Hva er stempelet laget av? Motorstempel - nesten alt om det. Hva er et stempel i en forbrenningsmotor i en bil?

Stempelet inntar en sentral plass i prosessen med å konvertere drivstoffenergi til termisk og mekanisk energi. La oss snakke om motorstempler, hva de er og hvordan de fungerer.

Hva det er?

Bensinmotorer bruker stempler med flat bunn på grunn av enkel produksjon og mindre oppvarming under drift. Selv om noen moderne biler har spesielle utsparinger for ventiler. Dette er nødvendig slik at hvis registerremmen går i stykker, møtes ikke stemplene og ventilene og forårsaker alvorlige reparasjoner. Bunnen av dieselstemplet er laget med en utsparing, som avhenger av graden av blandingsdannelse og plasseringen av ventiler og injektorer. Med denne formen på bunnen blir luft bedre blandet med drivstoffet som kommer inn i sylinderen.

Stempelet utsettes for høye temperaturer og trykk. Den beveger seg med høy hastighet inne i sylinderen. Derfor ble de opprinnelig for bilmotorer støpt av støpejern. Med utviklingen av teknologi begynte aluminium å bli brukt, fordi det ga følgende fordeler: økt hastighet og kraft, lavere belastning på deler, bedre varmeoverføring.

Blant annet å redusere de vertikale dimensjonene til stempelet samtidig som sylinderblokken holdes uendret, gjør det mulig å forlenge koblingsstengene. Dette vil redusere sidebelastningene i stempel-sylinderparet, noe som vil ha en positiv effekt på drivstofforbruk og motorlevetid. Eller, uten å bytte koblingsstenger og veivaksel, kan du forkorte sylinderblokken. Dette vil gjøre motoren lettere.

Hva er kravene?

• Stempelet, som beveger seg i sylinderen, lar komprimerte gasser, produktet av drivstoffforbrenning, utvide seg og utføre mekanisk arbeid. Derfor må den være motstandsdyktig mot høy temperatur, gasstrykk og pålitelig tette sylinderboringen.
• Det må best oppfylle kravene til friksjonsparet for å minimere mekaniske tap og som et resultat av slitasje.
• Opplever belastninger fra forbrenningskammeret og reaksjon fra koblingsstangen, må den tåle mekanisk påkjenning.
• Når den utfører frem- og tilbakegående bevegelse med høy hastighet, må den belaste sveivmekanismen med treghetskrefter så lite som mulig.

Hovedhensikt

La oss gjenta nok en gang det velkjente faktum at varmestrømmen ledes fra mer oppvarmede legemer til mindre oppvarmede.

Så, den første banen som gir størst flyt, er stempelringer. Dessuten spiller den første ringen hovedrollen, da den ligger nærmere bunnen. Dette er den korteste veien til kjølevæske gjennom sylinderveggen. Ringene presses samtidig mot både stempelsporene og sylinderveggen. De gir mer enn 50 % av varmestrømmen.

Den andre måten er mindre åpenbar. Den andre kjølevæsken i motoren er olje. Ved å ha tilgang til de varmeste delene av motoren, fører oljetåke bort og overfører en betydelig del av varmen fra de varmeste stedene til oljepannen. Ved bruk av oljedyser som leder strålen til den indre overflaten av stempelbunnen, kan andelen olje i varmeoverføring nå 30 - 40%. Det er klart at når man laster oljen med funksjonen til en kjølevæske, må vi passe på å avkjøle den. Ellers kan overopphetet olje miste sine egenskaper. Dessuten, jo høyere temperatur oljen har, jo mindre varme tåler den.

Tredje vei. En del av varmen tas bort for oppvarming ved at friskluft-drivstoffblandingen kommer inn i sylinderen. Mengden fersk blanding og mengden varme den vil ta bort avhenger av driftsmodus og graden av gassåpning. Det skal bemerkes at varmen som oppnås under forbrenning også er proporsjonal med ladningen. Derfor er denne kjøleveien pulsert i naturen; Det er raskt og svært effektivt på grunn av at varmen tas fra siden som stempelet varmes opp fra.

På grunn av dens større betydning, må man være nøye med varmeoverføringen gjennom stempelringene. Det er klart at hvis vi blokkerer denne banen, er det lite sannsynlig at motoren vil tåle noen langsiktige tvangsforhold. Temperaturen vil stige, stempelmaterialet vil "flyte", og motoren vil kollapse.

Bildet er mer forferdelig hvis ringen ikke har nær kontakt med sporet. På de stedene hvor gasser kan strømme forbi ringen gjennom sporet, er stempelseksjonen fratatt muligheten til å avkjøles. Resultatet er utbrenthet og avskalling av delen ved siden av lekkasjen.

Hvor mange ringer trenger et stempel? Fra et mekanisk synspunkt, jo færre ringer, jo bedre. Jo smalere de er, jo lavere tap i stempelgruppen. Når antallet og høyden reduseres, forverres stempelkjøleforholdene, noe som øker den termiske motstanden til bunn-ring-sylinderveggen. Derfor er valget av design alltid et kompromiss.

De fleste biler drives av en stempelforbrenningsmotor (ICE) med en sveivmekanisme. Denne designen har blitt utbredt på grunn av dens lave pris og produksjonsevne, relativt små dimensjoner og vekt.

Basert på typen drivstoff som brukes, kan forbrenningsmotorer deles inn i bensin og diesel. Jeg må si at bensinmotorer fungerer utmerket. Denne inndelingen påvirker utformingen av motoren direkte.

Hvordan fungerer en stempelforbrenningsmotor?

Grunnlaget for designet er sylinderblokken. Dette er en kropp støpt av støpejern, aluminium eller noen ganger magnesiumlegering. De fleste mekanismer og deler av andre motorsystemer er festet spesifikt til sylinderblokken, eller plassert inne i den.

Den andre hoveddelen av motoren er hodet. Den er plassert på toppen av sylinderblokken. Hodet inneholder også deler av motorsystemene.

En panne er festet til bunnen av sylinderblokken. Hvis denne delen tar på seg belastninger når motoren er i gang, kalles den ofte oljepannen, eller veivhuset.

Alle motorsystemer

1. sveiv mekanisme;
2. gass ​​distribusjon mekanisme;
3. forsyningssystem;
4. kjølesystem;
5. Smøring system;
6. tenningssystemet;
7. motorkontrollsystem.

sveiv mekanisme består av et stempel, sylinderforing, koblingsstang og veivaksel.

Sveiv mekanisme:
1. Utvider for oljeskrapering. 2. Stempeloljeskrapering. 3. Kompresjonsring, tredje. 4. Kompresjonsring, andre. 5. Kompresjonsring, øvre. 6. Stempel. 7. Holdering. 8. Stempelstift. 9. Vevstangsgjennomføring. 10. Vevstang. 11. Vevstangdeksel. 12. Sett inn det nedre hodet på koblingsstangen. 13. Vevstangdekselbolt, kort. 14. Vevstangdekselbolt, lang. 15. Drivgir. 16. Plugg av vevstagstappens oljekanal. 17. Veivaksellagerskall, øvre. 18. Giret krone. 19. Bolter. 20. Svinghjul. 21. Pinner. 22. Bolter. 23. Oljedeflektor, bak. 24. Bakre veivaksellagerdeksel. 25. Pinner. 26. Halvring av trykklager. 27. Veivaksellagerskall, nedre. 28. Veivaksel motvekt. 29. Skrue. 30. Veivaksellagerdeksel. 31. Slipsbolt. 32. Lagerdekselets monteringsbolt. 33. Veivaksel. 34. Motvekt, foran. 35. Oljedeflektor, foran. 36. Låsemutter. 37. Remskive. 38. Bolter.

Stempelet er plassert inne i sylinderforingen. Ved hjelp av en stempelstift er den koblet til en koblingsstang, hvis nedre hode er festet til veivakselen. Sylinderforingen er et hull i blokken, eller en støpejernsforing som passer inn i blokken.

Sylinderforing med blokk

Sylinderforingen lukkes ovenfra av hodet. Veivakselen er også festet til blokken i bunnen. Mekanismen konverterer den lineære bevegelsen til stempelet til rotasjonsbevegelse av veivakselen. Den samme rotasjonen som til slutt får hjulene til bilen til å spinne.

Gassfordelingsmekanisme er ansvarlig for å tilføre en blanding av drivstoffdamp og luft inn i rommet over stempelet og fjerne forbrenningsprodukter gjennom ventiler som åpner strengt på et bestemt tidspunkt.

Kraftsystemet er primært ansvarlig for å tilberede den brennbare blandingen med den nødvendige sammensetningen. Systemenhetene lagrer drivstoff, renser det og blander det med luft for å sikre tilberedning av en blanding av nødvendig sammensetning og mengde. Systemet er også ansvarlig for å fjerne drivstoffforbrenningsprodukter fra motoren.

Når en motor går, genereres termisk energi i en mengde større enn motoren er i stand til å konvertere til mekanisk energi. Dessverre overstiger ikke den såkalte termiske effektiviteten til selv de beste eksemplene på moderne motorer 40%. Derfor må en stor mengde "overflødig" varme spres i det omkringliggende rommet. Det er nettopp dette den gjør, fjerner varme og opprettholder en stabil driftstemperatur på motoren.

Smøresystem . Dette er akkurat tilfellet: "Hvis du ikke smører, går du ikke." Forbrenningsmotorer har et stort antall friksjonsenheter og såkalte glidelager: det er et hull der akselen roterer. Det vil ikke være noen smøring, og enheten vil svikte på grunn av friksjon og overoppheting.

Tenningssystemet designet for å tenne, strengt tatt på et bestemt tidspunkt, en blanding av drivstoff og luft i rommet over stempelet. det er ikke noe slikt system. Der antennes drivstoffet spontant under visse forhold.

Video:

Motorstyringssystemet, ved hjelp av en elektronisk kontrollenhet (ECU), styrer motorsystemene og koordinerer deres drift. Først av alt er dette forberedelsen av en blanding av den nødvendige sammensetningen og rettidig tenning av den i motorsylindrene.

Stempelet er et av de viktigste elementene i å konvertere den kjemiske energien til drivstoff til termisk energi, og deretter til mekanisk energi, både bokstavelig og billedlig. Motorytelsen avhenger i stor grad av hvor godt stemplet gjør jobben sin. Dette bestemmer effektiviteten og, enda viktigere, påliteligheten til motoren. Denne parameteren er spesielt viktig når det gjelder bilmodifikasjoner i tuningbutikker, eller for sportsbruk. Designere kolliderer alltid med problemet med å bruke spesielle stempler når kraften øker. Stempelet kan betraktes som en av de mest komplekse motordelene på grunn av de mange funksjonene det utfører og ganske motstridende egenskaper. Dette bekrefter i stor grad det faktum at svært få bilprodusenter lager stempler til motorene sine med kun sin egen styrke.

I de fleste tilfeller tyr de til tjenestene til selskaper som spesialiserer seg på denne saken. Det er et stort antall hemmeligheter og gjetninger om stempler, som er skapt av forskjellige størrelser og former i denne delen. Du kan finne en artikkel i den tilsvarende delen av nettstedet vårt. Det er teknisk vanskelig, nesten umulig, å produsere et stempel under standard mekaniske tekniske forhold i tuningselskaper, og det er grunnen til at de fleste selskaper nekter å engasjere seg i denne saken. I tillegg kan det å produsere slike komplekse deler individuelt være økonomisk tyngende. Intuitivt forstår tunere at forbedrede motorer må ha forbedrede stempler.

Stempelanordning

La oss se nærmere på hvilke krav som vanligvis stilles til stempler, og hvordan de er utformet generelt.

• Stempelet beveger seg for det første i sylinderen, noe som gjør det mulig å utføre mekanisk arbeid ved å utvide produktene fra drivstoffforbrenning, det vil si komprimerte gasser

Av dette kan vi konkludere med at den må motstå gasstrykk, ha varmebestandighet og tette sylinderboringen.

• For det andre må stempelet oppfylle kravene til friksjonsparet slik at mekaniske tap og slitasje er minimale.
• For det tredje må den tåle reaksjonen til koblingsstangen og den mekaniske belastningen fra forbrenningskammeret.
• For det fjerde må stempelet minimalt belaste veivmekanismen med treghetskrefter, og utføre frem- og tilbakegående bevegelser med høy hastighet.

Det viser seg at alle problemer knyttet til denne betydelige delen av motoren kan deles inn i to kategorier:

1. Dette er mekaniske prosesser
2. Termiske prosesser, og den første er mye mer omfattende enn den andre. Kategoriene har et ganske nært forhold. La oss se nærmere på den første.

Som du vet, brenner drivstoff i ikke-stempelrommet, og frigjør samtidig en veldig stor mengde varme under hver motorens driftssyklus. Temperaturen på allerede brente gasser er i gjennomsnitt 2000 grader. Noe av energien vil bli overført til de bevegelige delene av motoren, og resten vil varme opp motoren. Energien som blir igjen til slutt vil fly inn i røret sammen med de behandlede gassene. I følge fysikkens lover kan to legemer overføre varme til hverandre til temperaturene deres er helt like. Følgelig, hvis stempelet ikke blir periodisk avkjølt, vil det etter en tid ganske enkelt smelte. Dette er et veldig viktig øyeblikk for å forstå driftsprinsippene til hele stempelgruppen.

Dette er spesielt viktig når motoren er forsterket. Når motoreffekten øker, øker mengden varme som genereres i forbrenningskammeret automatisk i én tidsenhet. Selvfølgelig ser vi svært sjelden smeltede stempler, men i ethvert problem er det alltid en omtale av temperatur, akkurat som hastighet er tilstede i enhver ulykke. Her ligger selvfølgelig feilen hos sjåføren, men ingen ville blitt skadet dersom bilen hadde stått stille. Faktum er at høye temperaturer forverrer egenskapene til alle materialer. En belastning på 100 grader vil forårsake elastisk deformasjon, en belastning på 300 grader vil deformere produktet fullstendig, og en belastning på 450 grader vil deformere det. Av denne grunn er det nødvendig enten å bruke materialer som tåler store belastninger fra høye temperaturer, eller å iverksette tiltak for å hindre at stempeltemperaturen stiger. Vanligvis er begge ferdige. Imidlertid må utformingen av stempelet være slik at det er en viss mengde metall på de nødvendige stedene som kan motstå ødeleggelse.

Forløpet av generell fysikk bekrefter det faktum at varmestrømmen er rettet til mindre oppvarmede legemer fra mer oppvarmede. På denne måten har vi mulighet til å se hvordan temperaturene fordeler seg i hele stempelet under driften, og bestemme betydelige designpunkter som påvirker temperaturen, med andre ord forstå hvordan avkjøling skjer. Vi vet at arbeidsvæsken, det vil si gassene i forbrenningskammeret, varmer opp mest av alle deler. Det er helt klart at til slutt vil varmen overføres til luften som omgir bilen - den kaldeste, men under visse omstendigheter uendelig varmekapasitet. Ved å vaske motorhuset og radiatoren avkjøler luften sylinderblokken, kjølevæsken og hodehuset. Alt vi trenger å gjøre er å finne en bro over den stempelet avgir varmen til frostvæsken og blokken. Det er fire måter å gjøre dette på. De er helt forskjellige i sitt bidrag, men det er nødvendig å nevne hver av dem, siden de er av mindre eller større betydning avhengig av utformingen av motoren.

Første vei

Dette er stempelringene, det gir størst flyt. Siden den første ringen er plassert nærmere bunnen, spiller den hovedrollen. Dette er den korteste veien til kjølevæske gjennom sylinderveggen. Samtidig presses ringene mot sylinderveggene og stempelsporene. De gir mer enn halvparten av den totale varmestrømmen.

Andre vei

Ikke så åpenbart, men vanskelig å undervurdere. Den andre motorkjølevæsken er olje. Til tross for svak sirkulasjon og relativt lite volum har oljetåke tilgang til de varmeste delene av motoren. Den bærer bort en betydelig del av varmen fra de varmeste stedene og overfører den til oljepannen. I denne delen av nettstedet vårt kan du finne en artikkel om. Ved bruk av oljedyser som leder strålen til den indre overflaten av stempelbunnen, når andelen olje i varmeveksling ofte 30 - 40 prosent. Selvfølgelig, hvis vi laster oljen utover kjølevæskefunksjonen, må den avkjøles. Overopphetet olje vil ikke bare miste sine egenskaper, men kan også føre til lagerfeil. Og jo høyere temperatur oljen har, jo mindre varme kan den overføre gjennom seg selv.

Tredje vei

Gjennom de store bossene inn i pinnen, deretter inn i koblingsstangen, og først deretter inn i oljen. Denne metoden er ikke så interessant, fordi det underveis er betydelige termiske motstander i form av ståldeler og gap, som har en lav motstandskoeffisient og en betydelig lengde.

Fjerde vei

Ikke relatert til kjølevæske eller olje. En del av varmen tas bort ved at friskluft-drivstoffblandingen kommer inn i sylinderen etter inntaksslaget. Mengden varme som denne blandingen vil ta bort avhenger av graden av gassåpning og driftsmodus. Det skal bemerkes at varmen som genereres under forbrenning også er proporsjonal med ladningen. Vi kan si at denne kjøleveien er forbigående, har en pulserende natur, er svært effektiv og er proporsjonal med påfølgende oppvarming, på grunn av det faktum at varme tas fra samme side som stempelet varmes opp fra.

Du bør også snakke om standardteknikken som brukes ved tuning av sportsmotorer. Faktum er at varmekapasiteten til en blanding i stor grad bestemmes av sammensetningen. Ofte, for å normalisere driften av motoren, må du redusere den interne temperaturen ganske mye, med 5 - 10 grader. Dette oppnås ved å berike blandingen litt. Dessuten påvirker ikke dette faktum på noen måte forbrenningsprosessen, og temperaturen synker. Detonasjonsterskelen beveger seg tilbake, glødetenningen forsvinner. I dette tilfellet ville det være bedre å være litt rikere enn litt fattigere. Motorer som går på metanol stiller mye mindre krav til kjølesystemet på grunn av omdannelsesvarmen, som er 3 ganger større enn bensin.

Nærmere oppmerksomhet bør rettes mot prosessen med varmeoverføring gjennom stempelringene på grunn av dens større betydning. Det er helt klart at hvis denne veien blir blokkert av en eller annen grunn, vil motoren ikke lenger tåle langvarige tvangsforhold. Temperaturen vil bli veldig høy, stemplet vil begynne å smelte, og motoren vil kollapse. La oss nå huske en slik karakteristikk som prosesjon, som, det ser ut til, ikke har noen effekt på varmeoverføring. Hvis en person kommer over en brukt bil, bør han tydelig forstå hva det er. Dette er en veldig viktig parameter som enhver bileier som bryr seg om tilstanden til bilens motor ønsker å vite om. Komprimering indikerer indirekte graden av tetthet til stempelgruppen. Dette er en veldig viktig parameter hvis vi vurderer det fra synspunktet om varmeoverføring.

La oss forestille oss en situasjon der ringen ikke fester seg til sylinderveggen langs hele lengden. I dette tilfellet vil de brente gassene skape en barriere som vil forstyrre overføringen av varme gjennom ringen inn i sylinderveggen, fra stempelet, når de bryter inn i gapet. Dette tilsvarer å stenge en del av bilens radiator slik at den ikke får mulighet til å avkjøle seg med luft.

Hvis ringen ikke har nærkontakt med sporet, vil vi se et enda dårligere bilde. På de stedene der gasser har mulighet til å strømme gjennom sporet forbi ringen, blir stempelseksjonen rett og slett fratatt muligheten til å avkjøles, og faller inn i en slags varmepose. Det fører til at vi får flising og utbrenning av den delen av brannbeltet som ligger inntil lekkasjestedet. Det er av denne grunn at så mye oppmerksomhet vies til sporslitasje og ringsylindergeometri. Og hovedårsaken er ikke i det hele tatt forringelsen av energi. Tross alt bærer ikke den lille mengden gasser som bryter inn i veivhuset tilstrekkelig energi til å påvirke tapet av trykk under kraftslaget og følgelig tapet av dreiemoment fra motoren. Spesielt hvis vi snakker om en høyhastighetsmotor. Lav tetthet forårsaker mye mer skade på motoren når det gjelder tap av pålitelighet og stivhet og lokale termiske overbelastninger. Det er av denne grunn at stempler som er restaurert ved å refore blokken eller bytte ut ringer som allerede har sviktet, bryter sammen veldig raskt. Det er derfor, for det første, i sportsmotorer blir sylinderen, som har mindre kompresjon, ødelagt.

Her bør vi tilsynelatende berøre et problem som nødvendigvis diskuteres ved produksjon av spesielle stempler for tuning eller sportsapplikasjoner. Nøyaktig hvor mange ringer vil det nye stempelet ha? Hvor tykke blir disse ringene? Fra et mekanisk synspunkt er det bedre når det er få ringer. Jo smalere de er, jo mindre tap blir det i stempelgruppen. Men når tykkelsen og høyden på ringene avtar, vil kjøleforholdene til stempelet forverres og den termiske motstanden øke. Derfor, når du velger et design, må du alltid inngå et kompromiss. Stivheten til rammen øker med hastigheten til motoren. I denne delen av nettstedet vårt kan du finne en artikkel om. Raskere prosesser reduserer komprimeringskravene. Mekaniske tap øker med hastigheten, og de må reduseres, ellers vil alt som tidligere ble omgjort til mekanisk kraft rett og slett ikke nå hjulene. I mellomtiden blir mengden varme som genereres større, så kjølebroen må utvides. Av dette ser vi at ringene skal være både smale og brede. For hastighet trenger du to av dem, og for effektiv kjøling av stempelet - tre. Designeren må finne den optimale løsningen på dette problemet. Resultatene av driften vil bli vist av balansen til motoren.

I dag har ingeniører som jobber i store forskningssentre og produksjonsbedrifter en enorm mengde empirisk materiale, på grunnlag av hvilket de lager beregningsmetoder som gjør det mulig å forutsi feltet for egenskaper og temperaturer til et bestemt produkt med svært høy nøyaktighet. Dette er tilgjengelig for svært, svært få tuningselskaper. Denne artikkelen nevner spesifikt ikke mange spesifikke mengder som vil få noen lesere til å plukke opp en kalkulator. Å gjøre termiske beregninger på fingrene er slett ikke lovende og absolutt unødvendig for noen. Denne artikkelen avslører den siden av prosessene som skjer i motoren, som er svært sjelden vurdert, men alltid underforstått. Jeg ville bare avsløre nødvendigheten og viktigheten av påvirkningen av varme på motorens generelle effektivitet. Når det gjelder den mekaniske delen av dette problemet, vil vi snakke om det i detalj neste gang.

I en sveivmekanisme utfører stempelet flere funksjoner, inkludert å føle gasstrykk og overføre krefter til koblingsstangen, tette forbrenningskammeret og fjerne varme fra det. Stempelet er den mest karakteristiske delen av en forbrenningsmotor, fordi... Det er med dens hjelp at den termodynamiske prosessen til motoren realiseres.

Forholdene som stempelet opererer under er ekstreme og er preget av høye trykk-, temperatur- og treghetsbelastninger. Derfor er stempler på moderne motorer laget av lett, slitesterkt og varmebestandig materiale - aluminiumslegering, eller sjeldnere stål. Stempler er laget på to måter - sprøytestøping eller stempling, den såkalte. smidde stempler.

Stempelet er et strukturelt element i ett stykke, som konvensjonelt er delt inn i et hode (i noen kilder kalles det bunnen) og et skjørt. Formen og utformingen av stempelet bestemmes i stor grad av motortypen, formen på forbrenningskammeret og forbrenningsprosessen som skjer i det. Stempelet til en bensinmotor har en flat eller nesten flat hodeoverflate. Den kan være rillet for å la ventilene åpne seg helt. Stemplene til motorer med direkte drivstoffinnsprøytning har en mer kompleks form. I stempelhodet til en dieselmotor er det et forbrenningskammer med en viss form, som sikrer god virvel og forbedrer blandingsdannelsen.

Under stempelhodet er det spor for montering av stempelringer. Stempelskjørt har en kjegleformet eller buet ( tønneformet) form. Denne skjørtformen kompenserer for den termiske utvidelsen av stempelet når det varmes opp. Når motoren når driftstemperatur, får stempelet en sylindrisk form. For å redusere friksjonstap påføres et lag med antifriksjonsmateriale på sideoverflaten av stempelet ( molybdendisulfid, grafitt). Stempelskjørtet har hull med bosser ( sjefer) for å feste stempeltappen.

Stempelkjøling utføres fra den indre overflaten på forskjellige måter:

1. oljetåke i sylinderen;
2. olje som spruter gjennom hullet i koblingsstangen;
3. sprøyting av olje med en spesiell dyse;
4. injeksjon av olje i en spesiell ringformet kanal i ringområdet;
5. sirkulasjon av olje gjennom en rørformet spole i stempelhodet.

Stempelringer danne en tett forbindelse mellom stempelet og sylinderveggene. De er laget av modifisert støpejern. Stempelringer er hovedkilden til friksjon i en forbrenningsmotor. Friksjonstap i ringene når opptil 25 % av alle mekaniske tap i motoren.

Antallet og plasseringen av ringene avhenger av typen og formålet med motoren. Det vanligste opplegget er to kompresjonsringer og en oljeskrapering. Kompresjonsringer hindre gjennombrudd av gasser fra forbrenningskammeret inn i motorens veivhus. Den første kompresjonsringen fungerer under de vanskeligste forhold. Derfor, på stemplene til diesel og en rekke tvungne bensinmotorer, er en stålinnsats installert i ringsporet, noe som øker styrken og gjør det mulig å oppnå maksimalt kompresjonsforhold. Kompresjonsringer kan ha en trapesformet, tønneformet, konisk form, noen er laget med et snitt (utskjæring).

Oljeskrapering fjerner overflødig olje fra sylinderoverflaten og hindrer olje i å komme inn i forbrenningskammeret. Ringen har mange dreneringshull. Noen ringdesign har en fjærutvider.

Stempelet er koblet til koblingsstangen ved hjelp av en stempelstift, som er rørformet og laget av stål. Det er flere måter å installere stempelpinnen på. Den mest populære såkalte flytende finger, som har evnen til å rotere i knastene og stempelhodet til koblingsstangen under drift. For å hindre at pinnen beveger seg, er den sikret med låseringer. Mye mindre vanlig brukt er stiv festing av endene av tappen i stempelet eller stiv festing av tappen i stempelhodet til koblingsstangen.

Stempelet, stempelringene og stempeltappen bærer det etablerte navnet stempelgruppe.

Definisjon.

Stempelmotor- en av variantene av forbrenningsmotoren, som fungerer ved å konvertere den indre energien til brennende drivstoff til mekanisk arbeid med translasjonsbevegelsen til stempelet. Stempelet beveger seg når arbeidsvæsken i sylinderen utvider seg.

Veivmekanismen konverterer translasjonsbevegelsen til stempelet til rotasjonsbevegelsen til veivakselen.

Motorens driftssyklus består av en sekvens av slag av enveis translasjonsslag av stempelet. Motorer er delt inn i to- og firetaktsmotorer.

Driftsprinsipp for totakts- og firetaktsstempelmotorer.

Antall sylindre i stempelmotorer kan variere avhengig av design (fra 1 til 24). Motorvolumet anses å være lik summen av volumene til alle sylindre, hvis kapasitet er funnet ved å multiplisere tverrsnittet med stempelslaget.

I stempelmotorer Ulike design har forskjellige drivstofftenningsprosesser:

Elektrisk gnistutladning, som er dannet på tennpluggene. Slike motorer kan gå på både bensin og andre typer drivstoff (naturgass).

Komprimering av arbeidsvæsken:

I dieselmotorer, som opererer på diesel eller gass (med tillegg av 5% diesel), komprimeres luften, og når stempelet når punktet for maksimal kompresjon, injiseres drivstoff, som antennes fra kontakt med oppvarmet luft.

Motorer med kompresjonsmodell. Drivstofftilførselen i dem er nøyaktig den samme som i bensinmotorer. Derfor, for deres drift, er det nødvendig med en spesiell drivstoffsammensetning (med blandinger av luft og dietyleter), samt nøyaktig justering av kompresjonsforholdet. Kompressormotorer har funnet veien inn i fly- og bilindustrien.

Glødemotorer. Prinsippet for deres operasjon ligner på mange måter motorer av kompresjonsmodellen, men de er ikke uten designfunksjoner. Tenningsrollen i dem utføres av en glødeplugg, hvis glød opprettholdes av energien til drivstoffet som ble brent i forrige slag. Sammensetningen av drivstoffet er også spesiell, basert på metanol, nitrometan og ricinusolje. Slike motorer brukes i både biler og fly.

Kaloriserende motorer. I disse motorene oppstår tenning når drivstoff kommer i kontakt med varme deler av motoren (vanligvis kronen på stempelet). Åpen ildgass brukes som brensel. De brukes som drivmotorer i valseverk.

Typer drivstoff som brukes i stempelmotorer:

Flytende drivstoff– diesel, bensin, alkoholer, biodiesel;

Gasser– naturlige og biologiske gasser, flytende gasser, hydrogen, gassformige produkter fra petroleumscracking;

Produsert i en forgasser fra kull, torv og tre, brukes karbonmonoksid også som drivstoff.

Drift av stempelmotorer.

Motorens driftssykluser beskrevet i detalj i teknisk termodynamikk. Ulike syklogrammer er beskrevet av forskjellige termodynamiske sykluser: Otto, Diesel, Atkinson eller Miller og Trinkler.

Årsaker til feil på stempelmotorer.

Effektiviteten til en stempelforbrenningsmotor.

Maksimal effektivitet som ble oppnådd ved stempelmotor er 60 %, dvs. litt mindre enn halvparten av det brente drivstoffet brukes på oppvarming av motordeler, og kommer også ut med varmen fra eksosgassene. I denne forbindelse er det nødvendig å utstyre motorer med kjølesystemer.

Klassifisering av kjølesystemer:

Air CO– overføre varme til luften på grunn av den ribbede ytre overflaten på sylindrene. Gjelder de?
enten på svake motorer (ti titalls hk), eller på kraftige flymotorer, som kjøles av en rask luftstrøm.

Flytende CO– en væske (vann, frostvæske eller olje) brukes som kjølevæske, som pumpes gjennom kjølekappen (kanaler i sylinderblokkens vegger) og kommer inn i kjøleradiatoren, der den kjøles av luftstrømmer, naturlig eller fra fans. Sjelden er metallisk natrium også brukt som kjølevæske, som smelter fra varmen fra en oppvarmingsmotor.

Applikasjon.

Stempelmotorer, på grunn av deres effektområde (1 watt - 75 000 kW), har fått stor popularitet ikke bare i bilindustrien, men også i flykonstruksjon og skipsbygging. De brukes også til å drive militær-, landbruks- og anleggsutstyr, elektriske generatorer, vannpumper, motorsager og andre maskiner, både mobile og stasjonære.