المواضيع:
- عام
- أسفل المكبس
- المواد
- حلقات المكبس
- التخليص النهائي لحلقات المكبس
- دبوس المكبس
- إزالة دبوس المكبس
- تشويه المكبس
- إمالة المكبس
- تبريد
عموما:
تقوم المكابس بحركات لأعلى ولأسفل في الأسطوانة. الاسطوانة عالقة في كتلة المحرك ولا تتحرك. يتحرك المكبس باستمرار من ODP (المركز الميت السفلي) إلى TDC (المركز الميت العلوي) في الأسطوانة. يتم الاحتراق في الجزء العلوي من المكبس (يسمى أسفل المكبس). نظرًا لفتح صمامات السحب وتحرك المكبس نحوها، يتم إنشاء فراغ في قسم السحب. يقوم هذا الفراغ بامتصاص الهواء (أو خليط الوقود) إلى داخل الأسطوانة. في المحرك فائق الشحن (بواسطة توربو أو ضاغط)، يتم دفع الهواء الداخل إلى الأسطوانة مع ضغط زائد معين.
De صمامات السحب إغلاق ويتحرك المكبس لأعلى. يتم ضغط (ضغط) الهواء (أو خليط الوقود) ثم عند درجة أ محرك البنزين مع شمعة وفي واحد محرك ديزل أشعلت بإضافة وقود الديزل.
ولأن الخليط يشتعل، يتم دفع المكبس إلى الأسفل بقوة كبيرة. ثم صمامات العادم يفتح المكبس ويدفع الغازات المحروقة إلى العادم عند الشوط العلوي.
يجب أن تستوفي المكابس الخصائص التالية:
- أدنى كتلة ممكنة للحفاظ على قوى الكتلة في TDC و ODP عند أدنى مستوى ممكن. تضع قوى الكتلة الصغيرة ضغطًا أقل على المحامل وتسمح بترددات دوران أعلى.
- التوصيل الحراري الجيد. يمكن أن تتجاوز درجة حرارة قاع المكبس 400 درجة مئوية. ولمنع ارتفاع درجة حرارة قاعدة المكبس بشكل كبير، يتم تبريدها باستمرار بنفث الزيت على الجانب السفلي. يؤدي الحمل الحراري المنخفض إلى تقليل التآكل واستهلاك أقل للزيت.
- مقاومة ميكانيكية كافية.
- معامل احتكاك منخفض.
المكبس السفلي:
يسمى الجزء العلوي من المكبس "التاج" أو "قاع المكبس". غالبًا ما يتم طحن تجاويف الصمامات في قاعدة المكبس.
في محركات الديزل ذات الحقن المباشر، غالبًا ما يظل قاع المكبس جزءًا من مساحة الاحتراق. يتم بعد ذلك طحن تجويف خاص في المكبس، والذي يعمل على تدوير الهواء. الهواء الموجود في هذا الفضاء سوف يقوم بحركة دوامية، بحيث يمتزج وقود الديزل بشكل جيد مع هذا الهواء أثناء الحقن.
تُظهر الصورة محرك ديزل ذو حقن مباشر مع حجرة ما قبل الدوامة في المكبس. يحتوي محرك الديزل المحقون بشكل غير مباشر على غرفة دوارة منفصلة في رأس الأسطوانة. ومن ثم لا توجد مساحة احتراق في أسفل المكبس.
مواد:
عادة ما تكون المكابس مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو المغنيسيوم. في بعض الأحيان يتم استخدام مكابس الألمنيوم المطروقة مع قواعد المكبس المطلية بالكروم. هذه قوية جدًا ولها وزن منخفض. وتتمثل الميزة في أنه نظرًا لوزنها المنخفض، فهي تحتوي أيضًا على حمل ميكانيكي أقل على جدران الأسطوانة (وبالتالي تآكل أقل)، بالإضافة إلى إمكانية استخدامها في المحركات ذات الطاقة الكبيرة. نظرًا للإنتاج المتخصص، فإن السعر أعلى بكثير من مكابس الألمنيوم العادية.
يتم أيضًا عمل أخاديد صغيرة في جانب المكبس، تشبه أخاديد الشحذ الموجودة في جدار الأسطوانة. تعمل هذه على "حمل" الزيت عند التحرك لأعلى ولأسفل. إذا لم يتم توفير الأخاديد الصغيرة، فيمكن للزيت ببساطة أن يتحرك عبرها وينتهي به الأمر في غرفة الاحتراق.
حلقات المكبس:
يجب أن تضمن حلقات المكبس أفضل ختم غاز ممكن بين المكبس في الأسطوانة. تؤدي التسربات على طول حلقات المكبس، من بين أمور أخرى، إلى:
- فقدان الضغط (وبالتالي فقدان الطاقة أيضًا).
- فقدان الزيت من خلال غرفة الاحتراق.
- الشيخوخة المبكرة وتلوث الزيت. ونظرًا لدخول الغازات المتسربة إلى الزيت، فمن الممكن أن تختلط هذه الغازات بالزيت، مما يؤدي إلى تقادم الزيت.
توجد دائمًا طبقة من الزيت بين أخاديد حلقة المكبس وحلقات المكبس (انظر الصورة أدناه). ليس من الممكن أن تقوم حلقات المكبس وحدها بالاعتناء بالختم. ويلعب النفط أيضًا دورًا مهمًا في هذا. تسير الأمور على هذا النحو:
- عندما يرتفع المكبس، تتحرك حلقات المكبس إلى الجزء السفلي من أخدود حلقة المكبس. (انظر الصورة)
- يخترق الزيت الموجود على جدار الأسطوانة بين حلقة المكبس وأخدود حلقة المكبس. يؤدي هذا إلى ضغط المكبس على جدار الأسطوانة.
عندما تتآكل حلقات مكشطة الزيت، يمكن أن يصل الزيت بين جدار الأسطوانة وحلقة مكشطة الزيت، مما يؤدي إلى وصوله إلى غرفة الاحتراق. يتم بعد ذلك حرق الزيت، مما يؤدي إلى خروج دخان أزرق أو أسود من العادم. الدخان الأزرق هو من زيت المحرك الذي يدخل العادم مباشرة، غير محترق، ويتبخر. وفي الدخان الأسود يشارك الزيت في عملية الاحتراق وتخرج بقايا الزيت المحروق من العادم على شكل سخام (أسود).
التخليص النهائي لحلقات المكبس:
فجوة الفتحة هي المسافة بين طرفي حلقة المكبس. إذا كانت فجوة القفل صغيرة جدًا، فلن يكون هناك مساحة لحلقة المكبس لتشكل قطرًا أصغر. يمكن أن يتلف جدار الأسطوانة ويمكن أن تنكسر حلقة المكبس. إذا كانت مساحة القفل كبيرة جدًا، فهذا يعني وجود مساحة كبيرة جدًا بين الأطراف؛ حلقات المكبس لا تغلق بشكل كافٍ ويمكن أن تسبب فقدان الضغط أو زيادة استهلاك الزيت.
يتم قياس خلوص القفل بـ مقياس المحسس. مع القياس أعلاه، يجب أن يكون خلوص القفل بين 0,35 و0,55 ملم. يمكن تحريك مقياس المحسس بسمك 0,5 مم مع بعض المقاومة. وبالتالي فإن التخليص النهائي على ما يرام. لمزيد من المعلومات راجع صفحة "قياسات حلقة المكبس" تحت العنوان القياس ميكانيكيا.
دبوس المكبس:
يتم استخدام دبوس المكبس لربط المكبس بقضيب التوصيل بشكل دوار. يتم تثبيت دبوس المكبس (نظريًا) في وسط المكبس ويتم تثبيته بحلقة إحكام. في الواقع، يتم تثبيت دبوس المكبس بعيدًا عن المركز، مما يؤدي إلى تحسين الأداء. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول هذا أدناه في الفصل التالي: إزالة الساكس من دبوس المكبس.
إزالة دبوس المكبس:
الموضع خارج المحور لدبوس المكبس يعني أن دبوس المكبس ليس متمركزًا بالكامل (كما هو موضح في الشكل). ويجب بالطبع أيضًا تركيب هذه المكابس في اتجاه معين. يتم الإشارة إلى الاتجاه بواسطة سهم، والذي تم وضع علامة عليه في أسفل المكبس. يشير هذا السهم نحو جانب التوزيع.
إن وضع دبوس المكبس بعيدًا عن المركز يخدم غرضًا مهمًا؛ تقليل تآكل جدار الأسطوانة وتقليل الضوضاء الصادرة عن المكبس عند تغيير جدران الأسطوانة. عندما يتحرك المكبس للأعلى يتم الضغط عليه على الجانب الأيسر من جدار الأسطوانة وعندما يتحرك للأسفل يتم الضغط عليه على الجانب الأيمن. مع كل شوط قوة، سيتم ضرب المكبس من الجانب الأيسر على الجانب الأيمن بقوة هائلة.
نظرًا لأن دبوس المكبس تم وضعه بعيدًا عن المركز، فإن قضيب التوصيل يكون في وضع مستقيم بالفعل قبل TDC. يتحرك المكبس إلى الجانب الأيمن من الأسطوانة قبل شوط الطاقة. عندما تحدث شوط القدرة الآن، يكون المكبس بالفعل في الموضع الصحيح ويمكنه الآن النزول مباشرة إلى الأسفل في حركة واحدة. نظرًا لوجود دبوس المكبس بعيدًا عن المركز، لم يعد يصطدم المكبس بجدار الأسطوانة بواسطة شوط الطاقة، مما يقلل من الضوضاء والتآكل.
تشويه المكبس:
يأخذ المكبس شكلاً مختلفًا في المحرك الدافئ عنه في المحرك البارد. تتمدد المادة بسبب الحرارة. تم تصميم المكبس بحيث يحدث التمدد في اتجاه واحد فقط. وإلا فإن المكبس يمكن أن يعلق في الاسطوانة.
في أقصى يسار الشكل يمكن رؤية المكبس في حالته الطبيعية. الصورة الوسطى للمكبس الموجود في الأسطوانة كما تراه من الأعلى، عندما يكون في درجة حرارة التشغيل. لذا فإن المحرك يعمل لفترة من الوقت، مما يتسبب في تسخين مادة المكبس وتمددها. الصورة الصحيحة للمكبس في حالة باردة. وهذا الآن بيضاوي الشكل. تشير الأسهم أعلاه وأدناه إلى الفرق في الحجم. تم تعزيز المكبس الموجود في الصورة اليمنى من حيث العرض وتم تصميمه بشكل متعمد في الطول بحيث يكون لديه مساحة للتوسع. والسبب في ذلك هو أن كل مادة تتمدد عند تسخينها. يجب أيضًا إعطاء المكبس مساحة لهذا الغرض.
يتم الضغط على الجانب الذي لا يتمدد، أي الجانبين الأيسر والأيمن للمكبس في الرسم التوضيحي، على جدار الأسطوانة أثناء شوط القدرة. يمتص هذا الجانب قوة الانزلاق (انظر الصورة في الفصل أدناه "المكبس المائل". يتم إنشاء هذا بالطبع بهذه الطريقة، وإلا فإن المسافة بين المكبس وجدار الأسطوانة تكون كبيرة جدًا بهذه القوة الهائلة. ثم يمتص المكبس قوة الانزلاق) يتم رمي المحرك على جدار الأسطوانة وبالتالي سيكون له عمر افتراضي قصير.
وعلى الرغم من ذلك، قد يظل الصوت مختلفًا عندما يكون المحرك باردًا عنه عندما يكون دافئًا. عندما يكون المحرك باردًا، يكون هناك الكثير من اللعب بين المكبس والأسطوانة بحيث يمكن سماع صوت نقر طفيف. وهذه ليست مشكلة على الإطلاق، طالما أن مرحلة إحماء المحرك تتم بسلاسة. أعني بهذا أنه يجب تسخين المحرك ببطء (ليس بسرعات عالية جدًا وبالتأكيد ليس الكثير من الغاز عند السرعات المنخفضة). إذا حدث هذا، فإن المكبس لم يتوسع بالكامل بعد ولم يصل الزيت بعد إلى درجة حرارة التشغيل التي لا تقل عن 60 أو 80 درجة. سيكون للمحرك بعد ذلك عمر افتراضي أقصر بكثير. سوف يتآكل جدار الأسطوانة بشكل أسرع، وكذلك جانب المكبس، الذي سيتآكل بقوة. يمكن أيضًا للشركة المصنعة تقليل ضوضاء المكبس من خلال تطبيق "إزالة الساكسيشن". (انظر الفصل أعلاه).
إمالة المكبس:
أثناء التحرك لأعلى ولأسفل، يتحرك المكبس أيضًا قليلاً في الاتجاه العرضي في جدار الأسطوانة. إذا حدث تآكل في جدار الأسطوانة بسبب الاستخدام غير الصحيح للمحرك (فكر في القيادة بسرعة/دورات عالية عندما يكون المحرك باردًا)، فقد يصبح جزء جدار الأسطوانة (المميز باللون الأحمر في الصورة) مجوفًا. يمكن أيضًا أن يلعب الاختيار السيئ للمواد من قبل الشركة المصنعة للسيارة دورًا رئيسيًا في هذا (فكر في بعض محركات 1.4 16 فولت من VAG). وهذا يعني أن عرض جدار الأسطوانة يزداد وبالتالي يتمتع المكبس بمزيد من حرية الحركة باعتباره نتيجة قوة الانزلاق. في هذه الحالة نتحدث عن "إمالة المكابس". توضح الصورة أن المكبس مرسوم بشكل ملتوي قليلاً في الأسطوانة. موقف مبالغ فيه بعض الشيء، ولكن مفهوم "إمالة المكبس" واضح للعيان.
نتيجة إمالة المكابس هي أن المحرك يصدر الكثير من الأصوات الموقوتة. ويمكن في بعض الأحيان مقارنتها بالصوت الذي يصدره محرك الديزل. الصوت هو مجرد ارتطام بجدار الأسطوانة بسبب المساحة الإضافية التي يتمتع بها المكبس في الأسطوانة. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يزداد استهلاك الزيت (بسبب سوء الغلق) وغالبًا ما يزداد التآكل أيضًا. الشيء الوحيد الذي يمكن القيام به حيال ذلك هو إصلاح المحرك.
التبريد:
يتم تبريد المكبس عن طريق رش زيت المحرك في الأسفل. يمكن القيام بذلك باستخدام بخاخ الزيت (انظر الصورة أدناه)، أو من خلال ثقب في قضيب التوصيل. تم توضيح ذلك، بالإضافة إلى مزيد من المعلومات حول التبريد والتشحيم، في الصفحة نظام تشحيم.
