Xéc măng là gì và công dụng của xéc măng trong động cơ đốt trong

Xéc măng là một chiếc vòng làm bằng kim loại hình tròn phù hợp với các rãnh trên thành piston và được gắn vào đầu piston trong một động cơ đốt trong hoặc động cơ hơi nước.

Bộ phần này có tên gọi khác là vòng piston thường được làm từ gang vì chất liệu này vẫn giữ được nguyên vẹn hình dạng ban đầu của nó dưới tác động của nhiệt, tải trọng và các lực động khác.

Các vòng piston làm kín buồng đốt, dẫn nhiệt từ piston lên thành xy lanh, đưa dầu trở lại cacte. Kích thước và cấu hình của nó thay đổi tùy thuộc vào thiết kế động cơ và vật liệu xi lanh.

Nói một cách đơn giản, các xéc măng piston tạo thành một vòng đệm giữa piston và thành xi lanh, ngăn khí đốt có áp suất đi vào bể chứa dầu.

Chúng cũng điều chỉnh mức tiêu thụ dầu bằng cách ngăn lượng dầu thừa đi vào buồng đốt và đốt cháy.

Lịch sử hình thành Các động cơ hơi nước thời kỳ đầu sử dụng bao bì bằng sợi gai dầu để làm kín buồng đốt, gây ra lực cản ma sát cao và không mang lại hiệu quả làm kín.

Thiết kế hiện đại của vòng séc măng được John Ramsbottom phát minh vào những năm 1850. Thiết kế ban đầu của Ramsbottom vào năm 1852 là một hình tròn, tuy nhiên chúng không đồng đều và không thành công.

Năm 1854, một thiết kế sửa đổi được tuyên bố có tuổi thọ lên đến 4.000 mi (6.437 km). Điều này dựa trên phát hiện ra rằng một vòng tròn hoàn hảo (trước khi lắp đặt) với một vết chia trong nó không gây áp lực đều lên thành xi lanh sau khi được lắp đặt.

Vòng piston sửa đổi được sản xuất theo hình dạng không tròn, do đó nó sẽ tạo ra áp suất đồng đều khi được lắp vào xi lanh. Một bằng sáng chế năm 1855 đã ghi lại sự thay đổi này.

Việc chuyển sang làm bằng kim loại làm giảm đáng kể lực cản ma sát, sự rò rỉ và khối lượng của piston, dẫn đến tăng đáng kể công suất và hiệu suất và khoảng thời gian bảo dưỡng dài hơn.

Xéc măng tiếng anh là gì Xéc măng trong tiếng anh là segment, tại Việt Nam thợ sửa chữa xe thường gọi là “bạc xe” hoặc bị ống bô ra khói nhiều thì gọi là “hở bạc xe máy”.

Hoặc cụ thể hơn nữa thì xéc măng trong tiếng anh còn gọi là piston ring tức vòng piston.

Các Loại Xéc Măng Các vòng piston thường được sử dụng trên các động cơ nhỏ bao gồm vòng nén, vòng gạt và vòng dầu.

Xéc măng nén (Compression Ring) Một xéc măng nén hay còn gọi là xéc măng lửa nằm ở trên cùng phía đầu của piston có tác dụng làm kín buồng đốt khỏi bất kỳ sự rò rỉ nào trong quá trình đốt cháy.

Khi hỗn hợp nhiên liệu và không khí được đốt cháy, áp suất từ ​​khí cháy được tác dụng lên đầu piston, ép piston về phía trục khuỷu.

Các khí có điều áp đi qua khe hở giữa thành xy lanh và piston và đi vào rãnh vòng piston. Áp suất khí cháy ép vòng piston vào thành xi lanh tạo thành một vòng đệm. Áp suất tác dụng lên vòng piston tỷ lệ thuận với áp suất khí cháy.

Vòng nén là vòng trên cùng hoặc gần nhất với khí cháy và tiếp xúc với lượng ăn mòn hóa học lớn nhất và nhiệt độ hoạt động cao nhất.

Vòng nén truyền 70% nhiệt lượng của buồng đốt từ piston sang thành xy lanh.

Xéc măng gạt (Wiper Ring) Một xéc-măng gạt nằm ở rãnh giữa vòng nén và vòng dầu. Vòng gạt được sử dụng để làm kín thêm buồng đốt và lau thành xi lanh sạch dầu thừa.

Vòng gạt cung cấp màng dầu có độ dày phù hợp để bôi trơn bề mặt chạy của vòng nén.

Xéc măng dầu (Oil Ring) Xéc măng dầu nằm ở rãnh gần nhất với cácte. Vòng dầu dùng để lau dầu thừa bám trên thành xy lanh trong quá trình piston chuyển động.

Dầu thừa được đưa trở lại qua các khe hở vòng đệm đến bình chứa dầu trong khối động cơ. Động cơ chu kỳ hai kỳ không yêu cầu vòng dầu vì dầu bôi trơn được cung cấp bằng cách trộn dầu trong xăng và không cần bình chứa dầu.

Một vòng dầu bao gồm hai đường ray mỏng hoặc bề mặt chạy. Các lỗ hoặc rãnh được cắt vào tâm vòng tròn cho phép dòng chảy của dầu thừa trở lại bình chứa dầu.

Một số vòng dầu gắn liền sử dụng bộ giãn nở lò xo để tạo thêm áp suất hướng tâm lên vòng piston. Điều này làm tăng áp suất đơn vị tác dụng lên thành xi lanh.

Vòng dầu có áp suất vốn có cao nhất trong ba vòng trên piston.

Các vòng dầu nằm ở mỗi bên của bộ giãn nở. Bộ giãn nở thường chứa nhiều khe hoặc cửa sổ để đưa dầu trở lại rãnh vòng piston.

Chức Năng Của Xéc Măng Trong Động Cơ Piston đóng vai trò là đầu cuối chuyển động của buồng đốt và phải chịu được sự dao động áp suất, ứng suất nhiệt và tải trọng cơ học.

Các vòng xéc măng piston được thiết kế để làm kín khe hở giữa piston và thành xylanh. Nếu khe hở này quá nhỏ, sự giãn nở nhiệt của pít-tông có thể đồng nghĩa với việc pít-tông bị kẹt trong xi-lanh, gây hư hỏng nghiêm trọng cho động cơ.

Mặt khác, một khe hở lớn sẽ làm cho các vòng pít-tông áp vào thành xi-lanh không đủ kín, dẫn đến xả quá nhiều (khí cháy đi vào cacte) và giảm áp suất lên xi-lanh, làm giảm công suất của động cơ.

Chuyển động trượt của vòng piston bên trong thành xi lanh gây ra tổn thất ma sát cho động cơ. Ma sát do nó gây ra xấp xỉ 24% tổng số tổn thất ma sát cơ học đối với động cơ.

Do đó, thiết kế của các vòng piston là sự dung hòa giữa việc giảm thiểu ma sát trong khi vẫn đạt được độ kín tốt và tuổi thọ có thể chấp nhận được.

Trong hầu hết các trường hợp, mỗi chiếc vòng riêng lẻ trong bộ ba sẽ được thiết kế để tối ưu hóa hoặc giúp ích cho các chức năng của hai chiếc vòng còn lại tạo thành bộ 3 chiếc hoàn chỉnh thiết lập công việc hiệu quả nhất trong động cơ.

Niêm phong khí nén Các vòng xéc măng piston duy trì sự nén khí giữa piston và thành xylanh.

Các vòng piston làm kín xy lanh để khí cháy sinh ra tại thời điểm đánh lửa không lọt vào khe hở giữa piston và xy lanh.

Nếu khí cháy bị rò rỉ (tình trạng hở bạc xe máy, ô tô), động cơ không thể sản sinh đủ công suất, tăng mức tiêu hao nhiên liệu, không tốt cả về mặt kinh tế và môi trường.

Buồng đốt phải được chế tạo kín khí nhất có thể, để áp suất tạo ra bởi các khí đốt cháy nhanh chóng sẽ làm chuyển động piston trong xi lanh làm cho trục khuỷu quay, tạo ra công suất.

Không chỉ quan trọng đối với hành trình đốt cháy / giãn nở, độ kín khí cũng rất quan trọng đối với hành trình nạp, nén và xả. Chức năng chung này có thể được gọi đơn giản là “niêm phong khí”.

Kiểm soát màng dầu bôi trơn Các séc măng piston thường tạo ra màng dầu bôi trơn tối thiểu cần thiết để ngăn ngừa trầy xước.

Vì quá trình đánh lửa bằng khí được lặp lại nhiều lần, nên piston sẽ đi lên và xuống bên trong động cơ với tốc độ vài nghìn lần mỗi phút.

Một lượng nhỏ dầu được đổ qua các piston để chúng chuyển động trơn tru, ít ma sát giữa kim loại và kim loại.

Các vòng piston yêu cầu một ít dầu để bôi trơn, tuy nhiên cần giữ lượng dầu này ở mức tối thiểu. Các vòng này hoạt động theo cách cạo, vét dầu thừa ra khỏi buồng đốt.

Bằng cách này, lượng dầu tiêu thụ được giữ ở mức chấp nhận được và giảm lượng khí thải độc hại.

Truyền nhiệt Các vòng piston truyền nhiệt từ đỉnh piston sang xi lanh.

Khi quá trình đánh lửa bằng khí xảy ra, nhiệt độ bên trong piston lên tới xấp xỉ 300 độ C. Nếu nhiệt tích tụ bên trong piston, động cơ có thể bị hỏng.

Vì lý do đó, cần phải giải phóng nhiệt tích tụ. Các vòng piston giúp giải phóng nhiệt này.

Các vòng piston có tác dụng truyền nhiệt từ piston nóng vào thành / khối xi lanh được làm mát của động cơ. Năng lượng nhiệt truyền từ rãnh piston vào vòng piston và sau đó vào thành xi lanh, nơi cuối cùng nó sẽ được truyền vào chất làm mát động cơ.

Chức năng truyền nhiệt này rất quan trọng để duy trì nhiệt độ chấp nhận được, sự ổn định trong piston và vòng piston, để khả năng làm kín không bị suy giảm.

Hỗ trợ piston trong xi lanh Các vòng séc măng của piston ngăn không cho piston đập vào thành xylanh.

Nếu piston nghiêng bên trong xi lanh, nó có thể chạm vào các bộ phận bên trong và gây hỏng động cơ. Vòng piston hỗ trợ piston cho phép chuyển động lên xuống mượt mà.