Jak kształt tłoka wpływa na spalanie?

Ponieważ silniki nieustannie ewoluują, producenci samochodów wciąż znajdują nowe sposoby tworzenia lepszych tłoków, w tym zmieniania ich wielkości i składu. Zobacz więcej zdjęć silników. Paul Eekhoff / Photographer's Choice / Getty Images

Kiedy mówimy o silnikach, często mówimy, że jest to „czterocylindrowy” lub „sześciocylindrowy”. Ale co to właściwie oznacza? Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z podstawami silnika, „cylinder” to przestrzeń, w której porusza się tłok, a tłoki są istotnymi częściami wewnątrz większości silników napędzanych spalinami..

Zasadniczo benzyna i powietrze mieszają się razem w komorze spalania nad tłokiem. Gdy iskra elektryczna zapala tę mieszankę, tworzy niewielką eksplozję, która napędza tłok w górę iw dół. Ten ruch powoduje obrót wału korbowego, który jest ostatecznie odpowiedzialny za napęd przekładni i kół.

Jak można się spodziewać, tłoki są narażone na więcej ciepła, ciśnienia i ruchu niż prawie jakakolwiek inna część silnika. Muszą być zbudowane z myślą o trwałości. Ponieważ silniki nieustannie ewoluują, producenci samochodów wciąż znajdują nowe sposoby tworzenia lepszych tłoków, w tym zmieniania ich wielkości i składu.

Tłok jest sercem tego, jak silnik tworzy ruch. Dodanie tłoków do silnika lub ich powiększenie zwiększa pojemność skokową, co oznacza, że ​​silnik generuje więcej mocy, ponieważ spala więcej benzyny.

Jednak liczba tłoków w silniku to nie jedyna ważna rzecz. Kształt tłoka ma duży wpływ na proces spalania wewnętrznego. Głównie kształt tłoka ma duży wpływ na sposób zarządzania ciepłem i mieszanką paliwowo-powietrzną.

Porozmawiajmy najpierw o różnych kształtach tłoków. Tłoki, które są eliptyczne lub w kształcie owali, stają się bardziej okrągłe pod wpływem ciepła. Pozwala to na lepsze uszczelnienie, gdy cylinder styka się z komorą spalania, co zapewnia większą wydajność. Niektóre tłoki są stożkowe lub stożkowe, co umożliwia swobodniejszy ruch tłoka niezależnie od ilości ciepła. Inne mają kształt „beczki”, co jest płynniejsze i generuje mniejszy hałas i szorstkość podczas ruchu [źródło: University of Windsor].

Następnie dowiedzmy się więcej o tym, jak górna część tłoka wpływa na osiągi, oszczędność paliwa i żywotność silnika.

Ponieważ silniki ewoluowały przez lata, tłoki ewoluowały wraz z nimi. Stają się coraz krótsze i lżejsze, używają mniejszych fartuchów - cylindrycznego „korpusu” tłoka. Nowsze tłoki są często wykonane ze stopów aluminium zawierających więcej krzemu niż w przeszłości. Poprawia to odporność na ciepło i zmniejsza rozszerzalność cieplną [źródło: Engine Builder].

Jednym z największych postępów w technologii tłoków jest zastosowanie różnych „denek” lub „denek” tłoków, czyli części, która wchodzi do komory spalania i jest poddawana spalaniu. Podczas gdy starsze denka tłoków były w większości płaskie, wiele z nich ma teraz na górze miski, które mają różny wpływ na proces spalania.

Miska tłoka jest stosowana głównie w silnikach wysokoprężnych. Diesle nie mają fazy zapłonu, więc sama denko tłoka może tworzyć komorę spalania [źródło: CDX]. Silniki te często wykorzystują tłoki o różnie ukształtowanych koronach, chociaż wraz ze wzrostem popularności wtrysku bezpośredniego zaczynają je stosować również silniki benzynowe.

Kształt misy tłoka kontroluje ruch powietrza i paliwa, gdy tłok podnosi się do suwu sprężania (przed zapaleniem mieszanki i wypchnięciem tłoka w dół). Powietrze i paliwo wirują w wir wewnątrz miski tłoka przed spalaniem (lub kompresja), tworząc lepszą mieszankę [źródło: Vegburner].

Wpływając na mieszankę paliwowo-powietrzną, można osiągnąć lepsze i wydajniejsze spalanie, co prowadzi do większej mocy. Miski mają wiele różnych kształtów - niektóre są również zaprojektowane w celu optymalizacji zużycia paliwa.

Ponieważ wtrysk bezpośredni staje się najgorętszą nową technologią w silnikach benzynowych, można spodziewać się coraz większej popularności tłoków z wyjątkowymi dziurkami..

Aby uzyskać więcej informacji na temat kształtu tłoka i spalania, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• 10 sposobów aktywnej ochrony silnika
• 5 nowych technologii silników, dzięki którym jazda samochodem jest przyjemniejsza
• Car Smarts: Osiągi silnika
• Co to jest stukanie silnika?
• Jaki jest związek między stopniem sprężania a oszczędnością paliwa?

Źródła

• Carley, Larry. „Konstrukcja tłoka, opowieść ewolucyjna”. Magazyn Engine Builder. 1 kwietnia 2003 r. (7 grudnia 2011 r.) Http://www.enginebuildermag.com/Article/1948/piston_design_an_evolutionary_tale.aspx
• Podręcznik online CDX. „Elementy silnika: tłoki”. (8 grudnia 2011) http://www.cdxetextbook.com/engines/comp/pistons/pistons.html
• Uniwersytet Windsor. „Konstrukcja tłoka”. (7 grudnia 2011 r.) Http://courses.washington.edu/engr100/Section_Wei/engine/UofWindsorManual/Piston%20Design.htm
• Vegburner. „Projekt komory spalania DI”. (8 grudnia 2011) http://vegburner.co.uk/DIcombustion.html