Цилиндр и поршень как основные детали двигателя

Цилиндр и поршень – одни из ключевых деталей любого двигателя. Стенка цилиндра, днище поршня и нижняя плоскость головки блока цилиндра образуют замкнутую полость, в которой происходит сгорание топливно-воздушней смеси.

Поршень, вставленный в цилиндр, воспринимает усилие образовавшихся газов и преобразует их энергию в поступательное движение, которое заставляет вращаться коленчатый вал.

В данной статье мы рассмотрим пару «цилиндр-поршень» подробнее: конструкцию и функции этих элементов, условия их работы и возможные проблемы при эксплуатации цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).

Что представляют собой цилиндр и поршень?

В двигателях современных автомобилей от 2 до 16 цилиндров, объединенных в единый прочный корпус – блок цилиндров. Количество цилиндров определяет мощность силового агрегата.

Внутренняя часть цилиндра, которая является его рабочей поверхностью, называется гильзой, внешняя часть, составляющая единое целое с корпусом блока, – рубашкой. По каналам рубашки циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра совершает возвратно-поступательное движение поршень. Он передает усилие, возникающее от давления газов, на шатун, герметизирует камеру сгорания и отводит от нее излишек тепла.

Поршень имеет вид перевернутого стакана, состоит из головки (днища), уплотняющих колец и направляющей части (юбки).

В бензиновых двигателях используются поршни с плоским днищем – они проще в изготовлении, меньше нагреваются при работе. Иногда в них выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Поршни дизельных двигателей имеют выемку заданной формы на дне, чтобы воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивался с топливом.

Плотность соединения поршня с цилиндром обеспечивают поршневые кольца. Их число и расположение зависит от типа и предназначения двигателя. Чаще всего поршень включает два компрессионных кольца и одно маслосъемное.

Компрессионные кольца уменьшают попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, а также отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра. По форме они могут быть трапециевидными, бочкообразными и коническими.

Верхнее компрессионное кольцо изнашивается быстрее других, поэтому его наружную поверхность подвергают пористому хромированию или напылению молибдена. Благодаря этим процедурам первое кольцо лучше удерживает смазочный материал и становится более износостойким. Остальные уплотняющие кольца покрывают слоем олова для лучшей приработки к цилиндрам.

Маслосъемное кольцо при движении поршня вверх и вниз удаляет излишки масла со стенок цилиндра, предупреждая тем самым их попадание в камеру сгорания. Через дренажные отверстия в стенках поршня масло попадает внутрь последнего и далее – в картер.

На юбке расположено отверстие двумя приливами (бобышками), в котором крепится поршневой палец, соединяющий поршень с шатуном.

Палец поршня имеет трубчатую форму и может устанавливаться по-разному:

• Закрепляться в бобышках поршня, но вращаться в головке шатуна
• Закрепляться в головке шатуна и вращаться в бобышках поршня
• Свободно вращаться в бобышках поршня и в головке шатуна (плавающие пальцы)

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень совершает сложное колебательное движение. В процессе работы шатун подвергается сжатию, изгибу и растяжению, поэтому его производят прочным и жестким, а для уменьшения сил инерции – легким.

Конструкционные материалы

Для того, чтобы цилиндры могли выдерживать высокие нагрузки, их изготавливают из высокопрочных материалов – чугуна или стали с различными присадками. В целях снижения веса современные блоки часто производят из алюминия, а внутреннюю часть цилиндра, запрессованную в блок и контактирующую с движущимся поршнем – из стали.

Автомобильные поршни двигаются внутри цилиндра с высокой скоростью, в процессе работы они подвержены воздействию высоких температур и давлений. Именно поэтому изначально их отливали из чугуна. С развитием технологий основным конструкционным материалом стал алюминий, его использование позволило обеспечить меньшую нагрузку на детали, лучшую теплоотдачу, рост оборотов и мощности двигателя.

Сегодня многие автомобили, особенно с дизельными ДВС, оснащаются сборными поршнями из стали. Они легче алюминиевых, за счет меньшей компрессионной высоты позволяют использовать удлиненные шатуны и, тем самым, снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр».

В процессе работы детали ЦПГ подвергаются значительным циклическим, механическим и тепловым нагрузкам, которые повторяются тысячи раз в минуту.

Именно поэтому современные материалы, применяемые для изготовления поршней, обладают:

• Высокой механической прочностью
• Хорошей теплопроводностью
• Малой плотностью
• Незначительным коэффициентом линейного расширения
• Антифрикционными свойствами
• Коррозионной устойчивостью

Некоторые производители автокомпонентов в целях снижения потерь, вызванных трением, покрывают боковую поверхность поршней специальным антифрикционным материалом, содержащим графит или дисульфид молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается. Во избежание усиленного износа поршня и образования задиров оно требует восстановления.

Для этих целей применяются специальные материалы на основе твердых смазочных частиц. Одним из самых эффективных является антифрикционное твердосмазочное покрытие .

Состав на основе высокоочищенного дисульфида молибдена и графита имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимальными параметрами распыления.

Материал наносится на юбки поршней быстро и равномерно, для отверждения не требует нагревания в печи, создает на поверхности долговечное сухое покрытие, снижающее его износ и препятствующее появлению задиров.

Охлаждение цилиндро-поршневой группы

При сгорании топлива в надпоршневом пространстве в каждом цикле работы двигателя выделяется огромное количество тепла. Именно поэтому цилиндро-поршневая группа нуждается в эффективном охлаждении.

Для отвода избыточного тепла предусмотрена воздушная или жидкостная система охлаждения.

Воздушное

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или искусственно созданным (с помощью воздухозаборников) потоком воздуха.

Жидкостное

При жидкостном (водяном) охлаждении цилиндры снаружи омываются охлаждающей жидкостью, циркулирующей в толще блока. Нагретые цилиндры отдают ей часть тепла, затем жидкость попадает в радиатор, охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Система смазки цилиндров

Если цилиндр не смазан изнутри, поршень будет заклинивать, что рано или поздно приведет к разрушению двигателя. Именно поэтому качественное смазывание стенок – вторая по значимости проблема после отвода тепла.

Для удержания стабильной масляной пленки на внутренние поверхности цилиндров наносят микросетку. Это процесс называется хонингованием. Благодаря наличию такой сетки на стенках всегда присутствует слой масла, что не только снижает трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению излишков тепла внутри ЦПГ.

Неисправности и ресурс ЦПГ

Даже при правильной эксплуатации автомобиля со временем могут возникнуть проблемы с цилиндро-поршневой группой. Их основная причина – в сложных условиях работы ЦПГ.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур происходит:

• Появление пробоин, сколов, трещин на рабочих поверхностях цилиндров
• Деформация посадочных мест под гильзу
• Оплавление или прогар днища поршней
• Разрушение, закоксовывание, залегание колец
• Различные деформации на теле поршней
• Сужение зазора между поршнем и цилиндром, как следствие – задиры на юбках

Эти и другие неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя – из-за отказа термостата, помпы или разгерметизации системы охлаждения, а также при сбоях в работе вентилятора охлаждения радиатора, самого радиатора или его датчика.

Проблемы с деталями ЦПГ можно заподозрить при увеличении расхода масла, ухудшении пусковых качеств двигателя, снижении его мощностных показателей, появлении шума и стука при работе. Не стоит игнорировать эти моменты, так как цилиндро-поршневая группа – основной узел ДВС, и его неисправности неизбежно ведут к дорогостоящему ремонту.

Кроме того, в ходе сервисных работ проводятся различные операции по измерению компрессии в цилиндрах двигателя, берутся пробы картерного масла и пр.

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от разных факторов: вида ДВС, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и т.д. В отечественных автомобилях срок службы ЦПГ составляет около 200 тыс. км, в иномарках – до 500 тыс. км.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя подразумевает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней и шатунов, восстановление и расточку цилиндров.

Величину износа цилиндров определяют с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках заваривают или заделывают эпоксидными пастами.

Новые поршни нужного диаметра и массы подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Важно следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного пуска зимой.

Как работает двигатель машины?

Двигатель – один из важнейших элементов автомобиля. На самом деле, это, вероятно, самая важная часть всего автомобиля. И хотя большинство владельцев автомобилей знают, как выглядит двигатель, редко встречаются те, кто знает, как он работает или различные компоненты, необходимые для движения их автомобиля. Понимание того, как работает двигатель и различные процессы, необходимые для преобразования воздуха и топлива в движущую силу, могут помочь вам сэкономить деньги в следующий раз, когда вы идете в авторемонтную мастерскую. Ниже рассмотрим основные принципы как работает двигатель автомобиля.

Как работает двигатель автомобиля?

Двигатель – это механический элемент, преобразующий энергию, созданную при сгорании топлива, в механическое движение. Основные типы двигателей, которые можно встретить на автомобилях, называются двигателями внутреннего сгорания. Типичный двигатель внутреннего сгорания сжигает топливо, создавая взрыв в замкнутом пространстве, создавая давление, которое затем используется для вращения различных компонентов, в конечном счете заставляя колеса двигаться.

Основными компонентами автомобильного двигателя внутреннего сгорания являются следующие:

Двигатель

• Клапаны
• Клапан пружины
• Распределительный вал
• Подъемное приспособление

Блок двигателя

• Поршни
• Шатун
• Цилиндры
• Свеча зажигания
• Коленчатый вал
• Упорные подшипники
• Масляный поддон
• Водяной насос
• Ремень ГРМ или цепь
• Маховик

Перечисленные выше компоненты являются самыми важные потому что двигатель также полагается на широкий спектр датчиков и электрические двигатели, чтобы сделать свою работу должным образом. Новые двигатели также укомплектованы небольшими электронными частями и модулями управления для обеспечения их работы.

Различные типы автомобильных двигателей

Автомобильные двигатели бывают всех форм и видов. Каждый из них имеет свои преимущества и неудобства. Некоторые из них созданы для скорости в то время как другие обеспечивают лучшую топливную экономичность. Производители автомобилей стремятся чтобы выбрать конкретный размер двигателя и конфигурацию на основе цели клиентов, их потребностей и их бюджета. Рассмотрим различные типы двигатели и то, для чего они обычно используются.

Количество цилиндров

Самый простой способ классифицировать автомобильные двигатели основан на их общем количестве цилиндров. Наиболее распространенное количество цилиндров – 4, но 6-и 8-цилиндровые двигатели часто встречаются на внедорожниках, спортивных автомобилях и пикапах. Большинство небольших автомобилей начального уровня оснащаются 4-цилиндровыми двигателями из-за снижения производственных затрат с точки зрения дилера, но также и потому, что 4 цилиндра обычно сжигают меньше топлива, чем 8. Более быстрые автомобили и тяжелые грузовики, очевидно, сжигают больше топлива, чем маленький седан.

Конфигурации компоновки

Встроенный

Двигатели с рядными цилиндрами являются наиболее распространенным типом автомобильных двигателей. Все цилиндры сконфигурированы в одну линию и расположены на одной стороне коленчатого вала.

Это, безусловно, самая простая установка двигателя что делает его довольно недорогим по сравнению с другими конфигурациями двигателей. Хотя он занимает мало места с точки зрения ширины, этот двигатель, однако, требует много места в длину, особенно в случае встроенных 6 и 8.

Основной недостаток рядных двигателей заключается в том, что дисбаланс вызван расположением цилиндров на одной линии. Дисбаланс двигателя может привести к серьезным вибрациям, если он не будет правильно контролироваться. Для избежания этого производители автомобилей часто добавляют балансирный вал, соединенный с коленчатый вал работает как противовес.

V-образный

Как следует из их названия, V-образные двигатели являются, действительно, в форме буквы V. цилиндры расположены в два ряда, все они прикреплены к тот же коленчатый вал и они запускаются поочередно. Такая конфигурация позволяет автопроизводителям использовать более короткий и легкий коленчатый вал, как правило создает больше энергии, одновременно уменьшая вибрации. V-образные двигатели обычно предложите значительно больший крутящий момент при низких оборотах в минуту по сравнению с рядными двигателями.

Однако V-образная форма также приносит свои ограничения и результат в очень сложном двигателе часто требуя больше обслуживания которое, внутри поверните, результат в более высоких работать и расходах на техническое обслуживание.

W-образная

W-образные двигатели идентичны и работают точно как и модели “V”, с той разницей, что они удваиваются с помощью расположенных в шахматном порядке рядами цилиндров.

Главным преимуществом W-образных двигателей является то, что большое количество цилиндров может быть установлено в пределах минимального пространства, позволяющее использовать еще более короткий коленчатый вал, чем на V-образном двигателе.

Этот тип двигателя гораздо сложнее чем рядные и v-образные двигатели, особенно если смотреть на головку двигателя и клапанный механизм. Это, вероятно, одна из причин, почему этот тип двигателя в основном используется в авиации или только в автомобилях высокого класса.

Плоские Двигатели

Плоские двигатели являются полностью плоскими: все поршни находятся в одной плоскости, обычно горизонтальной. Цилиндры всегда четны по числу и расположены по обе стороны от коленчатого вала.

Такая конфигурация двигателя очень практична так как он занимает очень мало высоты. Плоские двигатели, таким образом, могут быть расположены очень низко на шасси автомобиля, имея очень низкий центр тяжести, что будет значительно улучшит управляемость автомобиля.

Кроме того, тот факт, что поршни противостоят друг другу с обеих сторон коленчатого вала, это приводит к лучшему балансу двигателя, который также приводит к меньшему количеству вибраций и лучшему общему балансу автомобиля на дороге.

С другой стороны, плоские двигатели часто довольно трудно обслуживать. Типичные работы по техническому обслуживанию, классифицируемые как” быстрые и легкие ” на других типах двигателей, часто гораздо сложнее выполнять на плоском двигателе. Замена свечей зажигания-хороший пример. То, что займет меньше часа, чтобы выполнить на любом другом рядном двигателе, может легко занять до 4-5 часов на двигателе Boxter.

Плоские двигатели часто встречаются в автомобилях с высокой репутацией затрат на техническое обслуживание, таких как Subaru, Porsche и Westfalia и это лишь некоторые из них.

Прямой впрыск или нет

Непосредственный впрыск является наиболее распространенным методом впрыска топлива, используемым производителями автомобилей сегодня, поскольку он значительно повышает топливную экономичность автомобиля в соответствии с новыми экологическими стандартами. Эта система также ограничивает выбросы загрязняющих веществ и увеличивает крутящий момент при низких оборотах в минуту.

Принцип этой системы относительно прост: топливо непосредственно впрыскивается в камеру сгорания прямо перед искрой. Этот тип впрыска помогает сохранить впуск и дроссельную заслонку чище, так как нет никаких топливных отложений вообще.

С обычными системами впрыска топлива, форсунки помещаются перед впускным клапаном или встроены в него во впускной коллектор. Такая система позволяет пропускать воздух, топливо поступает в двигатель при открытии впускного клапана и не поддается контролю индивидуально.

Дизельный двигатель

Дизельные двигатели работают аналогично бензиновым двигателям, но система зажигания гораздо проще. В бензиновом двигателе, воздушно-топливная смесь обычно сжимается в 10 раз. Однако в дизельном двигателе, это не редкость, что воздух в конечном итоге сжимается целых 25 раз. Когда сжатый до такой степени воздух внутри камер сгорания может достигать температура до 500 ° C (1000 ° F), а иногда и больше.

Как только воздух сжат, дизельное топливо распыляется в цилиндр. В этот момент температура внутри камеры сгорания камеры настолько высоки, что топливо воспламеняется мгновенно, без необходимости искра. Остальная часть цикла довольно похожа на любой другой топливный двигатель двигатель.

Роторный двигатель

Роторный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания, вращающийся вокруг неподвижного коленчатого вала. Этот тип двигателя был очень распространен в авиации, когда соотношение мощности к массе было главным критерием потребления и надежности.

Роторные двигатели не используют коленчатый вал, так как сам поршень производит вращательное движение.

Основные принципы работы

Общий принцип работы автомобильного двигателя достаточно простой. Цель состоит в том, чтобы использовать энергию, производимую горение окислительно-топливной смеси в закрытой камере. Когда воздух / топливо смесь горит, происходит значительное расширение газов, которые в свою очередь используются чтобы заставить поршни двигаться вверх и вниз и заставить коленчатый вал вращаться. Всё это происходит в цикле цикла и начинается снова и снова.

Автомобильные двигатели – это так называемые ”4-тактные” двигатели.

• Свечи зажигания – создают искру, вызывая взрыв внутри камер сгорания.
• Цилиндры – как следует из их названия, это цилиндры, содержащие взрыв и направляющие поршни в вертикальном движении.
• Поршни – они выполняют 2 роли; сжимают взрывчатую смесь и передают полученную энергию на шатуны.
• Поршневые кольца – это уплотнения, расположенные вокруг поршней, позволяющие им сжимать воздух, содержащийся в цилиндрах, а также смазывать стенки цилиндров, когда они поднимаются и опускаются.
• Шатуны – они передают энергию взрыва от поршней к коленчатому валу и способствуют превращению вертикального движения во вращательное.
• Коленчатый вал – это часть, поддерживающая шатуны и передающая вращательное движение маховику.
• Клапаны – двигатель имеет два различных типа клапанов: впускные клапаны и выпускные клапаны. И то и другое работает одинаково, но служит противоположным целям. Они открываются под действием качалок, следующих за движением распределительного вала, и автоматически закрываются благодаря специальным клапанным пружинам. Впускные клапаны позволяют воздушно-топливной смеси поступать в камеру сгорания, а выпускные клапаны выпускают сгоревшие газы.
• Распределительный вал – это компонент, позволяющий клапанам открываться и закрываться синхронно с положением поршней.

Такт впуска

Первый ход-это ход впуска. То поршень находится в верхней мертвой точке, а выпускной клапан закрыт. Впускной клапан открывается, пропуская воздух в камеры сгорания. Коленчатый вал, поршень опускается, создавая вакуум, всасывая воздушно-топливную смесь.

Ход сжатия

Ход сжатия начинается, когда поршень достигает нижней мертвой точки и впускной клапан закрывается. Оба клапана теперь плотно закрыты. Поршень под действием коленчатого вала начинает двигаться вверх по цилиндру, сжимая воздушно-топливную смесь в камере сгорания.

Ход сгорания

Когда поршень находится в самой высокой точке, то свеча зажигания произведет искру, Воспламеняющую воздушно-топливную смесь. Сгорание из воздушно-топливной смеси создается огромное, повышается давления внутри цилиндра, заставляющего поршень опускаться вниз и заставляющий коленчатый вал вращаться.

Ход выхлопа

Когда поршень достигнет нижней мертвой точки, выпускные клапаны откроются и позволят сгоревшим парам выталкиваться из цилиндра, когда поршень снова поднимется. Непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки, впускной клапан открывается, а выпускной клапан остается открытым несколько мгновений.

Различные внутренние системы и их применение

Система впуска

Чтобы эффективно гореть, топливо должно быть смешано с воздух в правильной пропорции; 14: 1, чтобы быть точным. Это специфическое соотношение воздух / топливо называется стехиометрическим и является наиболее экономичным соотношением топлива для использования в современные двигатели внутреннего сгорания.

Внутри воздухозаборника создается правильная воздушно-топливная смесь . Воздух начинает свое путешествие путем прохождения через воздушный фильтр, который нужно очистить и убеждаться что никакие твердые частицы не могут попасть в камеру сгорания. Даже мельчайшие частицы пыли или металлические хлопья могут серьезно повредить двигатель и вызвать проблемы с расходом масла.

Топливо, с другой стороны, распыляется непосредственно во впускное отверстие, ожидая открытия впускных клапанов. Воздушно-топливная смесь контролируется кислородными датчиками, измеряющими количество топлива, оставшегося в выхлопных газах. Если в выхлопных газах будет обнаружено слишком много топлива, модуль управления трансмиссией уменьшит количество топлива, распыляемого во впускном отверстии, и наоборот. Такой процесс гарантирует, что воздушно-топливная смесь всегда будет максимально оптимальной.

Обратите внимание, что на более новых двигателях воздух и топливо являются смешивается непосредственно в камере сгорания, что позволяет получить более точную смесь для каждый из цилиндров. Эти двигатели называются двигателями с непосредственным впрыском топлива и их популярность растет с каждым годом из-за лучшей топливной экономичности они могут добиться своего.

Важно отметить, что в некоторых случаях, некоторые из выхлопных газов могут быть рециркулированы во впускное отверстие, чтобы уменьшить количество NOx, опасного атмосферного загрязнителя, производимого двигателем или в виде способ охлаждения камер сгорания.

Выхлопная система

Выхлопная система начинается в задней части автомобиля. Выпускной коллектор крепится к головке блока цилиндров и получает выхлопные газы от двигателя. Коллектор направляет тепло и дым, направленный в заднюю часть автомобиля, чтобы усилить окисление несгоревшие углеводороды и угарный газ.

Выхлопные газы затем достигают каталитического нейтрализатора, который специально разработан для превращения токсичных выхлопных газов в углекислый газ, который намного менее токсичен, чем угарный газ, и в воду с помощью химической реакции.

Датчик O2 расположен непосредственно перед и сразу после каталитического нейтрализатора, чтобы гарантировать, что соотношение воздух/топливо поддерживается в течение всего времени, чтобы сэкономить на стоимости топлива и минимизировать производимые загрязняющие вещества, насколько это возможно.

Последним компонентом системы является глушитель, работа которого заключается в уменьшении шума, создаваемого взрывами внутри двигателя, путем направления паров в отсеки, называемые резонансными камерами Гельмгольца, прежде чем выпускать их в атмосферу. Вся выхлопная система часто кажется ничем иным, как изогнутым металлическим трубопроводом.

Топливная система

В случае старых двигателей используется карбюратор для взаимодействия с воздушно-топливной смесью перед отправкой ее во впускной коллектор. На последних двигателях, однако, карбюратор заменен инжекторами, которые являются небольшие форсунки высокого давления распыляют топливо во впускной канал или непосредственно в воздухозаборник.

Топливо должно быть под давлением, чтобы распыляться достаточно мелкими каплями, чтобы иметь возможность легко испаряться при входе в камеры сгорания. Это работа топливного насоса, чтобы создать давление в топливной системе.

Система охлаждения

Во время процесса сгорания двигатель создает много тепла, что может быстро привести к перегреву, если нет правильной регулировки. Именно тогда на помощь приходит система охлаждения. Для того чтобы держать жару под контролем, цилиндры окружены проходами заполненными охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость проходит вокруг всех основных компонентов двигателя, а затем течет через радиатор. Благодаря вентилятору радиатора дует свежий воздух через ребра радиатора охлаждающая жидкость охлаждается до приемлемого уровня, перед возвращением в двигатель.

Системы наддува

Цель наддува двигателя с использованием турбокомпрессора или нагнетателя предназначена для увеличения выходной мощности и уменьшения расхода топлива. Значительно увеличить выходную мощность двигателя, можно путем воздействия на его скорость вращения, либо на его крутящий момент. Тем не менее, возможное увеличение оборотов быстро ограничивается инерцией движущихся частей и предел сопротивления трению металлических деталей.

Крутящий момент двигателя зависит от угла между шатуном и коленчатым валом, давления газа внутри цилиндра и количества затраченного топлива.

Таким образом, можно увеличить крутящий момент двигателя путем добавления турбонагнетателя или турбонагнетателя для нагнетания большего количества воздуха система, следовательно, позволяет распылять в нее больше топлива, что приводит к более высокой выходной мощности.

Системы с промежуточным охлаждением

Объем воздуха, содержащегося в данном цилиндре, равен пропорционально давлению и, наоборот, также пропорционально его абсолютному температурному значению. Когда воздух находится под давлением, его температура повышается, а плотность увеличивается, модифицируется. Более холодный воздух содержит больше кислорода. Поэтому рекомендуется установить воздушный охладитель для охлаждения воздуха. Двигатель и таким образом восстанавливает оптимальную плотность кислорода для пиковых характеристик. Для достижения этой цели производители автомобилей используют систему интеркулера для охлаждения воздуха прежде чем его впустят в воздухозаборник.

В заключение можно сказать, что в хотя целом здесь раскрыта тема как работает двигатель автомобиля, и несмотря на то что у каждого производителя автомобилей есть свои технологии, фундаментальные принципы работы одинаковы для всех двигателей внутреннего сгорания. Последние автомобили могут быть оснащены усовершенствованным хронометражем системы и электронных модулей, но основы остаются прежними.

Цилиндр и поршень как основные элементы автомобильного двигателя

Цили́ндр двигателя внутреннего сгорания является рабочей камерой объемного вытеснения. Во время работы двигателя внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев.

Внутренняя часть цилиндра — втулка или гильза цилиндра.

Наружная часть — рубашка двигателя.

Внутренняя поверхность втулки или гильзы цилиндра называется зеркалом. Зеркало это рабочая часть цилиндра, поэтому она подвергается специальной обработке (хонингование, хромирование, азотирование) и поэтому выбирают следующие типы материалов для гильз цилиндров. На зеркале цилиндра наносится специальный рельеф, который способствует снижению трения между поршнем, поршневыми кольцами и цилиндром, благодаря удерживанию моторного масла на стенках.

В современных двигателях внутреннюю поверхность цилиндров подвергают отбеливающему переплаву лазером, что способствует образованию белого чугуна высокой твердости. Ресурс таких цилиндров намного выше и не требует ремонтных размеров.

Гильзы цилиндров отливают из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Иногда на алюминиевые гильзы цилиндров наносят гальваническое покрытие хромом.

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе коленчатый вал вращается неравномерно, поэтому маховик должен обладать большим моментом инерции. В многоцилиндровом двигателе вращение коленчатого вала происходит равномернее, так как рабочие ходы в различных цилиндрах не совпадают друг с другом. Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем равномернее вращается коленчатый вал. Нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма в многоцилиндровом двигателе изменяется более плавно, чем в одноцилиндровом.

Цилиндры двигателя могут быть расположены следующим образом: вертикально в один ряд – однорядные, двигателя автомобилей ВАЗ-2107 «Жигули», ГАЗ-52-04, ГАЗ-3102 «Волга» и др., под углом a к вертикали, двигатель автомобиля Москвич 2140; в два ряда V-образные, двигателя автомобилей ГАЗ-53А,ЗИЛ-130, КаМаз 5320 и др.

Цилиндр и поршень как основные элементы автомобильного двигателя

1. Что такое цилиндр и поршень?
2. Из чего изготавливают цилиндры и поршни?
3. Охлаждение ЦПГ
4. Система смазки цилиндров
5. Неисправности при эксплуатации

Цилиндр и поршень являются одними из основных деталей любого двигателя внутреннего сгорания. Нижняя плоскость ГБЦ, днище поршня и стенка цилиндра образуют замкнутую полость, где происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Поршень, который находится в цилиндре, преобразует энергию образовавшихся газов в поступательно движение, тем самым приводя в движение коленчатый вал.

Цилиндр и поршень прирабатываются в ходе эксплуатации автомобиля, обеспечивая эффективность и наилучшие режимы работы двигателя.

В данной статье мы подробно рассмотрим пару «цилиндр-поршень»: конструкцию, функции, условия их работы, а также проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации ЦПГ.

/>

Сколько бывает цилиндров у двигателей?

Большинству из нас хорошо знакомы четырехцилиндровые автомобильные двигатели. Все дело в том, что во многих автомобилях под капотом стоит классический двигатель с четырьмя цилиндрами. Да, конечно, в автомобилях также можно встретить сегодня и 3-, и 6-цилиндровые моторы. Реже в наши дни можно встретить 8- и 10- или 12-цилиндровые силовые агрегаты. Но известно ли вам, каков предел количества цилиндров для двигателей? Все ли двигатели знаете, начиная от одноцилиндровых, а также знакомы ли с теми транспортными средствами, где они используются? Сегодня мы расскажем вам подробно об этом.

Что такое цилиндр и поршень?

Современные двигатели могут иметь от 2 до 16 цилиндров, которые объединены в блок цилиндров. От количества цилиндров зависит мощность ДВС.

Внутренняя часть цилиндра является его рабочей поверхностью и называется гильзой, а внешняя, которая составляет единое целое с корпусом блока – рубашкой. По каналам рубашки циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра совершает возвратно-поступательное движение поршень. Он передает энергию давления газов на шатун коленвала, герметизирует камеру сгорания и отводит из нее тепло. Состоит поршень из днища (головки), уплотняющих колец и направляющей части (юбки).

Поршни для бензиновых двигателей имеют плоское днище. Они меньше нагреваются при работе и проще в изготовлении. Они могут обладать специальными канавками, которые способствуют полному открытию клапанов. В дизельных двигателях поршни имеют специальную выемку заданной формы на дне. Она служит для того, чтобы воздух, поступающий в цилиндр, лучше смешивался с топливом.

Плотность соединения поршня и цилиндра обеспечивают поршневые кольца. Их расположение и количество зависит от типа и назначения двигателя. Наиболее часто встречающееся исполнение – одно маслосъемное и два компрессионных кольца.

Компрессионные кольца предотвращают попадание газов в картер двигателя из камеры сгорания и отводят тепло к стенкам цилиндра от головки поршня. По форме они бывают коническими, бочкообразными и трапециевидными.

Верхнее компрессионное кольцо изнашивается быстрее других, поэтому его наружная поверхность подвергается напылению молибдена или пористому хромированию. Благодаря такой подготовке первое кольцо становится более износостойким и лучше удерживает моторное масло. Другие уплотняющие кольца покрываются слоем олова для улучшения приработки к цилиндрам.

Маслосъемное кольцо служит для удаления излишков масла со стенок цилиндра, тем самым предотвращая их попадание в камеру сгорания. Через специальные отверстия в стенках поршня масло попадает внутрь последнего, а затем направляется в картер.

Направляющая часть (юбка) поршня может быть конусообразной или бочкообразной. Такая конструкция позволяет компенсировать расширение при воздействии высоких температур. На юбке находится отверстие с двумя бобышками, где крепится поршневой палец трубчатой формы, соединяющий поршень с шатуном.

Палец поршня может устанавливаться следующим образом:

Свободный ход в бобышках поршня и головке шатуна (плавающие пальцы)

Вращение в бобышках поршня и фиксация в головке шатуна

Вращение в головке шатуна и фиксация в бобышках поршня

Шатун соединяет поршень с коленвалом. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, а нижняя вращается совместно с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень совершает сложное колебательное движение. При работе шатун подвергается растяжению, изгибу и сжатию, поэтому его производят жестким и прочным, а, чтобы уменьшить инерционные силы – легким.

Как устроен ДВС в автомобиле. «Просто и понятно».

Здравствуй, мой многоуважаемый читатель!

Как ты наверное понял, сейчас пойдёт речь об устройстве двигателя в автомобиле, но перед этим я хотел бы сказать, что я запускаю целый цикл статей, который включает в себя разбор всех устройств находящихся в автомобиле. Если интересно, то переходи на мой канал и узнай, как полностью устроен автомобиль.

Итак, начнём с простого. Двигатель внутреннего сгорания или же кратко ДВС

— это самый распространённый тип двигателя, использующийся в автомобилях и не только.

Основные механизмы двигателя,

которые характеризуют его производительность:

•
Цилиндр
– это самая важная часть силового агрегата, в автомобиле их как правило 4 и более.

• Свеча зажигания

— генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания топлива. На один цилиндр приходятся по одной свече.

• Клапаны впуска и выпуска

— клапан впуска открывается, когда нужно впустить топливо, а клапан выпуска открывается тогда, когда нужно выпустить отработанные газы.

Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

— представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. В двигателе выполняет движение вверх-вниз.

•
Поршневые кольца
— служат уплотнителями внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Также они имеют две цели:

— не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

— не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Если автомобиль начинает сжигать масло, это говорит о том, что нужно менять поршневые кольца, которые уже не обеспечивают должного уплотнения.

•
Шатун
— служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

• Коленчатый вал

— преобразует поступательные движения поршней во вращательные

• Распределительный вал

— основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

Существует 4 такта работы ДВС:

— это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

1 такт — впуск.

Открывается впускной клапан, топливо заполняет цилиндр, тем самым поршень сдвигается с верхней мёртвой точки вниз.

2 такт — сжатие.

Цилиндр начинает подниматься вверх, тем самым сжимая топливо, находящиеся в цилиндре до размеров камеры сгорания.

3 такт — рабочий ход.

После того, как топливо во втором такте сжалось до размеров камеры сгорания, свеча зажигания поджигает топливную смесь, тем самым заводя двигатель. Данный такт является самым ключевым, т.к. благодаря ему автомобиль начинает работать.

4 такт — выпуск.

После третьего такта, в цилиндре вырабатываются газы, тем самым опуская поршень до нижней мёртвой точки. В данном такте открывается выпускной клапан и газы выходят наружу.

Ну ну этом пожалуй всё. Как ты понял, устройство двигателя не такое сложное, как кажется, и я рад, что теперь ты разбираешься в этом. Спасибо за прочтение!

P.S. Ставь лайк, если тебе понравилась моя статья. Пиши комментарий о том, хотел бы ещё увидеть статьи на подобные темы.

И не забудь подписаться на мой канал, что бы не пропустить новый интересный пост.

Из чего изготавливают цилиндры и поршни?

Материалы, используемые при производстве деталей ЦПГ, должны обладать высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, малой плотностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

Цилиндры изготавливают из чугуна или стали с различными присадками. Это нужно для того, чтобы детали могли выдержать высокие нагрузки. Сегодня блоки цилиндров чаще всего производят из алюминия, а внутренние части цилиндров – из стали, благодаря чему вес конструкции снижается.

Поршни внутри цилиндра двигаются с высокой скоростью и подвержены воздействию высоких давлений и температур. Изначально для производства этих деталей использовался чугун, но с развитием технологий основным материалом для поршней стал алюминий. Это позволило обеспечить меньшую нагрузку на поршни, лучшую теплоотдачу и рост мощности ДВС.

Охлаждение ЦПГ

При работе двигателя выделяется огромное количество тепла. Например, температура сгоревших газов может достигать +2000 °C. Именно поэтому цилиндро-поршневая группа нуждается в эффективном охлаждении.

В современных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. В первом случае цилиндры ДВС покрыты снаружи большим количеством специальных ребер, которые охлаждаются искусственно созданным или встречным потоком воздуха.

Жидкостное охлаждение подразумевает охлаждение цилиндров при помощи охлаждающей жидкости, которая циркулирует в толще блока снаружи цилиндров. Нагретые элементы отдают часть тепла ОЖ, которая затем попадает в радиатор, охлаждается и заново поступает к цилиндрам.

Автомобиль от А до Я: устройство двигателя внутреннего сгорания

Новая рубрика, готовьтесь! Будет много познавательного текста с картинками.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является сердцем автомобиля. Главная особенность этих двигателей заключается в том, что воспламенение топлива происходит внутри камеры сгорания (КС), а не в сторонних внешних агрегатах.

В процессе работы тепловая энергия, выделяемая, вследствие, сгорания топлива, преобразуется в механическую.

По применяемому топливу

— легкие жидкие (газ, бензин)

— тяжелые жидкие (дизельное топливо)

— Бензиновые двигатели

Бывают двух типов: бензиновые карбюраторные и бензиновые инжекторные.

В первом случае смесеобразование (смешивания топлива с воздухом) происходит в карбюраторе или во впускном коллекторе с помощью форсунок. Далее, смесь попадает в цилиндр, сжимается и поджигается искрой от свечи.

Во втором же случае, топливо впрыскивается во впускной коллектор или в цилиндр с помощью инжекторов (распыляющие форсунки).

— Дизельные двигатели

Специальное дизельное топливо (ДТ) подается в определенный момент (не доходя до мертвых точек) в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки.

Система смазки цилиндров

Если внутри цилиндра отсутствует смазочный материал, поршень будет заклинивать, что со временем приведет к поломке двигателя. Для удержания моторного масла на внутренних поверхностях цилиндров на них наносят микросетку при помощи хонингования.

Благодаря этому на стенках всегда находится некоторое количество масла, что снижает трение между поршнем и цилиндром, а также способствует отведению излишков тепла внутри ЦПГ.

3-х цилиндровый

В таких двигателях всего 3 цилиндра и порядок работы самый простой: 1-2-3. Запомнить легко, и работает быстро.

Схема расположения кривошипов на коленвале выполнена в виде звёздочки, они расположены под углом 120° друг к другу. Вполне возможно применить схему 1-3-2, но производители не стали этого делать. Так что единственной последовательностью работы трёхцилиндрового двигателя является последовательность 1-2-3. Для уравновешивания моментов от сил инерции на таких двигателях применяется противовес.

Неисправности при эксплуатации

Даже, если эксплуатация автомобиля была правильной и все жидкости менялись вовремя, со временем все равно могут возникнуть проблемы с цилиндро-поршневой группой. Их основная причина заключается в сложных условиях работы ЦПГ.

Высокие нагрузки и температуры приводят к:

Деформации посадочных мест под гильзу

Разрушению, залеганию, закоксовыванию колец

Задирам на юбках поршней из-за сужения зазора между поршнем и цилиндром

Возникновению пробоин, трещин, сколов на рабочих поверхностях цилиндров

Оплавлению или прогару днища поршней

Различным деформациям на теле поршней

Эти и другие неисправности ЦПГ неизбежно возникают при перегреве ДВС, который может быть вызван неисправностью термостата, помпы или разгерметизацией системы охлаждения, сбоями в работе вентилятора охлаждения радиатора, самого радиатора или его датчика.

Определить проблемы в работе цилиндро-поршневой группы можно отметив увеличение расхода масла, ухудшение запуска двигателя, снижение мощности, возникновение стука и шума при работе ДВС. Подобные моменты не следует игнорировать, так как неисправности в ЦПГ неизбежно приведут к дорогостоящему ремонту.

Точно определить состояние поршней и цилиндров позволяет разборка ЦПГ, а также осмотр других систем автомобиля, например, воздушного фильтра. Помимо этого, в ходе диагностики производится замер компрессии в цилиндрах, берутся пробы масла из картера и т.п.

Ресурс ЦПГ зависит от типа двигателя, его режима эксплуатации, сервисного обслуживания и других параметров. В среднем для отечественных автомобилей он составляет около 200 тыс. км, для иномарок – до 500 тыс. км. Существуют так называемые «двигатели-миллионники», ресурс которых может превышать 1 млн. км пробега.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает в себя замену компрессионных и маслосъемных колец, восстановление и расточку цилиндров, установку новых шатунов и поршней.

Износ цилиндров определяется при помощи специального прибора – индикаторного нутрометра. Сколы и трещины на стенках заваривают или заделывают эпоксидными пастами.

Новые поршни подбираются по массе и диаметру к гильзам, а поршневые пальцы – к втулкам верхних головок шатунов и поршням. Шатуны предварительно проверяют на предмет повреждений и при необходимости восстанавливают или заменяют.

6-ти цилиндровый

По расположению цилиндров 6-ти цилиндровые двигатели бывают рядными, V-образными и оппозитными. У 6-ти цилиндрового мотора есть много различных схем последовательности работы цилиндров, они зависят от типа блока и применяемого в нём коленвала.

Рядный

Традиционно применяется такой компанией, как БМВ и некоторыми другими компаниями. Кривошипы расположены под углом 120° друг к другу.

Порядок работы может быть трёх видов:

V-образный

Угол между цилиндрами в таких двигателях составляет 75 либо 90 градусов, а угол между кривошипами составляет 30 и 60 градусов.

Последовательность работы цилиндров 6-ти цилиндрового V-образного двигателя может быть следующей:

Оппозитный

6-ти цилиндровые оппозитники встречаются на автомобилях марки Subaru, это традиционная компоновка двигателей для японцев. Угол между кривошипами коленвала составляет 60 градусов.

Последовательность работы двигателя: 1-4-5-2-3-6.

Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

Смотрите также

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Принцип работы двигателя

Определения

Верхняя мертвая точка

– крайнее верхнее положение поршня в цилиндре.

Нижняя мертвая точка

– крайнее нижнее положение поршня в цилиндре.

– расстояние, которое поршень проходит от одной мертвой точки до другой.

Камера сгорания

– пространство между головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в верхней мертвой точке.

Рабочий объем цилиндра

– пространство, освобождаемое поршнем при его перемещении из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Рабочий объем двигателя

– сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. Выражается в литрах, поэтому часто называется литражом двигателя.

Полный объем цилиндра

– сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.

Степень сжатия

– показывает во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

– давление в цилиндре в конце такта сжатия.

– процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее силовой агрегат.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

• Головку (днище)
• Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
• Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных двигателей отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие с двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Примечания

1. [www.bmw.ru/ru/ru/general/news/View/a36e0d8f-e4b8-48e8-91d6-9a1dbc82042e 40 лет «4 цилиндрам» — главному офису BMW в Мюнхене] (рус.) на официальном сайте BMW
   , 26 июля 2013

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

В большинстве случаев под цилиндром подразумевается прямой круговой цилиндр, у которого направляющая — окружность и основания перпендикулярны образующей. У такого цилиндра имеется ось симметрии.

Другие виды цилиндра — (по наклону образующей) косой или наклонный (если образующая касается основания не под прямым углом); (по форме основания) эллиптический, гиперболический, параболический.

Призма также является разновидностью цилиндра — с основанием в виде многоугольника.

Сечения (сечение плоскостью).

Результат пересечения цилиндров.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

• На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
• Посадочные места под гильзу деформируются
• Днища поршней оплавляются и прогорают
• Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
• На теле поршней возникают различные повреждения
• Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
• Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. Все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Шатун

Именно шатун соединяет поршень (с помощью поршневого «пальца») с коленчатым валом (с помощью шатунной шейки коленчатого вала). Предназначен для передачи возвратно поступательного движения.

Для того, чтобы снизить износ шатунных шеек коленчатого вала, между ними и шатунами помещаются антифрикционные вкладыши.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

• Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
• Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
• Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска
• Регулярно проводить диагностику автомобиля
• Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Нестандартные покрытия цилиндра

Разработчики применяют новейшие технологии и материалы для упрочнения зеркала цилиндра и его износостойкости.

Самый большой объем автомобильного двигателя – 117 литров. Такой огромный объем реализован в двигателе карьерного самосвала с 24 цилиндрами

Так внедрение кристаллов кремния в зеркало цилиндра многократно подняло ресурс двигателя, но одновременно и повысило требования к качеству масла и соблюдению температурного режима. Первые двигатели, созданные с применением этой технологии, были непригодными для ремонта и слишком дорогими. Дальнейшие разработки в этой области позволили несколько улучшить ситуацию в плане ремонтопригодности. Вместо того чтобы покрывать специальным составом поверхность цилиндров, выточенных в толще металла, в блок начали устанавливать подлежащие замене гильзы с напылением кремния.

Источник https://mirsmazok.ru/smazki/tsilindr-i-porshen-kak-osnovnye-detali-dvigatelya/

Источник https://allchiptuning.ru/allchiptuning/kak-rabotaet-dvigatel-avtomobilya/

Источник https://vkadety.ru/obuchenie/cilindr-dvigatelya.html