Всё про поршни двигателя машины

Всё про поршни двигателя машины

Что это такое

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра двигателя авто. Нужен для изменения давления газа в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Т.е. он передаёт на шатун усилие, возникающее от давления газов и обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла.

Он имеет вид перевёрнутого стакана и состоит из днища, головки, направляющей части (юбки).

В бензиновых моторах применяются поршни с плоским днищем из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Хотя на современных авто делают специальные выемки под клапаны. Чтобы при обрыве ремня ГРМ поршни и клапана не встретились и не повлекли серьёзный ремонт.

Поршень подвержен действию высоких температур и давлений. Он движется с высокой скоростью внутри цилиндра. Изначально для автомобильных двигателей их отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. давал преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

Мощность современных моторов выросла. Температура и давление в цилиндрах двигателей (особенно дизельных) стали такими, что алюминий подошёл к пределу прочности. Поэтому современные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.

Требования к поршню мотора

• Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Он должен быть устойчивым к высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
• Отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и износ.
• Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, должен выдерживать механическое воздействие.
• Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Как работает

Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель. То, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть четыре пути.

Первый путь, обеспечивающий наибольший поток , – поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты к поршневым канавкам и стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%.

Но нагружая масло функцией теплоносителя, должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла способно перенести.

Третий путь. Часть тепла отбирает на нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Но тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Этот путь охлаждения носит импульсный характер. Отличается скоротечностью и высокоэффективен, т.к. тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

Вспомним про компрессию. Представим, что кольцо не прилегает по всей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это, как если бы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается возможности охлаждаться. Как результат – прогар и выкрашивание части, прилегающей к месту утечки.

Сколько поршней в двигателе автомобиля ?

Поршневая группа любого автомобиля содержит в себе определенное количество поршней – это очевидно. Также очевидным является тот факт, что поршневая группа КамАЗ по своему составу будет серьезно отличаться от поршневой малолитражного автомобиля.

Но сколько вообще поршней используется в различных автомобильных двигателях? Существуют ли какие-то градации и классификации относительно их количества в транспортном средстве? Попробуем разобраться.

Итак, известно, что любая поршневая включает в себя поршень, который движется внутри цилиндра. Это означает, что поршней в двигателе в большинстве случаев будет столько же, сколько цилиндров. Сегодня разные модификации двигателей используют разные конфигурации цилиндров, количество которых может варьироваться от одного до десяти и даже больше.

Разновидности поршневых двигателей

Однопоршневой двигатель имеет, что ясно из названия, один цилиндр и, соответственно, один поршень. Где востребована подобная поршневая? Из-за невысокой мощности сфера применения ограничена двигателями небольших мотоциклов и мопедов, мотокос, газонокосилок и бензопил.

Поршень мотоцикла, в котором используется один цилиндр, обеспечивает больший крутящий момент на более высоких оборотах. То же самое касается газонокосилки и других электроинструментов с аналогичным двигателем. Одноцилиндровые двигатели — это довольно простые конструкции, основным достоинством которых считается очень низкий расход топлива.

Другими распространенными конструкциями двигателей являются:

• 4-поршневые;
• 6-поршневые;
• 8-поршневые двигатели.

Большинство современных легковых автомобилей и внедорожников используют именно эти разновидности двигателей. При этом наиболее популярными остаются четырехцилиндровые или четырехпоршневые силовые установки.

Двигатель, который использует 6 поршней и цилиндров, обычно известен как двигатель V6, а разновидность, использующая 8 цилиндров, это V8. Очень редко встречается 3-х и семипоршневый двигатель. В основном его используют в специфических авто и специальном оборудовании.

Кроме того, существуют разновидности двигателей, в которых в рабочих цилиндрах используются сразу два поршня. Такая силовая установка не требует наличия головки блока цилиндров. Клапаны заменены отверстиями на цилиндре, что обеспечивает эффективный поток газов и снижает вес.

Основная сфера применения подобных двигателей – производство военной техники, специального транспорта, а также изготовление дизельных силовых установок кораблей и судов.

Для чего еще необходим поршень

Что еще делает поршень важной частью поршневой группы? Этот компонент обеспечивает:

• герметизацию камеры сгорания для облегчения сжатия и горения топливной смеси в герметичной среде;
• эффективное рассеивание тепла, вызванного сгоранием в цилиндре;
• облегчение входа и выхода газов за счет движения вперед и назад в цилиндре;
• обеспечение опорной поверхности (короны) для смеси воздуха и топлива.

Уплотнительные кольца поршня обеспечивают необходимое уплотнение для предотвращения утечек и попадания масла в камеру сгорания.

Это основные функции, которые поршень выполняет в двигателе. Но поршень со временем изнашивается, что приводит к неисправности двигателя. Когда это, наконец, произойдет, вам, возможно, придется приобрести так называемый поршнекомплект. Он содержит различные компоненты для замены поврежденных деталей.

Сколько стоит поршневая группа? Цена комплекта поршня зависит от типа вашего автомобиля и может варьироваться от 100 до 500 долларов и более. При покупке запасных частей рекомендуется ознакомиться с каталогом автомобильных поршней, предоставленным производителями. Так вы избежите покупки поршня неподходящего типа для вашего автомобиля.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на судовые, тепловозные и промышленные двигатели, работающие на жидком и/или газообразном топливе (далее двигатели).

Настоящий стандарт не распространяется на двигатели многотопливные и малотоксичные, конвертированные двигатели для спасательных шлюпок, а также на двигатели, используемые для привода тракторов, сельскохозяйственных машин, автомобилей, самолетов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО 3046-5-2004 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 5. Крутильные колебания (ИСО 3046-5:2001, IDТ)

ГОСТ Р 50460-92 Знак соответствия при обязательной сертификации. Форма, размеры и технические требования

ГОСТ Р 50761-95 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие требования безопасности

ГОСТ Р 51104-97 Газы Российского региона углеводородные сжиженные, поставляемые на экспорт. Технические условия

ГОСТ Р 51249-99 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения (ИСО 8178 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выбросов продуктов сгорания. Части 1, 2, 4 и 5, NEQ)

ГОСТ Р 51250-99 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения (ИСО 8178:1996 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выбросов продуктов сгорания. Части 3 — 5 и 9, NEQ )

ГОСТ Р 51907-2002 Масло моторное для судовых дизелей М-20Г ₂ СД. Технические условия

ГОСТ Р 52087-2003 Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия

ГОСТ Р 52368-2005 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия (ЕН 590:2004, MOD)

ГОСТ Р 52517-2005 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Стандартные исходные условия, объявление мощности, расхода топлива и смазочного масла. Методы испытаний (ИСО 3046-1:2002 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Объявление мощности, расхода топлива и смазочного масла, и методы испытаний. Дополнительные требования для двигателей общего применения, MOD)

ГОСТ Р 53639-2009 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Приемка. Методы испытаний (ИСО 3046-3:2006 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 3. Методы измерения и ИСО 15550:2002 Двигатели внутреннего сгорания. Определение и метод измерения мощности двигателя. Общие требования, MOD)

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. ЕСКД. Эксплуатационные документы

ГОСТ 4.36-84 Система показателей качества продукции. СПКП. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Номенклатура показателей

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий. ЕСЗКС. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия

ГОСТ 1667-68 Топливо моторное для среднеоборотных и малооборотных дизелей. Технические условия

ГОСТ 5542-87 Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия

ГОСТ 8581-78 Масла моторные для автотракторных дизелей. Технические условия

ГОСТ 10433-75 Топливо нефтяное для газотурбинных установок. Технические условия

ГОСТ 10511-83 Системы автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) судовых, тепловозных и промышленных дизелей. Общие технические требования (ИСО 3046-4:1997 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 4. Регулирование скорости)

ГОСТ 10585-99 Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия

ГОСТ 11729-78 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Воздухоочистители. Общие технические условия

ГОСТ 12337-84 Масла моторные для дизельных двигателей. Технические условия

ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов

ГОСТ 14228-80 Дизели и газовые двигатели автоматизированные. Классификация по объему автоматизации

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 17479.1-85 Масла моторные. Классификация и обозначение

ГОСТ 18322-78 Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения

ГОСТ 20448-90 Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия

ГОСТ 21443-75 Газы углеводородные сжиженные, поставляемые на экспорт. Технические условия

ГОСТ 22836-77 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Направление вращения (ИСО 1204 — 90 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение вращения. Обозначение и нумерация цилиндров и клапанов в крышке цилиндра. Определение правостороннего и левостороннего однорядного двигателя и определение сторон двигателя, NEQ)

ГОСТ 23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования

ГОСТ 23550-79 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Обозначение и нумерация цилиндров (ИСО 1204 — 90 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение вращения. Обозначение и нумерация цилиндров и клапанов в крышке цилиндра. Определение правостороннего и левостороннего однорядного двигателя и определение сторон двигателя, NEQ)

ГОСТ 26828-86 Изделия машиностроения и приборостроения. Маркировка

ГОСТ 27577-2000 Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия

ГОСТ 28577.0-90 Нефтепродукты. Топлива (класс F). Классификация. Часть 0. Общая классификация (ИСО 8216-0-86)

ГОСТ 28577.1-90 Нефтепродукты. Топлива (класс F). Классификация. Часть 1. Категории топлив для морских двигателей (ИСО 8216-1 — 86)

ГОСТ 28577.2-90 Нефтепродукты. Топлива (класс F). Классификация. Часть 2. Категории газотурбинных топлив для применения в промышленности и для морских двигателей (ИСО 8216-2-86)

ГОСТ 28577.3-90 Нефтепродукты. Топлива (класс F). Классификация. Часть 3. Группа L. Сжиженные нефтяные газы (ИСО 8216-3 — 86)

ГОСТ 30575-98 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Методы измерения и оценки воздушного шума

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоян ию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 52517, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 двигатель газовый: Двигатель, который работает в основном на газообразном топливе.

3.2 двигатель газодизельный: Двигатель газовый, в котором основное топливо газообразное, а жидкое топливо в небольшом количестве используется для воспламенения.

3.3 гамма-процентный ресурс (срок службы): По ГОСТ 27.002.

3.4 гамма-процентный срок сохраняемости: По ГОСТ 27.002.

3.5 капитальный ремонт (полная переборка): Ремонт, осуществляемый с целью восстановления исправного состояния и полного или близкого к полному восстановлению ресурса двигателя с освидетельствованием всех деталей и сборочных единиц, с восстановлением изношенных деталей или их заменой и последующими сборкой и регулировкой.

3.6 конвертированный двигатель: Автомобильный, тракторный или другой двигатель, подвергшийся конструктивным изменениям и приспособленный работать в других условиях, например в качестве судового двигателя.

3.7 крутильные колебания: По ГОСТ Р ИСО 3046-5.

3.8 малотоксичный двигатель: Двигатель, предназначенный для использования в пространствах с ограниченным воздухообменом (например, в подземных горных выработках), уровень выбросов вредных веществ которого удовлетворяет требованиям Ростехнадзора РФ.

3.9 многотопливный двигатель: Двигатель, обладающий свойством многотопливности, т.е. способностью работать помимо основного топлива (дизельного) также на керосинах, бензинах и других видах жидкого топлива или их смесях, соответствуя при этом требованиям, установленным техническими условиями на двигатели конкретного типа.

3.10 назначенный ресурс до переборки (полной переборки, капитального ремонта): Суммарная наработка двигателя, при достижении которой эксплуатация двигателя должна быть прекращена независимо от его состояния для проведения переборки (полной переборки, капитального ремонта).

Примечание — Допускается назначать ресурсы до первой, второй и т.д. переборок (полной переборки), первого и второго капитальных ремонтов.

3.11 назначенный ресурс до списания: Суммарная наработка двигателя, при достижении которой эксплуатация двигателя должна быть прекращена независимо от его состояния и двигатель должен быть списан.

3.12 назначенный срок службы: По ГОСТ 27.002.

3.13 отказ двигателя: Событие, заключающееся в нарушении работоспособности двигателя.

3.14 переборка двигателя: Ремонт, осуществляемый в процессе эксплуатации для поддержания и восстановления работоспособности двигателя и состоящий из разборки с выемом комплекта поршней, заменой (при необходимости) деталей поршневой группы, последующих сборки и регулировки.

3.15 продолжительность пуска двигателя: Время от момента включения пускового устройства (начала перемещения органа управления) до начала устойчивой работы двигателя на топливе.

Примечание — Время на предпусковую прокачку маслом и прогрев пусковых свечей в продолжительность пуска двигателя не входит.

3.16 продолжительность реверсирования двигателя: Время от момента начала выполнения маневра (начала перемещения органа управления) по реверсированию работающего двигателя до начала устойчивой работы двигателя на топливе при вращении коленчатого вала в обратном направлении.

3.17 продолжительность переключения реверсивной муфты: Время от момента начала выполнения маневра по переключению реверсивной муфты (начала перемещения органа управления) при работающем двигателе до начала вращения выходного фланца реверсивной муфты в обратном направлении.

3.18 промышленный двигатель: Двигатель, предназначенный для использования в стационарных или передвижных установках (электроагрегатах, электростанциях, холодильных секциях рефрижераторных поездов, насосно-перекачивающих или компрессорных станциях, узлах радиосвязи, электросварочных агрегатах и др.), а также карьерных автосамосвалах, автотягачах, буровых установках, строительно-дорожных, землеройных машинах, подъемных кранах и других аналогичных агрегатах.

3.19 стандартная масса двигателя: Масса двигателя, не заправленного водой, топливом и маслом, без учета маховика, подмоторной рамы, не являющейся неотъемлемой частью остова, присоединенных и навешенных агрегатов, элементов систем топливоподачи, смазки, охлаждения, воздухоснабжения, автоматизации и пуска за иск лючением топливных насосов высокого давления, турбокомпрессоров и охладителей надувочного воздуха.

3.20 стандартная удельная масса: Отношение стандартной массы к стандартной мощности ИСО.

3.21 средний ресурс (срок службы): По ГОСТ 27.002.

3.22 техническое обслуживание: По ГОСТ 18322.

3.23 установленная безотказная наработка (назначенный ресурс непрерывной работы): Минимальное значение наработки, в течение которой изготовитель гарантирует безотказную работу двигателя без технического обслуживания, требующего его остановки.

1 Данный показатель используют для назначения минимальной наработки, при достижении которой эксплуатация двигателя должна быть прекращена для проведения первого технического обслуживания, требующего остановки двигателя.

2 В случае прерывистого режима работы данный показатель определяют как суммарную наработку без учета остановок, не связанных с отказом двигателя.

4 Обозначения и сокращения

4.1 В настоящем стандарте применяются обозначения и сокращения в соответствии с ГОСТ Р 52517.

5 Классификация и обозначение двигателей

5.1 Двигатели классифицируются в соответствии с таблицей 1.

Что даст установка кованых поршней в двигатель

Самые известные и широко применяемые во всем мире механические устройства — это двигатели внутреннего сгорания (далее ДВС). Ассортимент их обширен, а отличаются они рядом особенностей, например, количеством цилиндров, число которых может варьироваться от 1 до 24, используемым топливом.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания

Одноцилиндровый ДВС можно считать самым примитивным, несбалансированными и имеющими неравномерный ход, несмотря на то, что он является отправной точкой в создании многоцилиндровых двигателей нового поколения. На сегодняшний день они применяются в авиамоделировании, в производстве сельскохозяйственных, бытовых и садовых инструментов. Для автомобилестроения массово применяются четырехцилиндровые двигатели и более солидные аппараты.

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Основные отличия от литых аналогов

Такие поршни хорошо работают на обычных моторах, но по определенным причинам для двигателей повышенной мощности считаются непригодными. Масса их несколько выше кованых деталей, да и форма не оптимальна. Литые поршни, изготовленные в заводских условиях, имеют скрытые дефекты, которые во время стандартных условий эксплуатации проявиться не могут.

Но увеличение мощности влечет за собой повышение нагрузочных усилий, которые в первую очередь воздействуют на сам мотор. В этих условиях дефекты приводят к тому, что поршень может прогореть или треснуть.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

• высокую механическую прочность;
• хорошую теплопроводность;
• малую плотность;
• незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
• хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали. Поршни могут быть:

• литыми;
• коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Рекомендации

1. Магда, Майк. «Что делает гоночный поршень?». Получено 2018-04-22.
2. Бейли, Кевин. «Полнокруглое соединение и с распоркой: объяснение конструкции поковки поршня и стилей юбки». Получено 2018-07-15.
3. Рикардо (1922), п. 116.
4. Рикардо (1922), п. 149.
5. Поршень с улучшенным сопротивлением боковой нагрузке
   , 2009-10-12, получено 2018-04-22
6. Рикардо (1922)С. 119–120, 122.
7. Irving, Двухтактные силовые агрегаты, стр. 13–15.
8. Irving, Двухтактные силовые агрегатыС. 15–16.
9. «Racing Piston Technology — Вес и конструкция поршня — Журнал Circle Track». Сеть Хот-Род
   . 2007-05-31. Получено 2018-04-22.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

• системой охлаждения от стенок цилиндра;
• внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
• частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

• разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
• масляного тумана в полости цилиндра;
• впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
• циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Содержание

• 1 Поршневые двигатели 1.1 Двигатель внутреннего сгорания 1.1.1 Поршни багажника
• 1.1.2 Поршни крейцкопфа
• 1.1.3 Тапочные поршни
• 1.1.4 Поршни дефлектора
• 1.1.5 Гоночные поршни