Разнообразие размеров и форм поршней является главной причиной, благодаря чему такое большое количество загадок, тайн и рассказов распространено около этого замысловатого металлического куска. А поскольку это еще и нелегко с точки зрения науки, а точнее-почти что невозможно при условиях типового производства в машиностроении, то, естественно возникает вопрос о необходимости подгонки, то есть поршневого соответствия запросам трансформированного двигателя. Данный процесс становится непреодолимой преградой для большинства компаний, которые занимаются тюнингом автомобилей, а также и для использования в спортивных конюшнях. Помимо этого, искусственное производство таких хитроумных изделий не несет в себе выгоды с финансовой точки зрения. В данных условиях довольно часто различные мнения инженеров свидетельствуют о том, что “усовершенствованный” мотор обязан иметь в своем распоряжении “усовершенствованные” поршни, в конечном же итоге все сводится к тому, что первоначально мотор снабжается чем-то наиболее простым, а вслед за тем данный вопрос отыскивает свой ответ уже с научной точки зрения.
Так давайте же попытаемся понять, какие же требования необходимо соблюдать при изготовлении поршней и что от чего же именно зависят эти требования. Вначале, поршень, который перемещается в цилиндре, дает возможность расширения сжатым газам, производному топливного горения, а также предоставляет возможность для совершения механической работы. Таким образом, поршень обязан вести сопротивление высоким температурным показателям, газовому давлению, а также хорошо упрочнять цилиндрический канал. Далее, если представить совместно цилиндр и поршневые кольца как подшипник линейного типа для скольжения, то он, естественно, обязан стать оптимальным вариантом для соблюдения требований, которые направлены на уменьшение возможных механических потерь, но результатом этого все равно станет изнашивание изделия. Далее необходимо, для проверки нагрузки, которая будет исходить от камеры сгорания, а также для проверки шатунной реакции, шатун должен выдержать машинальную нагрузку. Затем, производя движения возвратно-поступательного типа при большой скорости, шатун должен по минимуму загружать устройство кривошипно-шатунного типа силами, которые возникают при инерции.
Следовательно, все вопросы, которые связаны с этой немаловажной частью мотора можно разбить на два больших раздела. К первому разделу относятся все процессы с выделением тепла. Второй раздел является более разнообразным, к нему относятся механические процессы. Оба раздела в той или иной степени зависят друг от друга, но, тем не менее, сейчас мы рассмотрим только лишь процессы, которые происходят с выделением тепла.
Таким образом, топливо, когда сгорает в пространстве, которое располагается над поршнем, выделяет большое количество тепловой энергии при каждом рабочем цикле мотора. Температурный показатель при сгорании различных газов доходит приблизительно до 2000 градусов. Только лишь часть своего тепла газы смогут передать деталям двигателя, которые находятся в движении, вся остальная же энергия нагреет сам мотор, а остаточное тепло, совместно с отслужившими себя газами отправится в трубу. Из школьного курса физики известно, что если два каких-либо тела обмениваются теплом, то тепловая передача будет совершаться до того времени, пока их температурные показатели не смогут уравняться между собой. Таким образом, если будет происходить охлаждение поршня, то он через определенный промежуток времени просто-напросто расплавится. Это немаловажный момент подчеркивается для того, чтобы понять принцип работы большинства поршней. На этот момент следует особенно обратить внимание. Также особое внимание уделить следует тому, если двигатель начинает форсироваться. Постоянно, когда начинают повышать мощность двигателя, одновременно с этим начинает повышаться количество выделяемого тепла, которое генерируется в единицу времени непосредственно в самой камере сгорания. Естественно, поршни, которые расплавились, встречаются достаточно редко, тем не менее, в каких-либо проблемах, которые напрямую связаны с их дальнейшей непригодностью, всегда присутствует температурный показатель. Приблизительно так же, как и в любой аварии на дороге является превышение скорости. Виновен, естественно, водитель, который находился за рулем транспортного средства, но, тем не менее, по этому мнению существует много разногласий. Если бы, допустим, транспортные средства не сдвигались с места, никто бы не становился жертвами аварий. Принцип состоит в том, что при увеличении температурного показателя характеристики всех механических деталей начинают портиться. Вследствие этого нагрузка, которая при приблизительно ста градусах по Цельсию начинает слегка деформировать изделие, при триста градусах изделие деформируется полностью, а при четырехсот пятидесяти градусах происходит его полное разрушение. Вследствие этого нам необходимо предпринимать необходимые меры для предупреждения повышения температурного показателя поршня, или же применять изделия, которые смогут выдержать большие нагрузки при высоких температурных показателях. Лучше пользоваться и тем, и тем. Тем не менее, в любой ситуации устройство поршня должно быть таким, чтобы в необходимых местах было нужное количество металла, которое сможет надлежащим образом сопротивляться всякого рода разрушениям.
Повторим еще раз из школьного курса физики тот факт, что поток тепловой энергии всегда направлен от самых нагретых тел к телам, которые являются меньше нагретыми. Тогда у нас будет возможность увидеть разделение температурных показателей по поршню во время его непосредственной работы, а также установить немаловажные моменты его строения, которые напрямую влияют на его температурные показатели, то есть уяснить, как он охлаждается. Мы знаем, что самым нагретым является тело, которое совершает непосредственную работу, или, как можно сказать по-другому, газы, находящиеся в камере при сгорании. Само собой разумеется, что, наконец-то, тепловая энергия будет все же передана от транспортного средства окружающему воздуху, который является самым холодным, но, одновременно, при определенных условиях может быть и безгранично теплоемким. Воздушные потоки, которые омывают корпус и радиатор мотора автомобиля, холодят жидкость, предназначенную для непосредственного охлаждения самого двигателя, а также охлаждают цилиндрический блок и корпус от головки. Теперь нам необходимо разыскать мостик, где поршень передает свою тепловую энергию в антифриз и блок. Это можно сделать с помощью четырех способов. Они абсолютно разные по своему содержанию, но, тем не менее, все достойны рассмотрения, потому что исходя из конструктивных свойств мотора, имеют в своем распоряжении больший или меньший показатель.
Следовательно, первый способ, который обеспечивает самый большой поток можно совершить при помощи поршневых колец. Даже, исходя из того, что первое кольцо выступает в главной роли, как кольцо, которое расположено ближе всего к днищу. Этот способ также является самым коротким путем для непосредственного достижения самой жидкости для охлаждения, которая располагается через цилиндрическую стенку.
Кольца синхронно притиснуты к канавкам от поршня, а также к цилиндрической стенке. Они дают обеспечение приблизительно в пятьдесят процентов потока тепловой энергии. Второй способ менее результативный, но, тем не менее, не следует его недооценивать. Второй жидкостью для охлаждения мотора является масло. Имея в своем распоряжении прямой доступ к самым нагретым местам двигателя, даже исходя из незначительного объема самого двигателя, а также довольно таки слабой циркуляционной системой, туман, который главным образом состоит из масла, забирает и возвращает в картеровский поддон существенное количество тепловой энергии как раз от наиболее горячих точек. При использовании форсунок из масла, которые направляют струю на внутреннюю поршневую поверхность данного днища, часть масла в теплообменном аппарате может составлять от тридцати до сорока процентов. Само собой разумеется, что, при нагрузке на масло в основном в виде определенной функции, которую совершает теплоноситель, нам необходимо заранее побеспокоиться о том, чтобы его охладить. В противном случае масло, которое перегрелось, может лишиться своих физических характеристик, а также, соответственно, стать главной причиной неисправности подшипников. Также, чем более высокий температурный показатель масла, тем меньшее количество тепла оно сможет забрать на себя. Третий способ заключается в пальце сквозь крупные отверстия, вслед за тем в шатун, а оттуда непосредственно в масло. Данный способ представляет меньший интерес, потому что на его пути существуют значительные сопротивления тепла, которые представлены в основном, в виде разнообразных зазоров, а также деталей из стали, имеющих в своем распоряжении существенную протяженность и небольшой показатель проводимости тепла. Наконец-то четвертый способ, который заключается совершенно не в масле или жидкости для охлаждения. Определенное количество тепловой энергии на свой непосредственный нагрев отнимает смесь, состоящая главным образом из топлива и воздушных масс. Эта смесь попадает в цилиндр во время процесса впуска. Часть данной смеси, а таким образом, и количества выделенной тепловой энергии, которое эта смесь отнимет, напрямую зависит от рабочего режима, а также степени дроссельного открытия. Необходимо подчеркнуть, что тепловая энергия, которая получается при процессе сгорания, также соразмерна заряду. Вследствие этого этот способ охлаждения несет в себе, сначала, импульсную характеристику, далее, выделяется своей скоростью процесса, потом, соразмерен дальнейшим нагреваниям и, в конце концов, является высокоэффективным потому, что тепловая энергия отнимается с той стороны, непосредственно с которой поршень и получает нагрев. Тут необходимо напомнить об обыкновенном приеме, который применяется при настройке спортивных двигателей. Таким образом, теплоемкость самой смеси непосредственно зависит от ее же состава. Чем больше количества топлива в ней находится, тем больше количества тепловой энергии будет израсходовано для того, чтобы его испарить. Частенько, для того чтобы настроить нормальную работу двигателя, необходимо немного, где-то приблизительно на пять-десять градусов, уменьшить внутренние температурные показатели. Это происходит при помощи простого забогащения смеси, немного богаче, чем нужно. На непосредственно самом горении это никаким образом не отображается, а температурные показатели все-таки начинают падать. Пропадает зажигание калильного типа, начинает отходить порог непосредственного процесса детонации. Лучше чтобы смесь всегда была слегка побогаче, чем победнее. Двигатели, которые работают, к примеру, сказать, на метаноле, существенно менее привередливы к охладительной системе в связи с тройным количеством теплоты при процессе образования пара, чем, допустим, тот же бензин.
Следовательно, в силу более высокой важности необходимо обратить все основное внимание на непосредственный процесс передачи тепла, главным образом, которое передается через кольца самого поршня. Само собой разумеется, что если этот способ мы по каким-либо обстоятельствам сможем перекрыть, то, скорее всего, сам мотор не перенесет каких-либо продолжительных режимов форсирования. Температурные показатели увеличатся, поршневой материал “начнет плавиться ”, и, соответственно, мотор просто-напросто развалится. Здесь я хотел бы напомнить что, с начальной точки зрения, характеристика теплообменного процесса абсолютно не относится непосредственно к самой компрессии. Непосредственно сама компрессия известна любому человеку, который хотя бы раз по тем или иным причинам сталкивался с приобретением б/ушного транспортного средства. Это самые известные характеристики, о которых желает располагать сведениями любой обладатель транспортного средства, беспокоящийся о моторе своего автомобиля. Компрессия, так или иначе, определяет степень неплотности большинства поршней. Судя по процессу, при котором происходит передача тепла, эта характеристика является немаловажной. Попробуем представить, что данное кольцо не прикасается вплотную по общей длине к цилиндрической стенке. Таким образом, газы, которые сгорят, пробиваясь в отверстие, образуют преграду, мешающую процессу теплопередачи, проходящему через кольцо от поршня в цилиндрическую стенку. Этот процесс является почти, что таким же процессом, как если бы, допустим, была бы закрыта небольшая часть от радиатора, а мы отняли бы у него возможность охлаждаться с помощью воздуха. Еще один ужасающий вариант, если кольцо не будет соприкасаться с канавкой. В тех участках, где газы могут течь, минуя кольцо и канавку, поршневой участок теряет основной потенциал для своего непосредственного охлаждения, а также, кроме того, попадает в “тепловую ловушку ”. И в результате получается убыток, а также покраска определенной части огневого ремня, который вплотную прилегает к участку, где произошла утечка. Вследствие этого всегда необходимо уделять максимум внимания геометрии кольца, цилиндра, а также канавочному износу. И это не потому, что в последнее время наблюдается спад энергетики. Ведь незначительное количество каких-либо газов, которые прорываются в картер, дает чрезмерно небольшой энергетический потенциал, для того чтобы каким-либо образом оказать влияние на потерю давления во время совершения непосредственной работы и, в результате, на потерю момента мотора. Кроме того, когда идет речь о высокомощном двигателе. Намного больше вреда может нанести мотору незначительная неплотность в значении локальных перегрузок, которые происходят при избытке тепла, а также потери твердости и надежности. Вот из-за чего долго не работают моторы, которые были восстановлены с помощью смены колец или же с помощью перегильзирования своего блока под устарелые, изжившие себя “начальные” поршни. Вследствие этого у спортивного двигателя первым разваливается цилиндр, который имеет в своем распоряжении наименьшую компрессию.
Здесь, по всей вероятности, нужно затронуть вопрос, который всегда рассматривается при производстве особых поршней, которые предназначаются, главным образом, для тюнинговых или спортивных автомобилей. Какое количество колец будет у новоиспеченного поршня? Два или же все-таки три? Какую толщину должны иметь в своем распоряжении кольца? По мнению конструкторов, чем меньше количество колец, тем лучше всего. Если они более узкие, тем меньшее количество потерь будет в большинстве поршней. Тем не менее, при снижении количества поршней, а также уменьшении их высоты мы неминуемо портим условия поршневого охлаждения, повышая при этом сопротивление тепла в днище, кольце и цилиндрической стенке. Вследствие этого при выборе какой-либо конструкции всегда следует искать оптимальный вариант. И чем мощнее двигатель, тем лучше прилегают рамки. Скорость данных процессов рекомендует минимальные требования для уплотнения. Механические потери, которые растут при увеличении скорости нужно понижать, в противном случае все, что переделали непосредственно в механическую мощь двигателя, не сможем отдать колесам. Тем не менее, и количество тепловой энергии, которое было выделено за определенный промежуток времени, производится соразмерно больше, а также охлаждающий мостик должен быть пошире. Вот и необходимо в то же время чтобы все кольца были и узкими, и широкими. И необходимо их два для более высокой скорости, а три для более результативного поршневого охлаждения. Ответ на этот вопрос скрывается в профессионализме механиков. А плоды их работы заключаются в сбалансированности мотора. На сегодняшний день конструкторами, которые работают в больших производственных корпорациях, а также научных комплексах, скоплен колоссальный экспериментальный материал и на его базе сформированы расчетные технологии, дающие возможность с большой вероятностью спрогнозировать интервал температурных показателей и потенциалы какого-либо изделия. Множеству автомобильных концернов, а также спортивным конюшням они закрыты. Автору они также закрыты. Данный обзор умышленно не охватывает в себя значений большинства значений, которые бы дали возможность отдельному кругу читателей схватиться за калькуляторы. Расчеты величин, которые происходят с выделением тепла, на пальцах является бесполезным делом. Его суть заключается в том, чтобы представить ту сторону различных процессов, которые происходят в моторе. Также я стремился только лишь показать эти связи и растолковать значимость и надобность своего труда при учете влияние тепловой энергии. Второй обзор этого дела рассмотрим как-нибудь в другой раз
Добавлено: 01.11.2010 12:04
Рубрика:
5 серия F10-F11
спасибо за огромный и полезный труд ! примерно понимал,что поршьня главные детали в двигателье ,но не знал об этих нюансах . Cпасибо !