ICE stūmoklis. Prietaisas ir paskirtis

Degalų mišinys, degantis variklio cilindre, išskiria šilumos energiją. Tada tai virsta mechaniniu veiksmu, dėl kurio alkūninis velenas sukasi. Pagrindinis šio proceso elementas yra stūmoklis.

Ši detalė nėra tokia primityvi, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Būtų didelė klaida laikyti jį paprastu stūmiku.

Stūmoklis yra cilindre, kur jis juda atgal.

Judėdamas link viršutinio negyvojo centro (TDC), stūmoklis suspaudžia kuro mišinį. Benzininiame vidaus degimo variklyje jis užsidega momentu, artimu maksimaliam slėgiui. Dyzeliniame variklyje užsidegimas įvyksta tiesiogiai dėl didelio suspaudimo.

Padidėjęs degimo metu susidarančių dujų slėgis stūmoklį stumia priešinga kryptimi. Kartu su stūmokliu juda su juo sujungtas švaistiklis, todėl jis sukasi. Taigi suslėgtų dujų energija paverčiama sukimo momentu, per transmisiją perduodama automobilio ratams.

Degimo metu dujų temperatūra siekia 2 tūkstančius laipsnių. Kadangi degimas yra sprogus, stūmoklį veikia stiprios smūginės apkrovos.

Ekstremalioms apkrovoms ir beveik ekstremalioms eksploatavimo sąlygoms reikia specialių reikalavimų konstrukcijai ir jo gamybai naudojamoms medžiagoms.

Kuriant stūmoklius, reikia atsižvelgti į keletą svarbių dalykų:

• poreikis užtikrinti ilgą tarnavimo laiką, taigi, sumažinti detalės susidėvėjimą;
• užkirsti kelią stūmoklio perdegimui dirbant aukštoje temperatūroje;
• užtikrinti maksimalų sandarumą, kad būtų išvengta dujų prasiskverbimo;
• sumažinti nuostolius dėl trinties;
• užtikrinti efektyvų aušinimą.

Stūmoklio medžiaga turi turėti keletą specifinių savybių:

• didelis stiprumas;
• didžiausias galimas šilumos laidumas;
• atsparumas karščiui ir gebėjimas atlaikyti staigius temperatūros pokyčius;
• šiluminio plėtimosi koeficientas turi būti mažas ir kuo artimesnis atitinkamam cilindro koeficientui, kad būtų užtikrintas geras sandarumas;
• Atsparumas korozijai;
• antifrikcinės savybės;
• mažas tankis, kad dalis nebūtų per sunki.

Kadangi medžiaga, kuri idealiai atitinka visus šiuos reikalavimus, dar nesukurta, tenka pasinaudoti kompromisiniais variantais. Vidaus degimo variklių stūmokliai gaminami iš pilkojo ketaus ir aliuminio lydinių su siliciu (siluminu). Dyzelinių variklių sudėtiniuose stūmokliuose būna, kad galvutė pagaminta iš plieno.

Ketaus yra gana tvirtas ir atsparus dilimui, gerai toleruoja stiprų karštį, turi antifrikcinių savybių ir nedidelį šiluminį plėtimąsi. Tačiau dėl mažo šilumos laidumo ketaus stūmoklis gali įkaisti iki 400°C. Benzininiame variklyje tai nepriimtina, nes tai gali sukelti išankstinį užsidegimą.

Todėl dažniausiai automobilių vidaus degimo variklių stūmokliai gaminami štampuojant arba liejant iš silumino, kuriame silicio yra ne mažiau kaip 13 %. Grynas aliuminis netinka, nes kaitinant jis per daug plečiasi, todėl padidėja trintis ir dilimas. Tai gali būti padirbiniai, su kuriais galite susidurti pirkdami atsargines dalis abejotinose vietose. Kad taip nenutiktų, susisiekite su patikimais.

Aliuminio lydinio stūmoklis yra lengvas ir gerai praleidžia šilumą, todėl jo įkaitimas neviršija 250 °C. Tai gana tinka vidaus degimo varikliams, varomiems benzinu. Silimo antifrikcinės savybės taip pat yra gana geros.

Tuo pačiu metu ši medžiaga neturi trūkumų. Kylant temperatūrai, jis tampa mažiau patvarus. Dėl didelio linijinio išsiplėtimo kaitinant reikia imtis papildomų priemonių, kad būtų išsaugotas sandariklis aplink galvos perimetrą ir nesumažėtų suspaudimas.

Ši dalis yra stiklo formos ir susideda iš galvutės ir kreipiamosios dalies (sijono). Galvutėje savo ruožtu galima atskirti dugną ir sandarinimo dalį.

Apačioje

Tai yra pagrindinis stūmoklio darbinis paviršius, būtent jis suvokia besiplečiančių dujų slėgį. Jo paviršius priklauso nuo įrenginio tipo, purkštukų, žvakių, vožtuvų išdėstymo ir konkretaus CPG įrenginio. ICE naudojant benziną, jis yra plokščias arba įgaubtas su papildomomis išpjovomis, kad būtų išvengta vožtuvo defektų. Išgaubtas dugnas padidina stiprumą, tačiau padidina šilumos perdavimą, todėl naudojamas retai. Įgaubta leidžia organizuoti nedidelę degimo kamerą ir užtikrinti aukštą suspaudimo laipsnį, o tai ypač svarbu dyzeliniuose įrenginiuose.

Sandarinimo dalis

Tai yra galvos pusė. Jame aplink perimetrą padaryti grioveliai stūmoklio žiedams.

Suspaudimo žiedai atlieka sandariklio vaidmenį, neleidžiantys nutekėti suslėgtoms dujoms, o alyvos grandikliai pašalina tepalą nuo sienos, neleidžiant jam patekti į degimo kamerą. Alyva teka po stūmokliu per griovelio angas ir grįžta atgal į alyvos karterį.

Šoninės pusės atkarpa tarp dugno krašto ir viršutinio žiedo vadinama ugnies arba karščio zona. Būtent jis patiria didžiausią šiluminį efektą. Siekiant išvengti stūmoklio perdegimo, šis diržas yra pakankamai platus.

Vadovo dalis

Neleidžia stūmokliui deformuotis judant atgal.

Siekiant kompensuoti šiluminį plėtimąsi, sijonas daromas lenkta arba kūgio formos. Šone dažniausiai dengiama antifrikcinė danga.

Viduje yra viršeliai - du antplūdžiai su skylutėmis stūmoklio kaiščiui, ant kurio užmaunama galvutė.

Šonuose, iškyšų srityje, padaryti nedideli įdubimai, kad būtų išvengta šiluminių deformacijų ir įbrėžimų.

Kadangi stūmoklio temperatūros režimas yra labai įtemptas, jo aušinimo klausimas yra labai svarbus.

Stūmoklio žiedai yra pagrindinis būdas pašalinti šilumą. Per juos pašalinama bent pusė perteklinės šiluminės energijos, kuri perduodama į cilindro sienelę, o po to į aušinimo apvalkalą.

Kitas svarbus šilumos šalinimo kanalas yra tepimas. Naudojama alyvos dulksna cilindre, tepimas per švaistiklio angą, priverstinis purškimas alyvos antgaliu ir kiti būdai. Daugiau nei trečdalį šilumos galima pašalinti cirkuliuojant aliejui.

Be to, dalis šiluminės energijos išleidžiama šildant šviežią degiojo mišinio dalį, patekusią į cilindrą.

Žiedai palaiko norimą suspaudimą cilindruose ir pašalina liūto dalį šilumos. Ir jie sudaro apie ketvirtadalį visų vidaus degimo variklio trinties nuostolių. Todėl vargu ar galima pervertinti stūmoklių žiedų kokybės ir būklės svarbą stabiliam vidaus degimo variklio darbui.

Paprastai yra trys žiedai – du suspaudimo žiedai viršuje ir vienas alyvos grandiklis apačioje. Tačiau yra variantų su skirtingu žiedų skaičiumi - nuo dviejų iki šešių.

Viršutinio žiedo griovelis silumine Pasitaiko, kad tai daroma su plieniniu įdėklu, kuris padidina atsparumą dilimui.

Žiedai gaminami iš specialių rūšių ketaus. Tokie žiedai pasižymi dideliu stiprumu, elastingumu, atsparumu dilimui, mažu trinties koeficientu ir ilgą laiką išlaiko savo savybes. Molibdeno, volframo ir kai kurių kitų metalų priedai suteikia stūmoklio žiedams papildomą atsparumą karščiui.

Naujus reikia šlifuoti. Jei pakeitėte žiedus, būtinai kurį laiką paleiskite vidaus degimo variklį, vengdami intensyvių darbo sąlygų. Priešingu atveju atsegti žiedai gali perkaisti ir prarasti elastingumą, o kai kuriais atvejais net sulūžti. Rezultatas gali būti sandariklio gedimas, galios praradimas, tepalo patekimas į degimo kamerą, stūmoklio perkaitimas ir perdegimas.