, måste man använda kompromissalternativ. Kolvar för förbränningsmotorer är gjorda av grått gjutjärn och aluminiumlegeringar med kisel (silumin). I kompositkolvar för dieselmotorer händer det att huvudet är tillverkat av stål.

Gjutjärn är ganska starkt och slitstarkt, tål stark värme bra, har antifriktionsegenskaper och liten termisk expansion. Men på grund av den låga värmeledningsförmågan kan gjutjärnskolven värmas upp till 400°C. I en bensinmotor är detta oacceptabelt, eftersom det kan orsaka förtändning.

Därför tillverkas i de flesta fall kolvar för förbränningsmotorer för bilar genom stansning eller gjutning av silum som innehåller minst 13% kisel. Rent aluminium är inte lämpligt, eftersom det vid upphettning expanderar för mycket, vilket leder till ökad friktion och skavning. Det kan vara förfalskningar som du kan stöta på när du köper reservdelar på tveksamma ställen. För att förhindra att detta händer, kontakta de pålitliga.

Aluminiumlegeringskolven är lätt och leder värme bra, så att dess uppvärmning inte överstiger 250 ° C. Detta är ganska lämpligt för förbränningsmotorer som körs på bensin. Antifriktionsegenskaperna hos silumin är också ganska bra.

Samtidigt är detta material inte utan nackdelar. När temperaturen stiger blir den mindre hållbar. Och på grund av den betydande linjära expansionen vid uppvärmning måste ytterligare åtgärder vidtas för att bevara tätningen runt huvudets omkrets och inte minska kompressionen.

Denna del har formen av ett glas och består av ett huvud och en styrdel (kjol). I huvudet är det i sin tur möjligt att särskilja botten och tätningsdelen.

botten

Det är kolvens huvudsakliga arbetsyta, det är den som uppfattar trycket från expanderande gaser. Dess yta bestäms av typen av enhet, placeringen av munstycken, ljus, ventiler och den specifika CPG-enheten. För ICEs som använder bensin är den gjord platt eller konkav med extra urtag för att undvika ventildefekter. Den konvexa botten ger ökad styrka, men ökar värmeöverföringen och används därför sällan. Concave låter dig organisera en liten förbränningskammare och ge ett högt kompressionsförhållande, vilket är särskilt viktigt i dieselenheter.

Tätningsdel

Det här är sidan av huvudet. Spår för kolvringar är gjorda i den runt omkretsen.

Kompressionsringar spelar rollen som en tätning och förhindrar läckage av komprimerade gaser, och oljeskrapor tar bort smörjmedel från väggen och förhindrar att det kommer in i förbränningskammaren. Olja strömmar under kolven genom hålen i spåret och går sedan tillbaka till oljetråget.

Sektionen av den laterala sidan mellan kanten av botten och den övre ringen kallas eld- eller värmezon. Det är han som upplever den maximala termiska effekten. För att förhindra utbränning av kolven är detta band gjort tillräckligt brett.

Guide del

Tillåter inte kolven att skeva under fram- och återgående rörelse.

För att kompensera för termisk expansion görs kjolen krökt eller konformad. På sidan appliceras vanligtvis en antifriktionsbeläggning.

Inuti finns bossar - två inflöden med hål för kolvtappen, på vilken huvudet sätts på.

På sidorna, i området för bossarna, görs små fördjupningar för att förhindra termiska deformationer och uppkomsten av poäng.

Eftersom kolvens temperaturregime är mycket stressande, är frågan om dess kylning mycket viktig.

Kolvringar är det huvudsakliga sättet att ta bort värme. Genom dem avlägsnas minst hälften av överskottsvärmeenergin, som överförs till cylinderväggen och sedan till kylmanteln.

En annan viktig kylflänskanal är smörjning. Oljedimma i cylindern, smörjning genom hålet i vevstaken, forcerad sprutning med oljemunstycke och andra metoder används. Mer än en tredjedel av värmen kan avlägsnas genom att cirkulera oljan.

Dessutom går en del av värmeenergin till att värma upp den färska delen av den brännbara blandningen som har kommit in i cylindern.

Ringarna bibehåller önskad mängd kompression i cylindrarna och tar bort lejonparten av värmen. Och de står för ungefär en fjärdedel av alla friktionsförluster i förbränningsmotorn. Därför kan betydelsen av kolvringarnas kvalitet och kondition för en stabil drift av förbränningsmotorn knappast överskattas.

Vanligtvis finns det tre ringar - två kompressionsringar på toppen och en oljeskrapa på botten. Men det finns alternativ med ett annat antal ringar - från två till sex.

Den övre ringens spår i silumin Det händer att det görs med en stålinsats som ökar slitstyrkan.

Ringar är gjorda av specialkvaliteter av gjutjärn. Sådana ringar kännetecknas av hög hållfasthet, elasticitet, slitstyrka, låg friktionskoefficient och behåller sina egenskaper under lång tid. Tillsatser av molybden, volfram och några andra metaller ger ytterligare värmebeständighet till kolvringar.

Nya behöver slipas in. Om du har bytt ut ringarna, se till att köra förbränningsmotorn under en tid, undvik intensiva driftsförhållanden. Annars kan olappade ringar överhettas och förlora elasticitet och i vissa fall till och med gå sönder. Resultatet kan bli tätningsbrott, effektförlust, smörjmedel som kommer in i förbränningskammaren, överhettning och utbränning av kolven.