아이스 피스톤. 장치 및 목적
엔진 실린더에서 연소되는 연료 혼합물은 열 에너지를 방출합니다. 그런 다음 크랭크 샤프트를 회전시키는 기계적 동작으로 바뀝니다. 이 프로세스의 핵심 요소는 피스톤입니다.
이 세부 사항은 언뜻 보기에 그렇게 원시적이지 않습니다. 그를 단순한 푸셔로 간주하는 것은 큰 실수일 것입니다.
피스톤은 왕복 운동하는 실린더에 있습니다.
상사점(TDC)을 향해 이동하면서 피스톤은 연료 혼합물을 압축합니다. 가솔린 내연기관에서는 최대 압력에 가까운 순간에 발화합니다. 디젤 엔진에서는 높은 압축으로 인해 점화가 직접 발생합니다.
연소 중에 형성된 가스의 증가된 압력은 피스톤을 반대 방향으로 밀어냅니다. 피스톤과 함께 관절로 연결된 커넥팅 로드가 움직여 회전합니다. 따라서 압축 가스의 에너지는 토크로 변환되어 변속기를 통해 자동차 바퀴로 전달됩니다.
연소 중에 가스의 온도는 2도에 이릅니다. 연소는 폭발적이기 때문에 피스톤은 강한 충격 하중을 받습니다.
극한의 하중과 극한에 가까운 작동 조건에서는 제조에 사용되는 설계 및 재료에 대한 특별한 요구 사항이 필요합니다.
피스톤을 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다.
- 긴 서비스 수명을 보장해야 하므로 부품 마모를 최소화해야 합니다.
- 고온 작동에서 피스톤의 소손을 방지합니다.
- 가스 누출을 방지하기 위해 최대 밀봉을 보장합니다.
- 마찰로 인한 손실 최소화;
- 효율적인 냉각을 보장합니다.
피스톤 재료에는 여러 가지 특정 속성이 있어야 합니다.
- 상당한 강도;
- 가능한 최대 열전도율;
- 내열성 및 급격한 온도 변화를 견딜 수있는 능력;
- 열팽창 계수는 작아야 하며 양호한 밀봉을 보장하기 위해 실린더의 해당 계수에 가능한 한 가까워야 합니다.
- 내식성;
- 감마 특성;
- 부품이 너무 무겁지 않도록 낮은 밀도.
이러한 모든 요구 사항을 이상적으로 충족하는 재료가 아직 만들어지지 않았기 때문에 타협 옵션을 사용해야 합니다. 내연 기관용 피스톤은 회주철과 알루미늄 합금과 실리콘(실루민)으로 만들어집니다. 디젤 엔진용 복합 피스톤에서는 헤드가 강철로 만들어집니다.
주철은 매우 강하고 내마모성이 있으며 강한 열을 잘 견디며 마찰 방지 특성과 작은 열 팽창을 가지고 있습니다. 그러나 열전도율이 낮기 때문에 주철 피스톤은 최대 400°C까지 가열할 수 있습니다. 가솔린 엔진에서는 사전 점화를 유발할 수 있으므로 허용되지 않습니다.
따라서 대부분의 경우 자동차 내연 기관용 피스톤은 13% 이상의 실리콘을 함유한 실루민을 스탬핑 또는 주조하여 만듭니다. 순수한 알루미늄은 가열되면 너무 많이 팽창하여 마찰과 흠집이 증가하므로 적합하지 않습니다. 의심스러운 곳에서 예비 부품을 구입할 때 마주칠 수 있는 가짜일 수 있습니다. 이러한 일이 발생하지 않도록 하려면 신뢰할 수 있는 사람에게 문의하십시오.
알루미늄 합금 피스톤은 가볍고 열을 잘 전도하므로 가열이 250 ° C를 초과하지 않습니다. 이것은 가솔린으로 작동하는 내연 기관에 매우 적합합니다. 실루민의 마찰 방지 특성도 상당히 좋습니다.
동시에이 자료에 단점이 없는 것은 아닙니다. 온도가 올라가면 내구성이 떨어집니다. 그리고 가열 시 상당한 선형 팽창으로 인해 헤드 주변의 밀봉을 유지하고 압축을 줄이지 않도록 추가 조치를 취해야 합니다.
이 부분은 유리모양으로 헤드와 가이드부(스커트)로 구성되어 있습니다. 머리에서는 차례로 바닥과 밀봉 부분을 구별하는 것이 가능합니다.
바닥
피스톤의 주요 작업 표면이며 팽창하는 가스의 압력을 감지하는 것입니다. 표면은 장치 유형, 노즐, 양초, 밸브 및 특정 CPG 장치의 배치에 따라 결정됩니다. 가솔린을 사용하는 ICE의 경우 밸브 결함을 방지하기 위해 추가 컷아웃을 사용하여 평평하거나 오목하게 만듭니다. 볼록한 바닥은 강도를 증가시키지만 열전달을 증가시키므로 거의 사용되지 않습니다. Concave를 사용하면 작은 연소실을 구성하고 디젤 장치에서 특히 중요한 높은 압축비를 제공할 수 있습니다.
씰링 부분
이것은 머리의 측면입니다. 피스톤 링의 홈은 원주 주위에 만들어집니다.
압축 링은 밀봉 역할을 하여 압축 가스의 누출을 방지하고 오일 스크레이퍼는 윤활유를 벽에서 제거하여 연소실로 유입되는 것을 방지합니다. 오일은 홈의 구멍을 통해 피스톤 아래로 흐른 다음 오일 섬프로 돌아갑니다.
하단 가장자리와 상단 링 사이의 측면 부분을 화재 또는 열 영역이라고합니다. 최대의 열 효과를 경험하는 사람입니다. 피스톤의 소손을 방지하기 위해 이 벨트는 충분히 넓습니다.
가이드 부분
왕복 운동 중에 피스톤이 휘는 것을 허용하지 않습니다.
열팽창을 보상하기 위해 스커트는 곡선 또는 원뿔 모양으로 만들어집니다. 측면에는 일반적으로 마찰 방지 코팅이 적용됩니다.
내부에는 보스가 있습니다 - 헤드가 장착되는 피스톤 핀용 구멍이있는 두 개의 유입.
측면의 보스 영역에는 열 변형 및 득점 발생을 방지하기 위해 작은 움푹 들어간 곳이 있습니다.
피스톤의 온도 체계는 매우 스트레스를 받기 때문에 냉각 문제가 매우 중요합니다.
피스톤 링은 열을 제거하는 주요 방법입니다. 이를 통해 과도한 열 에너지의 절반 이상이 제거되어 실린더 벽으로 전달된 다음 냉각 재킷으로 전달됩니다.
또 다른 중요한 방열판 채널은 윤활입니다. 실린더의 오일 미스트, 커넥팅로드의 구멍을 통한 윤활, 오일 노즐을 사용한 강제 분사 및 기타 방법이 사용됩니다. 오일을 순환시켜 열의 XNUMX/XNUMX 이상을 제거할 수 있습니다.
또한 열 에너지의 일부는 실린더에 유입된 가연성 혼합물의 새로운 부분을 가열하는 데 사용됩니다.
링은 실린더에서 원하는 양의 압축을 유지하고 열의 가장 큰 부분을 제거합니다. 그리고 내연 기관의 모든 마찰 손실의 약 XNUMX분의 XNUMX을 차지합니다. 따라서 내연기관의 안정적인 작동을 위한 피스톤 링의 품질과 상태의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.
일반적으로 세 개의 링이 있습니다. 상단에는 두 개의 압축 링이 있고 하단에는 하나의 오일 스크레이퍼가 있습니다. 그러나 XNUMX에서 XNUMX까지 링 수가 다른 옵션이 있습니다.
실루민으로 된 상부 링의 홈은 내마모성을 높이는 강철 인서트로 완성됩니다.
링은 특수 등급의 주철로 만들어집니다. 이러한 링은 고강도, 탄성, 내마모성, 낮은 마찰 계수가 특징이며 오랫동안 특성을 유지합니다. 몰리브덴, 텅스텐 및 기타 금속을 추가하면 피스톤 링에 추가적인 내열성이 부여됩니다.
새로운 것들은 연마가 필요합니다. 링을 교체한 경우, 과격한 작동 조건을 피하면서 한동안 내연기관을 작동시키십시오. 그렇지 않으면 겹쳐지지 않은 링이 과열되어 탄력성을 잃을 수 있으며 어떤 경우에는 파손될 수도 있습니다. 그 결과 씰 고장, 동력 손실, 윤활유가 연소실로 유입, 과열 및 피스톤 소손이 발생할 수 있습니다.
