Регистрация Войти
Вопрос

Какая сила нужна, чтобы опустить поршень?

Сгорание топлива и воздуха используется для того, чтобы толкать поршень вниз. При сгорании выделяется много энергии. Мой вопрос: какая сила нужна, чтобы полностью опустить поршень, когда автомобиль заведён и движется по разным поверхностям?



Какая сила тогда потребуется?



Легко ли его продавить или для этого нужно приложить большое усилие?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/29361/how-much-force-is-needed-to-push-a-piston-down
1
+ Читать

14 Комментариев


  1. Прошу прощения, если мой вопрос был не таким техническим, как вы хотите. Я бы
    хотел добавить, что я ничего не смыслю в автомобилях и только учусь. Я
    подумал, что было бы разумно задавать вопросы, если ты чего-то не знаешь
    . Я уверен, что в какой-то момент у тебя тоже не было знаний. Не
    сложно понять, что никто ничего не знает, пока не сядет и
    не научится. Итак, вы понимаете? Хорошо ;) – LostPecti




    Без проблем. Я полностью за. Но вопрос на самом деле не так прост. Это не просто нажатие, это нажатие в течение определенного времени, когда ваш поршень находится в идеальной верхней мертвой точке или в идеальной нижней, никакое усилие не приводит поршень в движение. Вы могли бы приложить тонны усилия, но поршень просто не сдвинется с места. Чтобы начать разбираться в деталях и в вопросах "почему", вам придется потратить некоторое время на собственное обучение, начиная с азов. Я ничего не смыслил в автомобилях, пока не начал читать руководства по эксплуатации типа Haynes и автомобильные журналы. Три года спустя я стал автомобильным инженером в Детройте. Я понимаю. Правда понимаю.



    Но ещё не всё потеряно. Существуют инструменты, которые помогут вам лучше разобраться в некоторых вопросах. Я бы начал с Академии Кана и записался на курсы физики. Курсы Академии Кана абсолютно бесплатны. Вам понадобятся разделы «Работа и энергия», «Термодинамика», «Удары и импульс», «Законы движения Ньютона» и «Моменты / крутящий момент». Это поможет вам точно ответить на собственный вопрос.



    Я хочу сказать, что пытаться обобщить большой объём информации о том, как что-то работает, в простом вопросе на интернет-форуме не очень продуктивно. На ваш вопрос нет правильного ответа в том виде, в котором он задан.



    Самое важное, что нужно помнить: «толчок» — это не просто толчок. Это контролируемая химическая реакция (взрыв) внутри камеры, рассчитанная на то, чтобы произойти с максимальной силой в определённый момент цикла вращения коленчатого вала. И эта сила ощущается не только в одном положении поршня. Она меняется по мере вращения коленчатого вала. Начало взрыва контролируется моментом зажигания. Состав топливно-воздушной смеси и момент выпуска зависят от распределительного вала, который открывает и закрывает клапаны.



    Невозможно дать точный ответ на ваш вопрос. Если вы хотите узнать больше, наши пользователи с радостью помогут вам в вашем обучении. Я, конечно же, готов помочь (мой адрес электронной почты можно найти, просто нажав на мой ник). Я не пытаюсь вас обидеть. Опять же, я не хотел вас задеть.



    Но если вы действительно хотите узнать ответ на свой вопрос (и как заставить вашу машину ехать быстрее :^), вам придётся потратить немного времени на изучение этой темы. Я убеждённый сторонник того, чтобы превратить своё хобби в профессию.



    Обновить:



    Я искал диаграмму, на которой было бы показано соотношение давления в бензиновом двигателе и угла поворота коленчатого вала. Я нашёл эту презентацию в PowerPoint. Мне она показалась довольно убедительной. Вопрос о давлении, которое толкает поршень вниз, — это только часть разговора. Не забывайте, что это давление должно заставить поршень сделать ещё один оборот, чтобы сгоревший воздух/топливо вышли из цилиндра. График давления представлен на слайде № 18. Вы можете видеть, что максимальное давление достигается примерно через 20 градусов после верхней мёртвой точки (ВМТ). На этом графике видно, что искра зажигания возникает до ВМТ (забавно, я знал об этом, но до сегодняшнего дня не задумывался об этом...) Для распространения взрыва смеси воздуха, топлива и искры требуется некоторое время.



    Чтобы вычислить силу, действующую на поршень (при определённой частоте вращения двигателя и нагрузке), нужно проинтегрировать давление от верхней мёртвой точки до нижней мёртвой точки и учесть угол поворота коленчатого вала (через соотношение синуса и косинуса) в интеграле. Это непростая задача...



    Отредактируйте, добавьте ссылку на презентацию в PowerPoint Internal Combustion Engines, Valve Timing Diagrams, Ujjwal K. Saha, Phd, обновите. Ай. Судя по всему, к этой ссылке прикреплён недолговечный токен аутентификации. Выполните поиск по статье здесь...
  1. Спасибо за объяснение. Я очень ценю вашу помощь в том, чтобы направить меня в нужное русло. Я обязательно начну заниматься с утра пораньше, потому что сейчас уже поздно. Ещё раз спасибо. И я не обиделся.
  1. Отличный ответ. +1
  1. Давайте продолжим обсуждение в чате.
  1. И я говорю обо всех поршнях в двигателе, которые заблокированы. Все они соединены и функционируют
  1. Я говорю о движении по ровной поверхности. Я также должен спросить, равна ли сила, действующая на поршни, лошадиным силам? То есть 33 000 фут-фунтов используются одним из поршней каждую минуту?
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 У меня есть опыт, который позволяет по-разному взглянуть на платформу и её обновление.
  1. @LostPecti — Кроме того, если рассматривать только поршень и кольца одного цилиндра, то они будут отличаться от тех, что установлены на всех поршнях и соединены с коленчатым валом.
  1. @LostPecti При каких обстоятельствах? В этом-то и проблема. На передаче? Под гору? На холостом ходу?
  1. @DucatiKiller — на самом деле потеря мощности будет примерно одинаковой, если не учитывать мощность. Например, можно предположить, что автомобиль с автоматической коробкой передач потеряет около 18–20 % при 400 л. с., но всё равно потеряет 18–20 % при 600 л. с. Потеря мощности линейна.
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 верно подметил. У Kawasaki 750 1987 года мощность на коленчатом валу составляет 101 л. с. Мощность на заднем колесе — 86 л. с. Это потеря мощности в 14 %. Если бы вы увеличили мощность до 200 л. с., потеря мощности была бы примерно такой же, но процент потери был бы ниже. Это должно дать вам представление о том, сколько мощности теряется на пути от поршня до заднего колеса.
  1. Но есть ли какие-то значения, которые были бы слишком низкими? Например, будет ли 50 фунтов на поршне в среднем слишком мало?
  1. Я действительно не знаю, можно ли на это ответить, главным образом потому, что для этого нужно учесть множество факторов. Некоторые производители двигателей, стремясь выжать из своего двигателя максимум лошадиных сил и крутящего момента, измеряют сопротивление поршня с кольцами в цилиндре. Кольца сильно влияют на сопротивление поршня. Затем, когда вы устанавливаете шатун на коленчатый вал, появляется ещё один фактор. Затем, когда вы соединяете остальные поршни/шатуны с кривошипом, появляется ещё один фактор. Всё это влияет на силу, которая требуется для соединения, и всё зависит от конструкции двигателя.
  1. Если я много раз снимал головку с двигателя, то могу продавить её рукой. Если двигатель работает и стоит на ровной поверхности, то усилий потребуется значительно больше. Постарайтесь конкретизировать свой вопрос, чтобы получить более точный и качественный ответ. Удачи!
Вы уже ответили на этот вопрос