翁德沃彭:
- 一般
- 活塞底部
- 物料
- 活塞环
- 活塞环的最终间隙
- 活塞销
- 活塞销脱轴
- 活塞变形
- 倾斜活塞
- 冷却
活塞必须满足以下特性:
- 尽可能低的质量,以保持 TDC 和 ODP 中的质量力尽可能低。 较小的质量力对轴承产生的应力较小,并允许较高的旋转频率。
- 导热性好; 活塞底部的温度可超过400摄氏度。 为了防止活塞底座的温度升得太高,用喷油器对底部进行持续冷却。 较低的热负荷导致较少的磨损和较少的油消耗。
- 足够的机械阻力。
- 摩擦系数低。
活塞底部:
活塞的顶部称为“冠”或“活塞底部”。 阀门的凹槽通常在活塞底座上磨削。
在直喷式柴油发动机中,活塞底部通常仍然是燃烧空间的一部分。 然后在活塞中磨出一个特殊的空腔,用于使空气旋转。 该空间中的空气将进行旋涡运动,以便柴油在喷射过程中立即与空气充分混合。
该图显示了活塞中带有预涡流室的直喷式柴油发动机。 间接喷射式柴油发动机在气缸盖中有一个单独的预涡流室。 那么活塞底部就没有燃烧空间。
材料:
活塞通常由铝或镁合金制成。 有时使用锻造铝活塞,活塞底座镀铬。 它们非常坚固且重量轻。 优点是,由于重量轻,气缸壁上的机械负载也较低(因此磨损较少),而且它们可以用于大功率发动机。 由于生产专业化,价格比普通铝活塞高很多。
活塞侧面也有小凹槽,与气缸壁上的珩磨凹槽相当。 它们在上下移动时起到某种“携带”油的作用。 如果没有提供小凹槽,油可能会简单地流过它们并最终进入燃烧室。
活塞环:
活塞环必须确保气缸内活塞之间的最佳气体密封。 活塞环泄漏会导致以下问题:
- 压缩损失(从而还有功率损失)。
- 通过燃烧室的油损失。
- 油液过早老化和污染; 由于泄漏气体进入油中,这些气体会与油混合,导致油老化。
活塞环槽和活塞环之间始终有一层油(见下图)。 仅靠活塞环来负责密封是不可能的。 石油在这方面也发挥着重要作用。 事情是这样的:
- 当活塞上升时,活塞环移动到活塞环槽的下部。 (见图)
- 气缸壁上的油渗透到活塞环与活塞环槽之间。 这导致活塞被压靠在气缸壁上。
当刮油环磨损时,油会进入气缸壁和刮油环之间,导致其最终进入燃烧室。 然后油燃烧,排气中产生蓝烟或黑烟。 蓝烟是直接进入排气管、未燃烧并蒸发的发动机油产生的。 在黑烟中,油参与了燃烧过程,燃烧后的油残留物以(黑色)烟灰的形式排出废气。
活塞销:
活塞销用于将活塞可旋转地附接至连杆。 活塞销(理论上)安装在活塞的中心,并用弹性挡圈固定。 实际上,活塞销是偏心安装的,这提高了性能。 有关此内容的更多信息,请参阅下一章:活塞销脱轴。
活塞销脱轴:
活塞销的离轴位置意味着活塞销没有完全居中(如图所示)。 当然,这些活塞也必须沿特定方向安装。 方向由箭头指示,该箭头标记在活塞底部。 该箭头指向分配侧。
将活塞销偏离中心放置有一个重要目的; 减少气缸壁的磨损并降低更换气缸壁时活塞产生的噪音。 当活塞向上移动时,它被压在气缸壁的左侧;当活塞向下移动时,它被压在右侧。 在每个动力冲程中,活塞都会受到巨大的力量从左侧撞击右侧。
由于活塞销偏离中心,连杆在上止点之前就已经直立。 在动力冲程之前,活塞移动到气缸的右侧。 当动力冲程发生时,活塞已经处于正确的位置,并且现在可以一次直线下降。 由于活塞销偏心,活塞在动力冲程时不再撞击气缸壁,从而减少了噪音和磨损。
活塞变形:
热发动机中的活塞形状与冷发动机中的活塞形状不同。 该材料因受热而膨胀。 活塞的构造方式使得膨胀仅发生在一个方向上。 否则活塞可能会卡在气缸中。
在图的最左侧可以看到处于正常状态的活塞。 中间的图片是气缸中活塞处于工作温度时的俯视图。 所以发动机已经运行了一段时间,导致活塞材料升温并膨胀。 右图是冷状态下的活塞。 现在它的形状是椭圆形的。 上面和下面的箭头表示尺寸的差异。 右图中的活塞在宽度上进行了加固,并在长度上进行了精心构造,以便有扩展的空间。 其原因是每种材料在加热时都会膨胀。 为此还必须给活塞留出空间。
未膨胀的一侧,即图中活塞的左侧和右侧,在动力冲程期间被压在气缸壁上。 这一侧吸收了滑道力(参见下面章节“倾斜活塞”中的图像。当然是这样构造的,因为否则在如此巨大的力的作用下,活塞和气缸壁之间的空间太大。然后活塞发动机会被撞到气缸壁上,因此使用寿命会很短。
尽管如此,发动机冷时和热时的声音仍然可能不同。 当发动机冷时,活塞和气缸之间的间隙太大,仍然可能会听到轻微的敲击声。 只要发动机预热阶段顺利进行,这根本不是问题。 我的意思是发动机必须缓慢预热(速度不要太快,低速时当然也不要太多汽油)。 如果确实发生这种情况,则活塞尚未完全膨胀,油尚未达到至少 60 或 80 度的工作温度。 发动机的使用寿命将大大缩短。 气缸壁会磨损得更快,活塞侧面也会磨损得更厉害。 制造商还可以通过应用“脱气”来降低活塞的噪音。 (参见上面的章节)。
倾斜活塞:
活塞在上下移动的同时,也在气缸壁内沿宽度方向轻微移动。 如果由于不正确使用发动机(例如在发动机冷时快速/高转速行驶)而导致气缸壁发生磨损,气缸壁的部分(图中红色标记)可能会变得空心。 汽车制造商对材料的选择不当也可能在其中发挥重要作用(想想 VAG 的某些 1.4 16v 发动机)。这意味着气缸壁的宽度增加,因此活塞作为活塞有更多的运动自由度。滑道力的结果。 在这种情况下,我们称之为“倾斜活塞”。 图像显示活塞在气缸中稍微扭曲。 情况稍显夸张,但“倾斜活塞”的概念清晰可见。
活塞倾斜的结果是发动机发出大量滴答声。 有时几乎可以将其与柴油发动机产生的声音进行比较。 这种声音纯粹是由于活塞在气缸内有额外的空间而产生的撞击气缸壁的声音。 因此,油耗通常会增加(由于密封不良),并且磨损通常也会增加。 对此唯一能做的就是检修发动机。
冷却:
活塞通过底部喷洒机油进行冷却。 这可以使用喷油器(见下图)或通过连杆上的孔来完成。 页面上对此进行了描述,以及有关冷却和润滑的更多信息 润滑系统.