エンジンピストン - それは何で、何のためにあるのか
現代の内燃機関は、自動車産業の黎明期に製造されたアナログと比較して複雑な設計になっています。 これは、製造業者が安定性、経済性、および効率性を確保するためにパワーユニットに追加の電子システムをインストールするという事実によるものです。
電気システムは微妙ですが、ICEデバイスは実質的に変更されていません。 ユニットの主な要素は次のとおりです。
- クランク機構;
- シリンダーピストングループ;
- 吸気および排気マニホールド。
- ガス分配メカニズム;
- エンジン潤滑システム。
クランクやガス分配などのメカニズムは同期化する必要があります。 これはドライブのおかげで達成されました。 ベルトでもチェーンでもかまいません。
各エンジンユニットは重要な機能を実行しますが、それがなければ、パワーユニットの安定した動作（または一般的な操作性）は不可能です。 ピストンがモーターで実行する機能とその構造を検討します。
エンジンピストンとは？
この部品は、すべての内燃機関に取り付けられています。 それがなければ、クランクシャフトの回転を確実にすることは不可能です。 ユニットの変更（XNUMXストロークまたはXNUMXストローク）に関係なく、ピストンの動作は変わりません。
この円筒形の部品は、コンロッドに取り付けられ、コンロッドはクランクシャフトクランクに固定されています。 燃焼の結果として放出されるエネルギーを変換することができます。
ピストンの上の空間は作動室と呼ばれます。 車のエンジンのすべてのストロークがその中で行われます（XNUMXストロークの変更例）。
- 吸気バルブが開き、燃料と混合された空気（大気圧キャブレターモデルの場合）または空気自体が吸い込まれます（たとえば、ディーゼルエンジンで空気が吸い込まれ、ボリュームが目的の程度に圧縮された後に燃料が供給されます）;
- ピストンが上昇すると、すべてのバルブが閉じ、混合物は行き場がなくなり、圧縮されます。
- 最高点（デッドとも呼ばれます）では、圧縮された混合気に火花が供給されます。 エネルギーの急激な放出がキャビティ内で形成され（混合物が発火）、これにより膨張が発生し、ピストンが下に移動します。
- 最下点に達するとすぐに、排気バルブが開き、排気ガスは排気マニホールドを通して除去されます。
エンジンピストングループのすべての要素によって同一のサイクルが実行され、クランクシャフトのスムーズな回転を保証する特定の変位があります。
シリンダーの壁とピストンのOリングの間の締まりにより、この要素が下死点に移動するために圧力が発生します。 隣接するシリンダーのピストンがクランクシャフトを回転させ続けるため、最初のシリンダーはシリンダー内を上死点まで移動します。 これは、往復運動が発生する方法です。
ピストン設計
一部の人々は、クランクシャフトに取り付けられる部品の集まりとしてピストンを参照します。 実際、これは円筒形の要素であり、圧縮行程の終わりに燃料と空気の混合物が微小爆発するときに機械的負荷を受けます。
ピストン装置には以下が含まれます：
- 底;
- Oリング溝;
- スカート。
ピストンはスチールピンでコネクティングロッドに取り付けられています。 各要素には独自の機能があります。
ボトム
パーツのこの部分は、機械的ストレスと熱的ストレスを受けます。 上記のすべてのステップが実行されるのは、作業チャンバーの下部境界です。 底は常に均一ではありません。 その形状は、取り付けられているモーターのモデルによって異なります。
シール部
この部分にはオイルスクレーパーとコンプレッションリングが取り付けられています。 それらは、時間の経過とともに、エンジンの主要な要素ではなく、交換可能なリングが摩耗するため、シリンダーブロックのシリンダー間に最大の気密性を提供します。
最も一般的な変更は、XNUMXつのOリングです。XNUMXつの圧縮リングとXNUMXつのオイルスクレーパーです。 後者はシリンダー壁の潤滑を調整します。 底とシール部分のセットは、自動車整備士からピストンヘッドと呼ばれることが多い。
スカート
パーツのこの部分は、安定した垂直位置を保証します。 スカートの壁はピストンをガイドし、ピストンが横転するのを防ぎます。これにより、機械的な負荷がシリンダーの壁に沿って均等に分散されなくなります。
主なピストン機能
ピストンの主な機能は、コネクティングロッドを押してクランクシャフトを推進することです。 この動作は、燃料と空気の混合気が点火したときに発生します。 平らな底面は、すべての機械的応力を想定しています。
この関数に加えて、この部分にはいくつかのプロパティがあります。
- 爆発による効率が最大のパーセンテージになるため、シリンダー内の作業チャンバーを密閉します（このパラメーターは圧縮の程度と圧縮の量に依存します）。 Oリングが摩耗すると、締め付けが低下し、同時にパワーユニットのパフォーマンスが低下します。
- 作業室を冷却します。 この機能は別の記事に値しますが、要するに、シリンダー内で点火すると、温度は2度まで急激に上昇します。 部品が溶けるのを防ぐには、熱を取り除くことが非常に重要です。 この機能は、シールリング、ピストンピン、およびコネクティングロッドによって実行されます。 しかし、主な熱放散要素は、オイルと混合気の新鮮な部分です。
ピストンの種類
これまでに、メーカーは多数の異なるピストン修正を開発しました。 この場合の主なタスクは、部品の摩耗の低減、ユニットの生産性、および接触要素の十分な冷却の間の「黄金の平均」に到達することです。
ピストンをよりよく冷却するには、より広いリングが必要です。 しかし、これにより、エネルギーの一部が大きな摩擦力に打ち勝つため、モーターの効率が低下します。
設計上、すべてのピストンはXNUMXつの変更に分かれています。
- XNUMXストロークエンジン用。 それらの底は球形の形状をしており、燃焼生成物の除去と作業室の充填を改善します。
- XNUMXストロークエンジン用。 このような変更では、底面は凹面または平坦になります。 最初のカテゴリは、バルブタイミングがずれた場合により安全です。バルブが開いていても、対応する凹部があるため、ピストンはバルブと衝突しません。 また、これらの要素は、作業チャンバー内の混合物のより良い混合を提供します。
ディーゼルエンジンのピストンは、パーツの別のカテゴリです。 第一に、それらはガソリン内燃エンジンのアナログよりもはるかに強力です。 これは、20気圧を超える圧力をシリンダー内に生成する必要があるためです。 高温と巨大な圧力のために、従来のピストンは簡単に潰れます。
第二に、そのようなピストンはしばしばピストン燃焼室と呼ばれる特別な窪みを持っています。 それらは吸気行程に乱流を作り出し、高温の車体の冷却を改善し、燃料と空気の混合をより効率的にします。
これらの要素には別の分類もあります。
- キャスト。 それらは固体ブランクに鋳造して作られ、その後旋盤で処理されます。 このようなモデルは、軽自動車で使用されます。
- ナショナルチーム。 これらの部品は異なる部品から組み立てられ、ピストンの個々の要素の材料を組み合わせることができます（たとえば、スカートはアルミニウム合金で作られ、底部は鋳鉄または鋼で作られます）。 コストが高く設計が複雑なため、このようなピストンは従来のモーターには取り付けられません。 このような変更の主な用途は、ディーゼル燃料で稼働する大型の内燃機関です。
エンジンピストンの要件
ピストンがそのタスクに対処するためには、製造中に次の要件を満たす必要があります。
- 機械的応力下で変形することなく、高温負荷に耐える必要があります。また、温度の変化によってモーターの効率が低下しないようにするため、材料の膨張係数が高くないようにする必要があります。
- プレーンベアリングの機能を実行した結果、部品の材料がすぐに摩耗してはなりません。
- 慣性の結果として質量が増加するにつれて、コネクティングロッドとクランクへの負荷が数倍増加するため、ピストンは軽量である必要があります。
新しいピストンを選択するときは、メーカーの推奨事項を考慮することが非常に重要です。そうしないと、エンジンに追加の負荷がかかったり、安定性が失われたりします。
質問と回答：
ピストンはエンジンで何をしますか？ シリンダー内では、混合気の燃焼と隣接するピストンが下向きに動くことによるクランクへの衝撃により、往復運動を行います。
どんなピストンがありますか？ ボトムの厚みが異なる左右対称のスカート付き。 制御された膨張、自動熱、自動ターマチック、デュオターム、バッフル付き、斜角スカート付き、Evotec、鍛造アルミニウムのピストンがあります。
ピストンの設計上の特徴は何ですか？ ピストンは形状だけでなく、Oリングを取り付けるためのスロットの数も異なります。 ピストンスカートはテーパー状またはバレル型にすることができます。
