आंतरिक दहन इंजन पिस्टन के प्रकार। पिस्टन इंजन

पिस्टनइंजन क्रैंक तंत्र के कुछ हिस्सों में से एक है और यह एक अभिन्न तत्व है जिसे सशर्त रूप से सिर और स्कर्ट में विभाजित किया गया है। यह ईंधन दहन ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में और फिर यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया का आधार है। इंजन का प्रदर्शन, साथ ही इसकी विश्वसनीयता और स्थायित्व, सीधे इस हिस्से के काम की गुणवत्ता पर निर्भर करता है।

उद्देश्य और पिस्टन के प्रकार

इंजन में, इंजन पिस्टन कई कार्य करता है, विशेष रूप से, ये हैं:

1. कनेक्टिंग रॉड को प्रेषित बल में गैस के दबाव का परिवर्तन;
2. दहन कक्ष की जकड़न सुनिश्चित करना;
3. ताप सिंक।

पिस्टन लगातार उच्च यांत्रिक तनाव के तहत अत्यधिक परिस्थितियों में काम करता है। इसलिए, आधुनिक इंजनों के लिए, वे विशेष एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने होते हैं, जो पर्याप्त गर्मी प्रतिरोध के साथ हल्के और टिकाऊ होते हैं। स्टील पिस्टन कुछ कम आम हैं। पहले, वे मुख्य रूप से कच्चा लोहा से बने होते थे। प्रत्येक उत्पाद पर मौजूद पिस्टन चिह्न आपको बताएंगे कि यह किस चीज से बना है। इन भागों को दो तरीकों से बनाया जाता है - कास्टिंग और स्टैम्पिंग। जाली पिस्टन, जो ट्यूनिंग में आम हैं, ठीक स्टैम्पिंग द्वारा बनाए जाते हैं, न कि हाथ से जाली।

पिस्टन डिजाइन

पिस्टन संरचना जटिल नहीं है। यह एक टुकड़ा टुकड़ा है, जो, परिभाषा की सुविधा के लिए, पारंपरिक रूप से एक स्कर्ट और एक सिर में बांटा गया है। विशिष्ट रूप और प्रारुप सुविधायेपिस्टन इंजन के प्रकार और मॉडल द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। सामान्य रूपों में गैसोलीन आंतरिक दहन इंजनआप केवल फ्लैट या इस आकार के सिर के बेहद करीब पिस्टन देख सकते हैं। उनके पास अक्सर वाल्व खोलने को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किए गए खांचे होते हैं। प्रत्यक्ष ईंधन इंजेक्शन वाले इंजनों में, पिस्टन थोड़े अधिक जटिल आकार में बनाए जाते हैं। एक डीजल इंजन के पिस्टन को विशेष रूप से एक अच्छे मिश्रण के निर्माण के लिए इष्टतम घुमाव प्रदान करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है।

इंजन पिस्टन आरेख।

पिस्टन पर सिर के नीचे खांचे होते हैं जिसमें पिस्टन के छल्ले स्थापित होते हैं। विभिन्न पिस्टन के स्कर्ट भी भिन्न होते हैं: एक शंकु या बैरल के समान आकार के साथ। यह कॉन्फ़िगरेशन पिस्टन के विस्तार के लिए क्षतिपूर्ति करना संभव बनाता है जो ऑपरेशन में गर्म होने पर मौजूद होता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इंजन सामान्य तापमान तक गर्म होने के बाद ही पिस्टन एक पूर्ण कार्यशील मात्रा प्राप्त करता है।

पिस्टन और सिलेंडर के बीच लगातार पार्श्व घर्षण के प्रभाव को कम करने के लिए, इसकी साइड की सतह पर एक विशेष घर्षण-रोधी सामग्री लगाई जाती है, जिसका प्रकार इंजन के प्रकार पर भी निर्भर करता है। पिस्टन स्कर्ट में भी पिस्टन पिन को माउंट करने के लिए डिज़ाइन किए गए लग्स के साथ विशेष छेद होते हैं।

पिस्टन का संचालन इसके तीव्र ताप को मानता है। इसे ठंडा किया जाता है, और विभिन्न मोटरों में विभिन्न तरीके... सबसे आम हैं:

• सिलेंडर को तेल धुंध की आपूर्ति करके;
• एक कनेक्टिंग रॉड या एक विशेष नोजल के माध्यम से तेल छिड़क कर;
• कुंडलाकार चैनल के माध्यम से तेल इंजेक्शन के माध्यम से;
• सीधे पिस्टन सिर में स्थित एक कुंडल के माध्यम से तेल के निरंतर संचलन की मदद से।

यह पिस्टन ही नहीं है जो सिलेंडर की दीवारों के निकट संपर्क में है, बल्कि इसके छल्ले हैं। उच्चतम पहनने के प्रतिरोध को सुनिश्चित करने के लिए, वे कास्ट आयरन के एक विशेष ग्रेड से निर्मित होते हैं। इन छल्लों की संख्या और सटीक स्थिति मोटर के प्रकार पर निर्भर करती है। सबसे अधिक बार, पिस्टन में संपीड़न के छल्ले और एक अन्य तेल खुरचनी की एक जोड़ी होती है।

संपीड़न के छल्लेदहन कक्ष से गैसों को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पहली रिंग में सबसे गंभीर भार होता है, इसलिए, सभी डीजल और शक्तिशाली गैसोलीन इंजनों में, पहली रिंग के खांचे में एक स्टील इंसर्ट अतिरिक्त रूप से मौजूद होता है, जो संरचना की ताकत को बढ़ाता है। कई प्रकार के संपीड़न के छल्ले हैं जो लगभग हर स्वतंत्र निर्माता के लिए अद्वितीय हैं।

तेल खुरचनी के छल्ले- सिलेंडर से अतिरिक्त तेल निकालने और दहन कक्ष में इसके प्रवेश को रोकने के लिए। इस तरह के छल्ले बड़ी संख्या में नाली के छेद के साथ-साथ वसंत विस्तारकों के साथ बनाए जाते हैं, हालांकि सभी इंजन मॉडल में नहीं।

पिस्टन डिवाइस

इंजन पिस्टन पिस्टन पिन, एक ट्यूबलर स्टील भाग के माध्यम से कनेक्टिंग रॉड से जुड़ा होता है। पिन लगाने का सबसे आम तरीका फ्लोटिंग है, जिसकी बदौलत ऑपरेशन के दौरान भाग को घुमाया जा सकता है। विशेष बनाए रखने वाले छल्ले उंगली को किनारों पर जाने से रोकते हैं। कठोर उंगली पकड़ पर इस पलऐसे निर्माणों की स्पष्ट रूप से अधिक भेद्यता के कारण व्यावहारिक रूप से व्यापक नहीं है।

पिस्टन और संबंधित भागों की विफलता

गहन या केवल दीर्घकालिक संचालन के दौरान, सिलेंडर में एक विदेशी निकाय की उपस्थिति के कारण पिस्टन विफल हो सकता है, जिसका पिस्टन लगातार आंदोलन के दौरान सामना करता है। कनेक्टिंग रॉड का एक कण, या कुछ और, भाग से उड़ना, ऐसी वस्तु बन सकता है। इस तरह के फ्रैक्चर की सतहों का रंग ग्रे होता है, उन्हें घर्षण, दरारें या अन्य दृश्य संकेतों की विशेषता नहीं होती है। पिस्टन जल्दी और अचानक टूट जाता है।

धातु की थकान के कारण होने वाला फ्रैक्चर समस्या क्षेत्र में रेखापुंज रेखाओं के निर्माण की विशेषता है। यह पिस्टन के टूटने और प्रतिस्थापन का शीघ्र पता लगाने की अनुमति देता है। उम्र बढ़ने के अलावा, यह फ्रैक्चर प्रज्वलन की दस्तक के कारण हो सकता है, सिलेंडर सिर के साथ पिस्टन सिर की टक्कर के कारण पिस्टन के कंपन में वृद्धि, या अत्यधिक स्कर्ट निकासी के कारण हो सकता है। किसी भी मामले में, भाग पर दरारें बनती हैं, जो इसकी आसन्न विफलता का संकेत देती हैं।

रिंग वियर के बाद, पिस्टन हेड डैमेज सबसे आम है।

धातु पहनने और उम्र बढ़ने के अलावा, पिस्टन से संबंधित टूटने कई कारणों से हो सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• दहन मोड का उल्लंघन, उदाहरण के लिए, प्रज्वलन में देरी के कारण;
• एक ठंडा इंजन शुरू करने का अनुचित संगठन;
• जैसा कि वे कहते हैं, सिलेंडर को तेल या पानी से इंजन बंद करके भरना;
• इलेक्ट्रॉनिक्स को पुन: कॉन्फ़िगर करने के परिणामस्वरूप शक्ति में अनुचित वृद्धि;
• अनुपयुक्त भागों का उपयोग;
• अन्य कारण।

सबसे अधिक बार, पिस्टन, रिंग या पूरे पिस्टन समूह को बदलकर मरम्मत की जाती है।

संबंधित शर्तें

इंजन पिस्टन सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है और निश्चित रूप से, इंजन का सफल संचालन और इसकी लंबी सेवा जीवन पिस्टन की सामग्री और गुणवत्ता पर निर्भर करता है। इस लेख में, शुरुआती लोगों के लिए अधिक डिज़ाइन किया गया है, पिस्टन से जुड़ी हर चीज (अच्छी तरह से, या लगभग सब कुछ) का वर्णन किया जाएगा, अर्थात्: पिस्टन का उद्देश्य, इसकी संरचना, सामग्री और पिस्टन और अन्य बारीकियों के निर्माण के लिए तकनीक।

मैं प्रिय पाठकों को तुरंत चेतावनी देना चाहता हूं कि यदि पिस्टन, या उनके निर्माण की तकनीक से जुड़ी कुछ महत्वपूर्ण बारीकियां, मैंने पहले ही एक और लेख में और अधिक विस्तार से लिखा है, तो निश्चित रूप से मेरे लिए इसमें खुद को दोहराने का कोई मतलब नहीं है लेख। मैं बस उचित लिंक डालूंगा, जिस पर क्लिक करके प्रिय पाठक, यदि वांछित है, तो एक और अधिक विस्तृत लेख पर जा सकेंगे और इसमें पिस्टन के बारे में आवश्यक जानकारी से अधिक विस्तार से परिचित हो सकेंगे।

पहली नज़र में, कई शुरुआती लोग सोच सकते हैं कि पिस्टन काफी सरल हिस्सा है और इसकी उत्पादन तकनीक, आकार और डिजाइन में कुछ अधिक परिपूर्ण होना असंभव है। लेकिन वास्तव में, सब कुछ इतना सरल नहीं है और आकार की बाहरी सादगी के बावजूद, पिस्टन और उनकी निर्माण तकनीकों में अभी भी सुधार किया जा रहा है, विशेष रूप से सबसे आधुनिक (धारावाहिक या खेल) उच्च-रिवाइविंग मजबूर इंजनों पर। लेकिन आइए हम खुद से आगे न बढ़ें और सरल से जटिल तक की शुरुआत करें।

शुरू करने के लिए, हम विश्लेषण करेंगे कि एक इंजन में एक पिस्टन (पिस्टन) क्या है, यह कैसे काम करता है, विभिन्न इंजनों के लिए पिस्टन के कौन से रूप हैं, और फिर हम आसानी से विनिर्माण प्रौद्योगिकियों के लिए आगे बढ़ेंगे।

इंजन पिस्टन किसके लिए है?

पिस्टन, क्रैंक तंत्र के कारण (और - नीचे की आकृति देखें), इंजन सिलेंडर में पारस्परिक रूप से आगे बढ़ना, उदाहरण के लिए, ऊपर की ओर बढ़ना - सिलेंडर में चूसना और दहन कक्ष में काम करने वाले मिश्रण को संपीड़ित करना, साथ ही साथ के कारण सिलेंडर में नीचे की ओर बढ़ने वाली दहनशील गैसों का विस्तार, यह काम करता है, दहनशील ईंधन की तापीय ऊर्जा को गति ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जो ड्राइविंग पहियों के रोटेशन में योगदान देता है (संचरण के माध्यम से) वाहन.

इंजन पिस्टन और उस पर कार्य करने वाले बल: ए - सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ पिस्टन को दबाने वाला बल; बी - पिस्टन को नीचे ले जाने वाला बल; बी पिस्टन से कनेक्टिंग रॉड तक प्रेषित बल है और इसके विपरीत, जी दहन गैसों का दबाव बल है जो पिस्टन को नीचे ले जाता है।

अर्थात्, वास्तव में, एकल-सिलेंडर इंजन में पिस्टन के बिना, या बहु-सिलेंडर इंजन में पिस्टन के बिना, जिस वाहन पर इंजन स्थापित है, उसकी गति असंभव है।

इसके अलावा, जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, पिस्टन पर कई बल कार्य करते हैं (पिस्टन पर नीचे से ऊपर तक विपरीत बल भी समान आकृति में नहीं दिखाए जाते हैं)।

और इस तथ्य के आधार पर कि पिस्टन पर कई बल दबाए जाते हैं और काफी मजबूती से, पिस्टन में कुछ महत्वपूर्ण गुण होने चाहिए, अर्थात्:

• दहन कक्ष में फैलने वाली गैसों के भारी दबाव का सामना करने के लिए इंजन पिस्टन की क्षमता।
• संपीड़ित ईंधन (विशेषकर चालू) के उच्च दबाव को संपीड़ित करने और झेलने की क्षमता।
• सिलेंडर की दीवारों और उसकी दीवारों के बीच गैसों की सफलता का विरोध करने की क्षमता।
• बिना टूटे, पिस्टन पिन के माध्यम से कनेक्टिंग रॉड पर भारी दबाव स्थानांतरित करने की क्षमता।
• सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ घर्षण से लंबे समय तक बाहर न निकलने की क्षमता।
• जिस सामग्री से इसे बनाया गया है, उसके थर्मल विस्तार के कारण सिलेंडर में न पचने की क्षमता।
• इंजन पिस्टन को ईंधन के उच्च दहन तापमान का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।
• कंपन और जड़ता को खत्म करने के लिए कम वजन के साथ उच्च शक्ति है।

और ये पिस्टन के लिए सभी आवश्यकताएं नहीं हैं, खासकर आधुनिक हाई-रेविंग इंजन पर। हे उपयोगी गुणऔर आधुनिक पिस्टन की आवश्यकताओं के बारे में हम और बात करेंगे, लेकिन पहले, आइए एक आधुनिक पिस्टन के उपकरण को देखें।

जैसा कि आप चित्र में देख सकते हैं, एक आधुनिक पिस्टन को कई भागों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक महत्वपूर्ण है और इसके अपने कार्य हैं। लेकिन इंजन पिस्टन के मुख्य सबसे महत्वपूर्ण भागों के नीचे वर्णित किया जाएगा और हम सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण भाग से शुरू करेंगे - पिस्टन के नीचे से।

इंजन पिस्टन के नीचे (नीचे)।

यह उच्चतम और सबसे अधिक भरी हुई पिस्टन सतह है जो सीधे इंजन के दहन कक्ष में आती है। और किसी भी पिस्टन के नीचे न केवल एक बड़ी गति से फैलने वाली गैसों से एक बड़े दबाव बल के साथ, बल्कि काम करने वाले मिश्रण के उच्च दहन तापमान के साथ भी लोड किया जाता है।

इसके अलावा, पिस्टन के नीचे इसकी प्रोफ़ाइल के साथ दहन कक्ष की निचली सतह को ही परिभाषित करता है और इस तरह के एक महत्वपूर्ण पैरामीटर को भी निर्धारित करता है। वैसे, पिस्टन तल का आकार कुछ मापदंडों पर निर्भर कर सकता है, उदाहरण के लिए, दहन कक्ष में मोमबत्तियों या इंजेक्टरों के स्थान पर, वाल्व के उद्घाटन के स्थान और आकार पर, वाल्व प्लेटों के व्यास पर - में बाईं ओर की तस्वीर, आप पिस्टन के तल में वाल्व प्लेटों के लिए स्पष्ट रूप से देख सकते हैं, जो नीचे के साथ मीटिंग वाल्व को बाहर करते हैं।

इसके अलावा, पिस्टन के नीचे का आकार और आकार इंजन के दहन कक्ष की मात्रा और आकार पर निर्भर करता है, या इसमें ईंधन-वायु मिश्रण को खिलाने की ख़ासियत पर निर्भर करता है - उदाहरण के लिए, कुछ पुराने दो-स्ट्रोक इंजनों पर पिस्टन के तल पर, एक विशेषता रिज फलाव बनाया गया था, जो एक परावर्तक की भूमिका निभाता है और शुद्ध करते समय दहन उत्पादों के प्रवाह को निर्देशित करता है। यह फलाव चित्र 2 में दिखाया गया है (नीचे की तरफ का फलाव ऊपर की आकृति में भी दिखाई देता है, जहाँ पिस्टन की व्यवस्था दिखाई गई है)। वैसे, चित्र 2 प्राचीन टू-स्ट्रोक इंजन के वर्कफ़्लो को भी दिखाता है और पिस्टन के तल पर फलाव कैसे काम कर रहे मिश्रण के साथ भरने और निकास गैसों की रिहाई को प्रभावित करता है (अर्थात, ब्लोडाउन में सुधार करने के लिए)।

टू-स्ट्रोक मोटरसाइकिल इंजन - वर्कफ़्लो

लेकिन कुछ इंजनों पर (उदाहरण के लिए, कुछ डीजल इंजनों पर), केंद्र में पिस्टन के तल पर, इसके विपरीत, एक गोलाकार अवकाश होता है, जिसके कारण दहन कक्ष की मात्रा बढ़ जाती है और, तदनुसार, संपीड़न अनुपात घटता है।

लेकिन, चूंकि नीचे के केंद्र में एक छोटे व्यास का अवकाश काम करने वाले मिश्रण (अवांछित ज़ुल्फ़ों के साथ) के अनुकूल भरने के लिए वांछनीय नहीं है, फिर कई इंजनों पर, केंद्र में पिस्टन की बोतलों पर अवकाश बनाना बंद हो गया है।

और दहन कक्ष की मात्रा को कम करने के लिए, तथाकथित विस्थापित करना आवश्यक है, अर्थात्, एक निश्चित मात्रा में सामग्री के साथ एक तल बनाना, जो पिस्टन तल के मुख्य विमान से थोड़ा ऊपर स्थित है।

खैर, एक और महत्वपूर्ण संकेतक पिस्टन के नीचे की मोटाई है। यह जितना मोटा होता है, पिस्टन उतना ही मजबूत होता है और अधिक से अधिक गर्मी और बिजली का भार काफी लंबे समय तक झेल सकता है। और पिस्टन का निचला भाग जितना पतला होगा, तल के जलने या भौतिक विनाश की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

लेकिन पिस्टन के तल की मोटाई में वृद्धि के साथ, पिस्टन का द्रव्यमान तदनुसार बढ़ जाता है, जो मजबूर उच्च-रेविंग मोटर्स के लिए बहुत अवांछनीय है। और इसलिए, डिजाइनर एक समझौता करते हैं, अर्थात, वे ताकत और वजन के बीच के सुनहरे माध्य को "पकड़" लेते हैं, और निश्चित रूप से वे आधुनिक इंजनों के लिए पिस्टन के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकियों में सुधार करने की लगातार कोशिश कर रहे हैं (बाद में प्रौद्योगिकियों पर अधिक)।

पिस्टन फायर जोन।

जैसा कि ऊपर की आकृति में देखा जा सकता है, जो इंजन पिस्टन के डिजाइन को दर्शाता है, हेड लैंड पिस्टन के नीचे से इसकी सबसे ऊपरी संपीड़न रिंग तक की दूरी है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पिस्टन के निचले हिस्से से ऊपरी रिंग तक की दूरी जितनी कम होगी, यानी ऊपरी क्षेत्र जितना पतला होगा, पिस्टन के निचले तत्वों का थर्मल तनाव उतना ही अधिक होगा, और तेज़ी से वे खराब हो जाएंगे। .

इसलिए, अत्यधिक तनाव वाले मजबूर इंजनों के लिए, शीर्ष क्षेत्र को मोटा बनाना वांछनीय है, लेकिन ऐसा हमेशा नहीं किया जाता है, क्योंकि इससे पिस्टन की ऊंचाई और द्रव्यमान भी बढ़ सकता है, जो मजबूर और उच्च-रेविंग इंजन के लिए अवांछनीय है। यहां, साथ ही पिस्टन के नीचे की मोटाई के साथ, बीच की जमीन खोजना महत्वपूर्ण है।

पिस्टन का सीलिंग सेक्शन।

यह खंड शीर्ष भूमि के नीचे से शुरू होता है जहां सबसे कम पिस्टन रिंग का खांचा समाप्त होता है। पिस्टन के छल्ले के खांचे पिस्टन के सीलिंग खंड पर स्थित होते हैं और छल्ले स्वयं (संपीड़न और तेल हटाने योग्य) डाले जाते हैं।

अंगूठियों के खांचे न केवल पिस्टन के छल्ले को पकड़ते हैं, बल्कि उनकी गतिशीलता भी सुनिश्चित करते हैं (अंगूठियों और खांचे के बीच कुछ अंतराल के कारण), जो पिस्टन के छल्ले को उनकी लोच के कारण स्वतंत्र रूप से संपीड़ित और विस्तार करने की अनुमति देता है (जो बहुत महत्वपूर्ण है अगर सिलेंडर खराब हो गया है और बैरल के आकार का है) ... यह सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ पिस्टन के छल्ले को दबाने में भी योगदान देता है, जो गैस के फटने को समाप्त करता है और अच्छे में योगदान देता है, भले ही सिलेंडर थोड़ा खराब हो गया हो।

जैसा कि आप पिस्टन डिवाइस के साथ तस्वीर में देख सकते हैं, तेल खुरचनी की अंगूठी के लिए खांचे (खांचे) में इंजन तेल के वापसी प्रवाह के लिए छेद होते हैं, जिसे तेल खुरचनी की अंगूठी (या छल्ले) सिलेंडर की दीवारों से हटा देती है जब पिस्टन सिलेंडर में चलता है।

सीलिंग क्षेत्र के मुख्य कार्य (गैस की सफलता को रोकने के लिए) के अलावा, इसकी एक और महत्वपूर्ण संपत्ति है - यह पिस्टन से सिलेंडर और पूरे इंजन तक कुछ गर्मी का निष्कासन (अधिक सटीक, वितरण) है। बेशक, गर्मी के कुशल वितरण (हटाने) के लिए और गैस की सफलता को रोकने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि पिस्टन के छल्ले उनके खांचे में काफी कसकर फिट हों, लेकिन विशेष रूप से सिलेंडर की दीवार की सतह पर।

इंजन पिस्टन सिर।

पिस्टन हेड एक सामान्य खंड है, जिसमें पिस्टन तल और उसके और मेरे द्वारा पहले से ही ऊपर वर्णित सीलिंग अनुभाग शामिल है। पिस्टन सिर जितना बड़ा और अधिक शक्तिशाली होता है, उसकी ताकत उतनी ही बेहतर होती है, बेहतर गर्मी लंपटता और, तदनुसार, संसाधन जितना लंबा होता है, लेकिन द्रव्यमान भी अधिक होता है, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, उच्च गति वाले इंजनों के लिए अवांछनीय है। और वजन कम करने के लिए, संसाधन को कम किए बिना, विनिर्माण तकनीक में सुधार करके पिस्टन की ताकत बढ़ाना संभव है, लेकिन मैं इसके बारे में और अधिक विस्तार से बाद में लिखूंगा।

वैसे, मैं यह कहना लगभग भूल गया था कि एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने आधुनिक पिस्टन के कुछ डिजाइनों में, पिस्टन हेड में एक नीरज़िस्ट इंसर्ट बनाया जाता है, जो कि नीरज़िस्ट (विशेष टिकाऊ और संक्षारण प्रतिरोधी कच्चा लोहा) से बना एक रिम होता है। पिस्टन सिर में डाल दिया।

इस रिम में सबसे ऊपर और सबसे अधिक लोड संपीड़न पिस्टन रिंग के लिए एक नाली काट दी जाती है। और यद्यपि डालने के लिए धन्यवाद, पिस्टन का द्रव्यमान थोड़ा बढ़ जाता है, लेकिन इसकी ताकत और पहनने के प्रतिरोध में काफी वृद्धि होती है (उदाहरण के लिए, टीएमजेड में निर्मित हमारे घरेलू टुटेव पिस्टन में एक नी-प्रतिरोध सम्मिलित है)।

संपीड़न पिस्टन ऊंचाई।

संपीड़न ऊंचाई पिस्टन के नीचे से पिस्टन पिन (या इसके विपरीत) की धुरी तक मिलीमीटर में दूरी है। अलग-अलग पिस्टन में अलग-अलग संपीड़न ऊंचाई होती है और निश्चित रूप से, पिन की धुरी से नीचे तक की दूरी जितनी अधिक होती है, उतनी ही बड़ी होती है, और जितनी बड़ी होती है, उतनी ही बेहतर संपीड़न और गैस के टूटने की संभावना कम होती है, लेकिन पिस्टन का घर्षण बल और ताप जितना अधिक होगा।

पुराने लो-स्पीड और लो-रेविंग इंजनों पर, पिस्टन की संपीड़न ऊंचाई अधिक थी, और आधुनिक, उच्च-रेविंग इंजनों पर, यह कम हो गया। यहां भी, एक बीच का रास्ता खोजना महत्वपूर्ण है, जो मोटर की मजबूती पर निर्भर करता है (उच्च आरपीएम, कम घर्षण और कम संपीड़न ऊंचाई होनी चाहिए)।

इंजन पिस्टन स्कर्ट।

स्कर्ट को पिस्टन का निचला हिस्सा कहा जाता है (इसे गाइड वाला हिस्सा भी कहा जाता है)। स्कर्ट में एक पिस्टन पिन बॉस होता है जिसमें छेद होता है जिसमें पिस्टन पिन डाला जाता है। पिस्टन स्कर्ट की बाहरी सतह पिस्टन की मार्गदर्शक (सहायक) सतह होती है और यह सतह, पिस्टन के छल्ले की तरह, सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ रगड़ती है।

पिस्टन स्कर्ट के बीच में चारों ओर लग्स होते हैं जिनमें पिस्टन पिन के लिए छेद होते हैं। और चूंकि ज्वार पर पिस्टन सामग्री का वजन स्कर्ट के अन्य हिस्सों की तुलना में भारी होता है, इसलिए बॉस के विमान में तापमान के प्रभाव से विकृति पिस्टन के अन्य हिस्सों की तुलना में अधिक होगी।

इसलिए, पिस्टन पर तापमान प्रभाव (और तनाव) को कम करने के लिए, सामग्री का हिस्सा स्कर्ट की सतह के दोनों किनारों से हटा दिया जाता है, लगभग 0.5-1.5 मिमी की गहराई तक, और छोटे अवकाश प्राप्त होते हैं। रेफ्रिजरेटर कहे जाने वाले ये अवकाश न केवल तापमान प्रभाव और विकृतियों को खत्म करने में मदद करते हैं, बल्कि स्कोरिंग के गठन को भी रोकते हैं, और जब यह सिलेंडर में चलता है तो पिस्टन के स्नेहन में भी सुधार होता है।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि पिस्टन स्कर्ट में एक शंकु का आकार होता है (सबसे ऊपर नीचे यह संकरा होता है, सबसे नीचे यह चौड़ा होता है), और पिस्टन पिन की धुरी के लंबवत एक विमान में इसका आकार होता है एक अंडाकार का। आदर्श बेलनाकार आकार से ये विचलन न्यूनतम हैं, अर्थात, उनके पास केवल कुछ सौ मिमी हैं (ये मान भिन्न हैं - व्यास जितना बड़ा होगा, विचलन उतना ही अधिक होगा)।

शंकु की आवश्यकता होती है ताकि पिस्टन गर्म होने से समान रूप से फैल जाए, क्योंकि शीर्ष पर पिस्टन का तापमान अधिक होता है, और
थर्मल विस्तार भी अधिक है। और चूंकि नीचे के पिस्टन का व्यास नीचे की तुलना में थोड़ा छोटा होता है, तो गर्म करने से पिस्टन एक आदर्श सिलेंडर के करीब आकार लेगा।

खैर, अंडाकार को स्कर्ट की दीवारों पर तेजी से पहनने के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो तेजी से खराब हो जाते हैं जहां घर्षण अधिक होता है, और कनेक्टिंग रॉड आंदोलन के विमान में अधिक होता है।

पिस्टन स्कर्ट (अधिक सटीक रूप से, इसकी पार्श्व सतह) के लिए धन्यवाद, मोटर सिलेंडर की धुरी के लिए पिस्टन अक्ष की वांछित और सही स्थिति सुनिश्चित की जाती है। स्कर्ट की पार्श्व सतह की मदद से, पार्श्व बल ए की क्रिया से इंजन सिलेंडर में पार्श्व बलों को प्रेषित किया जाता है (पाठ में सबसे ऊपर की आकृति, साथ ही दाईं ओर की आकृति देखें), जो समय-समय पर कार्य करता है पिस्टन और सिलेंडर, जब क्रैंकशाफ्ट (क्रैंक कनेक्टिंग रॉड मैकेनिज्म) के रोटेशन के दौरान पिस्टन को स्थानांतरित किया जाता है।

इसके अलावा, स्कर्ट की पार्श्व सतह के लिए धन्यवाद, गर्मी को पिस्टन से सिलेंडर (साथ ही पिस्टन के छल्ले से) में स्थानांतरित किया जाता है। स्कर्ट की साइड की सतह जितनी बड़ी होगी, उतनी ही बेहतर गर्मी अपव्यय, कम गैस रिसाव, ऊपरी कनेक्टिंग रॉड हेड की झाड़ी के कुछ पहनने के साथ कम पिस्टन दस्तक (या झाड़ी के गलत प्रसंस्करण के साथ - बाईं ओर की आकृति देखें) , हालांकि, तीन संपीड़न के छल्ले के साथ, दो नहीं (मैंने इसके बारे में अधिक विस्तार से लिखा है)।

लेकिन बहुत लंबी पिस्टन स्कर्ट के साथ, इसका द्रव्यमान अधिक होता है, सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ अधिक घर्षण उत्पन्न होता है (आधुनिक पिस्टन पर, घर्षण को कम करने और पहनने के लिए, उन्होंने स्कर्ट पर एक घर्षण-विरोधी कोटिंग लागू करना शुरू कर दिया), और अतिरिक्त वजन और घर्षण उच्च-खुलासा आधुनिक मजबूर (या खेल) मोटर्स में बहुत अवांछनीय हैं और इसलिए, ऐसे इंजनों पर, स्कर्ट को धीरे-धीरे बहुत छोटा (तथाकथित मिनीस्कर्ट) बनाया गया था और धीरे-धीरे उन्होंने लगभग इससे छुटकारा पा लिया - इस तरह टी- आकार का पिस्टन, दायीं ओर फोटो में दिखाया गया, दिखाई दिया।

लेकिन टी-आकार के पिस्टन में भी कमियां हैं, उदाहरण के लिए, बहुत छोटी स्कर्ट (और कम रेव्स पर) की अपर्याप्त चिकनाई वाली सतह के कारण, उन्हें फिर से सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ घर्षण की समस्या हो सकती है।

इन समस्याओं के बारे में अधिक विस्तार से, साथ ही किन मामलों में कुछ इंजनों में मिनीस्कर्ट के साथ टी-आकार के पिस्टन की आवश्यकता होती है, और जिसमें वे नहीं होते हैं, मैंने एक अलग विस्तृत लेख लिखा था। यह इंजन पिस्टन के आकार के विकास के बारे में भी कहता है - मैं आपको इसे पढ़ने की सलाह देता हूं। ठीक है, मुझे लगता है कि हम पहले ही पिस्टन डिवाइस का पता लगा चुके हैं और पिस्टन निर्माण तकनीकों को आसानी से समझ रहे हैं ताकि यह समझ सकें कि कौन से पिस्टन बने हैं विभिन्न तरीकेबेहतर और जो बदतर (कम टिकाऊ) हैं।

इंजन के लिए पिस्टन - निर्माण की सामग्री।

पिस्टन के निर्माण के लिए सामग्री चुनते समय, सख्त आवश्यकताएं लगाई जाती हैं, अर्थात्:

• पिस्टन सामग्री में उत्कृष्ट घर्षण-रोधी (एंटी-सीज़) गुण होने चाहिए।
• इंजन पिस्टन की सामग्री में काफी उच्च यांत्रिक शक्ति होनी चाहिए।
• पिस्टन सामग्री में कम घनत्व और अच्छी तापीय चालकता होनी चाहिए।
• पिस्टन सामग्री जंग के लिए प्रतिरोधी होनी चाहिए।
• पिस्टन की सामग्री में रैखिक विस्तार का कम गुणांक होना चाहिए और सिलेंडर की दीवारों की सामग्री के विस्तार के गुणांक के जितना संभव हो उतना करीब या बराबर होना चाहिए।

कच्चा लोहा।

इससे पहले, इंजन निर्माण की शुरुआत में, बहुत पहले कारों, मोटरसाइकिलों और हवाई जहाजों (हवाई जहाज) के दिनों से, ग्रे कास्ट आयरन का उपयोग पिस्टन सामग्री (वैसे, कंप्रेसर पिस्टन के लिए भी) के लिए किया जाता था। बेशक, किसी भी सामग्री की तरह, कच्चा लोहा के फायदे और नुकसान दोनों हैं।

फायदों में से, इसे अच्छे पहनने के प्रतिरोध और पर्याप्त ताकत पर ध्यान दिया जाना चाहिए। लेकिन कच्चा लोहा ब्लॉक (या लाइनर) वाले इंजनों में स्थापित कच्चा लोहा पिस्टन का सबसे महत्वपूर्ण लाभ कच्चा लोहा इंजन सिलेंडर के समान थर्मल विस्तार का गुणांक है। इसका मतलब यह है कि थर्मल क्लीयरेंस को कम से कम किया जा सकता है, यानी कच्चा लोहा सिलेंडर में काम करने वाले एल्यूमीनियम पिस्टन की तुलना में बहुत कम है। इससे पिस्टन समूह के संपीड़न और संसाधन में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

कच्चा लोहा पिस्टन का एक और महत्वपूर्ण प्लस पिस्टन को गर्म करने पर यांत्रिक शक्ति में एक छोटी (केवल 10%) कमी है। एक एल्यूमीनियम पिस्टन के साथ, हीटिंग के दौरान यांत्रिक शक्ति में कमी काफ़ी अधिक होती है, लेकिन नीचे उस पर अधिक होती है।

लेकिन अधिक घूमने वाले इंजनों के आगमन के साथ, कास्ट-आयरन पिस्टन का उपयोग करते समय, उनका मुख्य दोष उच्च गति पर प्रकाश में आने लगा - एल्यूमीनियम पिस्टन की तुलना में एक बड़ा द्रव्यमान। और वे धीरे-धीरे एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से पिस्टन के निर्माण में बदल गए, यहां तक ​​​​कि एक कच्चा लोहा ब्लॉक, या एक लाइनर वाले इंजनों में भी, हालांकि एल्यूमीनियम पिस्टन की कील को खत्म करने के लिए उन्हें बहुत बड़े थर्मल क्लीयरेंस के साथ एल्यूमीनियम पिस्टन बनाना पड़ा। कच्चा लोहा सिलेंडर।

वैसे, पहले, कुछ इंजनों के पिस्टन पर, स्कर्ट का एक तिरछा कट बनाया गया था, जो एल्यूमीनियम पिस्टन की स्कर्ट के स्प्रिंगिंग गुण प्रदान करता था और कच्चा लोहा सिलेंडर में इसके जाम को बाहर करता था - इस तरह का एक उदाहरण पिस्टन को IZH-49 मोटरसाइकिल के इंजन पर देखा जा सकता है)।

और आधुनिक सिलेंडरों, या सिलेंडर ब्लॉकों के आगमन के साथ, पूरी तरह से एल्यूमीनियम से बना, जिसमें अब कच्चा लोहा लाइनर नहीं हैं (अर्थात, निकसिल के साथ लेपित या), न्यूनतम थर्मल क्लीयरेंस के साथ एल्यूमीनियम पिस्टन भी बनाना संभव हो गया, क्योंकि एक मिश्र धातु सिलेंडर का थर्मल विस्तार लगभग मिश्र धातु पिस्टन के समान ही हो गया है।

एल्यूमीनियम मिश्र।सीरियल इंजन पर लगभग सभी आधुनिक पिस्टन अब एल्यूमीनियम से बने हैं (सस्ते चीनी कंप्रेसर पर प्लास्टिक पिस्टन को छोड़कर)।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने पिस्टन के भी फायदे और नुकसान दोनों हैं। मुख्य लाभों में से, यह प्रकाश-मिश्र धातु पिस्टन के कम वजन पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो आधुनिक उच्च गति वाले इंजनों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। एक एल्यूमीनियम पिस्टन का वजन, निश्चित रूप से, मिश्र धातु संरचना और पिस्टन निर्माण तकनीक पर निर्भर करता है, क्योंकि एक जाली पिस्टन कास्टिंग द्वारा उसी मिश्र धातु से बने एक से बहुत कम वजन का होता है, लेकिन मैं थोड़ी देर बाद प्रौद्योगिकियों के बारे में लिखूंगा।

प्रकाश-मिश्र धातु पिस्टन का एक और लाभ, जिसके बारे में बहुत कम लोग जानते हैं, एक उच्च तापीय चालकता है, जो ग्रे कास्ट आयरन की तापीय चालकता से लगभग 3-4 गुना अधिक है। लेकिन यह एक गरिमा क्यों है, क्योंकि उच्च तापीय चालकता और तापीय विस्तार के साथ काफी छोटा नहीं है और आपको अधिक तापीय अंतराल बनाना होगा, जब तक कि निश्चित रूप से कच्चा लोहा सिलेंडर (लेकिन आधुनिक एल्यूमीनियम सिलेंडर के साथ यह नहीं है) अधिक समय तक आवश्यक)।

और तथ्य यह है कि उच्च तापीय चालकता पिस्टन के निचले हिस्से को 250 डिग्री सेल्सियस से अधिक गर्म करने की अनुमति नहीं देती है, और यह बहुत योगदान देता है बेहतर सामग्रीइंजन सिलेंडर और निश्चित रूप से, आप गैसोलीन इंजनों में संपीड़न अनुपात को और बढ़ा सकते हैं और इस तरह उनकी शक्ति बढ़ा सकते हैं।

वैसे, किसी तरह हल्के मिश्र धातु से पिस्टन को मजबूत करने के लिए, इंजीनियर अपने डिजाइन में विभिन्न मजबूत तत्वों को जोड़ते हैं - उदाहरण के लिए, वे दीवारों और पिस्टन के निचले हिस्से को मोटा बनाते हैं, और पिस्टन पिन के नीचे के मालिकों को अधिक डाला जाता है। बड़ा। ठीक है, या वे एक ही कच्चा लोहा से आवेषण बनाते हैं, मैंने इसके बारे में पहले ही ऊपर लिखा था। और निश्चित रूप से, ये सभी सुदृढीकरण पिस्टन के द्रव्यमान को बढ़ाते हैं, और परिणामस्वरूप, यह पता चलता है कि कच्चा लोहा से बना अधिक प्राचीन और टिकाऊ पिस्टन, हल्के-मिश्र धातु पिस्टन के वजन में काफी कम हो जाता है, लगभग 10 - 15 प्रतिशत।

और यहाँ सवाल किसी से भी पूछता है, क्या यह मोमबत्ती के लायक है? यह इसके लायक है, क्योंकि एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में एक और उत्कृष्ट गुण है - वे एक ही कच्चा लोहा की तुलना में तीन गुना बेहतर गर्मी को नष्ट करते हैं। और यह महत्वपूर्ण गुण आधुनिक हाई-रेविंग (मजबूर और गर्म) इंजनों में अपूरणीय है, जिनमें काफी उच्च संपीड़न अनुपात होता है।

के अतिरिक्त आधुनिक तकनीकजाली पिस्टन (उनके बारे में थोड़ी देर बाद) का उत्पादन ताकत में काफी वृद्धि करता है और भागों के वजन को कम करता है और अब ऐसे पिस्टन को विभिन्न आवेषण, या अधिक बड़े पैमाने पर कास्टिंग के साथ मजबूत करने की आवश्यकता नहीं है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने पिस्टन के नुकसान इस प्रकार हैं: एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के रैखिक विस्तार का एक बड़ा गुणांक, जिसमें यह कच्चा लोहा से बने पिस्टन से लगभग दोगुना है।

जब पिस्टन का तापमान बढ़ता है तो एल्यूमीनियम पिस्टन का एक और महत्वपूर्ण दोष यांत्रिक शक्ति में काफी कमी है। उदाहरण के लिए: यदि एक मिश्र धातु पिस्टन को तीन सौ डिग्री तक गर्म किया जाता है, तो इससे इसकी ताकत में आधी (लगभग 55 - 50 प्रतिशत) तक की कमी आएगी। और एक कच्चा लोहा पिस्टन के लिए, जब यह गर्म होता है, तो ताकत काफी कम हो जाती है - केवल 10 - 15% तक। यद्यपि ढलाई के बजाय फोर्जिंग द्वारा एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने आधुनिक पिस्टन, गर्म होने पर वे बहुत कम ताकत खो देते हैं।

कई आधुनिक एल्यूमीनियम पिस्टन पर, यांत्रिक शक्ति में कमी और बहुत बड़े थर्मल विस्तार को अधिक उन्नत उत्पादन तकनीकों द्वारा समाप्त कर दिया गया है, जिन्होंने पारंपरिक कास्टिंग (इस पर अधिक नीचे), साथ ही साथ विशेष क्षतिपूर्ति आवेषण (उदाहरण के लिए, नीरज़िस्ट से बने आवेषण) को बदल दिया है। जिसका मैंने ऊपर उल्लेख किया है), जो न केवल ताकत बढ़ाता है, बल्कि पिस्टन स्कर्ट की दीवारों के थर्मल विस्तार को भी काफी कम करता है।

इंजन पिस्टन - निर्माण तकनीक।

यह कोई रहस्य नहीं है कि समय के साथ, इंजनों की शक्ति बढ़ाने के लिए, उन्होंने धीरे-धीरे संपीड़न अनुपात और इंजन की गति को बढ़ाना शुरू कर दिया। और पिस्टन के संसाधन को अधिक नुकसान पहुंचाए बिना शक्ति बढ़ाने के लिए, उनके निर्माण की तकनीकों में धीरे-धीरे सुधार किया गया। लेकिन चलो क्रम में शुरू करते हैं - पारंपरिक कास्ट पिस्टन के साथ।

पारंपरिक कास्टिंग द्वारा बनाए गए पिस्टन।

यह तकनीक सबसे सरल और सबसे प्राचीन है, इसे ऑटो और इंजन निर्माण के इतिहास की शुरुआत से ही लागू किया गया है। ढीला कच्चा लोहा पिस्टन।

पारंपरिक कास्टिंग के साथ सबसे आधुनिक इंजनों के लिए पिस्टन बनाने की तकनीक का लगभग कभी उपयोग नहीं किया जाता है। आखिरकार, आउटपुट एक ऐसा उत्पाद है जिसमें खामियां (छिद्र, आदि) हैं जो भाग की ताकत को काफी कम कर देती हैं। और सांचे (चिल मोल्ड) में साधारण ढलाई की तकनीक काफी प्राचीन है, यह हमारे प्राचीन पूर्वजों से उधार ली गई थी, जिन्होंने कई सदियों पहले कांस्य कुल्हाड़ी डाली थी।

और ठंडा मोल्ड में डाला गया एल्यूमीनियम मिश्र धातु चिल मोल्ड (मैट्रिक्स) के आकार को दोहराता है, और फिर भाग को अभी भी थर्मल और मशीन टूल्स पर संसाधित करने की आवश्यकता होती है, जिससे अतिरिक्त सामग्री को हटा दिया जाता है, जिसमें बहुत समय लगता है (यहां तक ​​​​कि सीएनसी मशीनों पर भी) )

अंतः क्षेपण ढलाई।

एक साधारण कास्टिंग विधि द्वारा बनाई गई पिस्टन की ताकत अधिक नहीं है, भाग की सरंध्रता के कारण, और धीरे-धीरे कई कंपनियां इस विधि से दूर हो गईं और दबाव में पिस्टन डालना शुरू कर दिया, जिससे ताकत में काफी सुधार हुआ, क्योंकि लगभग कोई नहीं है सरंध्रता

इंजेक्शन मोल्डिंग की तकनीक कांस्य युग की कुल्हाड़ियों की पारंपरिक ढलाई की तकनीक से काफी अलग है और निश्चित रूप से, परिणाम थोड़ा बेहतर संरचना के साथ अधिक सटीक और टिकाऊ हिस्सा है। वैसे, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को एक सांचे में दबाव में डालकर (इस तकनीक को तरल मुद्रांकन भी कहा जाता है), न केवल पिस्टन डाले जाते हैं, बल्कि कुछ आधुनिक मोटरसाइकिलों और कारों के फ्रेम भी होते हैं।

लेकिन फिर भी, यह तकनीक आदर्श नहीं है, और यदि आप एक दबाव-ढाला पिस्टन उठाकर उसकी जांच करते हैं, तो भी आपको इसकी सतह पर कुछ भी नहीं मिलेगा, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि सब कुछ सही है। दरअसल, कास्टिंग प्रक्रिया में, दबाव में भी, यह संभव है कि आंतरिक रिक्तियां और छिद्र (छोटे बुलबुले) दिखाई दें, जो भाग की ताकत को कम करते हैं।

लेकिन फिर भी, पिस्टन इंजेक्शन मोल्डिंग (लिक्विड स्टैम्पिंग) पारंपरिक कास्टिंग की तुलना में बहुत बेहतर है, और इस तकनीक का उपयोग अभी भी कई कारखानों में पिस्टन, फ्रेम, चेसिस भागों और कारों और मोटरसाइकिलों के अन्य भागों के निर्माण में किया जाता है। और कौन अधिक विस्तार से पढ़ने में रुचि रखता है कि तरल-मुद्रांकित पिस्टन कैसे बनाए जाते हैं और उनके फायदे हैं, तो हम उनके बारे में पढ़ते हैं।

एक कार (मोटरसाइकिल) के जाली पिस्टन।

घरेलू कारों के लिए जाली पिस्टन।

आधुनिक प्रकाश-मिश्र धातु पिस्टन के उत्पादन के लिए यह इस समय सबसे उन्नत तकनीक है, जिसमें कास्ट की तुलना में कई फायदे हैं और जो उच्च संपीड़न अनुपात वाले सबसे आधुनिक उच्च-रेविंग इंजन पर स्थापित हैं। प्रतिष्ठित फर्मों द्वारा बनाए गए जाली पिस्टन में वस्तुतः कोई कमी नहीं होती है।

लेकिन मेरे लिए इस लेख में जाली पिस्टन के बारे में विस्तार से लिखने का कोई मतलब नहीं है, क्योंकि मैंने उनके बारे में दो बहुत विस्तृत लेख लिखे हैं जिन्हें हर कोई नीचे दिए गए लिंक पर क्लिक करके पढ़ सकता है।

अगर मुझे इसके बारे में कुछ और याद है तो बस इतना ही लगता है महत्वपूर्ण विवरण, एक इंजन पिस्टन की तरह, मैं निश्चित रूप से सभी के लिए सफलता जोड़ूंगा।

चावल। डीजल इंजन का पिस्टन (a) ट्रक का और विभिन्न इंजनों के पिस्टन का आकार (b): 1 - निचले तेल खुरचनी की अंगूठी की नाली;
2 - पिस्टन पिन रिटेनिंग रिंग के लिए नाली;
3 - बॉस की आंतरिक सतह;
4 - पिस्टन पिन स्नेहन के लिए छेद;
5 - ऊपरी तेल खुरचनी की अंगूठी की नाली;
6 - संपीड़न के छल्ले के खांचे;
7 - पिस्टन सिर;
8 - पिस्टन में दहन कक्ष;
9 - पिस्टन के नीचे;
10 - तेल निकासी के लिए छेद;
11 - स्कर्ट

पिस्टन में एक जटिल डिजाइन है, क्योंकि यह बहुत बड़े और परिवर्तनशील भार के अधीन है।
गाइड भाग की बाहरी सतह को कहा जाता है स्कर्ट... वर्किंग स्ट्रोक के दौरान, पिस्टन उच्च तापमान पर फैलने वाली गैसों के उच्च दबाव के संपर्क में आता है। दूसरी ओर, जब इंजन चल रहा होता है, विशेष रूप से उच्च गति पर, पिस्टन बड़े वैकल्पिक जड़त्वीय भार के अधीन होता है। जब पिस्टन टीडीसी और बीडीसी पर होता है, तो इसका त्वरण शून्य होता है, और फिर पिस्टन तेजी से बढ़ता है और तेज गति से चलता है, और गति की दिशा प्रति सेकंड सैकड़ों बार बदल जाती है। जड़त्वीय भार को कम करने के लिए, जितना संभव हो सके पिस्टन के द्रव्यमान को कम करना आवश्यक है। उसी समय, गर्म गैसों के संपर्क में आने पर उच्च दबाव और गर्मी का सामना करने के लिए इसमें उच्च शक्ति होनी चाहिए, इसके बाद ठंडा होने पर ठंडा ताजा चार्ज सिलेंडर में डाला जाता है। वर्तमान में, गैसोलीन और डीजल ऑटोमोबाइल इंजन के पिस्टन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बनाए जाते हैं। पिस्टन के उत्पादन में, विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान अक्सर स्टील के आवेषण को कास्टिंग में डाला जाता है, जो इसकी कठोरता को बढ़ाता है और थर्मल विस्तार को रोकता है। कभी-कभी स्टील डालने को ऊपरी संपीड़न (सबसे अधिक भरी हुई) पिस्टन रिंग के नीचे खांचे में रखा जाता है।
गर्म होने पर, पिस्टन फैलता है। गर्म होने पर पिस्टन के ऊष्मीय विस्तार की भरपाई के लिए इसे एक विशेष आकार दिया जाता है। अनुप्रस्थ तल में पिस्टन स्कर्ट का आकार अंडाकार होता है, वृत्त नहीं। अनुदैर्ध्य तल में, पिस्टन स्कर्ट काटे गए शंकु की तरह दिखता है। पिस्टन भागों के साथ उच्च तापमानया धातु की एक बड़ी मात्रा के साथ, वे अधिक विस्तार करते हैं (उदाहरण के लिए, स्कर्ट का हिस्सा जहां बॉस स्थित हैं), और जब इंजन में ऑपरेटिंग तापमान पहुंच जाता है, तो पिस्टन एक सिलेंडर का आकार लेता है।
अपने अस्तित्व के दौरान, पिस्टन में महत्वपूर्ण डिजाइन परिवर्तन हुए हैं। यदि आप एक आधुनिक कार इंजन के पिस्टन की तुलना उसके पूर्ववर्ती से करते हैं, तो आप देखेंगे कि पिस्टन काफी छोटे हो गए हैं। पिस्टन को सिलेंडर में तिरछा होने से रोकने के लिए केवल दो छोटे वर्गों को छोड़कर, अधिकांश स्कर्ट को प्रत्येक तरफ काट दिया जाता है। परिष्कृत डिजाइन के कारण, पिस्टन पर अभिनय करने वाले बल इस तरह से संतुलित होते हैं कि मुड़ने की प्रवृत्ति को कम किया जा सके। इस हिस्से में कार्बन जमा होने की संभावना को कम करने के लिए पिस्टन क्राउन से ऊपरी पिस्टन रिंग ग्रूव तक की दूरी कम कर दी जाती है। पिस्टन के डिजाइन में वर्गों के आकार को कम करके, इसके वजन को काफी कम करना संभव था। घर्षण के नुकसान को कम करने और केएसएचएम भागों के स्थायित्व को बढ़ाने के लिए, मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड या ग्रेफाइट युक्त एंटीफ्रिक्शन सामग्री की एक परत पिस्टन की साइड की सतह पर लगाई जाती है।
पिस्टन का निचला भाग सपाट, उत्तल, अवतल हो सकता है, इसमें खांचे होते हैं ताकि जब वाल्व पूरी तरह से खुले हों, तो वे पिस्टन को न छूएं। डीजल इंजन में, पिस्टन में दहन कक्ष बनाया जा सकता है।
दहन प्रक्रिया का समर्थन करने के लिए प्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजन के पिस्टन को विशेष रूप से आकार दिया गया है।
पिस्टन के छल्ले विशेष रूप से संशोधित कच्चा लोहा से बने होते हैं। आधुनिक कार इंजनों में कई प्रकार के छल्ले का उपयोग किया जाता है। ऊपरी संपीड़न के छल्ले का उपयोग इंजन के क्रैंककेस में गैस को निकलने से रोकने के लिए किया जाता है, और निचला तेल खुरचनी - सिलेंडर की दीवारों पर तेल की मात्रा को नियंत्रित करता है (दीवारों को तेल धुंध के रूप में क्रैंककेस से आने वाले तेल के साथ चिकनाई की जाती है)। सीपीजी पर पहनने से रोकने के लिए तेल आवश्यक है, लेकिन अतिरिक्त तेल अवांछनीय है। इसलिए, इसे आवश्यकता से अधिक खिलाया जाना चाहिए, और एक तेल खुरचनी की अंगूठी का उपयोग करके अतिरिक्त को हटा दिया जाना चाहिए जो एक खुरचनी की तरह काम करता है। अधिक कॉम्पैक्ट और लाइटर पिस्टन प्राप्त करने का एक तरीका यह है कि रिंगों को संकरा और छोटा बनाया जाए, और उन्हें पिस्टन हेड के ऊपरी हिस्से में कॉम्पैक्ट किया जाए। साथ ही, जिस सामग्री से वे बने हैं, और उनके निर्माण की सटीकता पर बढ़ी हुई आवश्यकताओं को लगाया जाता है।

वी क्रैंक तंत्रपिस्टन कई कार्य करता है, जिसमें गैस के दबाव की धारणा और कनेक्टिंग रॉड में बलों का स्थानांतरण, दहन कक्ष को सील करना और उसमें से गर्मी निकालना शामिल है। पिस्टन आंतरिक दहन इंजन का सबसे विशिष्ट भाग है, क्योंकि यह इसकी मदद से है कि इंजन की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया को महसूस किया जाता है।

जिन स्थितियों में पिस्टन संचालित होता है वे अत्यधिक होते हैं और उच्च दबाव, तापमान और जड़त्वीय भार की विशेषता होती है। इसलिए, आधुनिक इंजनों पर पिस्टन हल्के, टिकाऊ और गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से बने होते हैं - एल्यूमीनियम मिश्र धातु, कम अक्सर स्टील से। पिस्टन दो तरह से निर्मित होते हैं - इंजेक्शन मोल्डिंग या स्टैम्पिंग, तथाकथित। जाली पिस्टन।

पिस्टन एक एक-टुकड़ा संरचनात्मक तत्व है, जिसे पारंपरिक रूप से एक सिर में विभाजित किया जाता है (कुछ स्रोतों में इसे नीचे कहा जाता है) और एक स्कर्ट। पिस्टन का आकार और डिजाइन काफी हद तक इंजन के प्रकार, दहन कक्ष के आकार और उसमें होने वाली दहन प्रक्रिया से निर्धारित होता है। गैसोलीन इंजन के पिस्टन में एक सपाट या लगभग सपाट सिर की सतह होती है। इसे वाल्वों के पूर्ण उद्घाटन के लिए तैयार किया जा सकता है। प्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजन के पिस्टन आकार में अधिक जटिल होते हैं। डीजल इंजन के पिस्टन हेड में एक दहन कक्ष बनाया जाता है एक निश्चित रूपजो अच्छी घुमाव प्रदान करता है और मिश्रण में सुधार करता है।

पिस्टन के सिर के नीचे, पिस्टन के छल्ले की स्थापना के लिए खांचे बनाए जाते हैं। पिस्टन स्कर्टएक पतला या घुमावदार है ( बैरल के आकार का) प्रपत्र। स्कर्ट का यह आकार हीटिंग के दौरान पिस्टन के थर्मल विस्तार की भरपाई करता है। जब इंजन अपने ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंचता है, तो पिस्टन एक बेलनाकार आकार लेता है। घर्षण हानियों को कम करने के लिए, घर्षणरोधी सामग्री की एक परत ( मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड, ग्रेफाइट) पिस्टन स्कर्ट में लग्स के साथ छेद होते हैं ( लग्स) पिस्टन पिन संलग्न करने के लिए।

पिस्टन कूलिंगआंतरिक सतह की ओर से विभिन्न तरीकों से किया जाता है:

1. सिलेंडर में तेल धुंध;
2. कनेक्टिंग रॉड में छेद के माध्यम से तेल छिड़कना;
3. एक विशेष नोजल के साथ तेल का छिड़काव;
4. छल्ले के क्षेत्र में एक विशेष कुंडलाकार चैनल में तेल का इंजेक्शन;
5. पिस्टन सिर में ट्यूबलर कॉइल के माध्यम से तेल परिसंचरण।

पिस्टन के छल्लेपिस्टन और सिलेंडर की दीवारों के बीच एक कड़ा संबंध बनाएं। वे संशोधित कच्चा लोहा से बने होते हैं। आंतरिक दहन इंजन में पिस्टन के छल्ले घर्षण का मुख्य स्रोत होते हैं। अंगूठियों में घर्षण नुकसान इंजन में सभी यांत्रिक नुकसान के 25% तक पहुंच जाता है।

अंगूठियों की संख्या और व्यवस्था इंजन के प्रकार और उद्देश्य पर निर्भर करती है। सबसे आम योजना दो संपीड़न छल्ले और एक तेल खुरचनी की अंगूठी है। संपीड़न के छल्लेदहन कक्ष से क्रैंककेस में गैसों की सफलता को रोकें। पहली संपीड़न रिंग सबसे गंभीर परिस्थितियों में काम करती है। इसलिए, डीजल के पिस्टन और कई मजबूर गैसोलीन इंजनों पर, रिंग ग्रूव में एक स्टील इंसर्ट स्थापित किया जाता है, जो ताकत बढ़ाता है और अधिकतम संपीड़न अनुपात का एहसास करने की अनुमति देता है। संपीड़न के छल्ले ट्रेपोजॉइडल, बैरल के आकार के, शंक्वाकार हो सकते हैं, कुछ कट (कट) होते हैं।

तेल खुरचनी की अंगूठीसिलेंडर की सतह से अतिरिक्त तेल निकालता है और तेल को दहन कक्ष में प्रवेश करने से रोकता है। रिंग में कई ड्रेन होल होते हैं। कुछ रिंग डिज़ाइनों में स्प्रिंग-लोडेड एक्सपैंडर होता है।

कनेक्टिंग रॉड से पिस्टन का कनेक्शन पिस्टन पिन का उपयोग करके किया जाता है, जो ट्यूबलर और स्टील से बना होता है। पिस्टन पिन को स्थापित करने के कई तरीके हैं। सबसे लोकप्रिय तथाकथित। तैरती हुई उँगली, जो संचालन के दौरान मालिकों और कनेक्टिंग रॉड के पिस्टन हेड में घूमने की क्षमता रखता है। पिन को हटाने से रोकने के लिए, इसे रिटेनिंग रिंग्स से सुरक्षित किया जाता है। पिस्टन में पिन के सिरों का कठोर बन्धन या कनेक्टिंग रॉड के पिस्टन हेड में पिन के कठोर बन्धन का उपयोग बहुत कम बार किया जाता है।

पिस्टन, पिस्टन के छल्ले और पिस्टन पिन पिस्टन समूह के सुस्थापित नाम को धारण करते हैं।

सिलेंडर-पिस्टन समूह (CPG) में, मुख्य प्रक्रियाओं में से एक होता है, जिसके कारण आंतरिक दहन इंजन कार्य करता है: वायु-ईंधन मिश्रण के दहन के परिणामस्वरूप ऊर्जा की रिहाई, जो बाद में एक यांत्रिक में परिवर्तित हो जाती है। क्रिया - क्रैंकशाफ्ट का घूमना। सीपीजी का मुख्य कार्य घटक पिस्टन है। उसके लिए धन्यवाद, मिश्रण के दहन के लिए आवश्यक शर्तें बनाई जाती हैं। पिस्टन प्राप्त ऊर्जा के रूपांतरण में शामिल पहला घटक है।

इंजन का पिस्टन बेलनाकार होता है। यह इंजन के सिलेंडर लाइनर में स्थित है, यह एक गतिमान तत्व है - ऑपरेशन के दौरान, यह पारस्परिक होता है, जिसके कारण पिस्टन दो कार्य करता है।

1. आगे बढ़ते समय, पिस्टन दहन कक्ष की मात्रा को कम कर देता है, ईंधन मिश्रण को संपीड़ित करता है, जो दहन प्रक्रिया के लिए आवश्यक है (डीजल इंजन में, मिश्रण को इसके मजबूत संपीड़न द्वारा प्रज्वलित किया जाता है)।
2. दहन कक्ष में वायु-ईंधन मिश्रण के प्रज्वलन के बाद, दबाव तेजी से बढ़ता है। वॉल्यूम बढ़ाने के प्रयास में, यह पिस्टन को पीछे धकेलता है, और यह एक वापसी की गति करता है, जो कनेक्टिंग रॉड के माध्यम से क्रैंकशाफ्ट को प्रेषित होता है।

डिजाईन

भाग के उपकरण में तीन घटक शामिल हैं:

1. नीचे।
2. सीलिंग भाग।
3. स्कर्ट।

ये घटक वन-पीस पिस्टन (सबसे आम विकल्प) और घटक भागों दोनों में उपलब्ध हैं।

नीचे

नीचे - मुख्य काम की सतह, इसके बाद से, लाइनर की दीवारें और ब्लॉक का सिर एक दहन कक्ष बनाते हैं जिसमें ईंधन मिश्रण जलता है।

नीचे का मुख्य पैरामीटर इसका आकार है, जो आंतरिक दहन इंजन (आईसीई) के प्रकार और इसकी डिजाइन सुविधाओं पर निर्भर करता है।

दो-स्ट्रोक इंजन में, पिस्टन का उपयोग एक गोलाकार तल के साथ किया जाता है - एक निचला फलाव, इससे दहन कक्ष को मिश्रण से भरने और निकास गैसों को हटाने की दक्षता बढ़ जाती है।

चार-स्ट्रोक गैसोलीन इंजनों में, तल समतल या अवतल होता है। इसके अतिरिक्त, सतह पर तकनीकी अवकाश बनाए जाते हैं - वाल्व डिस्क के लिए अवकाश (वाल्व के साथ पिस्टन के टकराने की संभावना को समाप्त करें), मिश्रण गठन में सुधार करने के लिए अवकाश।

डीजल इंजनों में, तल में अवसाद सबसे अधिक समग्र होते हैं और हैं अलग आकार... इन अवकाशों को पिस्टन दहन कक्ष कहा जाता है और बेहतर मिश्रण के लिए सिलेंडर में हवा और ईंधन के प्रवाह में अशांति पैदा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सीलिंग भाग को विशेष छल्ले (संपीड़न और तेल खुरचनी) की स्थापना के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका कार्य पिस्टन और लाइनर की दीवार के बीच की खाई को खत्म करना है, जिससे उप-पिस्टन स्थान और स्नेहक में काम करने वाली गैसों की सफलता को रोका जा सके। दहन कक्ष (ये कारक मोटर की दक्षता को कम करते हैं)। यह गर्मी को पिस्टन से लाइनर तक स्थानांतरित करने की अनुमति देता है।

सीलिंग पार्ट

सीलिंग भाग में खांचे शामिल हैं बेलनाकार सतहपिस्टन - नीचे के पीछे स्थित खांचे, और खांचे के बीच के पुल। टू-स्ट्रोक इंजनों में, खांचे में विशेष आवेषण अतिरिक्त रूप से रखे जाते हैं, जिसमें रिंग लॉक हो जाती है। इन आवेषणों को इनलेट और आउटलेट बंदरगाहों में घुमाने और उनके ताले प्राप्त करने की संभावना को खत्म करने के लिए जरूरी है, जिससे उन्हें पतन हो सकता है।


नीचे के किनारे से पहली रिंग तक जम्पर को हेड लैंड कहा जाता है। यह बेल्ट सबसे बड़ा तापमान प्रभाव लेता है, इसलिए इसकी ऊंचाई का चयन दहन कक्ष के अंदर बनाई गई परिचालन स्थितियों और पिस्टन की सामग्री के आधार पर किया जाता है।

सीलिंग भाग पर बने खांचे की संख्या पिस्टन के छल्ले की संख्या से मेल खाती है (और उनका उपयोग 2 से 6 तक किया जा सकता है)। सबसे आम डिजाइन तीन रिंगों के साथ है - दो संपीड़न रिंग और एक तेल खुरचनी।

ऑयल स्क्रेपर रिंग के लिए ग्रूव में ऑयल ड्रेन के लिए छेद किए जाते हैं, जिसे लाइनर वॉल से रिंग द्वारा हटा दिया जाता है।

नीचे के साथ, सीलिंग भाग पिस्टन हेड बनाता है।

स्कर्ट

स्कर्ट पिस्टन के लिए एक गाइड के रूप में कार्य करता है, इसे सिलेंडर के सापेक्ष स्थिति बदलने से रोकता है और केवल भाग की पारस्परिक गति प्रदान करता है। इस घटक के लिए धन्यवाद, कनेक्टिंग रॉड के साथ पिस्टन का एक चल कनेक्शन किया जाता है।

कनेक्शन के लिए स्कर्ट में पिस्टन पिन लगाने के लिए छेद किए जाते हैं। उंगली के संपर्क के बिंदु पर ताकत बढ़ाने के लिए, स्कर्ट के अंदर की तरफ विशेष बड़े मोती, जिन्हें बॉस कहा जाता है, बनाए जाते हैं।

पिस्टन में पिस्टन पिन को ठीक करने के लिए, इसके लिए माउंटिंग होल में रिटेनिंग रिंग्स के लिए खांचे दिए गए हैं।

पिस्टन प्रकार

आंतरिक दहन इंजन में, दो प्रकार के पिस्टन का उपयोग किया जाता है, जो डिजाइन में भिन्न होते हैं - एक टुकड़ा और समग्र।

ठोस भागों को मशीनिंग के बाद कास्टिंग करके बनाया जाता है। ढलाई की प्रक्रिया में, धातु से एक रिक्त बनाया जाता है, जिसे भाग का सामान्य आकार दिया जाता है। इसके अलावा, धातु से काम करने वाली मशीनों पर, काम करने वाली सतहों को परिणामी वर्कपीस में संसाधित किया जाता है, छल्ले के लिए खांचे काट दिए जाते हैं, तकनीकी छेद और खांचे बनाए जाते हैं।

घटकों में, सिर और स्कर्ट को अलग किया जाता है, और इंजन पर स्थापना के दौरान उन्हें एक ही संरचना में इकट्ठा किया जाता है। इसके अलावा, एक टुकड़े में असेंबली तब की जाती है जब पिस्टन कनेक्टिंग रॉड से जुड़ा होता है। इसके लिए स्कर्ट में पिस्टन पिन होल के अलावा सिर पर खास लग्स होते हैं।

मिश्रित पिस्टन का लाभ निर्माण की सामग्री को संयोजित करने की क्षमता है, जो भाग के प्रदर्शन को बढ़ाता है।

निर्माण सामग्री

ठोस पिस्टन के निर्माण की सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। ऐसे मिश्र धातुओं से बने भागों में कम वजन और अच्छी तापीय चालकता होती है। लेकिन साथ ही, एल्यूमीनियम एक उच्च शक्ति और गर्मी प्रतिरोधी सामग्री नहीं है, जो इससे बने पिस्टन के उपयोग को सीमित करता है।

कास्ट पिस्टन भी कच्चा लोहा से बने होते हैं। यह सामग्री टिकाऊ और उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी है। उनका नुकसान उनका महत्वपूर्ण द्रव्यमान और खराब तापीय चालकता है, जो इंजन के संचालन के दौरान पिस्टन के मजबूत हीटिंग की ओर जाता है। इस वजह से, उनका उपयोग गैसोलीन इंजनों पर नहीं किया जाता है, क्योंकि उच्च तापमान चमक प्रज्वलन का कारण बनता है (वायु-ईंधन मिश्रण गर्म सतहों के संपर्क से प्रज्वलित होता है, न कि स्पार्क प्लग की चिंगारी से)।

यौगिक पिस्टन का डिज़ाइन निर्दिष्ट सामग्रियों को एक दूसरे के साथ संयोजित करने की अनुमति देता है। ऐसे तत्वों में, स्कर्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बना होता है, जो अच्छी तापीय चालकता प्रदान करता है, और सिर गर्मी प्रतिरोधी स्टील या कच्चा लोहा से बना होता है।

लेकिन मिश्रित प्रकार के तत्वों के नुकसान भी हैं, जिनमें शामिल हैं:

• केवल डीजल इंजन में उपयोग करने की क्षमता;
• कास्ट एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक वजन;
• गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से बने पिस्टन के छल्ले का उपयोग करने की आवश्यकता;
• उच्चतम मूल्य;

इन विशेषताओं के कारण, मिश्रित पिस्टन के उपयोग का दायरा सीमित है, इनका उपयोग केवल बड़े डीजल इंजनों पर किया जाता है।

वीडियो: पिस्टन। इंजन पिस्टन ऑपरेटिंग सिद्धांत। युक्ति