ICE бутало. Устройство и предназначение

Горивната смес, която изгаря в цилиндъра на двигателя, отделя топлинна енергия. След това се превръща в механично действие, което кара коляновия вал да се върти. Ключовият елемент на този процес е буталото.

Този детайл не е толкова примитивен, колкото може да изглежда на пръв поглед. Би било голяма грешка да го смятаме за обикновен бутач.

Буталото се намира в цилиндъра, където извършва възвратно-постъпателни движения.

Докато се движи към горната мъртва точка (TDC), буталото компресира горивната смес. При бензинов двигател с вътрешно горене той се запалва в момент, близък до максималното налягане. При дизелов двигател запалването става директно поради високата компресия.

Повишеното налягане на образуваните при горенето газове тласка буталото в обратна посока. Заедно с буталото се движи шарнирно свързаната с него биела, което го кара да се върти. Така че енергията на сгъстените газове се преобразува във въртящ момент, предаван чрез трансмисията към колелата на автомобила.

По време на горенето температурата на газовете достига 2 хиляди градуса. Тъй като горенето е експлозивно, буталото е подложено на силни ударни натоварвания.

Екстремните натоварвания и близките до екстремните условия на работа налагат специални изисквания към дизайна и материалите, използвани за производството му.

При проектирането на бутала трябва да се вземат предвид редица важни точки:

• необходимостта да се осигури дълъг експлоатационен живот и следователно да се сведе до минимум износването на частта;
• предотвратяване на изгаряне на буталото при работа при висока температура;
• осигурете максимално уплътняване, за да предотвратите пробив на газ;
• минимизиране на загубите поради триене;
• осигурете ефективно охлаждане.

Материалът на буталото трябва да има редица специфични свойства:

• значителна сила;
• максимално възможна топлопроводимост;
• устойчивост на топлина и способност да издържат на резки промени в температурата;
• коефициентът на топлинно разширение трябва да е малък и да е възможно най-близо до съответния коефициент на цилиндъра, за да се осигури добро уплътнение;
• устойчивост на корозия;
• антифрикционни свойства;
• ниска плътност, така че частта да не е твърде тежка.

Тъй като материалът, който идеално отговаря на всички тези изисквания, все още не е създаден, трябва да се използват компромисни варианти. Буталата за двигатели с вътрешно горене са изработени от сив чугун и алуминиеви сплави със силиций (силумин). В композитните бутала за дизелови двигатели се случва главата да е изработена от стомана.

Чугунът е доста здрав и устойчив на износване, понася добре силна топлина, има антифрикционни свойства и малко термично разширение. Но поради ниската топлопроводимост, чугунното бутало може да се нагрее до 400 ° C. При бензинов двигател това е неприемливо, тъй като може да предизвика предварително запалване.

Следователно в повечето случаи буталата за автомобилни двигатели с вътрешно горене се изработват чрез щамповане или леене от силумин, съдържащ най-малко 13% силиций. Чистият алуминий не е подходящ, тъй като се разширява твърде много при нагряване, което води до повишено триене и надраскване. Това могат да бъдат фалшификати, на които можете да попаднете, когато купувате резервни части на съмнителни места. За да не се случи това, свържете се с надеждните.

Буталото от алуминиева сплав е леко и провежда топлина добре, така че нагряването му не надвишава 250 ° C. Това е доста подходящо за двигатели с вътрешно горене, работещи на бензин. Антифрикционните свойства на силумина също са доста добри.

В същото време този материал не е без недостатъци. С повишаване на температурата става по-малко издръжлив. И поради значителното линейно разширение при нагряване, трябва да се вземат допълнителни мерки, за да се запази уплътнението около периметъра на главата и да не се намали компресията.

Тази част има формата на стъкло и се състои от глава и направляваща част (пола). В главата, от своя страна, е възможно да се разграничат дъното и уплътнителната част.

дъно

Това е основната работна повърхност на буталото, тя възприема налягането на разширяващите се газове. Повърхността му се определя от вида на агрегата, разположението на дюзите, свещите, клапаните и конкретното CPG устройство. За ICE, използващи бензин, той е направен плосък или вдлъбнат с допълнителни изрези, за да се избегнат дефекти на клапаните. Изпъкналото дъно дава повишена здравина, но увеличава преноса на топлина и затова се използва рядко. Concave ви позволява да организирате малка горивна камера и да осигурите високо съотношение на компресия, което е особено важно при дизеловите агрегати.

Уплътняваща част

Това е страната на главата. В него около обиколката са направени жлебове за бутални пръстени.

Компресионните пръстени играят ролята на уплътнение, предотвратявайки изтичането на сгъстени газове, а маслените скрепери отстраняват смазката от стената, предотвратявайки навлизането й в горивната камера. Маслото тече под буталото през отворите в жлеба и след това се връща в масления картер.

Участъкът от страничната страна между ръба на дъното и горния пръстен се нарича огнена или топлинна зона. Именно той изпитва максимален топлинен ефект. За да се предотврати изгарянето на буталото, този колан е направен достатъчно широк.

Направляваща част

Не позволява на буталото да се изкривява при възвратно-постъпателно движение.

За да се компенсира топлинното разширение, полата е направена криволинейна или конусовидна. Отстрани обикновено се прилага антифрикционно покритие.

Вътре има боби - два наплива с отвори за буталния болт, на който се поставя главата.

Отстрани, в областта на главите, се правят малки вдлъбнатини, за да се предотвратят топлинни деформации и появата на набраздяване.

Тъй като температурният режим на буталото е много напрегнат, въпросът за неговото охлаждане е много важен.

Буталните пръстени са основният начин за отстраняване на топлината. Чрез тях се отвежда поне половината от излишната топлинна енергия, която се прехвърля към стената на цилиндъра и след това към охлаждащата риза.

Друг важен канал за поглъщане на топлина е смазването. Използват се маслена мъгла в цилиндъра, смазване през отвора на мотовилката, принудително пръскане с маслена дюза и други методи. Повече от една трета от топлината може да бъде отстранена чрез циркулация на маслото.

Освен това част от топлинната енергия се изразходва за нагряване на свежата част от горимата смес, която е влязла в цилиндъра.

Пръстените поддържат желаното количество компресия в цилиндрите и премахват лъвския дял от топлината. И те представляват около една четвърт от всички загуби от триене в двигателя с вътрешно горене. Следователно значението на качеството и състоянието на буталните пръстени за стабилната работа на двигателя с вътрешно горене трудно може да бъде надценено.

Обикновено има три пръстена - два компресионни пръстена отгоре и един маслен скрепер отдолу. Но има опции с различен брой позвънявания - от два до шест.

Жлебът на горния пръстен в силумин Случва се да се направи със стоманена вложка, която повишава устойчивостта на износване.

Пръстените са изработени от специални класове чугун. Такива пръстени се характеризират с висока якост, еластичност, устойчивост на износване, нисък коефициент на триене и запазват свойствата си за дълго време. Добавките на молибден, волфрам и някои други метали придават допълнителна устойчивост на топлина на буталните пръстени.

Новите имат нужда от смилане. Ако сте сменили пръстените, не забравяйте да оставите двигателя с вътрешно горене да работи известно време, като избягвате интензивни условия на работа. В противен случай неприлепените пръстени могат да прегреят и да загубят еластичност, а в някои случаи дори да се счупят. Резултатът може да бъде повреда на уплътнението, загуба на мощност, навлизане на смазка в горивната камера, прегряване и изгаряне на буталото.