Kiến thức ô tô

Làm thế nào để chế tạo Piston động cơ nhẹ? Quy trình chế tạo Piston của hãng Wiseco

Rate this post

(news.oto-hui.com) —— Giảm trọng lượng của piston động cơ là tiêu chí liên tiếp của nhiều nhà sản hiện ra nay. Nhưng vì sao phải giảm trọng lượng của piston và làm thế nào để có thể giảm nó nhưng ko tác động tới công suất hoặc sức bền của piston? Dưới đây là miêu tả căn bản về thứ tự sản xuất piston nhẹ tại Wiseco, 1 doanh nghiệp chuyên về các thành phần động cơ cao cấp.

Nhiều kỹ sư bằng sáng chế luôn thắc mắc về câu hỏi này: Làm thế nào tôi có thể giảm khối lượng của piston nhưng ko bị mất “sức mạnh”? Có cách nào để khiến cho piston nhẹ hơn nhưng vẫn duy trì được “sức mạnh” của nó?

Ưu điểm của piston khối lượng thấp không chỉ giới hạn ở động cơ có số vòng quay cao.
Điểm tốt của piston khối lượng thấp ko chỉ giới hạn ở động cơ có số vòng quay cao.

Tại 6.500 vòng / phút, 1 piston sẽ đổi hướng hơn 200 lần mỗi giây. Ở động cơ đốt trong 4 kỳ, vận tốc di chuyển trung bình của piston là 80 km / h. Tuy nhiên, đây chỉ là vận tốc trung bình và nó cũng phải ngừng lại khá lâu lúc chuyển động tới tâm điểm chết trên và dưới.

Chìa khóa cho hiệu suất của piston là quán tính G-Force. Nó phải bảo đảm “tiêu chuẩn an toàn” để piston ko bị hỏng trong giai đoạn hoạt động.

Để đáp ứng 1 piston nhẹ, 2 nhân tố chính để xác định là gia tốc và lực quán tính G. Tuy nhiên, gia tốc của piston Nó nằm ngoài tầm với của nhiều nhà cung cấp. Vì gia tốc piston bị tác động bởi các hàm toán học liên can tới vận tốc động cơ, đối trọng và thanh truyền và piston. Nên nếu tác động tới việc tăng tốc thì phải điều chỉnh rất nhiều thứ. Vì dễ dãi, Lực quán tính WO là lực nhưng nhà cung cấp có thể can thiệp phê duyệt trọng lượng của piston. Việc giảm hoặc tăng khối lượng của piston có thể được tiến hành dễ ợt hơn và ít tốn kém hơn.

Chúng ta có thể luôn thắc mắc, nhưng mà sự thực là, những chiếc piston nhẹ hơn thường bền hơn những chiếc nặng hơn. Vì nếu thừa nguyên liệu ko đúng chỗ có thể tác động tới di chuyển của piston. Để mày mò bí quyết và lý do khiến cho piston nhẹ hơn, hãy xem Vic EllingerNick DiBrasy (Nhà sản xuất Piston hạng nhẹ của Wiseco) Gicửa ải thích bên dưới.

    Piston động cơ Wiseco
Piston động cơ Wiseco

I. Tổng quan:

Ellinger nói: “Mọi hỗn loạn trộn nhiên liệu xảy ra bên trong động cơ đốt trong đều có thể kiểm soát được. Lực đẩy và lực kéo sẽ liên tiếp làm xoắn mọi bộ phận trong “cụm quay” của động cơ (cụm piston-thanh truyền-trục khuỷu).

  • Tỉ dụ: Hãy nghĩ tới việc quay 1 xô đá được buộc vào 1 sợi dây thay vì quay những viên sỏi trên 1 sợi dây. Bộ di chuyển sẽ chống lại chu kỳ hoạt động giống như động cơ; các pít-tông, thanh kết nối và các chốt đều nỗ lực đánh bật nó ra khỏi khối. “
Với phần mềm phân tích phần tử hữu hạn FEM, có thể xác định các khu vực có thể được gia công một cách an toàn mà không ảnh hưởng đến độ bền của piston trước khi các phoi riêng lẻ được chuyển đến máy CNC. Vùng tới hạn là vùng ở mặt dưới của chốt piston và mặt trên của piston.
Với ứng dụng phân tách phần tử hữu hạn FEM, khu vực này có thể được gia công 1 cách an toàn nhưng ko tác động tới độ bền của piston. Vùng đến hạn là vùng ở mặt dưới của chốt piston và mặt trên của piston.

Trong giai đoạn biến đổi giữa khí thải và khí nạp, pít-tông và thanh kết nối chịu 1 số ứng suất to nhất tại tâm chết dưới cùng. Đây là công đoạn có ít lực cản di chuyển đi lên của piston bởi áp suất trong buồng đốt, và lúc tay quay của trục khuỷu khởi đầu di chuyển thì piston đột ngột đổi hướng.

  Cách nhận biết công suất động cơ yếu nhờ thông số từ cảm biến oxy?

DiBlasi cũng giảng giải: “Dưới ảnh hưởng của các lực trong di chuyển, lúc bộ phận được thiết kế chuẩn xác, mọi thứ sẽ diễn ra trót lọt. Khối lượng to hơn có tức là lực được tạo ra nhiều hơn, đặc trưng là lúc các bộ phận di chuyển chuyển động càng ngày càng xa đường tâm trục khuỷu.. “

2. Giảm trọng lượng piston động cơ

Để giảm các ứng suất này, giảm khối lượng của “cụm piston quay” là chìa khóa. Và tiếng nổ từ việc giảm trọng lượng của bộ phận cứng cáp sẽ phệ hơn.

Vùng cơ thể piston cũng có thể giảm khối lượng. Thiết kế cẩn thận loại bỏ vật liệu không mong muốn mà không ảnh hưởng đến sự ổn định của piston trong lỗ chốt piston.
Vùng thân thể piston cũng có thể giảm khối lượng.

Per DiBlasi nói: “Càng nhiều trọng lượng được lấy ra khỏi thanh kết nối và cụm piston, thì “ứng suất” (lực, áp suất, ứng suất, v.v.) trên trục truyền động càng ít.

  • Tuy nhiên, lúc động cơ ở số vòng quay cao, trọng tải và vận tốc có thể gây ra thiệt hại theo cấp số nhân.
  • Tại thời khắc này, mỗi gam ít hơn tạo ra sự dị biệt rất to.
  • Piston quá trọng lượng cũng đẩy giới hạn, gây ức chế lúc bu lông thanh nối được nâng lên.

Trong 1 số trường hợp đặc trưng, như động cơ thường xuyên chạy với vận tốc cao và tần suất to, ko còn cách nào khác là phải tăng khối lượng trong piston động cơ, làm mát kịp thời, chống kích nổ, hỗ trợ diện tích đủ to để giải phóng áp lực. Nhiệt năng từ piston. Nhưng nếu ko có những điều kiện đặc trưng này, 1 piston nhẹ hơn cứng cáp sẽ tốt hơn.

Theo Ellinger: “Các piston nhẹ hơn là lý tưởng cho động cơ hút khí thiên nhiên (tốt nhất là động cơ xăng) để có hiệu suất cao hơn và có thể giảm trọng lượng xe. Bằng cách sử dụng cụm pít-tông với lực quay ít hơn, nguy cơ hỏng hóc linh kiện được hạn chế. ”

DiBrasi nói thêm: “Đây cũng là cách động cơ phản ứng. Khối lượng quay nhẹ hơn khiến cho động cơ phản hồi tốc độ hơn lúc nó quay.

  Tìm hiểu về cách bố trí trục cam SOHC và DOHC

3. Làm thế nào để sản xuất piston động cơ nhẹ hơn?

Phương pháp chế tác “di truyền” (cách piston thường được chế tác) quyết định chất lượng của piston.Hai bí quyết tầm thường nhất để chế tác piston là vật đúc (Đổ nhôm hot chảy vào khuôn) và rènPhôi nhôm được nung hot và sau đấy được tạo hình trong khuôn dưới áp suất cực to.

  • Mỗi bí quyết sản xuất đều có ưu và nhược điểm về độ bền, nguyên liệu sử dụng và đương nhiên là giá cả. Rèn hoặc đúc tùy theo mục tiêu thiết kế.
Loại piston là loại vát mỏng, tùy thuộc vào cách sử dụng (được khuyến nghị nếu nó có lợi cho hiệu suất)
Loại piston là loại vát mỏng, tùy thuộc vào cách sử dụng (được khuyến nghị nếu nó có ích cho hiệu suất)

Ellinger giảng giải: “thường, tầm thường, tầm thường, Trong phần đông các trường hợp, piston của động cơ đúc đều nặng hơnĐiều này là do nhiều nhà cung cấp sử dụng 1 ghế đúc độc nhất vô nhị cho nhiều kiểu thiết kế piston. Bạn luôn có thể loại trừ nguyên liệu khỏi máy đúc, nhưng mà thời kì máy cần để loại trừ nguyên liệu thừa ko cấp thiết cho các mục tiêu thiết kế khác là tốn kém và mất thời kì.Do đấy, piston đúc thường nặng hơn mức cấp thiết (nặng hơn rèn). “

Ellinger tiếp diễn: “Khả năng chế tác piston bằng cách rèn sẽ gần với dạng hình mong muốn hơn và ít khối lượng hơn đúc, có thể loại trừ khối lượng ngay từ đầu.

DiBrasi nói thêm: “Tùy thuộc vào mục tiêu thiết kế, piston có thể nhẹ hơn đáng kể. Thông thường, trong trường hợp động cơ hút khí thiên nhiên, các kỹ sư nhiều năm kinh nghiệm thường sử dụng piston nhẹ hơn do thiết kế chuẩn xác và trọng lượng thấp hơn, điều này bảo đảm rằng động cơ đấy hoạt động tốt nhất. Ngược lại, trong điều kiện làm việc hà khắc của piston, chúng ta thường thấy nó được đúc. “

Giảm khối lượng piston luôn là dành đầu tiên bậc nhất trong công nghệ chế tác.

DiBrasy nói:Rèn giúp giảm trọng lượng ở phần đông mọi khu vực của piston Được thiết kế chuẩn xác hình học piston tốt hơn và thiết diện piston mỏng hơn do nguyên liệu cấu tạo đặc trưng hơn. Độ dày của đỉnh piston (vương miện piston), thân piston (váy piston) và lỗ khoan trục piston (trùm chốt piston) là những khu vực nhưng nguyên liệu bị loại trừ nhiều nhất. Độ dày đỉnh của piston đúc là 5.588 milimet (0,22 in), khi mà độ dày đỉnh của piston rèn là 4.572 milimet (0,18 in). Ngoài ra, nếu sử dụng thiết kế có chốt piston ngắn hơn thì có thể giảm 25% trọng lượng của chốt piston. “

Việc sử dụng ứng dụng phân tách phần tử hữu hạn (hoặc các phần mềm FEM để phân tách tuyến tính, phi tuyến, nhiệt, mỏi của nguyên liệu) để có cái nhìn tổng quan hoặc cụ thể trong thiết kế piston để nghiên cứu ứng suất tại mỗi điểm của piston và giải quyết chúng.

  Chọn ô tô nhập khẩu nguyên chiếc hay lắp ráp trong nước?

Wiseco cũng nói rằng sử dụng loại piston của họ sẽ tốt hơn so với thành phầm OEM, nhưng mà nó chỉ được bảo đảm cho động cơ công suất thấp, công suất tối đa thấp.

    Thông qua việc sắp xếp vật liệu được tính toán cẩn thận, chẳng hạn như thanh piston, khối lượng có thể được bù đắp bằng cách giảm đỉnh piston và chốt piston.Tạo sự cân bằng với trọng lượng quay tốt

4. Nên sử dụng piston nhẹ hay piston nặng?

Bằng cách giảm bề dày của lỗ trục piston, chốt piston, núm piston, thân piston, ta có thể giảm 30 – 50 gam trọng lượng của chốt piston trong giai đoạn rèn. Do đấy, nó sẽ làm giảm tổng trọng lượng của nhóm piston từ 7-10%.

Tuy nhiên, việc sử dụng các piston nhẹ tương tự chỉ nên vận dụng cho động cơ xăng hút khí thiên nhiên hoặc động cơ phân khối bé. Các piston rèn thường nặng dưới 500 gram, khi mà piston đúc nặng từ 700 gram trở lên. Đối với động cơ chữ V cần thăng bằng, 1 piston nhẹ tương tự sẽ không liên quan. Chúng đích thực chỉ sử dụng được cho động cơ nội tuyến I hoặc động cơ đặt bàn (boxer, …).

động cơ boxer
động cơ boxer
Động cơ V8 cần sự cân bằng tuyệt vời trong các chi tiết bên trong
Động cơ V8 cần sự thăng bằng hoàn hảo trong các cụ thể bên trong

Sử dụng các piston nhẹ hơn sẽ ko làm tăng công suất, nhưng mà sẽ quay tốc độ hơn và có thể cần ít công suất hơn so với các piston nặng hơn ở vận tốc động cơ thấp hơn. Ở đầu và cuối mỗi hành trình, lúc piston của động cơ ngừng lại, cấp thiết 1 lực để di chuyển piston quay về, và khối lượng càng to thì lực chuyển động nó càng to. Nếu có ít va chạm hơn ở đầu và cuối hành trình thì có thể tăng ảnh hưởng tới công suất và sức ngựa của động cơ. Tuy nhiên, cấp thiết lực để ngăn 1 thứ gì đấy di chuyển và khiến cho nó di chuyển quay về.

  • Các piston nhẹ cũng làm giảm căng thẳng cho các thành phần động cơ khác, thanh kết nối, bu lông, tay quay và thậm chí cả cụm thanh kết nối thanh piston. Và bởi vì cần ít lực hơn và trọng lượng quay ít hơn, động cơ cũng phát triển thành bé hơn và tăng tốc tốc độ hơn. Tuy nhiên, nếu piston đủ nhẹ để phục vụ các cơ chế vận hành cao hơn, nó cứng cáp ko đủ tốt để sử dụng.
  • Ở số vòng quay cao hơn, tốt nhất bạn nên dành đầu tiên những piston nặng.

Những bài viết liên can:

  • Thiết kế đỉnh piston
  • Nguyên nhân hư hỏng piston động cơ
  • Các pít-tông của cỗ máy 1000 sức ngựa của Honda được chế tác như thế nào?

Quảng cáo

VuManh Le

A humble man who wants to challenge and explore himself in his 30s

Related Articles

Back to top button