Регистрация Войти
Вопрос

Что происходит, когда топливно-воздушная смесь воспламеняется, но поршень/коленчатый вал на короткое время не может прийти в движение?

Что обычно происходит с двигателями, например, в газонокосилках или моторных лодках (или даже в автомобилях с механической коробкой передач, когда сцепление полностью отпущено), при резком увеличении сопротивления во время или сразу после воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре (например, когда пропеллер застревает, лопасть на что-то натыкается или резко включаются тормоза без сцепления)?


Что происходит с давлением внутри цилиндра? Оно просто проходит через поршневые кольца, если не может воздействовать на поршень? Как двигатели компенсируют такие ситуации?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/92775/what-happens-when-the-air-fuel-mixture-ignites-but-the-piston-crankshaft-briefly
1
+ Читать

4 Комментария

  1. Я скопировал этот текст с этого сайта



    На этом такте свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь,
    создавая очень высокое давление в цилиндре, которое быстро нарастает. Пиковое
    давление в цилиндре вблизи верхней мёртвой точки (где происходит искрообразование) будет находиться в диапазоне
    от 300 фунтов на кв. дюйм для двигателей с небольшой нагрузкой до 1000 фунтов на кв. дюйм для серийных
    двигателей на полной мощности и до 1500 фунтов на кв. дюйм и выше для гоночных двигателей. Именно
    здесь проявляется мощность двигателя, поскольку она заставляет поршень двигаться вниз. По мере
    опускания поршня объём цилиндра увеличивается, что приводит к снижению
    давления в цилиндре. Когда поршень достигает нижней точки цилиндра
    (НМТ), давление в цилиндре может составлять всего от 100 до 500 фунтов на квадратный дюйм.



    Таким образом, двигатель рассчитан на давление около 1000 фунтов на квадратный дюйм, которое будет максимальным в верхней мёртвой точке.


    Если, как вы и предполагаете, поршень больше не может двигаться, то, на мой взгляд, происходит следующее:



    1. Горячие газы начнут охлаждаться, что приведёт к падению давления.

    2. Поршневые кольца имеют небольшой зазор по окружности и не обеспечивают полную герметичность прилегания к поршню, поэтому газы будут медленно выходить через кольца.

    3. Впускной и выпускной клапаны, скорее всего, не обеспечат идеальную герметичность, поэтому газы будут медленно выходить через клапаны.


    Двигатель не взорвётся из-за внезапной остановки, поскольку он рассчитан на максимально возможное давление, возникающее при каждом обороте.


    Давление будет медленно снижаться из-за охлаждения и утечки газа.


    Что с большей вероятностью может привести к поломке в ситуации, когда двигатель внезапно останавливается, так это резкое изменение импульса. Например, коленчатый вал может сломаться или погнуться из-за резкого торможения. Здесь я говорю о внезапной остановке, как в вашем примере с газонокосилкой, которая остановилась после столкновения с камнем, а не о том, что двигатель автомобиля глохнет при нажатии на тормоз.
  1. Ещё один фактор, который, вероятно, имеет большее значение для рассматриваемой ситуации, — это маховик. Во вращающемся маховике накапливается гораздо больше энергии, чем в текущем цилиндре во время рабочего хода. Поэтому такие поломки, как разрыв коленчатого вала и тому подобное, обычно происходят из-за того, что выходной вал блокируется и энергия маховика разрушает самое слабое звено в двигателе. То же самое происходит при гидроударе: маховик наносит ущерб, и в этом случае страдает шатун.
  1. Возможно, будет полезно упомянуть о гидроударе. Хотя это можно считать «наихудшим сценарием», именно это может произойти, когда двигатель полностью останавливается. Такого не случится с газонокосилкой и, вероятно, не случится с лодочным мотором, но это хороший пример того, «что происходит» во время события, о котором говорит автор вопроса.
  1. Добро пожаловать в компанию по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей!
Вы уже ответили на этот вопрос