Iš ko pagamintas stūmoklis? Variklio stūmoklis – beveik viskas apie jį. Kas yra automobilio vidaus degimo variklio stūmoklis

Stūmoklis užima pagrindinę vietą kuro energijos pavertimo šilumine ir mechanine energija procese. Pakalbėkime apie variklio stūmoklius, kas jie yra ir kaip jie veikia.

Kas tai yra?

Benzininiuose varikliuose naudojami plokščiadugniai stūmokliai dėl gamybos paprastumo ir mažesnės šilumos veikimo metu. Nors kai kurie šiuolaikiniai automobiliai daro specialias įdubas vožtuvams. Tai būtina, kad nutrūkus paskirstymo diržui stūmokliai ir vožtuvai nesusitiktų ir nereikėtų rimtai remontuoti. Dyzelinio stūmoklio dugnas pagamintas su įduba, kuri priklauso nuo mišinio susidarymo laipsnio ir vožtuvų bei purkštukų vietos. Esant tokiai dugno formai, oras geriau susimaišo su į cilindrą patenkančiais degalais.

Stūmoklį veikia aukšta temperatūra ir slėgis. Jis juda dideliu greičiu cilindro viduje. Todėl iš pradžių automobilių varikliams jie buvo liejami iš ketaus. Tobulėjant technologijoms, aliuminis pradėtas naudoti, nes. tai suteikė šiuos privalumus: padidino greitį ir galią, mažiau apkrovė dalis, geresnį šilumos perdavimą.

Be kita ko, sumažinus vertikalius stūmoklio matmenis su tuo pačiu cilindrų bloku, galima pailginti švaistiklius. Taip sumažės šoninės apkrovos stūmoklio-cilindro poroje, kas teigiamai paveiks kuro sąnaudas ir variklio tarnavimo laiką.Arba nekeičiant švaistiklio ir alkūninio veleno galima sutrumpinti cilindrų bloką Taip palengvinsime variklį.

Kokie yra reikalavimai?

• Stūmoklis, judėdamas cilindre, leidžia suslėgtoms dujoms, kuro degimo produktui, plėstis ir atlikti mechaninį darbą. Todėl jis turi būti atsparus aukštai temperatūrai, dujų slėgiui ir patikimai užsandarinti cilindro angą.
• Jis turi geriausiai atitikti trinties poros reikalavimus, kad būtų kuo mažesni mechaniniai nuostoliai ir dėl to susidėvėjimas.
• Patirdamas apkrovas iš degimo kameros ir reakciją iš švaistiklio, jis turi atlaikyti mechaninį įtempimą.
• Judant dideliu greičiu atgal, jis turi kuo mažiau apkrauti švaistiklio mechanizmą inercinėmis jėgomis.

Pagrindinis tikslas

Dar kartą kartojame visiems gerai žinomą faktą, kad šilumos srautas nukreipiamas iš labiau įkaitusių kūnų į mažiau įkaitusius.

Taigi, pirmasis kelias, suteikiantis didžiausią srautą, yra stūmoklio žiedai. Be to, pirmasis žiedas vaidina svarbų vaidmenį, nes jis yra arčiau dugno. Tai trumpiausias kelias iki aušinimo skysčio per cilindro sienelę. Žiedai vienu metu prispaudžiami prie stūmoklio griovelių ir prie cilindro sienelės. Jie suteikia daugiau nei 50% šilumos srauto.

Antrasis būdas yra mažiau akivaizdus. Antrasis variklio aušinimo skystis yra alyva. Alyvos rūkas, patekęs į labiausiai šildomas variklio vietas, nuneša ir atiduoda į alyvos indą didelę šilumos dalį iš karščiausių taškų. Jei naudojami alyvos purkštukai, nukreipiantys srovę į vidinį stūmoklio dugno paviršių, alyvos dalis šilumos mainuose gali siekti 30–40%. Akivaizdu, kad kraunant alyvą su aušinimo skysčio funkcija, turime pasirūpinti, kad ji atvėstų. Priešingu atveju perkaitintas aliejus gali prarasti savo savybes. Be to, kuo aukštesnė alyvos temperatūra, tuo mažiau šilumos jis gali išlaikyti.

Trečias būdas. Dalį šilumos šildymui pasiima į cilindrą patenkantis gryno oro ir kuro mišinys. Šviežio mišinio kiekis ir šilumos kiekis, kurį jis pašalina, priklauso nuo veikimo režimo ir droselio atidarymo laipsnio. Reikia pažymėti, kad degimo metu gaunama šiluma taip pat yra proporcinga krūviui. Todėl šis aušinimo kelias yra impulsyvus; jis yra greitas ir labai efektyvus dėl to, kad šiluma paimama iš tos pusės, iš kurios šildomas stūmoklis.

Dėl didesnės svarbos reikia atkreipti ypatingą dėmesį į šilumos perdavimą per stūmoklio žiedus. Akivaizdu, kad jei užblokuosime šį kelią, vargu ar variklis atlaikys kokius nors ilgus priverstinius režimus. Temperatūra pakils, stūmoklio medžiaga „plauks“, variklis sugrius.

Vaizdas baisesnis, jei žiedas neturi glaudaus kontakto su grioveliu. Tose vietose, kur dujos turi galimybę tekėti pro žiedą per griovelį, stūmoklio sekcijai atimama galimybė atvėsti. Dėl to greta nuotėkio esančios dalies perdegimas ir atskilimas.

Kiek žiedų reikia stūmokliui? Mechaniniu požiūriu kuo mažiau žiedų, tuo geriau. Kuo jie siauresni, tuo mažesni nuostoliai stūmoklių grupėje. Sumažėjus jų skaičiui ir aukščiui, pablogėja stūmoklio aušinimo sąlygos, padidėja dugno – žiedo – cilindro sienelės šiluminė varža. Todėl dizaino pasirinkimas visada yra kompromisas.

Daugumą automobilių verčia stūmoklinis vidaus degimo variklis (sutrumpintai vidaus degimo variklis) su alkūniniu mechanizmu. Šis dizainas tapo plačiai paplitęs dėl mažos produkcijos kainos ir pagaminamumo, palyginti mažų matmenų ir svorio.

Pagal naudojamo kuro rūšį vidaus degimo varikliai gali būti skirstomi į benzininius ir dyzelinius. Turiu pasakyti, kad benzininiai varikliai puikiai veikia. Šis skirstymas tiesiogiai veikia variklio konstrukciją.

Kaip veikia stūmoklinis vidaus degimo variklis?

Jo konstrukcijos pagrindas yra cilindrų blokas. Tai korpusas, išlietas iš ketaus, aliuminio arba kartais magnio lydinio. Dauguma mechanizmų ir kitų variklio sistemų dalių yra pritvirtinti specialiai prie cilindrų bloko arba yra jo viduje.

Kita svarbi variklio dalis yra jo galva. Jis yra cilindrų bloko viršuje. Galvoje taip pat yra variklio sistemų dalys.

Iš apačios prie cilindrų bloko pritvirtinamas padėklas. Jei ši dalis apkrauna, kai variklis veikia, ji dažnai vadinama alyvos indu arba karteriu.

Visos variklio sistemos

1. alkūninis mechanizmas;
2. dujų paskirstymo mechanizmas;
3. tiekimo sistema;
4. vėsinimo sistema;
5. Tepimo sistema;
6. degimo sistema;
7. variklio valdymo sistema.

alkūninis mechanizmas susideda iš stūmoklio, cilindro įdėklo, švaistiklio ir alkūninio veleno.

Alkūninis mechanizmas:
1. Alyvos grandiklio žiedo plėtiklis. 2. Stūmoklio alyvos grandiklio žiedas. 3. Suspaudimo žiedas, trečias. 4. Suspaudimo žiedas, antras. 5. Suspaudimo žiedas, viršus. 6. Stūmoklis. 7. Atraminis žiedas. 8. Stūmoklio kaištis. 9. Švaistiklio įvorė. 10. Švaistiklis. 11. Švaistiklio dangtelis. 12. Įdėkite švaistiklio apatinę galvutę. 13. Švaistiklio dangtelio varžtas, trumpas. 14. Švaistiklio dangtelio varžtas, ilgas. 15. Pavaros pavara. 16. Alkūninio kaiščio alyvos kanalo kaištis. 17. Alkūninio veleno guolio korpusas, viršutinis. 18. Pavarų žiedas. 19. Varžtai. 20. Smagratis. 21. Smeigtukai. 22. Varžtai. 23. Alyvos deflektorius, galinis. 24. Alkūninio veleno galinio guolio dangtelis. 25. Smeigtukai. 26. Atraminio guolio pusžiedis. 27. Alkūninio veleno guolio apvalkalas, apatinis. 28. Alkūninio veleno atsvaras. 29. Varžtas. 30. Alkūninio veleno guolio dangtelis. 31. Sukabinimo varžtas. 32. Guolio dangtelio tvirtinimo varžtas. 33. Alkūninis velenas. 34. Atsvaras, priekinis. 35. Alyvos šlifuoklis, priekinė. 36. Užrakinimo veržlė. 37. Skriemulys. 38. Varžtai.

Stūmoklis yra cilindro įdėklo viduje. Stūmoklinio kaiščio pagalba sujungiamas su švaistikliu, kurio apatinė galvutė pritvirtinta prie alkūninio veleno švaistiklio kakliuko. Cilindro įdėklas yra skylė bloke arba ketaus įvorė, įkišta į bloką.

Cilindro įdėklas su bloku

Cilindro įdėklas uždarytas su galvute viršuje. Alkūninis velenas taip pat pritvirtintas prie bloko apačioje. Mechanizmas paverčia tiesinį stūmoklio judėjimą į alkūninio veleno sukimosi judesį. Tas pats sukimasis, dėl kurio galiausiai sukasi automobilio ratai.

Dujų paskirstymo mechanizmas yra atsakingas už kuro ir oro garų mišinio tiekimą į erdvę virš stūmoklio ir degimo produktų pašalinimą per vožtuvus, kurie griežtai atsidaro tam tikru momentu.

Energijos sistema pirmiausia yra atsakinga už norimos sudėties degiojo mišinio paruošimą. Sistemos įrenginiai kurą kaupia, išvalo, sumaišo su oru taip, kad užtikrintų norimos sudėties ir kiekio mišinio paruošimą. Sistema taip pat atsakinga už kuro degimo produktų pašalinimą iš variklio.

Kai variklis veikia, šiluminės energijos sukuriama daugiau nei variklis gali paversti mechanine energija. Deja, net geriausių šiuolaikinių variklių pavyzdžių vadinamasis šiluminis efektyvumas neviršija 40%. Todėl didelį kiekį „papildomos“ šilumos tenka išsklaidyti supančioje erdvėje. Būtent tai ir daro, pašalina šilumą ir palaiko stabilią variklio darbinę temperatūrą.

Tepimo sistema. Taip yra: „Jei netepsite, neisite“. Vidaus degimo varikliuose yra daug frikcinių mazgų ir vadinamųjų slydimo guolių: yra skylė, joje sukasi velenas. Tepimo nebus, mazgas suges dėl trinties ir perkaitimo.

Degimo sistema skirtas padegti, griežtai tam tikru momentu, kuro ir oro mišinį erdvėje virš stūmoklio. tokios sistemos nera. Ten degalai tam tikromis sąlygomis savaime užsiliepsnoja.

Vaizdo įrašas:

Variklio valdymo sistema, naudodama elektroninį valdymo bloką (ECU), valdo variklio sistemas ir koordinuoja jų darbą. Visų pirma, tai yra norimos sudėties mišinio paruošimas ir savalaikis jo uždegimas variklio cilindruose.

Stūmoklis yra vienas iš svarbiausių elementų, paverčiant kuro cheminę energiją į šiluminę, o vėliau į mechaninę energiją tiek tiesiogine, tiek perkeltine prasme. Variklio veikimas labai priklauso nuo to, kaip gerai stūmoklis atlieka savo užduotis. Tai lemia variklio efektyvumą ir, dar svarbiau, patikimumą. Šis parametras įgauna ypatingą reikšmę, kai kalbama apie automobilių modifikacijas tiuningo salonuose ar sporto programas. Dizaineriai visada susiduria su specialių stūmoklių naudojimo problema kai galia didėja. Stūmoklis gali būti laikomas viena sudėtingiausių variklio dalių dėl daugybės funkcijų ir gana prieštaringų savybių. Tai puikiai patvirtina faktas, kad labai nedaug automobilių gamintojų gamina stūmoklius savo varikliams naudodami tik savo jėgą.

Daugeliu atvejų jie naudojasi firmų, kurios specializuojasi šiuo klausimu, paslaugomis. Apie stūmoklius yra daug paslapčių ir spėlionių, dėl kurių atsiranda įvairių šios dalies dydžių ir formų. Atitinkamoje mūsų svetainės skiltyje galite rasti straipsnį. Tiuningo įmonėse standartinėmis mechaninės inžinerijos sąlygomis pagaminti stūmoklį yra techniškai sunku, beveik neįmanoma, todėl dauguma įmonių atsisako užsiimti šiuo verslu. Be to, tokių sudėtingų dalių gamyba atskirai gali būti sudėtinga finansiniu požiūriu. Intuityviai derintojai supranta, kad patobulintuose varikliuose turi būti patobulinti stūmokliai.

Stūmoklinis įtaisas

Pažiūrėkime atidžiau, kokie reikalavimai paprastai keliami stūmokliams ir kaip jie paprastai išdėstomi.

• Stūmoklis, pirma, juda cilindre, o tai leidžia atlikti mechaninį darbą plečiant kuro degimo produktus, tai yra suslėgtas dujas.

Iš to galime daryti išvadą, kad jis turi atsispirti dujų slėgiui, turėti atsparumą karščiui ir sandarinti cilindro angą.

• Antra, stūmoklis turi atitikti trinties poros reikalavimus, kad mechaniniai nuostoliai ir susidėvėjimas būtų minimalūs.
• Trečia, jis turi atlaikyti švaistiklio reakciją ir mechaninį degimo kameros poveikį.
• Ketvirta, stūmoklis turi minimaliai apkrauti švaistiklio mechanizmą inercinėmis jėgomis, atlikdamas grįžtamuosius judesius dideliu greičiu.

Pasirodo, visos problemos, susijusios su šia reikšminga variklio dalimi, gali būti suskirstytos į dvi kategorijas:

1. Tai mechaniniai procesai.
2. Šiluminiai procesai, o pirmasis yra daug platesnis nei antrasis. Kategorijos turi gana glaudų ryšį. Pažvelkime atidžiau į pirmąjį.

Kaip žinia, degalai dega ne stūmoklio erdvėje, o tuo pačiu per kiekvieną variklio darbo ciklą išskiria labai daug šilumos. Jau sudegusių dujų temperatūra yra vidutiniškai 2000 laipsnių. Dalis energijos atiteks judančioms variklio dalims, o likusi dalis šildys variklį. Energija, kuri liks pabaigoje, skris į vamzdį kartu su apdorotomis dujomis. Pagal fizikos dėsnius du kūnai gali perduoti šilumą vienas kitam tol, kol jų temperatūra visiškai susilygins. Atitinkamai, jei stūmoklis nėra periodiškai aušinamas, po kurio laiko jis tiesiog ištirps. Tai labai reikšmingas momentas norint suprasti visos stūmoklių grupės veikimo principus.

Tai ypač svarbu, kai variklis yra padidintas. Didėjant variklio galiai, automatiškai didėja per vieną laiko vienetą susidarančios šilumos kiekis degimo kameroje. Žinoma, labai retai matome išsilydžiusius stūmoklius, tačiau bet kurioje jų problemoje visada minima temperatūra, kaip ir greitis kiekvienoje avarijoje. Žinoma, kaltė čia tenka vairuotojui, tačiau automobiliui stovint vietoje niekas nebūtų nukentėjęs. Faktas yra tas, kad aukšta temperatūra pablogina visų medžiagų savybes. 100 laipsnių apkrova sukels elastinę deformaciją, 300 laipsnių apkrova deformuos gaminį visiškai, o 450 laipsnių – deformuosis. Dėl šios priežasties turi būti naudojamos medžiagos, kurios gali atlaikyti didelį aukštų temperatūrų poveikį, arba reikia imtis priemonių, kad stūmoklis nepakiltų į temperatūrą. Paprastai atliekami abu. Tačiau stūmoklio konstrukcija turi būti tokia, kad tinkamose vietose būtų tam tikras metalo kiekis, kuris galėtų atlaikyti sunaikinimą.

Bendrosios fizikos kursas patvirtina faktą, kad šilumos srautas nukreipiamas į mažiau įkaitusius kūnus iš labiau įkaitusių. Taigi, mes turime galimybę pamatyti, kaip temperatūros pasiskirsto per stūmoklį jo veikimo metu, ir nustatyti reikšmingus projektinius taškus, turinčius įtakos jo temperatūrai, kitaip tariant, suprasti, kaip vyksta aušinimas. Žinome, kad darbinis skystis, tai yra dujos degimo kameroje, įkaista labiau nei visos dalys. Visiškai aišku, kad galiausiai šiluma persikels į automobilį supantį orą – patį šalčiausią, bet tam tikromis aplinkybėmis be galo šiltą. Plaunant variklio korpusą ir radiatorių, oras atvėsina cilindrų bloką, aušinimo skystį ir galvutės korpusą. Mes tiesiog turime rasti tiltą, per kurį stūmoklis atiduoda savo šilumą antifrizui ir blokui. Yra keturi būdai tai padaryti. Pagal savo indėlį jie yra visiškai skirtingi, tačiau būtina paminėti kiekvieną iš jų, nes jie turi mažesnę ar didesnę reikšmę, priklausomai nuo variklio konstrukcijos.

Pirmas būdas

Tai yra stūmoklio žiedai, jis suteikia didžiausią srautą. Kadangi pirmasis žiedas yra arčiau dugno, jis vaidina pagrindinį vaidmenį. Tai trumpiausias kelias į aušinimo skystį per cilindro sienelę. Tuo pačiu metu žiedai prispaudžiami prie cilindro sienelių ir stūmoklio griovelių. Jie suteikia daugiau nei pusę viso šilumos srauto.

Antras būdas

Tai nėra taip akivaizdu, bet sunku to nuvertinti. Antrasis variklio aušinimo skystis yra alyva. Nepaisant prastos cirkuliacijos ir santykinai mažo tūrio, alyvos rūkas turi prieigą prie karščiausių variklio dalių. Jis pašalina didelę šilumos dalį iš karščiausių vietų ir atiduoda ją į alyvos indą. Šiame mūsų svetainės skyriuje galite rasti straipsnį apie. Naudojant alyvos purkštukus, nukreipiančius srovę į vidinį stūmoklio vainiko paviršių, alyvos dalis šilumos mainuose dažnai siekia 30 - 40 procentų. Žinoma, jei alyvos įkrausime daugiau nei aušinimo skysčio funkcijos laipsnis, ją reikės aušinti. Perkaitusi alyva ne tik praras savo savybes, bet ir gali sukelti guolio gedimą. Ir kuo aukštesnė aliejaus temperatūra, tuo mažiau jis galės per save perduoti šilumos.

trečias būdas

Per didelius bosus į pirštą, tada į švaistiklį ir tik tada į alyvą. Šis metodas nėra toks įdomus, nes kelyje yra didelės šiluminės varžos plieninių dalių ir tarpų pavidalu, kurie turi mažą pasipriešinimo koeficientą ir didelį ilgį.

Ketvirtasis būdas

Nesusijęs su aušinimo skysčiu ar alyva. Dalį šilumos atima į cilindrą po įsiurbimo eigos patekęs šviežio oro ir kuro mišinys. Šilumos kiekis, kurį sunaudos šis mišinys, priklauso nuo droselio atidarymo laipsnio ir veikimo režimo. Reikėtų pažymėti, kad šiluma, kuri susidaro degimo metu, taip pat yra proporcinga krūviui. Galima sakyti, kad šis aušinimo kelias yra greitas, impulsyvus, labai efektyvus, proporcingas vėlesniam šildymui, dėl to, kad šiluma paimama iš tos pačios pusės, iš kurios šildomas stūmoklis.

Taip pat turėtumėte pakalbėti apie standartinę techniką, kuri naudojama nustatant sportinio tipo variklius. Faktas yra tas, kad mišinio šiluminę talpą daugiausia lemia jo sudėtis. Dažnai norint normalizuoti variklio darbą, reikia šiek tiek, 5–10 laipsnių, sumažinti vidinę temperatūrą. Tai pasiekiama šiek tiek praturtinant mišinį. Be to, šis faktas jokiu būdu neturi įtakos degimo procesui, o temperatūra mažėja. Detonacijos slenkstis nustumiamas atgal, švytėjimo uždegimas dingsta. Šiuo atveju geriau šiek tiek turtingesnis nei šiek tiek skurdesnis. Varikliai, veikiantys metanoliu, aušinimo sistemai kelia daug mažiau reikalavimų dėl virsmo šilumos, kuri yra 3 kartus didesnė nei benzino.

Didelis dėmesys turėtų būti skiriamas šilumos perdavimo per stūmoklio žiedus procesui, nes jis yra svarbesnis. Visiškai aišku, kad jei šis kelias dėl kokių nors priežasčių bus užblokuotas, variklis nebeatlaikys ilgų priverstinių režimų. Temperatūra taps labai aukšta, stūmoklis pradės tirpti, o variklis sugrius. Dabar prisiminkime tokią savybę kaip procesija, kuri, atrodytų, niekaip neįtakoja šilumos perdavimo. Jei žmogus susidūrė su naudotu automobiliu, jis turi aiškiai suprasti, kas tai yra. Tai labai reikšmingas parametras, apie kurį nori žinoti bet kuris automobilio savininkas, besirūpinantis savo automobilio variklio būkle. Suspaudimas netiesiogiai rodo stūmoklių grupės tankio laipsnį. Tai labai svarbus parametras, jei vertinsime šilumos perdavimo požiūriu.

Įsivaizduokime situaciją, kai žiedas per visą ilgį neprilimpa prie cilindro sienelės. Tokiu atveju sudegusios dujos sukurs barjerą, kuris trukdys šilumos perdavimui per žiedą į cilindro sienelę, pradedant nuo stūmoklio, kai jos prasiskverbs į plyšį. Tai prilygsta dalies automobilio radiatoriaus uždengimui, kad jis neturėtų galimybės atvėsti oru.

Jei žiedas neturi artimo kontakto su grioveliu, pamatysime dar baisesnį vaizdą. Tose vietose, kur dujos turi galimybę tekėti pro griovelį pro žiedą, stūmoklio sekcija tiesiog praranda galimybę atvėsti, patenka į savotišką šilumos maišelį. Dėl to susmulkiname ir perdegame priešgaisrinės juostos dalis, kuri yra greta nuotėkio. Būtent dėl ​​šios priežasties tiek daug dėmesio skiriama griovelių susidėvėjimui ir žiedo cilindro geometrijai. Ir pagrindinė priežastis – ne energijos pablogėjimas. Galų gale, nedidelis kiekis dujų, patenkančių į karterį, pats savaime neperneša pakankamai energijos, kad paveiktų slėgio nuostolius galios takto eigoje ir atitinkamai variklio sukimo momento praradimą. Ypač kai kalbama apie greitaeigį variklį. Daug daugiau žalos varikliui sukelia mažas tankis, susijęs su patikimumo ir standumo praradimu bei vietinėmis šiluminėmis perkrovomis. Būtent dėl ​​šios priežasties labai greitai lūžta stūmokliai, atstatyti iš naujo užmovuojant bloką ar pakeičiant žiedus, kurie jau yra netvarkingi. Štai kodėl, visų pirma, sportiniuose varikliuose sunaikinamas mažesnio suspaudimo cilindras.

Čia, matyt, turėtume paliesti klausimą, kuris būtinai aptariamas gaminant specialius stūmoklius, skirtus tiuningo ar sporto reikmėms. Kiek žiedų turės naujasis stūmoklis? Kokio storio tie žiedai? Mechanikos požiūriu geriau, kai žiedų mažai. Kuo jie siauresni, tuo mažiau nuostolių bus stūmoklių grupėje. Tačiau sumažėjus žiedų storiui ir aukščiui, pablogės stūmoklio aušinimo sąlygos, padidės šiluminė varža. Todėl renkantis dizainą visada tenka eiti į kompromisus. Rėmų standumas didėja didėjant variklio greičiui. Šiame mūsų svetainės skyriuje galite rasti straipsnį apie. Procesų greitis sumažina tankinimo reikalavimus. Mechaniniai nuostoliai didėja didėjant greičiui, juos reikia mažinti, kitaip viskas, kas anksčiau buvo paversta mechanine galia, tiesiog nepasieks ratų. Tuo tarpu gaminamos šilumos kiekis tampa didesnis, todėl aušinimo tiltelį reikia plėsti. Iš to gauname, kad žiedai turi būti ir siauri, ir platūs. Dviejų reikia greičiui, o trijų stūmoklio aušinimo efektyvumui. Projektuotojas turi rasti optimalų šios problemos sprendimą. Jo darbo rezultatai parodys variklio balansą.

Šiandien inžinieriai, dirbantys dideliuose tyrimų centruose ir gamybos įmonėse, turi didžiulį kiekį empirinės medžiagos, kuria remdamiesi sukuria skaičiavimo metodus, leidžiančius labai tiksliai numatyti konkretaus gaminio charakteristikų lauką ir temperatūras. Tai prieinama labai nedaugeliui tiuningo įmonių. Šiame straipsnyje konkrečiai neminima daug konkrečių dydžių verčių, kurios paskatintų kai kuriuos skaitytojus pasiimti skaičiuotuvus. Atlikti šiluminius skaičiavimus ant pirštų nėra daug žadanti ir niekam nenaudinga. Šis straipsnis atskleidžia tą variklyje vykstančių procesų pusę, apie kurią labai retai atsižvelgiama, bet visada numanoma. Tik norėjau atskleisti šilumos poveikio reikalingumą ir svarbą bendram variklio efektyvumui. Kalbant apie mechaninę šio numerio dalį, apie tai išsamiai pakalbėsime kitą kartą.

Alkūniniame mechanizme stūmoklis atlieka keletą funkcijų, įskaitant dujų slėgio suvokimą ir jėgų perkėlimą į švaistiklį, degimo kameros sandarinimą ir šilumos pašalinimą iš jos. Stūmoklis yra būdingiausia vidaus degimo variklio dalis. būtent jos pagalba realizuojamas variklio termodinaminis procesas.

Stūmoklio veikimo sąlygos yra ekstremalios ir pasižymi dideliu slėgiu, temperatūra ir inercinėmis apkrovomis. Todėl šiuolaikinių variklių stūmokliai yra pagaminti iš lengvos, patvarios ir karščiui atsparios medžiagos - aliuminio lydinio, rečiau plieno. Stūmokliai gaminami dviem būdais – liejant arba štampuojant, vadinamuoju. kaltiniai stūmokliai.

Stūmoklis yra vientisas konstrukcinis elementas, sąlygiškai padalintas į galvutę (kai kuriuose šaltiniuose jis vadinamas dugnu) ir sijoną. Stūmoklio formą ir dizainą daugiausia lemia variklio tipas, degimo kameros forma ir joje vykstantis degimo procesas. Benzininio variklio stūmoklis turi plokščią arba beveik plokščią galvos paviršių. Jame galima padaryti griovelius, kad vožtuvai būtų visiškai atidaryti. Variklių su tiesioginiu degalų įpurškimu stūmokliai yra sudėtingesnės formos. Dyzelinio variklio stūmoklio galvutėje yra tam tikros formos degimo kamera, kuri užtikrina gerą sūkurį ir pagerina mišinio susidarymą.

Po stūmoklio galvute padaryti grioveliai stūmoklio žiedams montuoti. Stūmoklinis sijonas turi kūginę arba kreivinę ( statinės formos) figūra. Ši sijono forma kompensuoja stūmoklio šiluminį plėtimąsi kaitinant. Kai pasiekiama variklio darbinė temperatūra, stūmoklis įgauna cilindro formą. Siekiant sumažinti trinties nuostolius, ant stūmoklio šoninio paviršiaus padengiamas antifrikcinės medžiagos sluoksnis ( molibdeno disulfidas, grafitas). Stūmoklio sienelėje yra skylių su potvyniais ( viršininkai) stūmoklio kaiščio tvirtinimui.

Stūmoklinis aušinimas atliekama iš vidinio paviršiaus pusės įvairiais būdais:

1. alyvos rūkas cilindre;
2. alyvos aptaškymas per švaistiklio skylę;
3. alyvos purškimas specialiu antgaliu;
4. alyvos įpurškimas į specialų žiedinį kanalą žiedų zonoje;
5. alyvos cirkuliacija per vamzdinę ritę stūmoklio galvutėje.

Stūmoklio žiedai sudaryti tvirtą jungtį tarp stūmoklio ir cilindro sienelių. Jie pagaminti iš modifikuoto ketaus. Stūmoklio žiedai yra pagrindinis vidaus degimo variklio trinties šaltinis. Trinties nuostoliai žieduose siekia iki 25% visų variklio mechaninių nuostolių.

Žiedų skaičius ir išdėstymas priklauso nuo variklio tipo ir paskirties. Labiausiai paplitusi schema yra du suspaudimo ir vienas alyvos grandiklio žiedas. Suspaudimo žiedai neleisti dujoms prasiskverbti iš degimo kameros į karterį. Pirmasis suspaudimo žiedas veikia pačiomis sunkiausiomis sąlygomis. Todėl ant dyzelinių ir daugelio priverstinių benzininių variklių stūmoklių žiedo griovelyje yra sumontuotas plieninis įdėklas, kuris padidina stiprumą ir leidžia pasiekti maksimalų suspaudimo laipsnį. Suspaudimo žiedai gali būti trapecijos, statinės formos, kūgio formos, kai kurie daromi su pjūviu (pjūviu).

Alyvos grandiklio žiedas pašalina alyvos perteklių nuo cilindro paviršiaus ir neleidžia alyvai patekti į degimo kamerą. Žiedas turi daug drenažo angų. Kai kuriuose žiedų modeliuose yra spyruoklinis plėtiklis.

Stūmoklio sujungimas su švaistikliu atliekamas naudojant stūmoklio kaištį, kuris yra vamzdinės formos ir pagamintas iš plieno. Yra keli stūmoklio kaiščio montavimo būdai. Populiariausias vadinamasis. plaukiojantis pirštas, kuris eksploatacijos metu gali suktis švaistiklio iškyšose ir stūmoklio galvutėje. Kad pirštas nepasislinktų, jis tvirtinamas laikančiais žiedais. Daug rečiau naudojamas standus kaiščio galų tvirtinimas stūmoklyje arba standus kaiščio tvirtinimas švaistiklio stūmoklio galvutėje.

Stūmoklis, stūmoklio žiedai ir stūmoklio kaištis yra žinomi kaip stūmoklių grupė.

Apibrėžimas.

stūmoklinis variklis- vienas iš vidaus degimo variklio variantų, kuris veikia paverčiant vidinę degančio kuro energiją į mechaninį stūmoklio judesio judėjimo darbą. Stūmoklis pradedamas judėti cilindre besiplečiant darbiniam skysčiui.

Alkūninis mechanizmas paverčia stūmoklio judesį sukamuoju alkūninio veleno judesiu.

Variklio darbo ciklas susideda iš vienpusių stūmoklio judesių ciklų sekos. Suskirstyti varikliai su dviem ir keturiais darbo ciklais.

Dvitakčių ir keturtakčių stūmoklinių variklių veikimo principas.

Cilindrų skaičius stūmokliniai varikliai gali skirtis priklausomai nuo dizaino (nuo 1 iki 24). Laikoma, kad variklio tūris yra lygus visų cilindrų, kurių darbinis tūris nustatomas pagal skerspjūvio ir stūmoklio eigos sandaugą, tūrių sumai.

IN stūmokliniai varikliai Skirtingų konstrukcijų, kuro užsidegimo procesas vyksta įvairiais būdais:

Elektros kibirkšties išlydis, kuris susidaro ant uždegimo žvakių. Tokie varikliai gali būti varomi ir benzinu, ir kitų rūšių degalais (gamtinėmis dujomis).

Darbinio kūno suspaudimas:

IN dyzeliniai varikliai, varomas dyzeliniu kuru arba dujomis (pridedant 5 % dyzelinio kuro), suspaudžiamas oras, o stūmokliui pasiekus maksimalaus suspaudimo tašką įpurškiamas kuras, kuris užsidega nuo sąlyčio su įkaitusiu oru.

Kompresinio modelio varikliai. Degalų tiekimas juose lygiai toks pat kaip ir benzininiuose varikliuose. Todėl jų veikimui reikalinga speciali kuro sudėtis (su oro ir dietilo eterio priemaišomis), taip pat tikslus suspaudimo laipsnio reguliavimas. Kompresorių varikliai buvo paplitę orlaivių ir automobilių pramonėje.

švytintys varikliai. Jų veikimo principas daugeliu atžvilgių panašus į suspaudimo modelio variklius, tačiau neapsiėjo be dizaino ypatybių. Uždegimo vaidmenį juose atlieka pakaitinimo žvakė, kurios švytėjimą palaiko praėjusiame cikle degančio kuro energija. Degalų sudėtis taip pat ypatinga, pagrįsta metanoliu, nitrometanu ir ricinos aliejumi. Tokie varikliai naudojami tiek automobiliuose, tiek lėktuvuose.

kaloringumo varikliai. Šiuose varikliuose užsidegimas įvyksta, kai kuras liečiasi su karštomis variklio dalimis (dažniausiai stūmoklio karūnėlėmis). Atviro židinio dujos naudojamos kaip kuras. Jie naudojami kaip varomieji varikliai valcavimo staklėse.

Kuro rūšys, naudojamos stūmokliniai varikliai:

Skystas kuras– dyzelinis kuras, benzinas, alkoholiai, biodyzelinas;

dujų– gamtinės ir biologinės dujos, suskystintos dujos, vandenilis, dujiniai naftos krekingo produktai;

Gaminamas dujų generatoriuje iš anglies, durpių ir medienos, anglies monoksidas taip pat naudojamas kaip kuras.

Stūmoklinių variklių veikimas.

Variklio ciklai išsamiai aprašyta techninėje termodinamikoje. Skirtingos ciklogramos apibūdinamos skirtingais termodinaminiais ciklais: Otto, Diesel, Atkinson arba Miller ir Trinkler.

Stūmoklinio variklio gedimų priežastys.

stūmoklinio variklio efektyvumas.

Maksimalus efektyvumas, kurį galima pasiekti stūmoklinis variklis yra 60 proc., t.y. šiek tiek mažiau nei pusė degančio kuro sunaudojama variklio dalims šildyti, taip pat išsiskiria su išmetamųjų dujų šiluma. Šiuo atžvilgiu būtina variklius aprūpinti aušinimo sistemomis.

Aušinimo sistemų klasifikacija:

Oro CO- jie išskiria šilumą orui dėl briaunoto išorinio cilindrų paviršiaus. Ar yra
daugiau apie silpnus variklius (dešimtis AG) arba galingus orlaivių variklius, kurie aušinami greitu oro srautu.

Skystas CO- kaip aušinimo skystis naudojamas skystis (vanduo, antifrizas ar aliejus), kuris pumpuojamas per aušinimo gaubtą (kanalus cilindrų bloko sienelėse) ir patenka į aušinimo radiatorių, kuriame aušinamas oro srautais, natūraliais arba iš gerbėjų. Retai kaip aušinimo skystis taip pat naudojamas natrio metalas, kuris ištirpsta šylančio variklio šiluma.

Taikymas.

Stūmokliniai varikliai dėl savo galios diapazono (1 vatas – 75 000 kW) sulaukė didelio populiarumo ne tik automobilių, bet ir orlaivių pramonėje bei laivų statyboje. Taip pat jais varoma karinė, žemės ūkio ir statybinė technika, elektros generatoriai, vandens siurbliai, grandininiai pjūklai ir kitos tiek mobilios, tiek stacionarios mašinos.