РАБОТЕН ОБЕМ, СГЪСТЯВАНЕ И ПРОБЛЕМИ НА БУТАЛОТО

Буталото принадлежи към най-често натоварваните конструктивни части на един двигател. То има за задача да затвори горивната камера, да уплътни цилиндъра, да пренесе създалата се при изгарянето сила на налягане посредством мотовилката към коляновия вал, както и да отведе една значителна част от топлината, получена при изгарянето, към цилиндровите стени. При двутактовите двигатели буталото управлява с долния и горния си ръб засмукването, запълването и изпускането на гориво—въздушната смес. При това то изминава значителен път. Точките, в които се изменя посоката на движение на буталото, се наричат мъртви точки.
Разстояние горна част бутало до края на цилиндъра

Разстояние горна част бутало до края на цилиндъра

Горна мъртва точка е достигната, когато челото на буталото е най-далеч от коляновия вал, долната мъртва точка – когато то е достигнало противоположното положение, т.е. се намира най—близо до коляновия вал. Пътят на буталото между двете мъртви точки се означава като ход на буталото. Различават се ход надолу от горна към долна мъртва точка и ход нагоре от долна към горна мъртва точка. Когато буталото е преминало един ход нагоре и един надолу, коляновият вал извършва един оборот. За намаляване на износването на цилиндъра и буталото понастоящем ходът на буталото се приема от конструктора по възможност по-малък. При късоходовите двигатели дължината на хода по стойност се приближава към диаметъра на цилиндъра, който най-често накратко се означава с d. При приблизително равни размери на хода на буталото и на диаметъра на цилиндъра ние говорим за “квадратни” двигатели. Днес вече съществуват други “подквадратни” двигатели, при които диаметърът на цилиндъра е по—голям, отколкото ходът на буталото, фиг. 15 обяснява казаното.

Основни познания за ДВГ

Тясно свързано с хода е понятието за ходов (работен) обем. Това е пространството, което се ограничава от челото на буталото между двете мъртви точки. Ходовият обем следователно се получава като произведение от площта на буталото по хода съгласно формулата

Двете величини d и £ са в сантиметри, следователно ходовият обем се получава в кубически сантиметри. Общият ходов обем на един двигател се образуват сумата на ходовите обеми на всички цилиндри и едновременно характеризира мощността на автомобила Когато буталото се намира в горна мъртва точка, над него остава т.нар. компресионно пространство (горивна камера Vc) Ходовият обем и обемът на горивната камера образуват пълния обем на цилиндъра. Колкото no-голямо е създаваното в горивната камера сгъстяване, толкова по-голям е коефициентът на полезно действие на цикъла. Мярка за големината на сгъстяването е отношението на най—големия обем — пълния, към обема на горивната камера
При бензиновите двигатели степента на сгъстяване Е се движи от 6,5 до 11, при дизеловите двигатели достига от 12,5 до 22. На фиг. 16 е показан бензинов двигател със степен на сгъстяване 7 и дизелов двигател със степен на сгъстяване 16.

съдействат за интензивно завихряне на гориво—въздушната смес и оттук за равномерното й размесване, при което, макар с обикновено гориво, е възможно да се постигне сгъстяване от 11,2 (фиг. 16). Това е значително постижение за бензинов двигател.

Страничната повърхност на буталото се състои от две части5 уплътняваща и направляваща част. Уплътняваща е онази част, която е разположена непосредствено под челото на буталото и в която се разполагат буталните пръстени.

Направляващата част обхваща разстоянието малко над отворите за буталния болт до долния край на буталото. Тя е гладка, с по—голям диаметър от уплътняващата част и служи да направлява буталото при движението му в цилиндъра (фиг. 17).

Известна е също под името “пола” на буталото. В някои конструкции тази част има прорези, за да може да пружинира при смяна на посоката на движението и силата В двата отвора за буталния болт. Свързани с дъното на буталото посредством силни опори или ребра, е поставен буталният болт, към който е закрепена мотовилката. В уплътняващата част на сранична-та повърхност са изработени от два до пет канала за бутални пръстени, в които се постават буталните уплътнителни и маслосъбир-щи пръстени.

При двигателя на “Ауди” специални конструктивни мерки, за които по-нататък ще се говори по-подробно (спираловиден всмукателен канал, камера в буталото и др.),

ством буталните пръстени и стените на буталото по-нататък към охлажданата външна повърхност на цилиндъра.

Двигател с вътрешно горене

Като конструктивен материал за бутала понастоящем се употребяват изключително лекометални сплави, тъй като те вследствие на ниското си специфично тегло създават незначителни инерционни сили и дават възможност за достигането на по—високи обороти на двигателя.

Лекометалните бутала се разширяват обаче при загряване по-силно, отколкото цилиндърът, изработен от сив чугун. Това налага при монтирането на лекометални бутала да се предвижда по-голяма хлабина между буталото и работната повърхност на цилиндъра. Около челото на буталото в зоната на пръстените и отворите за буталния болт хлабината е значително по-голяма, отколкото в останалата част, тъй като на посочените места вследствие по-големите натрупвания на материала разширението е по—голямо.

Двигател с непрекъснато горене

Монтажният размер на буталото, т.нар. номинален размер, е нанесен върху дъното на буталото и се отнася за долната част на направляващата му част, която при работа се разширява най-малко. Монтажната хлабина на бутало със средна големина възлиза между 0,04 и 0,08 мм.

Конструкторът се стреми чрез специални конструктивни методи да държи по възможност малка монтажна хлабина и да получи при Всички експлоатационни състояния приблизително еднакъб размер на буталото, за да поддържа постоянно добро уплътнение и безшумна работа на двигателя.

Така са се оформили разнообразни разновидности на буталата, които имат различни Въз-‘ можности за избягване на прекомерното топлинно разширение. По принцип всички те се свеждат до две конструктивни решения: при едното между направляваната част на страничната повърхност и отворите за болта се заливат вътре инварни пластини (бутала с инварни пластини), а при второто направляващата част се разрязва, за да може да предпазва буталото от задиране при загряването му до работна температура.

Бутало дизелов двигател

Неразрязани бутала най-често се употребяват В дизеловите и състезателните автомобили, тъй като са подложени на особено високи механични и термични натоварвания. Те изискват все пак по-голяма монтажна хлабина.

Буталата се отливат най-често в кокили. Само буталата за тежко натоварените двигатели на товарни автомобили, за спортни или състезателни двигатели се изработват чрез леене под налягане, което наистина е по-скъпо, но гарантира по-голяма якост.

Буталният болт свързва буталото с мотовилката и пренася силата от налягането върху мотовилката. Той е лагеруван “плаващо” и може да се върти в отборите за буталния болт и 6 мотовилкобата Втулка. Затова той трябва да бъде осигурен срещу странично придвижване чрез меки метални капачки или зегерови пръстени, както е показано на фиг. 17. Възможно е болтът да се лагерува неподвижно в буталото или 8 мотовилката.

За пълно уплътняване на горивното, респ. на компресионното пространство, буталото носи в горната си част няколко пръстена .Те отвеждат 6 същото време значителни количества топлина към вътрешната стена на цилиндъра. Буталните пръстени са изработени от ситнозърнест и износоустойчив сив чугун. За монтирането им в цилиндъра трябва малко да се присвият в ключа и тогава прилепват плътно към цилиндровата стена.

След монтирането на пръстените хлабината в ключа трябва да бъде от 0,2 до 0,4 мм, тъй като твърде големите хлабини влошават уплътнението, а твърде малките не дават възможност за топлинно разширение на пръстена. Тогава клеясва. Краищата на буталния пръстен най-често се срязват косо или обикновено. При двутактовия двигател буталнитe пръстени се осигуряват чрез малки щифтове срещу превъртане в каналите, тъй като В противен случай краищата на пръстена ще задерат в стените на работните прозорчета и биха Длогли да предизвикат разрушаване на двигателя.

Страничната хлабина на буталните пръстени

В каналите им не трябва да бъде съвсем малка, тъй като в противен случай пръстените се заклинват и изгубват еластичните си качества. Ако хлабината е пък много голяма, след по-дълга експлоатация уплътнителните пръстени изтласкват (изпомпват) полепналото по цилиндровата повърхност масло нагоре в горивната камера.

Буталата с “носач” на пръстените притежават в зоната на буталните пръстени един излят венец от сплав на ни^ел и сив чугун. В този венец са изработени каналите. В които се поставят буталните пръстени. Благодарение на високоустойчивия на прегряване мате риал/ от който е отлят венецът,^каналите не се разбиват. Долният бутален пръстен при четиритактовите двигатели най-често * оформен като маслообиращ. Неговата задача ще бъде по-подробно обяснена в главатa за мазането.