Quay về với cơ bản, hãy thảo luận điều kiện lý tưởng cho piston động cơ bốn kỳ và tìm ra thiết kế tốt nhất cho nó.
Điều kiện lý tưởng là:
(1) Có khối lượng nhẹ.
(2) Có thể tỏa nhiệt tốt vào không tích tụ nhiệt và không gõ cho dù tỷ số nén cao.
(3) Không bị nóng chảy trong điều kiện cháy không bình thường
(4) Luôn duy trì được màng dầu giữa piston và xi lanh.
(5) Khe hở giữa piston và xi lanh tương đương với màng dầu và không lớn hơn.
(6) Duy trì khe hở giữa piston và xi lanh trong mọi điều kiện nhiệt độ.
(7) Dầu không thể lọt vào buồng cháy.
(8) Hình dạng của buồng cháy giữa phần đỉnh piston và đầu quy lát là hình cầu.
(9) Carbon không bám trong rãnh xéc măng rãnh xéc măng phải dễ dàng lắp ráp và xoay nhẹ nhàng trong khi động cơ hoạt động.
(10) Không bị biến dạng đàn hồi tại chốt piston bởi tải trọng và áp lực nén, màng dầu không bị mất khi động cơ chạy.
(11) Không bị biến dạng dẻo sau thời gian dài sử dụng.
Piston thỏa mãn tất cả các điều kiện trên không thể có, nó có thể không thỏa mãn một trong các yếu tố trên, tất cả các piston cho động cơ bốn kỳ liên tục được cải tiến để thỏa mãn tất cả các điều kiện
nêu trên..
1. Khối lượng nhẹ:
Pistons luôn yêu cầu thật nhẹ, nhẹ sẽ tốt như thế nào? Hãy xem biểu đồ dưới:
Biểu đồ chỉ ra tỷ lệ tổn hao công suất dịch chuyển (piston, xéc măng, phe cài, ắc piston và tay biên) của động cơ. Vì tốc độ động cơ tăng, tổn hao lặp lại tăng, để giảm tổn hao thì piston cần phải nhẹ công suất sẽ tăng
2. Có thể tỏa nhiệt tốt vào không tích tụ nhiệt và không gõ cho dù tỷ số nén cao
Cho động cơ xăng, Khả năng tỏa nhiệt trong buồng cháy bao gồm cả trên đỉnh của piston. Dường như việc mất nhiệt sẽ giảm việc cháy và ảnh hưởng tới chuyển hóa năng lượng nếu như toàn bộ mặt tiếp xúc giống như gốm sứ. Không có trường hợp nào như vậy. Nhiệt độ trong buồng cháy tăng quá mức và kích nổ sảy ra sẽ không thể kiểm soát. Ngược lại nếu mất quá nhiều nhiệt thì năng lượng sẽ bị tiêu phí.
Nếu nó tích tụ nhiệt ở một số điểm có nhiệt độ nóng hơn nó sẽ là các tâm lửa và ở đó sẽ có đánh lửa bất thường có thể xảy ra. Và biến dạng bất thường của piston cũng có thể xả ra do dãn nở nhiệt.
3. Không bị nóng chảy cho dù cháy bất thường:
Piston sẽ vô dụng nếu đỉnh hay rãnh xéc măng nóng chảy khi kích nổ xuất hiện, do đó đỉnh của piston phải có tính tản nhiệt nhanh và chịu đựng được nhiệt độ. Và nó được chế tạo với vật liệu chịu nhiệt và xử lý nhiệt đặc biệt.
4. Luôn duy trì màng dầu giữa xi lanh và piston:
Piston không được trực tiếp xúc vào xi lanh trong khi hoạt động, bề mặt kim loại sẽ bị kẹt ngay lập tức. Nó phải luôn trượt nhẹ nhàng trên nhau thông qua một lớp dầu. Piston và xi lanh luôn trà sát lên nhau nhưng thực tế nó có một lớp dầu nằm giữa và không gây xước giống như tàu đêm khí. Nếu mặt của xi lanh và piston luôn bóng láng như gương thì nó không duy trì được lớp dầu này. Lớp dầu như một lớp da cho việc tiếp xúc của bề mặt kim loại. Ngày nay bề mặt của piston và xi lanh sau khi gia công có các rãnh nhỏ li ty để duy trì màng dầu.
5. Khe hở giữa piston và xi lanh tương đương với độ dày màng dầu:
Khe hở giữa piston và xi lanh tạo ra tiếng ồn khi hoạt động. Đặc biệt nhận thấy khi hoạt động ở tốc độ cao nhưng tiếng ồn ở tốc độ thấp cũng dế dàng nhận biết tiếng ồn sẽ không xuất hiện nếu khe hở giữa nó và xi lanh không lớn hơn lớp màng dầu.
Đây là phát biểu cực đoan vì khe hở của piston được thiết kế để cho khí ga có thể đi vào bên trong của xéc măng. Do đó không thể nói là khe hở tốt nhất nếu như nó tương đương với độ dầy của màng dầu.
6. Duy trì khe hở giữa piston và xi lanh trong mọi điều kiện nhiệt độ:
Nó thay đổi khi động cơ nguội (khi khởi động buối sáng) và khi động cơ nóng (sau khi làm ấm và khi chạy có tải) điều này bởi vì có sự khác biệt về hệ số giãn nở dài bởi nhiệt độ giữa piston làm bằng nhôm và xi lanh bằng thép, nhôm có hệ số giãn nở gấp đôi thép. Khe hở được thiết kế trở nên tốt nhất khi động cơ nóng và nó sẽ lớn hơn khi động cơ nguội. Do đó tiếng động va đập dễ nhận thấy lúc động cơ nguội và chạy cầm chừng.
Nếu khe hở được giữ không thay đổi thì động cơ sẽ hoàn toàn êm.
7. Dầu không được đi vào buồng cháy:
Chúng ta đã nói dầu yêu cầu để bôi trơn xi lanh và pisotn , Nhưng nếu dầu thấm vào trong buồng cháy nó sẽ cháy cùng nhiên liệu..
Đó là lý do tại sao dầu hao trong quá trình sử dụng, tự thân mất dầu thì không có gì nghiêm trọng, nhưng nếu lượng này tăng lên thì khói trắng sẽ xuất hiện tại ống xả và muội bám vào xéc măng làm nó bị kẹt. Dầu bôi trơn xi lanh cần được gạt về lốc máy bởi xéc măng.
8. Hình dạng của buồng cháy giữa phần đỉnh piston và đầu quy lát là hình cầu:
Nếu hình dạng buồng cháy duy trì hình cầu ở kỳ nén và cháy sinh công. Thì mức độ đậm đặc của hỗn hợp vào buồng cháy thuần nhất, cháy lý tưởng sẽ xảy ra khi tia lửa nằm ở trung tâm của hình cầu.
Hình dạng tồi nhất của buồng cháy là đầu thì lõm sâu và đỉnh piston nhô ra lớn trong buồng cháy lửa sẽ không trải dài trong buồng cháy, hiệu suất sẽ không dễ dàng cải thiện bởi việc tăng tỷ số nén.
9. Muội cacbon không được bám vào rãnh xec măng và xec măng phải xoay nhẹ nhàng khi họa động:
Bạn có thể nghĩ rằng xéc măng hoàn toàn lỏng trong piston khi ráp vào rãnh. Nó có thể ấn sâu vào rãnh nếu bạn ép từ bên ngoài, bạn có thể ngạc nhiên về cấu trúc khí ga làm kín hoàn toàn.
Đúng ở điểm này mức độ kín của khí ga được kiểm soát bởi việc trượt nhẹ nhàng của xéc măng trong rãnh và khe hở của nó. Nếu muội các bon không bám và rãnh không mòn hoặc biến dạng thì kín khí ga có thể kiểm soát.
10. Không mềm dèo khi cong trong khi có tải hay áp lực cháy khi hoạt động:
Tất cả áp lực cháy piston nhận được từ khí cháy được đỡ bởi chốt ắc piston nhỏ bé, áp lực lên tới 35000 N (khoảng 3.5 ton) trên một động cơ 250 cm³ xi lanh đơn. Nếu chốt chống lại được biến dạng đó là điều lý tưởng nhưng thực sự không đơn giản. Chốt cong do bị nén và phần xung quanh của piston đỡ chốt cũng bị tương tự. Không có nó thì màng dầu dễ dàng duy trì và nó không làm hỏng piston.
11. Không biến dạng dèo sau thời gian dài sử dụng:
Thông số giới hạn sửa chữa piston trong sách bảo trì. Bao gồm đường kính ngoài của váy piston và độ mòn. Trên thực tế có một số điểm kiểm tra biến dạng như độ rộng của rãnh xéc măng, đường kính theo hướng thẳng đứng của chốt piston và lỗ chốt piston. Các vấn đề sau có thể xảy ra nếu nó biến dạng:
Đường kính ngoài váy piston => ồn, cháy dầu trong buồng đốt, lọt khí ga.
Đường kính ngoài theo hướng trục của chốt piston => Lọt khí ga
Bề rộng rãnh và góc rãnh xéc măng => Lọt khí, cháy dầu trong buồng đốt
Lỗ chốt piston => Piston rạn nứt và lọt khí.
Nếu không có biến dạng, hư hỏng không xảy ra, hay nói cách khác hư hỏng sẽ nhỏ nếu như biến dạng là nhỏ.
ĐĂNG KÝ HỌC NGAY
