Как померять ход коленвала. - полезное - каталог статей - mototravels

Как проходит рабочий цикл

Весь процесс впрыска топлива, его зажигания, работы поршней и выброса отработанных газов называется «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, стандартного для множества легковых автомобилей.

Цикл, как видно из названия, делится на четыре такта работы:

Впуск.

В этом состоянии впускной клапан в открытом состоянии, выпускной, наоборот, закрыт, поршень идет в нижнем направлении, в цилиндр попадает подготовленная топливовоздушная смесь.

Сжатие.

Все клапаны цилиндра закрыты, а поршень двигается вверх и сжимает впрыснутую ранее смесь до заданных параметров.

Рабочий ход.

Клапаны по-прежнему открыты, смесь поджигается, образуя газы. Их давление начинает двигать поршень вниз, а последний вращает коленвал.

Выпуск.

ДВС на 8 цилиндров

Из-за габаритов двигатели делаются V-образной компоновки.

Восьмицилиндровый ДВС от Chevrolet:

Возможный порядок работы восьмицилиндрового двигателя современной машины:

вариант 1–5–4–2–6–3–7–8 — основной;
принцип 1–8–4–3–6–5–7–2 – другая вариация.

Различие это мнимое и произошло из-за разницы в подсчете цилиндров. В США цилиндр 1 расположен спереди по направлению движения авто, слева, а в европейской системе – справа. Нумерация цилиндров производится в шахматной последовательности, в направлении назад и слева направо, поэтому обе классификации представляют, по сути, одно и то же, что иллюстрирует схема:

Интервал между зажиганием топлива 90 град.

Строение

Поршень 4-тактного двигателя имеет достаточно сложное строение и, таким образом, целиком устройство включает в себя несколько составных частей. Это позволяет придавать машине оптимальные технические характеристики, а также делать 4-тактный двигатель более устойчивым к нагрузкам, а значит, долговечным.

Основная часть, из которой состоит поршень четырехтактного ДВС, — это его днище. Днище по своему диаметру чуть меньше, чем диаметр цилиндра, что объясняется наличием компрессионных и маслосъемных колец. Днище поршня любого диаметра может иметь разную форму и описание. Так, оно может иметь вогнутую форму, а само углубление может обладать различной конфигурацией.

Помимо днища, в поршне, сколько бы миллиметров он ни насчитывал в диаметре, обязательно присутствует уплотнительная часть, которая включает в себя такие устройства, как компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца вкладываются в специальные выточенные желобки, которые по своему диаметру чуть отличаются от диаметра головки поршня. Их задача — не позволять смешиваться отработанной и свежей смеси, а также сохранять давление во время горения топлива.

В чем же заключается назначение компрессионных колец? Компрессионные 4-тактного двигателя необходимы для того, чтобы эффективность работы мотора была максимальной, и вся энергия сгоревшего топлива была направлена на то, чтобы поршень перемещался. По этой причине к материалам, из которых изготавливаются такие кольца в четырехтактном двигателе, предъявляются серьезные и строгие требования.

Помимо компрессионных, поршень 4-тактного двигателя в обязательном порядке оборудуется такими конструкциями, как кольца маслосъемные, которые обладают чуть большим диаметром, чем сам поршень. Они необходимы для того, чтобы смазка, которая постоянно циркулирует в моторе для предотвращения трения и перегрева, оставалась на трущихся поверхностях в нужном количестве и не накапливалась в камере сгорания. Благодаря этому, удается избежать масляного нагара, а расход смазки резко сокращается.

Преимущества и недостатки цилиндра с большим рабочим объёмом

Цилиндр большего рабочего объёма имеет меньшие относительные потери теплоты в стенки. Это хорошо подтверждается примерами стационарных дизелей с большими рабочими объёмами цилиндров, которые имеют очень низкие удельные расходы топлива. В отношении легковых автомобилей это положение, однако, подтверждается не всегда.

Анализ уравнения мощности двигателя показывает, что наибольшая мощность двигателя может быть достигнута при небольшой величине хода поршня.

Средняя скорость поршня может быть вычислена как

где S — ход поршня, м; n — частота вращения, мин -1 .

При ограничении средней скорости поршня Cп частота вращения может быть тем выше, чем меньше ход поршня. Уравнение мощности четырёхтактного двигателя имеет вид

где V_h — объём двигателя, дм 3 ; n — частота вращения, мин -1 ; p_e — среднее эффективное давление, МПа.

Следовательно, мощность двигателя прямо пропорциональна частоте его вращения и рабочему объёму. Тем самым к двигателю одновременно предъявляются противоположные требования — большой рабочий объём цилиндра и короткий ход. Компромиссное решение состоит в применении большего числа цилиндров.

Наиболее предпочтительный рабочий объём одного цилиндра высокооборотного бензинового двигателя составляет 300—500 см 3 . Двигатель с малым числом таких цилиндров плохо уравновешен, а с большим — имеет значительные механические потери и обладает поэтому повышенными удельными расходами топлива. Восьмицилиндровый двигатель рабочим объемом 3000 см 3 имеет меньший удельный расход топлива, чем двенадцатицилиндровый с таким же рабочим объёмом.

Для достижения малого расхода топлива целесообразно применять двигатели с малым числом цилиндров. Однако одноцилиндровый двигатель с большим рабочим объёмом не находит применения в автомобилях, поскольку его относительная масса велика, а уравновешивание возможно лишь при использовании специальных механизмов, что ведёт к дополнительному увеличению его массы, размеров и стоимости. Кроме того, большая неравномерность крутящего момента одноцилиндрового двигателя неприемлема для трансмиссий автомобиля.

Наименьшее число цилиндров у современного автомобильного двигателя равно двум. Такие двигатели с успехом применяют в автомобилях особо малого класса («Ситроен 2CV», «Фиат 126»). Сточки зрения уравновешенности, следующим в ряду целесообразного применения стоит четырёхцилиндровый двигатель, однако в настоящее время начинают применять и трёхцилиндровые двигатели с небольшим рабочим объёмом цилиндров, поскольку они позволяют получить малые расходы топлива. Кроме того, меньшее число цилиндров упрощает и удешевляет вспомогательное оборудование двигателя, так как сокращается число свечей зажигания, форсунок, плунжерных пар топливного насоса высокого давления. При поперечном расположении в автомобиле такой двигатель имеет меньшую длину и не ограничивает поворот управляемых колёс.

Трёхцилиндровый двигатель позволяет использовать унифицированные с четырёхцилиндровым основные детали: гильзу цилиндра, поршневой комплект, шатунный комплект, клапанный механизм. Такое же решение возможно и для пятицилиндрового двигателя, что позволяет при необходимости увеличения мощностного ряда вверх от базового четырёхцилиндрового двигателя избежать перехода на более длинный шестицилиндровый.

В дизелях помимо уменьшения потерь теплоты при сгорании большой рабочий объёмом цилиндра даёт возможность получить более компактную камеру сгорания, в которой при умеренных степенях сжатия создаются более высокие температуры к моменту впрыска топлива. У цилиндра с большим рабочим объёмом можно использовать форсунки с большим числом сопловых отверстий, обладающих меньшей чувствительностью к нагарообразованию.

Конструкция и принцип работы 2-тактного двигателя

2-тактный двигатель нашел наибольшее распространение на малой технике (бензопилы, мотокосы), мотоциклах.

Когда-то существовали даже дизельные 2-х тактные двигатели, устанавливаемые на грузовики, к примеру, МАЗ-200.

Интересно, что описанные выше такты у любого двухтактного двигателя никуда не делись, просто они были совмещены.

В итоге это позволяет сократить полный цикл всего в один оборот колен. вала.

Так, при движении поршня от НМТ производится сразу два такта – выпуск и сжатие, а при движении от ВМТ – впуск и рабочий ход.

Достигнуть этого всего возможно при использовании окон в цилиндрах, через которые производится засасывание и перекачивание топливной смеси, а также отвод продуктов горения.

Открытие и закрытие этих окон обеспечивается самим поршнем. Чтобы соблюдалась правильность работы механизма, окна располагаются на разных уровнях в стенках цилиндра.

Чтобы было более понятно, возьмем двигатель мотоцикла «ИЖ Планета 5».

Данный мотоцикл укомплектован одноцилиндровым двухтактным мотором.

Цилиндр располагается поверх корпуса двигателя, охлаждение его воздушное, поэтому у него по окружности располагаются ребра охлаждения.

С одной стороны, к цилиндру прикреплен патрубок, идущий от карбюратора, по нему в цилиндр поступает горючая смесь.

Напротив, этого патрубка устанавливается труба отвода отработанных газов.

Вверху цилиндр прикрывает головка, в которой размещена свеча накаливания.

Внутри цилиндра располагается поршень, связанный с кривошипом коленчатого вала через шатун

Далее уже он связан со сцеплением и трансмиссией, но это пока неважно

Для подачи топлива в надпоршневое пространство в двухтактном двигателе задействовано и подпоршневое пространство.

При движении поршня вверх в подпоршневом пространстве создается разряжение, в которое засасывается топливовоздушная смесь через впускное окно.

Подача же из подпоршневого пространства в надпоршневое производится от избыточного давления, которое возникает при движении поршня вниз.

Подача топлива производится через перепускное окно. Выпуск продуктов горения проходит через выпускное окно.

Теперь как все это работает.

Начнем с движения поршня к ВМТ. Находясь в НМТ, поршень обеспечивает открытие перепускного и выпускного окон. Избыточное давление в подпоршневом пространстве выталкивает горючую смесь в надпоршневое пространство.

Двигаясь вверх, поршень перекрывает открытые окна, в результате чего камера сгорания становится герметичной.

Доходя до ВМТ, поршень сжимает смесь далее подается искра от свечи накаливания, которая установлена в головке цилиндра.

В это время, поршень двигаясь вверх, открывает впускное окно, через которое смесь поступает в подпоршневое пространство. То есть получается, что в одном такте – движении поршня от НМТ к ВМТ происходит два действия: вначале впуск топлива, затем – сжатие.

После воспламенения топлива, выделенная при этом энергия толкает поршень вниз.

Двигаясь вниз он от ВМТ, поршень открывает сначала выпускное окно. При сгорании объем продуктов горения значительно увеличивается, поэтому они сразу начинают вырываться через это окно.

Получается, что при движении поршня вниз вначале выполняется рабочий ход, а после открытия выпускного окна – еще и такт выпуска.

Дальше при движении поршня вниз, он открывает перепускное окно и топливо начинает поступать в надпоршневое пространство – цикл начинает повторяться, при этом на выполнение всего цикла понадобилось только движение поршня сначала вверх, а затем вниз, что соответствует одному обороту колен. вала.

Двигатель

Толковый словарь Ожегова выделяет два значения этого термина. Первое — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу. Второе (переносное) — сила, способствующая росту, развитию в какой-либо области.
В словаре Ушакова можно найти еще одно, толкование: машина, приводящая что-нибудь в движение.
В других словарях двигатель называется механизмом, агрегатом, силовой машиной, энергосиловой машиной, устройством, но смысл один – преобразование какой-нибудь энергии в механическую энергию или работу.

Слово произошло от глагола «двигать», в современном значении стало употребляться в конце ХVIII века, имеет схожие корни в других восточноевропейских языках. Слово «двигать» отмечается в различных письменных источниках, начиная XI века.

Термин двигатель более распространен в технической литературе. Он охватывает широкую группу понятий, в том числе самые древние и экзотические устройства для приведения в движение чего-либо. Этим словом можно назвать приспособление для движения парусного судна (ветродвигатель), гиревой привод часов-ходиков (гравитационный) или двигатель космической ракеты (реактивный).

Развитие изделия

Это был успех. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году изделие Дизеля произвело фурор, началась массовая скупка лицензий на производство его двигателей. Однако в начале промышленного изготовления дизелевских двигателей возникли серьезные трудности: первые партии оказывались бракованными, часто ломались и выходили из строя, на многих заводах не было необходимого оборудования и рабочей силы нужной квалификации.

Постепенно болезни роста были преодолены, и двигатель Дизеля стал постепенно использоваться во многих сферах жизнедеятельности, связанных с техникой. А его изобретатель стал миллионером. Дизеля стали приглашать повсюду — во Францию, Швейцарию, Австрию, Бельгию, Россию, Америку… Особый интерес к нему был проявлен в России. Уже в 1898 году Людвиг Нобель, купив у Дизеля лицензию на двигатель, организовал его производство на своем заводе в Санкт-Петербурге (сейчас это известное на всю страну предприятие «Русский дизель»).

Устройство быстро завоевало популярность и стало использоваться всюду — на электростанциях, водонапорном оборудовании, с его помощью освещались крупные магазины и центральные улицы Санкт-Петербурга и других известных городов Российской империи.

Велись работы по его модификации. Известный русский инженер Вадим Аршаулов создал так называемый русский дизель, который, в отличие от своего прототипа, работал на нефти, а не на керосине, и имел топливный насос высокого давления, работавший от сжатого в цилиндре воздуха. На Путиловском заводе инженер Густав Тринклер построил «Тринклер-мотор», который отличался от дизелевского варианта тем, что не имел воздушного компрессора для накачки воздуха, его роль играла гидравлическая система для нагнетания и впрыска топлива.

Дизеля наконец-таки признали и на родине: сам кайзер Вильгельм II вручил ему диплом о присвоении почетного звания доктора-инженера и пригласил в оборонные проекты. Занялся Дизель и совершенствованием конструкции реверсивного судового четырехтактного мотора и созданием двигателя для грузовых автомобилей.

Расчет гидроцилиндра путевых машин, схема гидроцилиндров

12.03.2014 | Автор admin

Расчет гидроцилиндра

Расчет гидроцилиндра путевых машин. Гидроцилиндры путевых машин подвергаются внешним нагрузкам со стороны приводимых механизмов, а также внутренним нагрузкам, связанным с наличием рабочих давлений в полостях.

Различают максимальные нагрузки, обусловленные настройками предохранительных или редукционных клапанов давления, кратковременные пиковые нагрузки, связанные с динамическими характеристиками приводимого механизма или рабочего органа и характером переключений аппаратов, а также нагрузки, вызванные реакцией гидроцилиндра на внешние воздействия.

Последние нагрузки возникают, например, в гидроцилиндрах ограничения хода подбоек современных выправочно-подбивочных машин циклического действия, в гидроцилиндрах-демпферах ударов при опасных сближениях сателлита и корпуса машины у выправочно-подбивочных машин непрерывно-циклического действия.

Гидроцилиндры могут приводить рычажные механизмы и совершать при работе активные возвратно-поступательные движения (например, привод рычагов подбоек, кранов-манипуляторов), механизмы, у которых гидроцилиндрами производится периодическая регулировка положения рабочего органа (подъемно-рихтовочные устройства, планировочные плуги), а также механизмы, не требующие при работе движений штоков (привод желобов вырезного устройства щебнеочистительной машины, привод заглубления виброплит машин типа ВПО).

В каждом конкретном случае производится анализ действующих на гидроцилиндр нагрузок, определяются рабочие скорости выходного звена (штока или корпуса, в зависимости от схемы работы).

Схема действия внешних и внутренних нагрузок на дифференциальный гидравлический цилиндр (рис. 1, а) обобщает большинство расчетных случаев. Из уравнение равновесия сил, действующих на поршень, определяется развиваемая штоком гидроцилиндра сила, кН:

где D, d₁, d₂ – диаметры поршня и штоков, м; p₁, p₂ – давления рабочей жидкости в полостях, МПа.

В соответствии с выбранным правилом знаков будем считать, что положительное направление силы F справа – налево.

После несложных преобразований нетрудно заметить, что знак силы F определяется знаком выражения:

Если оно > 0, то возникает сила F, перемещающая шток влево, а если < 0, то вправо. При равенстве его 0 – сила исчезает.

Расчетные схемы гидроцилиндров: а – дифференциального; б – с односторонним выходом штока; в – плунжерного

Случай, когда d₁ = d₂ соответствует гидроцилиндру с двухсторонним штоком, когда d₁ = 0 – гидроцилиндру с односторонним штоком (рис. 1, б), а когда d₁ =0 и d₂ = D – плунжерному гидроцилиндру (рис. 1, в). Сила, развиваемая гидроцилиндром с двухсторонним штоком диаметра d, кН:

Сила F, развиваемая гидроцилиндром с односторонним штоком диаметром d, кН:

Сила F, развиваемая плунжерным гидроцилиндром, кН:

При дифференциальной схеме включения гидроцилиндра с односторонним штоком с подачей рабочей жидкости под давлением p в обе полости указанная сила, кН:

Расход рабочей жидкости при ее подаче в i-ую полость гидроцилиндра или при вытеснении из этой полости м3/с:

(V_ц – скорость движения штока, м/с; S_ц – рабочая площадь поршня с учетом площади поперечного сечения штока, м2.

Общая подача насоса определяется с учетом характера работы механизма или машины.

Гидроцилиндры обладают высоким КПД (0,95 – 0,98), поэтому. Если не требуется высокая точность расчета, то потерями, возникающими при движении штока гидроцилиндра, можно пренебречь. В первую очередь это касается курсового и дипломного проектирования.

Также на эту тему Вы можете почитать

Устойчивость колесной пары, расчет устойчивости колесной пары

Тяговый расчет сопротивления движению струга

Путевые машины. Классификация путевых машин.

Отключить иммобилайзер

Порядок работы двигателя с 4, 6, 8 цилиндрами — просто о сложном

По большому счёту, нам, обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

И совершенно не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

-расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное; -количество цилиндров; -конструкция распредвала; -тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ.

Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее.

Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 72° . У 2-х тактного двигателя 360° .

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

Порядок работы 4 цилиндрового двигателя, однорядного, чередование тактов происходит через 180° , ну а порядок работы цилиндров может быть 1-3-4-2 (ВАЗ) или 1-2-4-3 (ГАЗ).

Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 120° ).

Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 90° ).

Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 90° .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам.

Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Успехов вам в изучении порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля.

Полный объем — цилиндр

Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при положении его в ВМТ. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси, поступившей в цилиндр, при ее сжатии.

Одним из важнейших конструктивных параметров современных автомобильных двигателей является степень сжатия. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Объем камеры сгорания и рабочий объем в сумме составляют полный объем цилиндра. Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. Это число показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Поршень, двигаясь в цилиндре от верхней мертвой точки до нижней, освобождает определенное пространство, которое называется рабочим объемом цилиндра. Сумму объемов цилиндра и камеры сгорания называют полным объемом цилиндра. Если сложить рабочие объемы всех цилиндров одного двигателя, то получают его общий объем, так называемый литраж двигателя.

Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания составляет полный объем цилиндра.

Складывая объем камеры сгорания с рабочим объемом цилиндра, получаем полный объем цилиндра.

В связи с этим у двухтактных двигателей различают две величины степени сжатия — геометрическую и действительную. Геометрическая степень сжатия относится к полному ходу поршня и определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Объем, ограниченный стенками цилиндра, головкой и днищем поршня при положении его в в.м.т., называют камерой сжатая, а объем, освобождаемый поршнем при движении его от в.м.т. до н.м.т. — рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем цилиндра, выраженный в литрах / называют литражом двигателя, а объем, ограниченный го — ЛОЕКОЙ, стенками цилиндра и днищем поршня при положении его в н.м.т., — полным объемом цилиндра.

При перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней в цилиндре освобождается пространство, составляющее рабочий объем цилиндра. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, над ним будет наименьшее пространство, называемое объемом камеры сгорания. Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом двигателя.

Наряду с химическим составом топлива, на развитие детонации значительное влияние оказывают конструкция самого двигателя и режим его эксплуатации. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что в наибольшей степени способствуют детонации увеличение степени сжатия и повышение давления наддува, так как в обоих этих случаях растут температуры и давления. Степень сжатия ( е) характеризуется отношением полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания.

Прежде чем рассматривать отдельные циклы, осуществляемые в двигателях внутреннего сгорания, введем обозначения и понятия, общие для всех циклов. Сумму объемов У / г и Ус обозначим через Va и назовем полным объемом цилиндра двигателя.

Сколько поршней в двигателе автомобиля ?

Поршневая группа любого автомобиля содержит в себе определенное количество поршней – это очевидно. Также очевидным является тот факт, что поршневая группа КамАЗ по своему составу будет серьезно отличаться от поршневой малолитражного автомобиля.

Но сколько вообще поршней используется в различных автомобильных двигателях? Существуют ли какие-то градации и классификации относительно их количества в транспортном средстве? Попробуем разобраться.

Итак, известно, что любая поршневая включает в себя поршень, который движется внутри цилиндра. Это означает, что поршней в двигателе в большинстве случаев будет столько же, сколько цилиндров. Сегодня разные модификации двигателей используют разные конфигурации цилиндров, количество которых может варьироваться от одного до десяти и даже больше.

Разновидности поршневых двигателей

Однопоршневой двигатель имеет, что ясно из названия, один цилиндр и, соответственно, один поршень. Где востребована подобная поршневая? Из-за невысокой мощности сфера применения ограничена двигателями небольших мотоциклов и мопедов, мотокос, газонокосилок и бензопил.

Поршень мотоцикла, в котором используется один цилиндр, обеспечивает больший крутящий момент на более высоких оборотах. То же самое касается газонокосилки и других электроинструментов с аналогичным двигателем. Одноцилиндровые двигатели — это довольно простые конструкции, основным достоинством которых считается очень низкий расход топлива.

Другими распространенными конструкциями двигателей являются:

4-поршневые;
6-поршневые;
8-поршневые двигатели.

Большинство современных легковых автомобилей и внедорожников используют именно эти разновидности двигателей. При этом наиболее популярными остаются четырехцилиндровые или четырехпоршневые силовые установки.

Двигатель, который использует 6 поршней и цилиндров, обычно известен как двигатель V6, а разновидность, использующая 8 цилиндров, это V8. Очень редко встречается 3-х и семипоршневый двигатель. В основном его используют в специфических авто и специальном оборудовании.

Кроме того, существуют разновидности двигателей, в которых в рабочих цилиндрах используются сразу два поршня. Такая силовая установка не требует наличия головки блока цилиндров. Клапаны заменены отверстиями на цилиндре, что обеспечивает эффективный поток газов и снижает вес.

Основная сфера применения подобных двигателей – производство военной техники, специального транспорта, а также изготовление дизельных силовых установок кораблей и судов.

Для чего еще необходим поршень

Что еще делает поршень важной частью поршневой группы? Этот компонент обеспечивает:

герметизацию камеры сгорания для облегчения сжатия и горения топливной смеси в герметичной среде;
эффективное рассеивание тепла, вызванного сгоранием в цилиндре;
облегчение входа и выхода газов за счет движения вперед и назад в цилиндре;
обеспечение опорной поверхности (короны) для смеси воздуха и топлива.

Уплотнительные кольца поршня обеспечивают необходимое уплотнение для предотвращения утечек и попадания масла в камеру сгорания.

Это основные функции, которые поршень выполняет в двигателе. Но поршень со временем изнашивается, что приводит к неисправности двигателя. Когда это, наконец, произойдет, вам, возможно, придется приобрести так называемый поршнекомплект. Он содержит различные компоненты для замены поврежденных деталей.

Сколько стоит поршневая группа? Цена комплекта поршня зависит от типа вашего автомобиля и может варьироваться от 100 до 500 долларов и более. При покупке запасных частей рекомендуется ознакомиться с каталогом автомобильных поршней, предоставленным производителями. Так вы избежите покупки поршня неподходящего типа для вашего автомобиля.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Частное от деления величины хода поршня S на величину диаметра цилиндра D представляет собой широко употребляемое значение отношения S/D. Точка зрения на величину хода поршня в течение развития двигателестроения менялась.

На начальном этапе автомобильного двигателестроения действовала так называемая налоговая формула, на основе которой взимаемый налог на мощность двигателя рассчитывался с учетом числа и диаметра D его цилиндров. Классификация двигателей осуществлялась также в соответствии с этой формулой. Поэтому отдавалось предпочтение двигателям с большой величиной хода поршня с тем, чтобы увеличить мощность двигателя в рамках данной налоговой категории. Мощность двигателя росла, но увеличение частоты вращения было ограничено допустимой средней скоростью поршня. Поскольку механизм газораспределения двигателя в этот период не был рассчитан на высокую оборотность, то ограничение частоты вращения скоростью поршня не имело значения.

Как только описанная налоговая формула была упразднена, и классификация двигателей стала проводится в соответствии с рабочим объемом цилиндра, ход поршня начал резко уменьшаться, что позволило увеличить частоту вращения и, тем самым, мощность двигателя. В цилиндрах большего диаметра стало возможным применение клапанов больших размеров. Поэтому были созданы короткоходные двигатели с отношением S/D, достигающим 0,5. Усовершенствование механизма газораспределения, особенно при использовании четырех клапанов в цилиндре, позволило довести номинальную частоту вращения двигагателя до 10 ООО мин-1 и более, вследствие чего удельная мощность быстро возросла.

В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению расхода топлива. Проведенные с этой целью исследования влияния S/D показали, что короткоходные двигатели обладают повышенным удельным расходом топлива. Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования

При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования. При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Зависимость среднего эффективного давления от отношения S/D у лучших гоночных двигателей, где четко видно снижение ре при малых отношениях S/D, приведена на рис. 90. В настоящее время более выгодным считается отношение S/D, равное или несколько большее единицы. Хотя при коротком ходе поршня отношение поверхности цилиндра к его рабочему объему при положении поршня в НМТ меньше, чем у длинноходных двигателей, нижняя зона цилиндра не так важна для отвода теплоты, поскольку температура газов уже заметно падает.

Рис. 90. Влияние отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D на среднее эффективное давление ре двигателей гоночных автомобилей

Длинноходный двигатель имеет более выгодное отношение охлаждаемой поверхности к объему камеры сгорания при положении поршня в ВМТ, что более важно, так как в этот период цикла температура газов, определяющая потери теплоты, наиболее высока. Сокращение поверхности теплоотдачи в этой фазе процесса расширения уменьшает тепловые потери и улучшает индикаторный КПД двигателя