ICE zuiger. Apparaat en doel
Het brandstofmengsel dat in de motorcilinder verbrandt, geeft warmte-energie af. Dan verandert het in een mechanische actie die de krukas laat draaien. Het belangrijkste element van dit proces is de zuiger.
Dit detail is niet zo primitief als het op het eerste gezicht lijkt. Het zou een grote vergissing zijn om hem als een simpele pusher te beschouwen.
De zuiger bevindt zich in de cilinder, waar hij heen en weer beweegt.
Terwijl de zuiger naar het bovenste dode punt (BDP) beweegt, comprimeert de zuiger het brandstofmengsel. In een verbrandingsmotor op benzine ontsteekt de brandstof op een moment dat dicht bij de maximale druk ligt. Bij een dieselmotor vindt ontsteking direct plaats als gevolg van hoge compressie.
De verhoogde druk van de gassen die tijdens de verbranding worden gevormd, duwt de zuiger in de tegenovergestelde richting. Samen met de zuiger beweegt de drijfstang die ermee scharniert, waardoor deze draait. Dus de energie van gecomprimeerde gassen wordt omgezet in koppel, dat via de transmissie naar de wielen van de auto wordt overgebracht.
Tijdens de verbranding bereikt de temperatuur van de gassen 2 graden. Omdat de verbranding explosief is, wordt de zuiger onderworpen aan sterke schokbelastingen.
Extreme belasting en bijna extreme bedrijfsomstandigheden vereisen speciale vereisten voor het ontwerp en de materialen die worden gebruikt voor de productie.
Bij het ontwerpen van pistons zijn er een aantal belangrijke punten om rekening mee te houden:
- de noodzaak om een lange levensduur te garanderen en daarom de slijtage van het onderdeel te minimaliseren;
- voorkomen dat de zuiger doorbrandt bij gebruik bij hoge temperaturen;
- zorgen voor maximale afdichting om gasdoorbraak te voorkomen;
- minimaliseer verliezen als gevolg van wrijving;
- zorgen voor een efficiënte koeling.
Het zuigermateriaal moet een aantal specifieke eigenschappen hebben:
- aanzienlijke sterkte;
- maximaal mogelijke thermische geleidbaarheid;
- hittebestendigheid en het vermogen om plotselinge temperatuurveranderingen te weerstaan;
- de thermische uitzettingscoëfficiënt moet klein zijn en zo dicht mogelijk bij de overeenkomstige coëfficiënt van de cilinder liggen om een goede afdichting te garanderen;
- corrosieweerstand;
- antifrictie-eigenschappen;
- lage dichtheid zodat het onderdeel niet te zwaar is.
Omdat het materiaal dat idealiter aan al deze eisen voldoet nog niet is gemaakt, moet men compromisopties gebruiken. Zuigers voor verbrandingsmotoren zijn gemaakt van grijs gietijzer en aluminiumlegeringen met silicium (silumin). Bij composietzuigers voor dieselmotoren komt het voor dat de kop van staal is.
Gietijzer is vrij sterk en slijtvast, verdraagt sterke hitte goed, heeft antifrictie-eigenschappen en kleine thermische uitzetting. Maar door de lage thermische geleidbaarheid kan de gietijzeren zuiger tot 400°C opwarmen. Bij een benzinemotor is dit onaanvaardbaar, omdat dit voorontsteking kan veroorzaken.
Daarom worden zuigers voor verbrandingsmotoren voor auto's in de meeste gevallen gemaakt door stampen of gieten van silumin dat ten minste 13% silicium bevat. Zuiver aluminium is niet geschikt, omdat het bij verhitting te veel uitzet, wat leidt tot meer wrijving en slijtage. Dit kunnen vervalsingen zijn die u kunt tegenkomen bij het kopen van reserveonderdelen op dubieuze plaatsen. Neem contact op met de betrouwbare om dit te voorkomen.
De zuiger van aluminiumlegering is lichtgewicht en geleidt warmte goed, zodat de verwarming niet hoger is dan 250 ° C. Dit is zeer geschikt voor verbrandingsmotoren die op benzine lopen. De anti-wrijvingseigenschappen van silumin zijn ook redelijk goed.
Tegelijkertijd is dit materiaal niet zonder nadelen. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt het minder duurzaam. En vanwege de aanzienlijke lineaire uitzetting bij verwarming, moeten aanvullende maatregelen worden genomen om de afdichting rond de omtrek van de kop te behouden en de compressie niet te verminderen.
Dit deel heeft de vorm van een glas en bestaat uit een kop en een geleidingsdeel (rok). In de kop is het op zijn beurt mogelijk om het bodem- en het afdichtgedeelte te onderscheiden.
bodem
Het is het belangrijkste werkoppervlak van de zuiger, het is het dat de druk van uitzettende gassen waarneemt. Het oppervlak wordt bepaald door het type unit, de plaatsing van sproeiers, kaarsen, kleppen en het specifieke CPG-apparaat. Voor ICE's die benzine gebruiken, is deze plat of concaaf gemaakt met extra uitsparingen om klepdefecten te voorkomen. De bolle bodem geeft meer sterkte, maar verhoogt de warmteoverdracht en wordt daarom zelden gebruikt. Met Concave kunt u een kleine verbrandingskamer organiseren en een hoge compressieverhouding bieden, wat vooral belangrijk is in dieseleenheden.
Afdichtingsdeel
Dit is de zijkant van het hoofd. Rondom de omtrek zijn groeven voor zuigerveren gemaakt.
Compressieringen spelen de rol van een afdichting, waardoor het lekken van gecomprimeerde gassen wordt voorkomen, en olieschrapers verwijderen smeermiddel van de wand, waardoor het niet in de verbrandingskamer kan komen. Olie stroomt onder de zuiger door de gaten in de groef en keert dan terug naar het oliecarter.
Het gedeelte van de zijkant tussen de rand van de bodem en de bovenste ring wordt de brand- of hittezone genoemd. Hij is het die het maximale thermische effect ervaart. Om doorbranden van de zuiger te voorkomen, is deze riem breed genoeg gemaakt.
Gidsgedeelte
Laat de zuiger niet kromtrekken tijdens heen en weer gaande beweging.
Om thermische uitzetting te compenseren, wordt de rok kromlijnig of kegelvormig gemaakt. Aan de zijkant wordt meestal een anti-frictie coating aangebracht.
Binnenin zijn er bazen - twee instromen met gaten voor de zuigerpen, waarop de kop wordt geplaatst.
Aan de zijkanten, in het gebied van de bazen, zijn kleine inkepingen gemaakt om thermische vervormingen en het optreden van krassen te voorkomen.
Omdat het temperatuurregime van de zuiger erg stressvol is, is de kwestie van de koeling erg belangrijk.
Zuigerveren zijn de belangrijkste manier om warmte af te voeren. Door hen wordt ten minste de helft van de overtollige thermische energie verwijderd, die wordt overgebracht naar de cilinderwand en vervolgens naar de koelmantel.
Een ander belangrijk koellichaamkanaal is smering. Er wordt gebruik gemaakt van olienevel in de cilinder, smering door het gat in de drijfstang, geforceerd spuiten met een oliesproeier en andere methoden. Meer dan een derde van de warmte kan worden verwijderd door de olie te laten circuleren.
Bovendien wordt een deel van de thermische energie besteed aan het verwarmen van het verse deel van het brandbare mengsel dat de cilinder is binnengekomen.
De ringen behouden de gewenste hoeveelheid compressie in de cilinders en voeren het leeuwendeel van de warmte af. En ze zijn verantwoordelijk voor ongeveer een kwart van alle wrijvingsverliezen in de verbrandingsmotor. Het belang van de kwaliteit en conditie van de zuigerveren voor de stabiele werking van de verbrandingsmotor kan dan ook nauwelijks worden overschat.
Meestal zijn er drie ringen - twee compressieringen aan de bovenkant en een olieschraper aan de onderkant. Maar er zijn opties met een ander aantal ringen - van twee tot zes.
De groef van de bovenste ring in silumin Het komt voor dat deze is uitgevoerd met een stalen inzetstuk dat de slijtvastheid verhoogt.
Ringen zijn gemaakt van speciale soorten gietijzer. Dergelijke ringen worden gekenmerkt door hoge sterkte, elasticiteit, slijtvastheid, lage wrijvingscoëfficiënt en behouden hun eigenschappen lang. Toevoegingen van molybdeen, wolfraam en enkele andere metalen geven extra hittebestendigheid aan zuigerveren.
Nieuwe moeten er ingeslepen worden. Als u de ringen heeft vervangen, zorg er dan voor dat u de verbrandingsmotor enige tijd laat draaien, waarbij u intense bedrijfsomstandigheden vermijdt. Anders kunnen niet-gelakte ringen oververhit raken en hun elasticiteit verliezen, en in sommige gevallen zelfs breken. Het resultaat kan een defect aan de afdichting zijn, vermogensverlies, smeermiddel dat de verbrandingskamer binnendringt, oververhitting en doorbranden van de zuiger.
