ФОРУМ МОТОРИСТОВ
При подходе поршня к ВМТ на поршень действует сила давления газов. Поршень опирается на поршневой палец и чем больше сила давления поршня на палец, тем выше трение и тем труднее поршню повернуться на неподвижном пальце.
Рисунок 10 – Смещение пальца поршня
Е – смещение пальца поршня, М1 – разворачивающий момент от трения поршня о палец, М2 – компенсирующий момент от смещения пальца, Р – давление на поршень в ВМТ Все об методах оптимизации смотреть здесь.
Для уменьшения усилий поворота поршня и снижения возможного стука поршня при повышенном зазоре в цилиндре ось пальца на поршне обычно смещают на 0.5-1.5 мм влево, если смотреть на поршень спереди двигателя. По рис. 10 момент сил, поворачивающих поршень вблизи ВМТ, компенсируется моментом от сил давления газов на поршень.
Поговорим подробнее о дезаксиале и детонации
Почему я решил совместить пост об этих двух понятиях постараюсь объяснить в следующей записи. А пока попробуем разобраться в данных терминах. Начнём с дезаксиала.
силы, действующие на поршень
“Во время работы двигателя шатун постоянно, кроме положения поршня в ВМТ и НМТ находится под некоторым углом к оси цилиндра, причем этот угол постоянно изменяется. Поэтому сила, приложенная к поршневому пальцу, раскладывается на две.
Одна сила действует в направлении шатуна, а вторая сила действует в направлении перпендикулярном оси цилиндра. Эта сила прижимает поршень к стенке цилиндра.
При движении поршня вверх на такте сжатия сжимаемый воздух оказывает сопротивление перемещению поршня. Часть этой силы прижимает поршень к правой стенке цилиндра, если смотреть со стороны передней части двигателя.
Во время рабочего хода расширяющиеся газы с большой силой давят на поршень. Часть этой силы расходуется на прижатие поршня к левой стенке цилиндра. Не стоит думать, что эти силы незначительны. Боковая сила, прижимающая поршень к стенке цилиндра приблизительно равна 10% — 12% процентов, от силы, действующей в направлении оси цилиндра. Ранее упоминалось, что во время работы двигателя на днище поршня среднего легкового автомобиля действует сила в несколько тонн, следовательно, сила, прижимающая поршень к боковой стенке может быть равна нескольким сотням килограмм. Поскольку сила, действующая на поршень во время рабочего хода в направлении оси цилиндра значительно выше, силы, действующей на поршень во время такта сжатия, поверхность, к которой прижимается поршень, во время такта рабочего хода, называется основной упорной поверхностью.
Из всего сказанного вытекает, что при прохождении поршнем ВМТ между тактами сжатия и рабочего хода происходит перемещение поршня от вспомогательной упорной поверхности к основной. Поскольку на поршень действуют большие силы, а все процессы в двигателе происходят очень быстро, перемещение поршня происходи в форме удара. Для уменьшения силы удара при перекладке поршня ось поршневого пальца (вернее ось отверстия в бобышках поршня под поршневой палец) смещена в сторону основной упорной поверхности.
Перекладка поршня
При движении поршня вверх на такте сжатия, давление сжимаемого воздуха оказываемого на днище поршня преобразуется в силу, направленную перпендикулярно днищу поршня. Поскольку шатун находится под некоторым углом к оси поршня, возникает нормальная сила, прижимающая поршень к вспомогательной упорной поверхности (2).
Сила, возникающая в результате воздействия давления, равна произведению давления, умноженного на площадь, на которую действует давление. Поскольку ось поршневого пальца смещена в сторону основной упорной поверхности (1), площадь правой половины поршня стала несколько больше площади левой половины. В результате чего сила, действующая на правую половину поршня, будет больше силы, действующей на левую половину поршня. Поэтому, когда поршень остановится в ВМТ, в результате разности этих сил, нижняя часть поршня переместится к основной упорной поверхности.
А как только давление в камере сгорания начнёт увеличиваться, произойдёт полная перекладка поршня к основной упорной поверхности. Это позволяет произвести перекладку поршня без ударных нагрузок. При движении поршня в низ, при изменении угла шатуна к оси цилиндра и возрастания давления в цилиндре поршень оказывает давление на основную упорную поверхность (1).
Обычно смещение оси поршневого пальцы относительно оси поршня в автомобильных двигателях лежит в диапазоне 1,0 – 2,5 мм.
Учитывая имеющиеся смещения оси поршневого пальца, поршень допускается устанавливать только в одном направлении. Неправильна установка поршня приведёт к появлению ударных звуков во время работы двигателя. Обычно на днище поршня имеется метка, указывающая правильное направление установки поршня. Перед ремонтом двигателя тщательно изучите руководство по ремонту.”
Е.Н. Жарцов
Именно по описанным выше причинам в моторе VW применяется так называемая разновеликая юбка. Левая часть юбки поршня (рабочая часть) имеет бОльшую площадь, так как с этой стороны поршень прижимается к стенке цилиндра во время рабочего хода, когда воздействие газовых сил(давлений и температур) – максимально.
Теперь поговорим о детонации.
Существует несколько теорий, объясняющих сущность детонационного сгорания, но наиболее общепризнанной из них в настоящее время является так называемая перекисная теория. Перекиси относятся к разряду весьма нестойких соединений, обладающих большой избыточной энергией. При определенных температурах и давлении перекисные соединения могут самопроизвольно разлагаться с выделением большого количества тепла и образованием новых активных частиц (это и есть наша детонация). По мере сгорания рабочей смеси температура и давление в камере сгорания быстро нарастают, что способствует дальнейшей интенсификации процессов окисления (образования перекисных соединений) в несгоревшей части рабочей смеси. На последние порции несгоревшего топлива, находящиеся перед фронтом пламени, высокие температура и давление действуют наиболее длительно. Вследствие этого в них особенно интенсивно накапливаются перекисные соединения, поэтому наиболее благоприятные условия для перехода нормального сгорания в детонационное создаются при сгорании именно последних порций рабочей смеси.
Если при окислении бензина в последних порциях смеси накапливается много перекисных соединений, то свыше некоторого критического значения происходит их взрывной распад с образованием так называемого «холодного пламени». Эта активная смесь подвергается дальнейшему окислению и после некоторого периода индукции происходит новый взрывной распад перекисных соединений, аналогичный прежнему, но с вовлечением большей массы исходной смеси и с участием большего количества перекисных соединений.
Таким образом, сущность явления детонации состоит в весьма быстром завершении процесса сгорания в результате многостадийного самовоспламенения части рабочей смеси перед фронтом пламени, сопровождающегося возникновением ударных волн, которые, в свою очередь, стимулируют сгорание всей оставшейся рабочей смеси со сверхзвуковой скоростью.
Такое сгорание сопровождается появлением характерного звонкого металлического стука, повышением дымности выхлопа и увеличением температуры в цилиндрах двигателя.
Само по себе повышение давления, возникающее во фронте ударных волн, с точки зрения механической прочности деталей двигателя, не представляет особой опасности, так как эти пики давления действуют в виде крайне коротких импульсов, длящихся менее одной десятитысячной доли секунды.
Однако ударные волны при своем многократном отражении от стенок могут механически «сдирать» масляную пленку с поверхности гильзы, что приводит к увеличению износа цилиндров и поршневых колец. Кроме того, вибрационный характер нагрузки на поршень при наличии детонации может вызывать разрушение антифрикционного слоя в шатунных подшипниках.
Главная опасность детонации заключается в повышенной отдаче тепла от сгоревших газов в стенки камеры сгорания и днище поршня из-за более высоких температур в детонационной волне и увеличения коэффициента теплоотдачи в результате срыва пограничного слоя более холодного газа. Увеличенная теплоотдача в стенки приводит к перегреву двигателя и может вызвать местные разрушения поверхности камеры сгорания и днища поршня, первоначально выражающиеся в появлении на поверхности металла небольших щербин.
При ремонте/диагностировании обнаруживается потеря компрессии в одном из цилиндров. При экспертизе деталей обнаружено повреждение стенки цилиндра или поршня. Решение от VW: По причине большого наддува оптимизировать ПО блока управления двигателя в части антидетонационного регулирования.
Пути борьбы с явлением детонации.
При увеличении числа оборотов коленчатого вала сокращается время пребывания топлива в камере до сгорания за счет повышения скорости распространения фронта пламени, что приводит к снижению конечных концентраций перекисных соединений и затрудняет возникновение детонации.
Детонация в двигателе ослабевает или совсем исчезает при уменьшении угла опережения зажигания вследствие того, что при этом снижаются температура и давление газов в цилиндре двигателя и остается меньше времени на образование перекисных соединений.
Наиболее эффективное средство предотвращения детонации в двигателе — это
применение топлива, имеющего достаточную химическую стойкость в условиях камеры сгорания, т. е. обладающего необходимыми антидетонационными свойствами.
поршни hastings (Урал)
Приобрёл поршни и кольца hastings на 79,расточил цилиндры. Потом узнал что отверстие под поршневой палец смещено.А теперь вопрос: Подскажите пожалуйста, куда смещением ставить вверх или вниз? Заранее благодарю.
палец левого цилиндра — вверх . а правого- вниз !
и ваще там стрелки должны быть. их нужно вперёд.
в инструкции по ремонту всё написано для непонятливых.
ВАДИМ , Стрелки стоят вперёд,но одну сторону затирает
что затирает? чё написал то ?
ВАДИМ , Ну это смотря как смотреть. Если по ходу двжения то на левом поршне палец должен быть смещен вниз, а на правом вверх.
geha , И это, на Уралах Хастингс — кольца и они под поршни 78мм. А ты что, от жигулятора поршни с кольцами купил чтоли?
упаковку от поршней покажи. и маркировку, и если можно сами поршня. чет я ваще не понял что ты вставляешь, и как может поршень затирать?
http://s57.radickal.ru_/i157/1009/23/15e38dc88723.jpg — вот эти я сам из этих автошных сделал. те которые выше. со смещённым пальцем. они все такие и всегда были.
это тока в союзе упразднили смещение.
ВАДИМ ,Ну на днепре может и так, а вот на Урале, как я выше написал 🙂
Lonely_Night_Wolf , что на днепре, что на урале — одно и то же направление вращения коленвала. ВАДИМ прав! Представь в каком положении находится шатун в ВМТ, сразу становится понятно зачем и в какую сторону должен быть смещен палец.
texas , ну, КВ вращается против часовой стрелки, палец смещен в сторону вращения, чтобы снизить радиальную состовляющую силы с которой поршень давит на цилиндр когда поршень проходит ВМТ и движется назад. Покрайней мере в поршнях Автотехнологии сделано так
я для кого фоткал страницу из инструкции по ремонту мото оппозитов . http://s56.radickal.ru_/i153/1009/e5/082a1aed1a72.jpg
Lonely_Night_Wolf — не выдумывай ересь !
Lonely_Night_Wolf , представь/нарисуй ситуацию: поршень в ВМТ, палец не смещен, ось симметрии шатуна параллельна оси цилиндра и проходит через ось вращения КВ.
Поршень со смещенным пальцем — то же самое, кроме того, что ось симметрии шатуна не параллельна оси цилиндра.
В первом случае сила, воздействующая на центр поршня, не пытается провернуть КВ, в этом месте его вращает момент инерции. А в случае со смещенным пальцем — появляется ещё сила, воздействующая на шатун со стороны «стенки цилиндра», ближайшей к поршневому пальцу. И естественно, что эта «стенка цилиндра» должна находиться со стороны, противоположной направлению вращения коленвала.
А теперь представь, что происходит в твоем моторе?
texas , Это я себе прекрасно представляю, так как это очевидно и в этом определенно есть своя логика, но то что я описал выше я не просто так с потолка взял и не сам придумал.
Вомбат, проблема будет как раз в том, что бы аккуратно снять эти три (именно!) сотки. Притереть цилиндр не проще будет?
Если расточить цилиндр под поршень с правильным зазором, то все ок будет.
НО: масса поршня, пальца и колец в одном и другом горшке не должны отличаться больше, чем на 4 грамма, чтобы 2 котла хоть как-то друг друга компенсировали. Взвесь поршни, наверняка между ними грамм 30-50 🙂
texas , И еще, смещение оси пальца делают не для того чтобы поршню стало легче провернуть КВ когда он находится в ВМТ а чтобы снизить износ ЦПГ и шум, а КВ провернется по инерции, на это маховик есть.
Почему ось отверстия ступицы у многих поршней смещена?
Из-за вращения коленчатого вала шатун в большинстве позиций находится под наклоном. Вследствие чего при обратном движении поршень прижимается к одной из стенок. В верхней мертвой точке поршня шатун принимает строго вертикальное положение, затем он наклоняется в другую сторону. В результате поршень соприкасается с разными стенками цилиндра. Для того, чтобы касание происходило по возможности бесшумно и мягко, отверстие для поршневого пальца несколько смещается в сторону. Этим мы добиваемся того, что поршень во время смены точки касания несколько наклоняется в сторону оси пальца. В результате поршень соприкасается с внутренним диаметром цилиндра не всей длиной, а юбкой и скользит. Это снижает шум в двигателе, а также механическую нагрузку на компоненты двигателя.Обычно отверстие ступицы смещено в направлении напорной стороны поршня. Но нет правил без исключений:
в некоторых поршнях отверстие смещено в противоположную сторону – результат, однако, не отличается.
Добро пожаловать
на VAZ.EE+ Extended Edition
С мая 2013 года наш портал расширил тематические разделы форума по обмену опытом: добавлены подфорумы Американцы, Корейцы, Немцы, Французы, Японцы, в связи с увеличением автопарков наших посетителей.
Помимо изменения стиля, наш Чат, Почта, Развлекательные и фото/видео разделы, Литература стали встроенными и не трубеют отдельной регистрации. Кроме этого, есть и другие полезные и приятные новшевства с которыми Вы все можете ознакомиться при посещении портала.
С вопросами и предложениями можете обращаться к администрации в специальном разделе форума или через форму обратной связи.