Iekšdedzes dzinēja virzulis sastāv no. Virzuļa iekšdedzes dzinēji

Cilindru-virzuļu grupā (CPG) notiek viens no galvenajiem procesiem, pateicoties kuriem darbojas iekšdedzes dzinējs: gaisa un degvielas maisījuma sadegšanas rezultātā tiek atbrīvota enerģija, kas pēc tam tiek pārveidota par mehānisku. darbība - kloķvārpstas rotācija. CPG galvenā darba sastāvdaļa ir virzulis. Pateicoties viņam, tiek radīti maisījuma sadegšanai nepieciešamie apstākļi. Virzulis ir pirmā sastāvdaļa, kas iesaistīta saņemtās enerģijas pārveidošanā.

Dzinēja virzulim ir cilindriska forma. Tas atrodas dzinēja cilindra čaulā, tas ir kustīgs elements - darbības procesā veic abpusējās kustības un veic divas funkcijas.

1. Ar kustību uz priekšu virzulis samazina sadegšanas kameras tilpumu, saspiežot degmaisījumu, kas ir nepieciešams degšanas procesam (dīzeļdzinējos maisījuma aizdegšanās notiek no tā spēcīgas saspiešanas).
2. Pēc gaisa un degvielas maisījuma aizdegšanās sadegšanas kamerā spiediens strauji paaugstinās. Cenšoties palielināt tilpumu, tas virza virzuli atpakaļ, un tas veic atgriešanās kustību, kas tiek pārraidīta caur savienojošo stieni uz kloķvārpstu.

Kas ir automašīnas iekšdedzes dzinēja virzulis?

Daļas ierīce ietver trīs sastāvdaļas:

1. Apakšā.
2. Blīvējuma daļa.
3. Svārki.

Šīs sastāvdaļas ir pieejamas gan cietos virzuļos (visizplatītākā iespēja), gan kompozītmateriālu detaļās.

Apakšā

Apakšdaļa ir galvenā darba virsma, jo tā, uzmavas sienas un bloka galva veido sadegšanas kameru, kurā tiek sadedzināts degvielas maisījums.

Galvenais apakšas parametrs ir forma, kas ir atkarīga no iekšdedzes dzinēja (ICE) veida un tā konstrukcijas īpatnībām.

Divtaktu dzinējos tiek izmantoti virzuļi, kuros sfēriskas formas dibens ir dibena izvirzījums, tas palielina sadegšanas kameras piepildīšanas ar maisījumu un izplūdes gāzēm efektivitāti.

Četrtaktu benzīna dzinējos dibens ir plakans vai ieliekts. Papildus uz virsmas ir izveidoti tehniski padziļinājumi - padziļinājumi vārstu plāksnēm (izslēdz virzuļa un vārsta sadursmes iespēju), padziļinājumi maisījuma veidošanās uzlabošanai.

Dīzeļdzinējos padziļinājumi apakšā ir vislielākie un tiem ir atšķirīga forma. Šādus padziļinājumus sauc par virzuļa sadegšanas kamerām, un tie ir paredzēti, lai radītu turbulenci, kad gaiss un degviela tiek piegādāta cilindram, lai nodrošinātu labāku sajaukšanos.

Blīvējošā daļa ir paredzēta īpašu gredzenu (kompresijas un eļļas skrāpja) uzstādīšanai, kuru uzdevums ir novērst spraugu starp virzuli un starplikas sieniņu, novēršot darba gāzu izplūšanu zem virzuļa telpā un smērvielām sadegšanā. kamera (šie faktori samazina motora efektivitāti). Tas nodrošina, ka siltums tiek noņemts no virzuļa uz uzmavu.

Blīvējuma daļa

Blīvējošajā daļā ietilpst rievas virzuļa cilindriskajā virsmā - rievas, kas atrodas aiz apakšas, un tilti starp rievām. Divtaktu dzinējos rievās papildus tiek ievietoti speciāli ieliktņi, pret kuriem balstās gredzenu fiksatori. Šie ieliktņi ir nepieciešami, lai novērstu iespēju, ka gredzeni var pagriezties un iekļūt to slēdzenēs ieplūdes un izplūdes logos, kas var izraisīt to iznīcināšanu.


Džemperis no apakšas malas līdz pirmajam gredzenam tiek saukts par siltuma zonu. Šī siksna uztver vislielāko temperatūras ietekmi, tāpēc tās augstums tiek izvēlēts, pamatojoties uz sadegšanas kameras iekšienē radītajiem darbības apstākļiem un virzuļa materiālu.

Uz blīvējuma daļas izgatavoto rievu skaits atbilst virzuļa gredzenu skaitam (un var izmantot 2 - 6). Visizplatītākais dizains ar trim gredzeniem - diviem kompresijas un vienu eļļas skrāpi.

Eļļas skrāpja gredzena rievā ir izveidoti caurumi eļļas kaudzei, kuru ar gredzenu noņem no uzmavas sienas.

Kopā ar apakšu blīvējošā daļa veido virzuļa galvu.

Jūs interesēs arī:

Svārki

Svārki darbojas kā virzuļa vadotne, neļaujot tam mainīt savu pozīciju attiecībā pret cilindru un nodrošina tikai daļas turp un atpakaļ kustību. Pateicoties šim komponentam, tiek veikts kustīgs virzuļa savienojums ar savienojošo stieni.

Savienojumam ir izveidoti caurumi virzuļa tapas uzstādīšanai. Lai palielinātu izturību pirksta saskares vietā, svārku iekšpusē tiek izgatavoti īpaši masīvi pieplūdumi, ko sauc par priekšniekiem.

Lai nostiprinātu tapu virzulī, tā stiprinājuma caurumos ir paredzētas rievas stiprinājuma gredzeniem.

Virzuļu veidi

Iekšdedzes dzinējos tiek izmantoti divu veidu virzuļi, kas atšķiras pēc konstrukcijas - viengabala un saliktie.

Viengabala daļas tiek izgatavotas ar liešanu, kam seko mehāniskā apstrāde. Liešanas procesā no metāla tiek izveidota sagatave, kurai tiek piešķirta detaļas vispārējā forma. Tālāk uz metālapstrādes iekārtām iegūtajā sagatavē tiek apstrādātas darba virsmas, tiek izgrieztas rievas gredzeniem, izveidoti tehnoloģiskie caurumi un padziļinājumi.

Kompozītmateriālu elementos galva un svārki ir atdalīti, un uzstādīšanas laikā uz dzinēja tie ir salikti vienā konstrukcijā. Turklāt montāža vienā gabalā tiek veikta, savienojot virzuli ar savienojošo stieni. Šim nolūkam papildus atverēm pirkstam svārkos ir arī īpašas cilpiņas uz galvas.

Kompozītmateriālu virzuļu priekšrocība ir iespēja kombinēt ražošanas materiālus, kas palielina detaļas veiktspēju.

Ražošanas materiāli

Alumīnija sakausējumi tiek izmantoti kā cieto virzuļu ražošanas materiāls. No šādiem sakausējumiem izgatavotajām detaļām raksturīgs mazs svars un laba siltumvadītspēja. Bet tajā pašā laikā alumīnijs nav īpaši izturīgs un karstumizturīgs materiāls, kas ierobežo no tā izgatavoto virzuļu izmantošanu.

Lietie virzuļi ir izgatavoti arī no čuguna. Šis materiāls ir izturīgs un izturīgs pret augstām temperatūrām. To trūkums ir ievērojama masa un slikta siltumvadītspēja, kas motora darbības laikā izraisa spēcīgu virzuļu sildīšanu. Šī iemesla dēļ tos neizmanto benzīna dzinējos, jo augsta temperatūra izraisa kvēlaizdegšanos (gaisa un degvielas maisījums aizdegas no saskares ar sakarsētām virsmām, nevis no aizdedzes sveces dzirksteles).

Kompozītmateriālu virzuļu dizains ļauj kombinēt šos materiālus savā starpā. Šādos elementos svārki ir izgatavoti no alumīnija sakausējumiem, kas nodrošina labu siltumvadītspēju, un galva ir izgatavota no karstumizturīga tērauda vai čuguna.

Tomēr kompozītmateriālu tipa elementiem ir arī trūkumi, tostarp:

• var izmantot tikai dīzeļdzinējos;
• lielāks svars, salīdzinot ar lieto alumīniju;
• nepieciešamība izmantot virzuļa gredzenus, kas izgatavoti no karstumizturīgiem materiāliem;
• augstāka cena;

Šo īpašību dēļ kompozītmateriālu virzuļu izmantošanas joma ir ierobežota, tos izmanto tikai liela izmēra dīzeļdzinējos.

Video: dzinēja virzuļa darbības princips. Ierīce

Rotācijas virzuļdzinējs (RPD) vai Vankela dzinējs. Iekšdedzes dzinēju izstrādāja Fēlikss Vankels 1957. gadā sadarbībā ar Valteru Freidu. RPD virzuļa funkciju veic trīs virsotņu (trīsstūris) rotors, kas veic rotācijas kustības sarežģītas formas dobumā. Pēc eksperimentālo automašīnu un motociklu modeļu viļņa, kas iekrita divdesmitā gadsimta 60. un 70. gados, interese par RPD ir samazinājusies, lai gan vairāki uzņēmumi joprojām strādā pie Vankela dzinēja dizaina uzlabošanas. Šobrīd RPD ir aprīkoti ar Mazda automašīnām. Rotējošais virzuļdzinējs atrod pielietojumu modelēšanā.

Darbības princips

Gāzes spiediena spēks no sadedzinātā degvielas un gaisa maisījuma virza rotoru, kas ir uzstādīts caur gultņiem uz ekscentriskās vārpstas. Rotora kustība attiecībā pret motora korpusu (statoru) tiek veikta caur zobratu pāri, no kuriem viens, lielāka izmēra, ir piestiprināts pie rotora iekšējās virsmas, otrs, balsta, no rotora. mazāka izmēra, ir stingri piestiprināts pie motora sānu vāka iekšējās virsmas. Zobratu mijiedarbība noved pie tā, ka rotors veic apļveida ekscentriskas kustības, saskaroties ar malām ar sadegšanas kameras iekšējo virsmu. Rezultātā starp rotoru un motora korpusu veidojas trīs izolētas mainīga tilpuma kameras, kurās notiek degvielas-gaisa maisījuma saspiešanas procesi, tā sadegšana, gāzu izplešanās, kas rada spiedienu uz rotora darba virsmu un attīrīšana. sadegšanas kamera no izplūdes gāzēm notiek. Rotora rotācijas kustība tiek pārsūtīta uz ekscentrisko vārpstu, kas uzstādīta uz gultņiem un pārraida griezes momentu uz transmisijas mehānismiem. Tādējādi RPD vienlaikus darbojas divi mehāniskie pāri: pirmais regulē rotora kustību un sastāv no zobratu pāra; un otrais - rotora apļveida kustības pārveidošana par ekscentriskās vārpstas rotāciju. Rotora un statora pārnesumu attiecība ir 2:3, tātad uz vienu pilnu ekscentriskās vārpstas apgriezienu rotoram ir laiks pagriezties par 120 grādiem. Savukārt uz vienu pilnu rotora apgriezienu katrā no trim kamerām, ko veido tā sejas, tiek veikts pilns iekšdedzes dzinēja četrtaktu cikls.
RPD shēma
1 - ieplūdes logs; 2 izplūdes logs; 3 - korpuss; 4 - sadegšanas kamera; 5 - fiksēts pārnesums; 6 - rotors; 7 - zobrats; 8 - vārpsta; 9 - aizdedzes svece

RPD priekšrocības

Rotācijas virzuļdzinēja galvenā priekšrocība ir tā dizaina vienkāršība. RPD ir par 35–40 procentiem mazāk detaļu nekā četrtaktu virzuļdzinējam. RPD nav virzuļu, klaņi, kloķvārpstas. RPD "klasiskajā" versijā nav gāzes sadales mehānisma. Degvielas-gaisa maisījums iekļūst dzinēja darba dobumā caur ieplūdes logu, kas atver rotora malu. Izplūdes gāzes tiek izvadītas caur izplūdes atveri, kas atkal šķērso rotora malu (tas atgādina divtaktu virzuļdzinēja gāzes sadales ierīci).
Īpaši jāpiemin eļļošanas sistēma, kuras vienkāršākajā RPD versijā praktiski nav. Degvielai tiek pievienota eļļa - kā divtaktu motociklu dzinēju darbībā. Berzes pārus (galvenokārt rotoru un sadegšanas kameras darba virsmu) ieeļļo pats degvielas-gaisa maisījums.
Tā kā rotora masa ir maza un viegli līdzsvarojama ar ekscentriskās vārpstas pretsvaru masu, RPD raksturo zems vibrācijas līmenis un laba darbības viendabība. Automašīnās ar RPD ir vieglāk līdzsvarot dzinēju, panākot minimālu vibrācijas līmeni, kas labi ietekmē automašīnas komfortu kopumā. Īpaši vienmērīgi darbojas divu rotoru dzinēji, kuros paši rotori darbojas kā vibrāciju mazinoši balansieri.
Vēl viena pievilcīga RPD kvalitāte ir tā augstā īpatnējā jauda pie lieliem ekscentriskās vārpstas ātrumiem. Tas ļauj sasniegt izcilas ātruma īpašības no automašīnas ar RPD ar salīdzinoši zemu degvielas patēriņu. Rotora zemā inerce un palielinātā īpatnējā jauda, ​​salīdzinot ar virzuļu iekšdedzes dzinējiem, uzlabo automašīnas dinamiku.
Visbeidzot, svarīga RPD priekšrocība ir tā mazais izmērs. Rotējošais dzinējs ir apmēram uz pusi mazāks nekā tādas pašas jaudas virzuļtaktu dzinējs. Un tas ļauj racionālāk izmantot dzinēja nodalījuma telpu, precīzāk aprēķināt transmisijas bloku izvietojumu un slodzi uz priekšējo un aizmugurējo asi.

RPD trūkumi

Galvenais rotācijas virzuļdzinēja trūkums ir zemā spraugas blīvējuma efektivitāte starp rotoru un sadegšanas kameru. Sarežģītas formas RPD rotoram ir nepieciešami uzticami blīvējumi ne tikai gar malām (un uz katras virsmas ir četri no tiem - divi augšpusē, divi gar sānu virsmām), bet arī gar sānu virsmu, kas saskaras ar dzinēja pārsegiem. . Šajā gadījumā blīves ir izgatavotas ar atsperu sloksnēm no augstas leģētā tērauda, ​​īpaši precīzi apstrādājot gan darba virsmas, gan galus. Metāla izplešanās pielaides karsēšanas rezultātā pasliktina to īpašības - gandrīz neiespējami izvairīties no gāzes izplūdes blīvējuma plākšņu gala sekcijās (virzuļdzinējos labirinta efektu izmanto, uzstādot blīvgredzenus ar spraugām dažādos virzienos).
Pēdējos gados plombu uzticamība ir krasi palielinājusies. Dizaineri atraduši jaunus materiālus blīvēm. Tomēr par kādu izrāvienu pagaidām runāt nevajag. Plombas joprojām ir RPD vājais kakls.
Sarežģītā rotora blīvējuma sistēma prasa efektīvu berzes virsmu eļļošanu. RPD patērē vairāk eļļas nekā četrtaktu virzuļdzinējs (no 400 gramiem līdz 1 kilogramam uz 1000 kilometriem). Šajā gadījumā eļļa sadeg kopā ar degvielu, kas negatīvi ietekmē dzinēju videi draudzīgumu. RPD izplūdes gāzēs ir vairāk cilvēku veselībai bīstamu vielu nekā virzuļdzinēju izplūdes gāzēs.
Īpašas prasības tiek izvirzītas arī RPD izmantoto eļļu kvalitātei. Tas, pirmkārt, ir saistīts ar tendenci uz palielinātu nodilumu (sakarā ar lielo saskarē esošo daļu - rotora un dzinēja iekšējās kameras laukumu), un, otrkārt, ar pārkaršanu (atkal palielinātas berzes dēļ un paša dzinēja mazais izmērs). Neregulāras eļļas maiņas ir nāvējošas RPD, jo vecajā eļļā esošās abrazīvās daļiņas ievērojami palielina dzinēja nodilumu un dzinēja hipotermiju. Auksta dzinēja iedarbināšana un nepietiekama iesildīšana noved pie tā, ka rotora blīvējumu saskares zonā ar sadegšanas kameras virsmu un sānu vākiem ir maz eļļošanas. Ja virzuļdzinējs saķeras pārkarsējot, tad RPD visbiežāk rodas auksta dzinēja iedarbināšanas laikā (vai braucot aukstā laikā, kad dzesēšana ir pārmērīga).
Kopumā RPD darba temperatūra ir augstāka nekā virzuļdzinējiem. Termiski visvairāk noslogotā vieta ir sadegšanas kamera, kurai ir mazs tilpums un attiecīgi paaugstināta temperatūra, kas apgrūtina degvielas-gaisa maisījuma aizdegšanos (RPD ir pakļauti detonācijai sadegšanas kameras paplašinātās formas dēļ, ko var attiecināt arī uz šāda veida dzinēja trūkumiem). Līdz ar to RPD stingrība attiecībā uz sveču kvalitāti. Parasti tie tiek uzstādīti šajos dzinējos pa pāriem.
Rotācijas virzuļdzinēji ar izcilām jaudas un ātruma īpašībām izrādās mazāk elastīgi (vai mazāk elastīgi) nekā virzuļdzinēji. Tie dod optimālu jaudu tikai pie pietiekami lielā ātruma, kas liek dizaineriem izmantot RPD kopā ar daudzpakāpju pārnesumkārbām un sarežģī automātisko pārnesumkārbu konstrukciju. Galu galā RPD nav tik ekonomiski, kā teorētiski vajadzētu būt.

Praktisks pielietojums automobiļu rūpniecībā

Visplašāk RPD tika izmantotas pagājušā gadsimta 60. gadu beigās un 70. gadu sākumā, kad Wankel dzinēja patentu iegādājās 11 vadošie autoražotāji pasaulē.
1967. gadā vācu kompānija NSU izgatavoja sērijveida NSU Ro 80 biznesa klases vieglo automašīnu. Šis modelis tika ražots 10 gadus un pārdots visā pasaulē 37204 eksemplāru apjomā. Auto bija populārs, taču tajā uzstādītā RPD nepilnības galu galā sagrāva šī brīnišķīgā auto reputāciju. Uz izturīgo konkurentu fona NSU Ro 80 modelis izskatījās "bāls" - nobraukums pirms dzinēja kapitālā remonta nepārsniedza 50 tūkstošus kilometru ar deklarētajiem 100 tūkstošiem kilometru.
Koncerns Citroen, Mazda, VAZ eksperimentēja ar RPD. Vislielākos panākumus guva Mazda, kas savu vieglo automašīnu ar RPD izlaida tālajā 1963. gadā, četrus gadus pirms NSU Ro 80 ieviešanas. Šodien Mazda RX sērijas sporta automobiļus aprīko ar RPD. Mūsdienu Mazda RX-8 automašīnām nav daudz Fēliksa Vankela RPD nepilnību. Tie ir diezgan videi draudzīgi un uzticami, lai gan automašīnu īpašnieki un remonta speciālisti tos uzskata par "kaprīziem".

Praktisks pielietojums motociklu industrijā

70. un 80. gados daži motociklu ražotāji eksperimentēja ar RPD – Hercules, Suzuki un citi. Šobrīd maza apjoma "rotācijas" motociklu ražošana ir izveidota tikai Norton, kas ražo NRV588 modeli un gatavo NRV700 motociklu sērijveida ražošanai.
Norton NRV588 ir sporta motocikls, kas aprīkots ar divu rotoru dzinēju, kura kopējais tilpums ir 588 kubikcentimetri un attīsta 170 zirgspēku jaudu. Ar motocikla sauso svaru 130 kg sporta motocikla jaudas un svara attiecība izskatās burtiski pārmērīga. Šīs mašīnas dzinējs ir aprīkots ar mainīgu ieplūdes ceļu un elektroniskām degvielas iesmidzināšanas sistēmām. Par NRV700 modeli zināms tikai tas, ka šī sporta motocikla RPD jauda sasniegs 210 ZS.

Dzinēja virzulis ir daļa, kurai ir cilindriska forma un kas cilindra iekšpusē veic abpusējās kustības. Tā ir viena no dzinējam raksturīgākajām detaļām, jo ​​tieši ar tās palīdzību notiek iekšdedzes dzinējā notiekošā termodinamiskā procesa realizācija. Virzulis:

• uztverot gāzu spiedienu, nodod iegūto spēku uz;
• noblīvē sadegšanas kameru;
• noņem no tā lieko siltumu.

Augšējā fotoattēlā ir redzami četri dzinēja virzuļa gājieni.

Ekstrēmi apstākļi nosaka virzuļa materiālu

Virzulis tiek darbināts ekstremālos apstākļos, kuru raksturīgās īpašības ir augstas: spiediens, inerces slodzes un temperatūras. Tāpēc galvenās prasības materiāliem tā ražošanai ir:

• augsta mehāniskā izturība;
• laba siltumvadītspēja;
• zems blīvums;
• nenozīmīgs lineārās izplešanās koeficients, antifrikcijas īpašības;
• laba izturība pret koroziju.

Nepieciešamie parametri atbilst īpašiem alumīnija sakausējumiem, kas atšķiras ar izturību, karstumizturību un vieglumu. Retāk virzuļu ražošanā tiek izmantots pelēkais čuguns un tērauda sakausējumi.

Virzuļi var būt:

• cast;
• kalti.

Pirmajā versijā tie ir izgatavoti ar injekcijas formēšanu. Kaltie tiek izgatavoti, štancējot no alumīnija sakausējuma ar nelielu silīcija piedevu (vidēji apmēram 15%), kas ievērojami palielina to izturību un samazina virzuļa izplešanās pakāpi darba temperatūras diapazonā.

Virzuļa konstrukcijas iezīmes nosaka tā mērķis

Galvenie nosacījumi, kas nosaka virzuļa konstrukciju, ir dzinēja tips un sadegšanas kameras forma, tajā notiekošā sadegšanas procesa īpatnības. Strukturāli virzulis ir viengabalains elements, kas sastāv no:

• galvas (apakšas);
• blīvējuma daļa;
• svārki (vadošā daļa).

Vai benzīna dzinēja virzulis atšķiras no dīzeļdzinēja? Benzīna un dīzeļdzinēju virzuļu galvu virsmas ir strukturāli atšķirīgas. Benzīna dzinējā galvas virsma ir plakana vai tuvu tai. Dažreiz tajā tiek veidotas rievas, kas veicina pilnīgu vārstu atvēršanu. Ar tiešās degvielas iesmidzināšanas sistēmu (SNVT) aprīkoto dzinēju virzuļiem ir raksturīga sarežģītāka forma. Dīzeļdzinēja virzuļa galva ievērojami atšķiras no benzīna dzinēja - pateicoties noteiktas formas sadegšanas kamerai tajā, tiek nodrošināta labāka virpuļa un maisījuma veidošanās.

Fotoattēlā parādīta motora virzuļa diagramma.

Virzuļa gredzeni: veidi un sastāvs

Virzuļa blīvējuma daļā ir virzuļa gredzeni, kas nodrošina ciešu savienojumu starp virzuli un cilindru. Motora tehnisko stāvokli nosaka tā blīvēšanas spēja. Atkarībā no dzinēja veida un mērķa tiek izvēlēts gredzenu skaits un to atrašanās vieta. Visizplatītākā shēma ir divu kompresijas un viena eļļas skrāpja gredzenu shēma.

Virzuļa gredzeni ir izgatavoti galvenokārt no īpaša pelēka kaļamā čuguna, kam ir:

• augsti stabili izturības un elastības rādītāji darba temperatūrā visā gredzena kalpošanas laikā;
• augsta nodilumizturība intensīvas berzes apstākļos;
• labas pretberzes īpašības;
• spēja ātri un efektīvi ielauzties cilindra virsmā.

Pateicoties leģējošām hroma, molibdēna, niķeļa un volframa piedevām, gredzenu karstumizturība ir ievērojami palielināta. Uzklājot speciālus porainā hroma un molibdēna pārklājumus, tinot vai fosfatējot gredzenu darba virsmas, tie uzlabo to ieskriešanu, palielina nodilumizturību un aizsardzību pret koroziju.

Kompresijas gredzena galvenais mērķis ir novērst gāzu iekļūšanu no sadegšanas kameras motora karterī. Īpaši lielas slodzes krīt uz pirmo kompresijas gredzenu. Tāpēc dažu piespiedu benzīna un visu dīzeļdzinēju virzuļu gredzenu ražošanā tiek uzstādīts tērauda ieliktnis, kas palielina gredzenu izturību un nodrošina maksimālu kompresiju. Kompresijas gredzenu forma var būt:

• trapecveida;
• mucas formas;
• tkonisks.

Dažu gredzenu ražošanā tiek veikta griešana (griešana).

Eļļas skrāpja gredzens ir atbildīgs par liekās eļļas noņemšanu no cilindra sienām un novēršot tās iekļūšanu sadegšanas kamerā. Tas izceļas ar daudzu drenāžas caurumu klātbūtni. Daži gredzeni ir veidoti ar atsperu paplašinātājiem.

Virzuļa vadotnes (pretējā gadījumā apmales) forma var būt konusa vai mucas formas, kas ļauj kompensēt tā izplešanos, kad tiek sasniegta augsta darba temperatūra. Viņu ietekmē virzuļa forma kļūst cilindriska. Virzuļa sānu virsma ir pārklāta ar antifrikcijas materiāla slāni, lai samazinātu berzes radītos zudumus, šim nolūkam tiek izmantots grafīts vai molibdēna disulfīds. Izciļņu caurumi virzuļa apvalkā ļauj nostiprināt virzuļa tapu.

Vienību, kas sastāv no virzuļa, kompresijas, eļļas skrāpju gredzeniem, kā arī virzuļa tapas parasti sauc par virzuļu grupu. Savienojuma ar savienojošo stieni funkcija ir piešķirta tērauda virzuļa tapai, kurai ir cauruļveida forma. Tam ir prasības:

• minimāla deformācija ekspluatācijas laikā;
• augsta izturība pie mainīgas slodzes un nodilumizturība;
• laba triecienizturība;
• maza masa.

Saskaņā ar uzstādīšanas metodi virzuļa tapas var būt:

• nostiprināts virzuļa izciļņos, bet griežas klaņa galvā;
• nostiprināts savienojošā stieņa galvā un griezties virzuļa izciļņos;
• brīvi rotējošs virzuļa izciļņos un klaņa galvā.

Pirksti, kas uzstādīti saskaņā ar trešo opciju, tiek saukti par peldošiem. Tie ir vispopulārākie, jo to garuma un apkārtmēra nodilums ir niecīgs un vienmērīgs. Izmantojot tos, tiek samazināts sagrābšanas risks. Turklāt tos ir viegli uzstādīt.

Liekā siltuma noņemšana no virzuļa

Papildus ievērojamai mehāniskai slodzei virzulis ir pakļauts arī ārkārtīgi augstas temperatūras negatīvajai ietekmei. Siltums tiek noņemts no virzuļu grupas:

• dzesēšanas sistēma no cilindra sienām;
• virzuļa iekšējais dobums, pēc tam - virzuļa tapa un savienojošais stienis, kā arī eļļošanas sistēmā cirkulējošā eļļa;
• daļēji aukstā gaisa-degvielas maisījums tiek piegādāts cilindriem.

No virzuļa iekšējās virsmas tā dzesēšana tiek veikta, izmantojot:

• eļļas izšļakstīšana caur speciālu sprauslu vai caurumu savienojošā stieņā;
• eļļas migla cilindra dobumā;
• eļļas ievadīšana gredzenu zonā, īpašā kanālā;
• eļļas cirkulācija virzuļa galvā caur cauruļveida spoli.

Video - iekšdedzes dzinēja darbība (gājieni, virzulis, maisījums, dzirkstele):

Video par četrtaktu dzinēju - darbības princips:

• nodrošina mehānisko spēku pārnesi uz savienojošo stieni;
• ir atbildīgs par degvielas sadegšanas kameras blīvēšanu;
• nodrošina savlaicīgu liekā siltuma izvadīšanu no sadegšanas kameras

Virzuļa darbs notiek sarežģītos un daudzējādā ziņā bīstamos apstākļos - pie paaugstinātas temperatūras un palielinātām slodzēm, tāpēc īpaši svarīgi, lai virzuļi dzinējiem atšķirtos ar efektivitāti, uzticamību un nodilumizturību. Tāpēc to ražošanai tiek izmantoti viegli, bet izturīgi materiāli - karstumizturīgs alumīnijs vai tērauda sakausējumi. Virzuļus izgatavo ar divām metodēm – liešanu vai štancēšanu.

Virzuļa dizains

Motora virzulim ir diezgan vienkāršs dizains, kas sastāv no šādām daļām:

Volkswagen AG

1. ICE virzuļa galva
2. virzuļa tapa
3. Stiprinājuma gredzens
4. Boss
5. savienojošais stienis
6. Tērauda ieliktnis
7. Kompresijas gredzens viens
8. Otrais kompresijas gredzens
9. Eļļas skrāpja gredzens

Virzuļa konstrukcijas īpašības vairumā gadījumu ir atkarīgas no dzinēja veida, tā sadegšanas kameras formas un izmantotās degvielas veida.

Apakšā

Apakšdaļai var būt dažāda forma atkarībā no tā veicamajām funkcijām – plakana, ieliekta un izliekta. Ieliektā dibena forma nodrošina efektīvāku sadegšanas kameras darbību, tomēr tas veicina lielāku nogulšņu veidošanos degvielas sadegšanas laikā. Dibena izliektā forma uzlabo virzuļa veiktspēju, bet tajā pašā laikā samazina degvielas maisījuma sadegšanas procesa efektivitāti kamerā.

Virzuļa gredzeni

Zem apakšas ir īpašas rievas (rievas) virzuļa gredzenu uzstādīšanai. Attālumu no apakšas līdz pirmajam kompresijas gredzenam sauc par šaušanas zonu.

Virzuļa gredzeni ir atbildīgi par uzticamu savienojumu starp cilindru un virzuli. Tie nodrošina drošu hermētiskumu, jo cieši pieguļ cilindra sienām, ko pavada intensīvs berzes process. Lai samazinātu berzi, tiek izmantota motoreļļa. Virzuļa gredzeni ir izgatavoti no čuguna.

Virzuļa gredzenu skaits, ko var uzstādīt virzulī, ir atkarīgs no izmantotā dzinēja veida un tā mērķa. Bieži tiek uzstādītas sistēmas ar vienu eļļas skrāpja gredzenu un diviem kompresijas gredzeniem (pirmo un otro).

Eļļas skrāpja gredzens un kompresijas gredzeni

Eļļas skrāpja gredzens nodrošina savlaicīgu liekās eļļas noņemšanu no cilindra iekšējām sienām, un kompresijas gredzeni novērš gāzu iekļūšanu karterī.

Kompresijas gredzens, kas atrodas pirmais, virzuļa darbības laikā saņem lielāko daļu inerciālo slodžu.

Lai samazinātu slodzi daudzos dzinējos, gredzenveida rievā ir uzstādīts tērauda ieliktnis, kas palielina gredzena izturību un saspiešanas pakāpi. Kompresijas tipa gredzenus var izgatavot trapecveida, mucas, konusa formā, ar izgriezumu.

Eļļas skrāpja gredzens vairumā gadījumu ir aprīkots ar daudziem caurumiem eļļas novadīšanai, dažreiz ar atsperes paplašinātāju.

virzuļa tapa

Šī ir cauruļveida daļa, kas ir atbildīga par uzticamu virzuļa savienojumu ar savienojošo stieni. Izgatavots no tērauda sakausējuma. Uzstādot virzuļa tapu izciļņos, tas ir cieši nostiprināts ar īpašiem fiksējošiem gredzeniem.

Virzulis, virzuļa tapa un gredzeni kopā veido tā saukto dzinēja virzuļu grupu.

Svārki

Virzuļa ierīces virzošā daļa, ko var izgatavot konusa vai mucas formā. Virzuļa apmale ir aprīkota ar diviem izciļņiem savienošanai ar virzuļa tapu.

Lai samazinātu berzes zudumus, uz svārku virsmas tiek uzklāts plāns antifrikcijas līdzekļa slānis (bieži tiek izmantots grafīts vai molibdēna disulfīds). Svārku apakšējā daļa ir aprīkota ar eļļas skrāpja gredzenu.

Obligāts process virzuļa ierīces darbībai ir tā dzesēšana, ko var veikt ar šādām metodēm:

• eļļas izsmidzināšana caur savienojošā stieņa vai sprauslas caurumiem;
• eļļas kustība pa spoli virzuļa galvā;
• eļļas piegāde gredzenu laukumam caur gredzenveida kanālu;
• eļļas migla

Blīvējuma daļa

Blīvējošā daļa un apakšdaļa ir savienotas virzuļa galvas veidā. Šajā ierīces daļā ir virzuļa gredzeni - eļļas skrāpis un kompresija. Gredzenu kanālos ir mazi caurumi, pa kuriem izlietotā eļļa nonāk virzulī un pēc tam ieplūst karterī.

Kopumā iekšdedzes dzinēja virzulis ir viena no visvairāk noslogotajām daļām, kas tiek pakļauta spēcīgai dinamiskai un vienlaikus termiskai iedarbībai. Tas izvirza paaugstinātas prasības gan virzuļu ražošanā izmantotajiem materiāliem, gan to izgatavošanas kvalitātei.

Rotācijas virzuļdzinējs vai Vankela dzinējs ir motors, kurā kā galvenais darba elements tiek veiktas planētu apļveida kustības. Šis ir principiāli atšķirīgs dzinēja veids, kas atšķiras no ICE saimes virzuļu kolēģiem.

Šādas vienības konstrukcijā tiek izmantots rotors (virzulis) ar trim virsmām, kas ārēji veido Reuleaux trīsstūri, veicot apļveida kustības īpaša profila cilindrā. Visbiežāk cilindra virsmu veido gar epitrohoīdu (plakanu līkni, ko iegūst punkts, kas ir stingri savienots ar apli, kas pārvietojas pa cita apļa ārējo malu). Praksē jūs varat atrast citu formu cilindru un rotoru.

Sastāvdaļas un darbības princips

RPD tipa dzinēja ierīce ir ārkārtīgi vienkārša un kompakta. Uz iekārtas ass ir uzstādīts rotors, kas ir stingri savienots ar zobratu. Pēdējais ir savienots ar statoru. Rotors, kuram ir trīs virsmas, pārvietojas pa epitrohoīdu cilindrisku plakni. Rezultātā cilindra darba kameru mainīgie tilpumi tiek nogriezti, izmantojot trīs vārstus. Blīvplāksnes (gala un radiālā tipa) tiek nospiestas pret cilindru gāzes iedarbībā un centripetālo spēku un lentes atsperu darbības dēļ. Izrādās 3 izolētas dažāda tilpuma kameras. Šeit tiek veikti ienākošā degvielas un gaisa maisījuma saspiešanas procesi, gāzu izplešanās, kas rada spiedienu uz rotora darba virsmu un attīra sadegšanas kameru no gāzēm. Rotora apļveida kustība tiek pārnesta uz ekscentrisko asi. Pati ass atrodas uz gultņiem un nodod griezes momentu uz transmisijas mehānismiem. Šajos motoros tiek veikta divu mehānisko pāru vienlaicīga darbība. Viens, kas sastāv no zobratiem, regulē paša rotora kustību. Otrs virzuļa rotējošo kustību pārvērš ekscentriskās ass rotējošā kustībā.

Rotācijas virzuļdzinēja daļas

Vankela dzinēja darbības princips

Izmantojot VAZ transportlīdzekļiem uzstādīto dzinēju piemēru, var minēt šādus tehniskos parametrus:
- 1,308 cm3 - RPD kameras darba tilpums;
- 103 kW / 6000 min-1 - nominālā jauda;
- 130 kg dzinēja svars;
- 125 000 km - dzinēja kalpošanas laiks līdz pirmajam pilnīgam remontam.

maisījuma veidošanās

Teorētiski RPD izmanto vairākus maisījumu veidošanas veidus: ārējo un iekšējo, pamatojoties uz šķidro, cieto, gāzveida kurināmo.
Attiecībā uz cieto kurināmo ir vērts atzīmēt, ka to sākotnēji gazificē gāzes ģeneratoros, jo tie palielina pelnu veidošanos balonos. Tāpēc gāzveida un šķidrais kurināmais praksē ir kļuvis plašāk izplatīts.
Pats maisījuma veidošanās mehānisms Wankel dzinējos būs atkarīgs no izmantotās degvielas veida.
Lietojot gāzveida degvielu, tā sajaukšanās ar gaisu notiek īpašā nodalījumā pie dzinēja ieplūdes. Uzliesmojošais maisījums nonāk cilindros gatavā veidā.

No šķidrās degvielas maisījumu sagatavo šādi:

1. Gaiss tiek sajaukts ar šķidro degvielu pirms nonākšanas cilindros, kur nokļūst degmaisījums.
2. Šķidrā degviela un gaiss atsevišķi nonāk motora cilindros, un jau cilindra iekšpusē tie tiek sajaukti. Darba maisījumu iegūst, saskaroties ar atlikušajām gāzēm.

Attiecīgi degvielas-gaisa maisījumu var pagatavot ārpus cilindriem vai to iekšpusē. No tā izriet dzinēju atdalīšana ar iekšēju vai ārēju maisījuma veidošanos.

RPD funkcijas

Priekšrocības

Rotācijas virzuļdzinēju priekšrocības salīdzinājumā ar standarta benzīna dzinējiem:

- Zems vibrācijas līmenis.
RPD tipa motoros turp un atpakaļ kustība netiek pārveidota par rotāciju, kas ļauj iekārtai izturēt lielus ātrumus ar mazāku vibrāciju.

— Labas dinamiskās īpašības.
Pateicoties tā konstrukcijai, šāds automašīnā uzstādīts motors ļauj to paātrināt virs 100 km/h lielā ātrumā bez pārmērīgas slodzes.

- Labs jaudas blīvums ar mazu svaru.
Tā kā dzinēja konstrukcijā nav kloķvārpstas un klaņi, RPD tiek sasniegta neliela kustīgo daļu masa.

- Šāda veida dzinējos praktiski nav eļļošanas sistēmas.
Eļļu pievieno tieši degvielai. Degvielas un gaisa maisījums pats ieeļļo berzes pārus.

- Rotācijas virzuļa tipa motoram ir mazi izmēri.
Uzstādītais rotācijas virzuļmotors ļauj maksimāli izmantot automašīnas motora nodalījuma lietderīgo platību, vienmērīgi sadalīt slodzi uz automašīnas asīm un labāk aprēķināt pārnesumkārbas elementu un mezglu izvietojumu. Piemēram, tādas pašas jaudas četrtaktu dzinējs būs divreiz lielāks par rotācijas dzinēju.

Vankela dzinēja trūkumi

— Motoreļļas kvalitāte.
Darbinot šāda veida dzinējus, ir jāpievērš pienācīga uzmanība Wankel dzinējos izmantotās eļļas kvalitatīvajam sastāvam. Rotoram un dzinēja kamerai iekšpusē ir attiecīgi liels kontakta laukums, dzinējs ātrāk nolietojas, un šāds dzinējs pastāvīgi pārkarst. Neregulāra eļļas maiņa rada lielus dzinēja bojājumus. Motora nodilums daudzkārt palielinās, jo izmantotajā eļļā ir abrazīvās daļiņas.

— aizdedzes sveču kvalitāte.
Šādu dzinēju operatoriem ir jābūt īpaši prasīgiem pret aizdedzes sveču sastāva kvalitāti. Sadegšanas kamerā tā mazā tilpuma, paplašinātās formas un augstās temperatūras dēļ maisījuma aizdegšanās process ir sarežģīts. Sekas ir paaugstināta darba temperatūra un periodiska sadegšanas kameras detonācija.

— Blīvēšanas elementu materiāli.
Būtisku RPD tipa motora trūkumu var saukt par neuzticamu blīvējumu organizēšanu starp spraugām starp kameru, kurā deg degviela, un rotoru. Šāda motora rotora ierīce ir diezgan sarežģīta, tāpēc blīves ir nepieciešamas gan gar rotora malām, gan gar sānu virsmu saskarē ar dzinēja pārsegiem. Virsmas, kas ir pakļautas berzei, ir pastāvīgi jāieeļļo, kā rezultātā palielinās eļļas patēriņš. Prakse rāda, ka RPD tipa motors var patērēt no 400 g līdz 1 kg eļļas uz katriem 1000 km. Tiek samazināta dzinēja videi draudzīgā darbība, jo degviela sadeg kopā ar eļļu, kā rezultātā vidē nonāk liels daudzums kaitīgu vielu.

To trūkumu dēļ šādi motori netiek plaši izmantoti automobiļu rūpniecībā un motociklu ražošanā. Bet, pamatojoties uz RPD, tiek ražoti kompresori un sūkņi. Aeromodelieri bieži izmanto šos dzinējus, lai izveidotu savus modeļus. Tā kā efektivitātes un uzticamības prasības ir zemas, dizaineri šādos dzinējos neizmanto sarežģītu blīvēšanas sistēmu, kas ievērojami samazina tā izmaksas. Tā dizaina vienkāršība ļauj to bez problēmām integrēt lidmašīnas modelī.

Rotācijas virzuļa konstrukcijas efektivitāte

Neskatoties uz vairākiem trūkumiem, pētījumi liecina, ka Wankel dzinēja kopējā efektivitāte pēc mūsdienu standartiem ir diezgan augsta. Tās vērtība ir 40 - 45%. Salīdzinājumam, virzuļu iekšdedzes dzinējos efektivitāte ir 25%, mūsdienu turbodīzeļos - aptuveni 40%. Augstākā efektivitāte virzuļdīzeļdzinējiem ir 50%. Līdz šim zinātnieki turpina darbu, lai atrastu rezerves dzinēju efektivitātes uzlabošanai.

Motora galīgā efektivitāte sastāv no trim galvenajām daļām:

1. Degvielas efektivitāte (rādītājs, kas raksturo racionālu degvielas izmantošanu dzinējā).

Pētījumi šajā jomā liecina, ka pilnībā izdeg tikai 75% degvielas. Tiek uzskatīts, ka šī problēma tiek atrisināta, atdalot gāzu sadegšanas un izplešanās procesus. Ir jāparedz īpašu kameru izvietojums optimālos apstākļos. Degšanai jānotiek slēgtā tilpumā, ievērojot temperatūras un spiediena paaugstināšanos, izplešanās procesam jānotiek zemā temperatūrā.

1. Mehāniskā efektivitāte (raksturo darbu, kura rezultāts bija patērētājam nodotā ​​galvenās ass griezes momenta veidošanās).

Aptuveni 10% dzinēja darba tiek tērēti palīgagregātu un mehānismu iedarbināšanai. Šo defektu var novērst, veicot izmaiņas dzinēja ierīcē: kad galvenais kustīgais darba elements nepieskaras nekustīgajam korpusam. Visā galvenā darba elementa ceļā ir jābūt nemainīgam griezes momenta svirai.

1. Siltuma efektivitāte (rādītājs, kas atspoguļo kurināmā sadegšanas rezultātā saražotās siltumenerģijas daudzumu, kas tiek pārvērsts lietderīgā darbā).

Praksē 65% no saņemtās siltumenerģijas kopā ar izplūdes gāzēm izplūst ārējā vidē. Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka ir iespējams panākt siltuma efektivitātes paaugstināšanu gadījumā, ja dzinēja konstrukcija ļautu sadedzināt degvielu siltumizolētā kamerā tā, lai jau pašā sākumā tiktu sasniegta maksimālā temperatūra, un beigās šī temperatūra tiek samazināta līdz minimālajām vērtībām, ieslēdzot tvaika fāzi.

Rotācijas virzuļdzinēja pašreizējais stāvoklis

Dzinēja masveida pielietošanas veidā radās būtiskas tehniskas grūtības:
– kvalitatīva darba procesa attīstība nelabvēlīgā kamerā;
- darba apjomu blīvējuma hermētiskuma nodrošināšana;
– tādu virsbūves daļu konstrukcijas projektēšana un izveidošana, kas uzticami kalpos visu dzinēja dzīves ciklu bez deformācijas ar nevienmērīgu šo detaļu karsēšanu.
Milzīgā pētniecības un izstrādes darba rezultātā šīm firmām izdevās atrisināt gandrīz visas vissarežģītākās tehniskās problēmas ceļā uz RPD izveidi un nonākt rūpnieciskās ražošanas stadijā.

Pirmo sērijveidā ražoto NSU Spider ar RPD ražoja NSU Motorenwerke. Sakarā ar biežu dzinēju remontu iepriekš minēto tehnisko problēmu dēļ Wankel dzinēja dizaina izstrādes agrīnā stadijā NSU pieņemtās garantijas noveda pie finansiālas sagrāves un bankrota, un tai sekojošā apvienošanās ar Audi 1969. gadā.
Laikā no 1964. līdz 1967. gadam tika saražotas 2375 automašīnas. 1967. gadā Spider tika pārtraukta un aizstāta ar NSU Ro80 ar otrās paaudzes rotējošo dzinēju; Desmit Ro80 ražošanas gados tika saražotas 37 398 automašīnas.

Visveiksmīgāk ar šīm problēmām tikuši galā Mazda inženieri. Tas joprojām ir vienīgais masveida mašīnu ražotājs ar rotējošiem virzuļdzinējiem. Modificētais dzinējs ir sērijveidā uzstādīts uz Mazda RX-7 kopš 1978. gada. Kopš 2003. gada pēctecība ir pārņēmusi Mazda RX-8 modeli, un šobrīd tā ir masveida un vienīgā automašīnas versija ar Wankel dzinēju.

Krievijas RPD

Pirmā rotācijas dzinēja pieminēšana Padomju Savienībā ir datēta ar 60. gadiem. Rotācijas virzuļdzinēju izpēte sākās 1961. gadā ar attiecīgu PSRS Automobiļu rūpniecības ministrijas un Lauksaimniecības ministrijas dekrētu. Rūpnieciskais pētījums ar turpmākiem secinājumiem par šī dizaina ražošanu sākās 1974. gadā VAZ. īpaši šim nolūkam tika izveidots Rotācijas virzuļu dzinēju īpašais projektēšanas birojs (SKB RPD). Tā kā nebija iespējams iegādāties licenci, sērijas Wankel no NSU Ro80 tika izjaukts un kopēts. Pamatojoties uz to, tika izstrādāts un samontēts dzinējs VAZ-311, un šis nozīmīgais notikums notika 1976. gadā. VAZ viņi izstrādāja veselu RPD līniju no 40 līdz 200 spēcīgiem dzinējiem. Dizaina pabeigšana vilkās gandrīz sešus gadus. Bija iespējams atrisināt vairākas tehniskas problēmas, kas saistītas ar gāzes un eļļas blīvējumu, gultņu darbību, atkļūdot efektīvu darbplūsmu nelabvēlīgā kamerā. VAZ savu pirmo sērijveida auto ar rotējošo dzinēju zem motora pārsega sabiedrībai prezentēja 1982. gadā, tas bija VAZ-21018. Auto ārēji un strukturāli bija kā visi šīs līnijas modeļi, ar vienu izņēmumu, proti, zem motora pārsega atradās vienas sekcijas rotācijas dzinējs ar 70 ZS jaudu. Izstrādes ilgums netraucēja notikt apmulsumam: visās 50 eksperimentālajās mašīnās darbības laikā notika dzinēja bojājumi, liekot rūpnīcai savā vietā uzstādīt parasto virzuļdzinēju.

VAZ 21018 ar rotācijas virzuļdzinēju

Konstatējuši, ka nepareizas darbības cēlonis ir mehānismu vibrācija un blīvējumu neuzticamība, dizaineri apņēmās projektu glābt. Jau 83. gadā parādījās divu sekciju VAZ-411 un VAZ-413 (ar jaudu attiecīgi 120 un 140 ZS). Neskatoties uz zemo efektivitāti un īso resursu, rotācijas dzinēja darbības joma joprojām tika atrasta - ceļu policijai, VDK un Iekšlietu ministrijai bija nepieciešami jaudīgi un neuzkrītoši transportlīdzekļi. Ar rotācijas dzinējiem aprīkotie žiguli un volga viegli apsteidza ārzemju automašīnas.

Kopš 20. gadsimta 80. gadiem SKB aizrauj jauna tēma – rotējošo dzinēju izmantošana radniecīgā nozarē – aviācijā. Atkāpšanās no galvenās RPD izmantošanas nozares noveda pie tā, ka priekšpiedziņas transportlīdzekļiem rotācijas dzinējs VAZ-414 tika izveidots tikai līdz 1992. gadam, un tas tika audzināts vēl trīs gadus. 1995. gadā VAZ-415 tika iesniegts sertifikācijai. Atšķirībā no priekšgājējiem tas ir universāls, un to var uzstādīt gan zem aizmugurējo riteņu piedziņas (klasiskā un GAZ), gan priekšpiedziņas automašīnām (VAZ, Moskvich) pārsega. Divu sekciju "Wankel" darba tilpums ir 1308 cm 3 un attīsta 135 ZS jaudu. pie 6000 apgr./min. "Deviņdesmit devītais" viņš paātrina līdz simtiem 9 sekundēs.

Rotācijas virzuļdzinējs VAZ-414

Šobrīd iekšzemes RPD izstrādes un ieviešanas projekts ir iesaldēts.

Zemāk ir video par ierīci un Wankel dzinēja darbību.