Где находится поршень в двигателе?

В этой статье:

Замена поршней в 4-цилиндровом моторе

04.10.2018 Поршни СТК и кольца SWP – лучшие для отечественных авто

Верхний сегмент цилиндропоршневой группы в четырехтактном моторе можно разделить на две основные секции:

головка цилиндра;
система цилиндр — поршень.

Они обе требуют особого внимания и строгого выполнения определенных шагов для обеспечения правильной работы всего силового агрегата. Иными словами, каким бы «прокаченным» и модернизированным не был ваш автомобиль, какая бы новейшая электроника не была внедрена в его электрическую сеть, качество езды и работы всей машины зависит прежде всего от состояния головки цилиндров, поршня и самого цилиндра.

Для написания этой статьи был заменен прогоревший поршень на специальный поршень из комплекта СТК. Комплект включает кольца, палец, стопорные кольца и инструкции по установке. Поршни доступны в размерах A, B и C, чтобы соответствовать размеру вашего цилиндра, когда система выходит из строя и требует замены компонент.

Поршень СТК 82.0 с антифрикционным покрытием Приора

Разборка

Чтобы подготовиться к демонтажу головки и цилиндра, вам необходимо снять сиденье, газовый баллон, выхлопную систему и карбюратор (или корпус дроссельной заслонки). Несмотря на то, что не всегда требуется снятие подрамника и воздушной подушки, однако, в большинстве случаев, это облегчает доступ к двигателю.

Как только эти основные компоненты будут удалены, вам следует удалить любые другие узлы, прикрепленные к головке или цилиндру, такие как направляющие кабеля сцепления, сапоги свечей зажигания и прочие электрические соединения.

Извлечение подрамника и воздушной подушки

Затем снимите крышку кулачка, постепенно откручивая болты, пока они не ослабнут. При этом следует убедиться, что ваши распределительные валы не полностью сжимают пружины клапанов. Сделайте это прежде, чем ослаблять крышки кулачков. Это можно сделать медленно, проворачивая коленчатый вал. После снятия крышек кулачков ослабьте и снимите натяжитель кулачковой цепи (ремень ГРМ). Это даст вам возможность полностью освободить цепь синхронизации. Теперь вы можете полностью снять распредвалы, тщательно обработать их и проверить на дефекты.

До упора снимите крышку кулачка и болты головки

Теперь вы можете ослабить болты головки поэтапно – не откручивайте их слишком быстро, резьбу можно сбить не только при агрессивном закручивании. Снимите головку и положите ее в сторону, осторожно обработайте детали. Затем сделайте то же самое для болтов цилиндра и осторожно удалите его. Когда вы удаляете цилиндры, поршень будет оставаться на шатуне, поэтому он помогает удерживать соединительный стержень (палец) в неподвижном состоянии, особенно когда вы отделяете цилиндр от поршня. Это достаточно хорошая процедура, так как позволяет прикрыть отверстия тряпкой для предотвращения попадания внутрь мусора или незакрепленных деталей.

В завершении процедуры разборки снимите один фиксатор пальца из поршня с помощью отвертки или маленького ключа. Выдвиньте контактный штифт и снимите поршень с малого конца шатуна. Будьте очень осторожны и сосредоточены, так как этот процесс достаточно щепетильный.

Опять-таки, часто при извлечении пальца из поршня могут возникнуть проблемы, особенно, если имел место клин поршня – палец впрессован и сделать это очень непросто. Поршни СТК, как пример лучших поршней для отечественных машин, никогда не вызывают проблем у пользователей.

Очистка

При разборке вам необходимо очищать все старые прокладочные материалы и уплотнительные поверхности от масла, пыли и мелкого мусора. Очистке подлежит также основание для цилиндра, верхняя и нижняя поверхности самого цилиндра и нижняя поверхность головки, которая плотно прилегает к цилиндру.

Для очистки больших и особо сложных участков успешно используется бритвенное лезвие. Однако будьте осторожны и не оставляйте на поверхности глубокие канавки или царапины. Кроме того, следите за своими пальцами, лезвия ножей очень легко соскакивают с металлических поверхностей.

Что следует помнить:

Во-первых, не думайте, что обыкновенным лезвием вы не сможете оставить канавку на поверхности прочного металла цилиндра – практика показывает, что возможно все;
Во-вторых, очень часто для упрощения и ускорения процедуры очистки используют наждачную бумагу; этого нельзя делать, даже «нулевка» запрещается, так как полученная поверхность (какой бы гладкой она не казалась) не создаст абсолютно герметичное соединение с другой поверхностью.

Извлеките остатки прокладки осторожно, опасаясь канавок или царапин на уплотнительных поверхностях

Заключительная чистка обычно включает использование очистителя карбюратора или аналогичного химического чистящего средства (на основе бензина, растворителя или уайтспирита) и тряпки для достижения абсолютно чистых, зеркальных и плоских поверхностей.

Подготовка цилиндра

Прежде, чем вы перейдете к замене поршня, необходимо подготовить цилиндр, проверить компоненты на износ и измерить его показатели. Следует убедиться, что все его параметры находятся в пределах спецификации (обратитесь к руководству за правильными характеристиками). Если на цилиндре минимальный налет маслянистых смол, в нем нет канавок, и он находится в пределах спецификации, он подходит для замены поршня. Все дело в том, что не бывает нормальных поршней в нерабочих цилиндрах. Иными словами, если с вашим цилиндром проблемы, то поршень так или иначе выходит из строя – гнутся (заваливаются) кольца, он прогорает и т.д.

Советуем ознакомится с детальной видео инструкцией:

Всегда используйте алмазную шлифовальную щетку для шлифовки стенок цилиндра. Если вы не уверены в том, что выполняете какую-либо работу по подготовке цилиндров правильно, обратитесь в надежное СТО, где может быть выполнена любая подготовительная работа; в любом случае работа с уже снятым цилиндром обойдется в разы дешевле, чем полировка его поверхности внутри автомобиля.

Существует множество разных поршней, поэтому убедитесь, что габариты отверстия соответствуют размеру поршня, который вы устанавливаете.

Цилиндр ВАЗ 2106 готов к установке поршня СТК

Пересборка

Если у вас есть подготовленный цилиндр, значит пришло самое время чтобы… нет, не устанавливать поршень, а дважды проверить зазор между поршнем и стенкой и зазор между кольцами. Для зазора «поршень-стенка» следует применять микрометр. Измерьте размер поршня на юбке, на 90 градусов от отверстия для пальца, в точке на юбке, которая составляет 1/4 высоты поршня снизу.

Поршни СТК имеют специальную маркировку, позволяющую вам узнать все необходимые показатели. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать допустимый диапазон зазора между поршнем и стенкой. При измерении кольцевого зазора установите верхнее кольцо и второе кольцо примерно на 1/4 дюйма в отверстие. Используйте измерительный щуп, чтобы убедиться, что зазор между кольцами находится в пределах норм, указанных в инструкциях вашего поршневого комплекта.

Кольца предварительно помечены, однако всегда рекомендуется проверять зазор самостоятельно.

Установите кольца на поршни в правильном порядке. Обратитесь к инструкциям, прилагаемым к комплектам поршней, чтобы убедиться, что вы устанавливаете кольца правильно и по месту. После этого установите один проводной замок в поршень, не забудьте убедиться, что он правильно установлен.

Слой моторного масла на стенку цилиндра можно наносить пальцами. Затем нанесите слой масла на наружную поверхность вашего нового поршня (на внешнюю сторону колец, на кольцевой ремень и на юбки). Многие забывают наносить масло, полагая, что оно и без того самостоятельно подается из картера. Это ошибка, так как масло попадет внутрь лишь на разогретом двигателе. Движение поршня в «сухом» цилиндре очень часто заканчивается неприятностями – в лучшем случае кольца будут разбиты, в худшем – прогорит поршень, а цилиндр придёт в полную негодность.

Поршень и палец СТК в сборе

Установка поршня может выполняться несколькими способами, но в нашем случае мы установили поршень в цилиндр, прежде чем присоединять его к шатуну. В любом случае, убедитесь, что ваш поршень обращен в правильном направлении; что выхлопные клапаны выравниваются с выхлопной стороной головки. Кроме того, убедитесь, что ваши кольца находятся в правильном положении, когда вы вставляете поршень в цилиндр.

Мы не зря так много пишем слов «убедитесь», «удостоверьтесь», «проверьте». Да, в других статьях на других ресурсах этого не указывают, однако мы это делаем специально, ведь у нас есть опыт. Автор этой статьи около 10 лет назад лично наблюдал как в мотоцикле в течение 10 секунд уничтожается поршень, кольца, палец, коленвал и оба клапана. Проблема обошлась в 1000 долларов, а все потому что поршень был вставлен механиком не той стороной. Можно себе только представить какие могут быть последствия подобной ошибки на автомобильном 4-цилиндровом двигателе. Внимательность никогда не бывает лишней.

Перед установкой новой прокладки и повторной установкой цилиндра убедитесь, что поверхность чистая, а картер освобожден от мусора. Когда цилиндр демонтирован у вас есть уникальная возможность проверить состояние коленчатого вала и его постелей

Затем заложите новую базовую прокладку на корпусе, правильно выровняйте ее. Установите поршень (который должен оставаться в цилиндре) на шатун, выровняв отверстия и сдвинув новый штифт (поместите слой масла перед установкой) полностью, пока он не остановится напротив предварительно установленного однопроводного замка.

Новые безвтыковые поршни СТК успешно установлены

Теперь вы находитесь на том этапе, когда вам следует установить головку блока цилиндров. Не забудьте установить прокладку и переустановить все ранее удаленные элементы.

admin

Источник: https://3drive.ru/articles/engine/zamena-porshnej-v-4-cilindrovom-motore

Поршень двигателя: конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

В процессе работы поршни испытывают экстремально высокие давления, нагрузки и температуры. Выдержать такие условия им помогают особо прочные конструкционные материалы и специальные антифрикционные покрытия.

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

Высокой механической прочностью
Хорошей теплопроводностью
Малой плотностью
Незначительным коэффициентом линейного расширения
Антифрикционными свойствами
Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.

Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.

Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.

Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

Повышенный расход моторного масла и топлива
Выделение из выхлопной трубы синего дыма
Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
Снижение мощности двигателя и т.д.
Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т.д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.

Источник: https://atf.ru/articles/obzory/porshen-dvigatelya-konstruktsiya-funktsii-prichiny-iznosa-i-sposoby-ego-predotvrashcheniya/

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

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.

Конструкция поршня

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

Головка поршня ДВС
Поршневой палец
Кольцо стопорное
Бобышка
Шатун
Юбка
Стальная вставка
Компрессионное кольцо первое
Компрессионное кольцо второе
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).

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.

Юбка

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.

Источник: https://autodromo.ru/articles/porshen-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-ustroystvo-naznachenie-princip-raboty

Как работает поршень двигателя внутреннего сгорания?

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Что такое поршень двигателя внутреннего сгорания автомобиля?

Устройство детали включает в себя три составляющие:

Днище.
Уплотняющая часть.
Юбка.

Указанные составляющие имеются как в цельнолитых поршнях (самый распространенный вариант), так и в составных деталях.

Днище

Днище — основная рабочая поверхность, поскольку она, стенки гильзы и головка блока формируют камеру сгорания, в которой и происходит сжигание топливной смеси.

Главный параметр днища — форма, которая зависит от типа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его конструктивных особенностей.

В двухтактных двигателях применяются поршни, у которых днище сферической формы – выступ днища, это повышает эффективность наполнения камеры сгорания смесью и отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых моторах днище плоское или вогнутое. Дополнительно на поверхности проделываются технические углубления – выемки под клапанные тарелки (устраняют вероятность столкновения поршня с клапаном), углубления для улучшения смесеобразования.

В дизельных моторах углубления в днище наиболее габаритны и имеют разную форму. Такие выемки называются поршневой камерой сгорания и предназначены они для создания завихрений при подаче воздуха и топлива в цилиндр, чтобы обеспечить лучшее смешивание.

Уплотняющая часть предназначена для установки специальных колец (компрессионных и маслосъемных), задача которых — устранять зазор между поршнем и стенкой гильзы, препятствуя прорыву рабочих газов в подпоршневое пространство и смазки – в камеру сгорания (эти факторы снижают КПД мотора). Это обеспечивает отвод тепла от поршня к гильзе.

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть включает в себя проточки в цилиндрической поверхности поршня — канавки, расположенные за днищем, и перемычки между канавками. В двухтактных двигателях в проточки дополнительно помещены специальные вставки, в которые упираются замки колец.

Эти вставки необходимы для исключения вероятности проворачивания колец и попадания их замков во впускные и выпускные окна, что может стать причиной их разрушения.

Перемычка от кромки днища и до первого кольца именуется жаровым поясом.

Этот пояс воспринимает на себя наибольшее температурное воздействие, поэтому высота его подбирается, исходя из рабочих условий, создаваемых внутри камеры сгорания, и материала изготовления поршня.

Число канавок, проделанных на уплотняющей части, соответствует количеству поршневых колец (а их может использоваться 2 — 6). Наиболее же распространена конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным.

В канавке под маслосъемное кольцо проделываются отверстия для стека масла, которое снимается кольцом со стенки гильзы.

Вместе с днищем уплотнительная часть формирует головку поршня.

Вас также заинтересует:

Юбка

Юбка выполняет роль направляющей для поршня, не давая ему изменить положение относительно цилиндра и обеспечивая только возвратно-поступательное движение детали. Благодаря этой составляющей осуществляется подвижное соединение поршня с шатуном.

Для соединения в юбке проделаны отверстия для установки поршневого пальца. Чтобы повысить прочность в месте контакта пальца, с внутренней стороны юбки изготовлены специальные массивные наплывы, именуемые бобышками.

Для фиксации пальца в поршне в установочных отверстиях под него предусмотрены проточки для стопорных колец.

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 палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

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

Материалы изготовления

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

возможность использования только в дизельных двигателях;
больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

: Принцип работы поршня двигателя. Устройство

Источник: http://AvtoMotoProf.ru/obsluzhivanie-i-uhod-za-avtomobilem/porshen/

Поршень

Поршни (англ. Pistons) — блоки-механизмы, позволяющие, при подаче сигнала красного камня, толкать блоки вперёд. Они существуют в двух вариантах: обычном и липком (который также может при отключении сигнала забирать блок впереди себя с собой).

Получение[править | править код]

Поршни можно добыть любым инструментом (даже рукой), и в любом случае он выпадет в качестве забираемого предмета.

БлокПоршеньПрочность Время разрушения[note 1]Рука

0.5

0.75

↑ Время для незачарованных инструментов в секундах.

По 3 липких поршня встречаются в храмах в джунглях в составе механизма головоломки.

Использование[править | править код]

Если поршень запитать сигналом красного камня, то выдвинется его деревянная головка, которая попытается выдвинуть стоящие впереди блоки (если они передвигаемые и их не более 12). Выдвижение длится около полутора тактов красного камня (0,15 секунд) и сопровождается звуком, слышным на расстоянии 15 блоков от поршня по любой оси. При этом, если на пути стоят сущности, то, если на их пути не будет блоков, они также будет передвинуты (причём если передвигаемый блок является блоком слизи, то сущности будут отброшены), иначе головка или блок пройдёт через них; в случае блока сущности могут быть задушены блоком, если он цельный.

При выключении поршня головка выдвинется обратно. Причём если это липкий поршень, то головка попытается передвинуть с собой блок, «приклеенный» к ней.

Эффект прилипания происходит только при передвижении головки, поэтому падающие блоки после перемещения всё равно упадут, если под ними есть свободное пространство; также блок, который передвигался липким поршнем, может быть сдвинут другим поршнем без каких-либо осложнений.

Кроме того, если у липкого поршня обрывается питание до того, как он успеет вытолкнуть блок, то поршень «отклеивается» от блока, который остаётся на своём новом месте. Если же ничего такой поршень не вытолкнул и питание всё равно преждевременно отключается, то тот блок, который суждено было потянуть ему за собой, будет сдвинут как обычно (правда несколько быстрее).

Головка поршня в момент установки указывает в направление игрока, который его установил.

Ограничения[править | править код]

Поршень не может выталкивать (или тянуть, в случае липкого поршня) более 12 блоков или определённые блоки (см. ниже; в частности блоковые сущности), а также за пределы карты (в Пустоту или на высоту более 255 блоков). В таких случаях, головка просто не вытолкнется. При выключении, липкие поршни не потянут за собой непередвигаемые блоки или блоки слизи с более одиннадцати прикреплёнными передвигаемыми блоками.

Как указано в таблице, поршни не передвинут блоки, прикреплённые к другим блокам, поскольку они будут отсоединены и выпадут как предмет. Но есть исключения:

Люк
Любые рельсы, причём после передвижения они должны стоять на твёрдом блоке, и тот не передвигается в этот же момент.[1] Рельсы переориентируются после перемещения, как и при ручной установке.
Ковёр

К липким поршням не прилипает глазурованная керамика. Её можно только толкать.

Питание поршней[править | править код]

Активация двух вертикально расположенных поршней одной линией красного провода. Провод идёт прямо в верхний поршень и одновременно питает нижний через блок под ним. Стоит отметить, что даже если под проводом был бы «прозрачный» блок, такой как светящийся камень или верхняя плита, нижний поршень всё равно был бы заряжен из-за эффекта квазисоединимости и обновления его активацией верхнего поршня.

Поршни могут быть запитаны различными путями:

Если красный провод направлен напрямую к поршню, причём непосредственно за ним он имеет форму прямой линии. Провод не искривляется автоматически к поршню.
Если прямо рядом с ним находится заряженный красным камнем (любой силы) блок или красный факел.
Если заряженный блок располагается по диагонали над поршнем, или на два блока выше него. Физического контакта с поршнем нет, поэтому поршень «не догадывается», что он заряжен, пока не обновлён соседним блоком (явление квазисоединимости). На этом принципе построены многие датчики обновления блоков.

При этом следует помнить следующее:

Поршни считаются нецельным («прозрачным») блоком, поэтому передавать энергию через них невозможно.
Поршни не могут быть заряжены со стороны их головки. Однако, если поршень направлен вверх и вытолкнул заряженный блок туда, то он из-за квазисоединимости (см. выше) будет им заряжен.

Поршень А может активироваться, так как блок слизи игнорирует соседний недвижимый блок обсидиана. Но поршень Б не может вытянуться, так как блок слизи блокируется соседним блоком, который в свою очередь блокируется обсидианом.

Если поршнем передвигается блок слизи, то вслед за ним двигаются и соседние блоки, если только их не блокирует недвижимый блок. Эти блоки также толкают вслед и блоки впереди себя, и так далее. Например, если поршень передвигает блок слизи, расположенный прямо на поверхности, то этот блок попытается сдвинуть за собой блок внизу себя. Если это возможно, то тот блок будет двигать и всё, что впереди себя, как если бы их напрямую сдвинул поршень.

Блоки слизи, сдвинутые таким образом другим блоком слизи, действуют точно также. Так, полоса блоков слизи может быть сдвинута как одно целое уже одним поршнем.

Если непосредственно рядом с блоком слизи находится недвижимый блок, то он игнорируется. Но если рядом с блоком слизи расположен другой блок, который в свою очередь заблокирован недвижимым блоком, то не сдвинется и сам блок слизи (см. схему выше).

Блоки слизи не затягиваются за собой нелипким поршнем, как может показаться в первый взгляд. Они же не могут быть перемещены, если рядом с ними поршнем передвигается обычный блок, а не такой же блок слизи.

Предел на максимальное количество блоков, передвигаемое поршнем (12), остаётся в силе. Например, параллелепипед из блоков слизи размерами 2×2×3 (ровно 12 блоков) ещё может быть сдвинут поршнями, если только рядом с этой конструкцией не располагаются движимые блоки. Если же они присутствуют, то поршень попытается передвинуть уже 13 блоков, что превышает предел; в результате поршень откажется работать.

Один поршень не может сдвинуть себя с помощью «крюка» из блоков слизи. Чтобы создать двигающийся (чаще всего летательный) аппарат с их помощью, потребуются несколько частей, попеременно двигающих друг друга с помощью разных поршней: задняя будет толкать переднюю обычным поршнём, после чего передний элемент тянет за собой заднюю часть. Чтобы процесс был автоматизирован, следует использовать для питания блоки красного камня, которые являются источником энергии и при этом могут двигаться. Подробнее см. в статье Самодвижущиеся аппараты на блоках слизи.

https://www.youtube.com/watch?v=w85NG6-qjTw

Если на пути блока слизи, передвигаемого мобом, находится сущность, то она будет отправлена в воздух.

Технические компоненты[править | править код]

Этот раздел содержит технические данные. Для обычных игроков эта информация может быть малопригодна.

Поршень состоит максимум из трёх блоков: само́й поршневой коробки (собственно поршня), вытянутой головки поршня (при активированном состоянии) и блока контролирования процесса перемещения, известного как «расширение поршня» или «блок 36» (при активном процессе перемещения блока). Оба последних блока не могут храниться в каком-либо хранилище или инвентаре, и отдельно от поршня могут быть лишь установлены с помощью команд.

Головка поршня присутствует, если сам поршень активирован. Подобно одной из половин кровати, если уничтожается или добывается головка поршня, то и с самим поршнем происходит то же самое. Если головка установлена отдельно от поршня, то при обновлении блока (например, установке рядом с ним другого блока) она самоуничтожается, не оставив и следа. Один из битов этого блока определяет, будет ли это выдвижная часть липкого поршня или обычного.

«Расширения поршня» являются блоками-сущностями (идентификатор Piston), которые хранят данные о перемещаемых поршнем блоках, в том числе и через блоки слизи (одно «расширение» на один перемещаемый блок). Они также хранят данные о направлении передвижения, о его характере (выталкивание или затягивание) и о том, насколько продвинулся блок (это важно для изображения анимации передвижения). По окончании передвижения они самоуничтожаются, уступая место либо перемещённым блокам, либо головке поршня, либо воздуху.

Сам «блок 36» прозрачный и нецельный (хотя не позволяет жидкостям пролиться через себя); он не может быть добыт обычными методами (разве что командами), и на его месте не может быть что-либо установлено. Свет, проходящий через этот блок, за ним становится темнее. Если его добыть, то будет видны частицы от камня и соответствующий звук; звуки поступи на этом блоке также будут идентичны тому, что у камня.

БлокНазваниеЦифровой ID

Поршень	piston	33
Липкий поршень	sticky_piston	29
Блок 34	piston_head	34
Блок 36	piston_extension	36

БайтыЗначения

0x0	Направлен вниз
0x1	Направлен вверх
0x2	Направлен на север
0x3	Направлен на юг
0x4	Направлен на запад
0x5	Направлен на восток
0x6, 0x7	6-сторонний поршень
0x8 (bit flag)	Если установлено 1, поршень активирован.

Блоки minecraft:piston (обычный поршень), minecraft:sticky_piston (липкий поршень) и minecraft:piston_extension («расширение поршня») имеют следующие состояния блоков:

Название Значение Описание extended facing

truefalse	Если установлено true, то поршень активирован.
northsouthwesteastupdown	Направление передней стороны поршня.

Блок minecraft:piston_head (головка поршня) имеет следующие состояния:

Название Значение Описание facing short type

northsoutheastwestupdown	Направление головки поршня.
truefalse	Если установлен в true, то ручка поршня будет короче обычного на 4 пикселя.
normalsticky	Тип поршня: normal — обычный, sticky — липкий.

История[править | править код]

Бета-версия Java Edition1.7 1.7_01 1.7.3 Официальный выпуск Java Edition1.3.112w22a 12w27a

Поршни были добавлены в игру. Они были основаны на идеях из модификаций, разработанных Hippoplatimus[2] и DiEvAl[3][4].

Вид поршней в процессе разработки.Во время разработки по головке поршня проходили пересекающиеся полосы (по-видимому, железа). К официальному выпуску Beta 1.7 они были убраны; от них остались лишь железные скобы вокруг углов и краёв головной части.

Блоки больше не прилипляются к липкому поршню, если они не в движении.

Установка светильников Джека на липкие поршни стала невозможной.

Добавлены храмы в джунглях, где липкие поршни составляют механизм головоломки.

Поршни теперь выталкивают блоки медленнее (полтора-два такта красного камня, или 3-4 игровых такта, или 0,15-0,2 секунды), чтобы уменьшить вероятность ошибок в работе. Тянут они всё так же мгновенно.

Источник: https://minecraft-ru.gamepedia.com/%D0%9F%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D1%8C

Техно теория – собираем мощный мотор, выбираем поршневую | Тюнинг автомобилей — авто журнал

Поршень — одна из деталей, скрытых в недрах силового агрегата, благодаря изменению конфигурации которых можно повысить как отдачу, так и ходи мость мотора. Конструктивные нюансы поршней, реализуемых на вторичном рынке, помогают решить эти задачи.

Алексей Романов, фото из разных источников

История развития поршня

За более чем 140-летнюю историю развития двигателей внутреннего сгорания основные функции и конструктивные основы поршней не изменились. Эта цилиндрическая деталь формирует нижнюю половину камеры сгорания и передает энергию, расширяющихся в цилиндре газов через поршневой палец и шатун к коленчатому валу. Для предотвращения прорыва газов в картер и масла в камеру сгорания, как и на поршнях самых первых моторов, установлены кольца. Условия же работы стали другими — возросли и нагрузки, и температуры.

В тоже самое время, двигатели работают чище, а ходимость их гораздо выше, чем раньше. Именно с этим в первую очередь связаны основные изменения конструкции, применении новых сплавов поршней и колец, широкое использование специальных покрытий. Поршни становятся короче и легче. Частично снижение веса было достигнуто уменьшением как общей высоты поршней, так и укорачиванием отдельных элементов.

За последние 30 лет типичная высота юбок сократилась с 60-65 мм до 35-40 мм. Такое облегчение потребовало уменьшения до 0.025-0.125 мм зазора между и стенками цилиндра поршнем, дабы убавить его раскачивание во время движения.

В спортивных моторах, где юбка практически отсутствует вовсе, возможен и нулевой зазор или даже небольшой натяг, если поршни имеют специальные антифрикционные покрытия. Расстояние от центра поршневого пальца до вершины днища поршня, называемое компрессионной высотой, за те же последние три десятилетия сократилось с 38-44 мм до 30-33 мм.

Форма поверхности днища поршней также менялась. Плоскости уступили место вогнутым, более сложным конфигурациям, обеспечивающим циркуляцию топливовоздушной смеси и улучшающим отвод отработавших газов. Самое критическое место на поршне в области верхнего компрессионного кольца. Еще десятилетие назад, высота жарового пояса (расстояния между верхним компрессионным кольцом и кромкой днища) обычно составляла 7.5 — 8.0 мм. Сегодня оно уменьшилось до 3.0-3,5 мм в большинстве двигателей.

Передвижение компрессионного кольца ближе к вершине поршня во многом вызвано борьбой за полноту сгорания смеси и, как следствие, за уменьшение вредных выбросов. Дело в том, что щелевое пространство между жаровым поясом и стенкой цилиндра создает мертвую зону для распространения пламени топливовоздушной смеси, и там остается не сожженное топливо. Само по себе это количество мало, но если умножить его на четверть частоты вращения коленвала и на количество цилиндров, то становится понятно, что углеводороды, спрятавшиеся в этом месте, заметно повышают уровень СН в выхлопе двигателя.

Вследствие уменьшения жарового пояса компрессионное кольцо переместилось в зону высоких рабочих температур, которые делают металл более мягким, что увеличивает опасность деформирования кольцевой канавки, приваривания кольца к посадочному месту или поломки, как кольца, так и кольцевых перемычек.

Это потребовало применения более стойких материалов, анодирования канавки кольца. Таким образом, конструкторский поиск усовершенствований поршней сосредоточен на геометрических нюансах, материалах, весе, зависящем напрямую от первых двух характеристик и применении специальных покрытий.

Те же аспекты, но уже в готовом виде, принимают во внимание при выборе поршней, дорабатывая мотор.

Выбор поршневой при тюнинге — Геометрия

В первую очередь подбор поршневой при тюнинге, как и при капитальном ремонте силового агрегата основан на геометрических зависимостях его недр — диаметра цилиндра, хода поршня. размера коленчатого вала, длины шатунов, рекомендуемых тепловых зазоров, параметров головки блока цилиндров (ее высота, конструкция камеры сгорания, размеры и расположение клапанов). Для низкобюджетных проектов выбор стоковой поршневой будет достаточен.

При Серьезной же форсировке силового агрегата, стоит обратить внимание на тюнинговую линейку изделий или кастом-продукцию, конструкторские решения которых нацелены на конкретные требования специфической эксплуатации двигателя. Производители предлагают на вторичном рынке поршни с конфигурациями днища, которые увеличивают скорость горения смеси, что позволяет увеличивать степень сжатия без опасности детонации.

Часто специальные углубления используется не только для размещения тарелок клапанов, но и для устранения критических горячих точек в камере сгорания, для увеличения циркуляции потока смеси и лучшего удаления выхлопных газов.

Нюансы выбора поршней

Другой уникальный конструктивный элемент, встречающийся у поршней, предназначенных для тюнинговых моторов, заключается в мини-оребрении площади жарового пояса и на перемычке первого и второго колец. Если поршень становится слишком горячим, то вершина выпуклостей такого оребрения, контактируют со стенкой цилиндра. Этот мгновенный контакт помогает охладить поршень, чтобы уменьшить опасность детонации и разрушения поршня.

Некоторые поршни, предлагаемые на вторичном рынке, делаются с пальцами, которые немного смещены вверх по сравнению со стоковыми образцами, чтобы компенсировать шлифовку привалочных плоскостей ГБЦ и блока цилиндров. Применение таких изделий лучшая альтернатива спиливанию вершины поршня, если блок привалочные плоскости подвергались обработке, поскольку уменьшенная глубина выемок под клапана увеличивает риск повреждения последних. Перемещение местоположения пальца выше на поршне также позволяет применять в моторе более длинные шатуны, что приводит к увеличению крутящего момента и делают жизнь подшипников и колец легче.

Постройка нескольких моторов даст опыт в определения необходимой высоты юбки, ориентируясь на максимальную мощность и потолок рабочих оборотов, а по диапазону рабочих температур, толщину прокладки ГБЦ и степени сжатия — прочность конструкции поршней.

Чем ближе к вершине поршня находятся кольца, тем больше создается давление в цилиндре и тем выше крутящий момент и мощность мотора. Но при этом работа колец перемещается в зону с более высокой температурой, что вынуждает делать большие кольцевые промежутками и сами кольца толще.

Выбор подобной схемы для изготовления поршня может также вызвать проблемы с возможностью организации правильного рельефа днища.

Высоты над кольцом может не хватить для выемок под клапана. Надежности обычных чугунных компрессионных колец при жаровом поясе в 7.5-8 мм хватило бы с запасом, но при уменьшении его до 2.5-3 мм такие кольца не справляются со своей задачей. Поэтому в современных моторах применяют кольца из специальных марок гибкого чугуна или из стали. Тенденция уменьшения толщины компрессионного кольца наметилось еще в 80-х годах. Типичная толщина сегодняшних компрессионных колец составляет 1.2 мм: 1,5 мм для второго кольца и 3.0 мм для маслосъемного.

Встречаются и более тонкие — компрессионные толщиной 1,0 мм и 2 миллиметровые маслосъемные. Примерно 40% от потерь на трение в двигателе приходится на работу колец, увеличение упругости их уменьшает сопротивление трения в цилиндре при ходе поршня. Поэтому более узкие и тонкие кольца стали применяться изготовителями в стандартных моторах.

Это значительно повлияло на экономию топлива, температурный режим и ходимость силовых агрегатов, поскольку кроме снижения потерь на трение уменьшились и ударные нагрузки, передаваемые на поршень и стенки цилиндра. Но, с другой стороны, тонкие кольца хуже отводят тепло от поршня в стенку цилиндра из-за меньшей площади контакта с обоими. Следовательно, поршни с такими кольцами будут более горячими, чем поршни с большими кольцами.

Изготовители колец дают рекомендации по этому вопросу на основании многочисленных испытаний, когда после определенного пробег а мотор разбирается и проверяется его состояние.

Материалы и вес поршней

Сплав, из которого поршень сделан, не только определяет его прочность и характеристики износостойкость, но также и особенности теплового расширения. В поршнях, предлагаемых на вторичном рынке для тюнинга, обычно используются сплавы с высоким содержанием кремния. Большинство поршней раньше делались из доэвтектических алюминиевых сплавов.

ЧЕМ ВЫШЕ ФОРСИРОВКА ДВИГАТЕЛЯ, ТЕМ ВЫШЕ НЕОБХОДИМОСТЬ ПОКРЫТИЙ НА ПОРШНЯХ

которые содержали от 8.5 до 10.5 % кремния. Сегодня мы видим больше эвтектических сплавов, у которых содержание кремния составляет 11% и заэвтектические сплавы, у которых кремния от 12.5 до более чем 16%. Кремний улучшает прочностную стойкость материала при высокой температуре и уменьшает коэффициент его расширения, таким образом, тепловые зазоры между поршнем и стенками цилиндров могут быть меньше.

У заэвтектических поршней коэффициент теплового расширения приблизительно на 15 % меньше чем у стандартных поршней. Следовательно, выбирая такой поршень, нужно скорректировать указанный производителем зазор. Заэвтектические сплавы также несколько легче (приблизительно на 2%), чем материалы, применяемые в стандартных моторах.

Но отливки часто делаются более тонкими, потому что сплав прочнее, что приводит в итоге к сокращению общей массы поршня до 10%.

Заэвгектические сплавы труднее отливать. потому что кремний сложно сохранить равномерно рассеянным по объему алюминия пока металл охлаждается. Размер частиц должен также тщательно контролироваться, чтобы поршень не становился ломким или с крупными твердыми включениями, мешающими механической обработке. Некоторые поршни проходят специальную термообработку, улучшающую структуру зерна для повышения прочности и износостойкости.

После такой термообработки эти показатели могут увеличиваться до 30%. Механическая обработка поршней из заэвтектическик сплавов из-за их твердости труднее, потому и стоимость их, как правило, несколько выше стандартных. Для конвейера подобный материал дороговат. Выбор веса поршней и материала, из которого они изготовлены, во многом (хотя и не полностью) обусловливается необходимой прочностью деталей для нагрузок в строящемся силовом агрегате. Ходимость — основной критерий, если, конечно, машину не планируется создавать заново перед каждой гонкой.

https://www.youtube.com/watch?v=SIGhdJ8RORw

Вес применяемых поршней может быть уменьшен несколькими путями. Один из них — врезать в блок цилиндров масляные форсунки. Распыляемое ими масло охлаждает поршни, что позволяет сэкономить вес, используя конструкцию с более тонкими стенками днища. Другой способ — применение поршней с короткими юбками, предназначенных для высоко оборотистых моторов, также снизит вес, более легкие поршни облегчат раскрутку мотора, но при этом стоит быть крайне осторожным в выборе.

Покрытия поршней

Необходимость покрытий зависит от того, насколько экстремальны эксплуатационные режимы. Чем выше форсировка двигателя, тем необходимость эта выше. Потери на трение могут составлять более лошадиной силы, вызывают чрезмерный износ и повышают температуру деталей мотора. Особенно ощутим нагрев на юбке поршня и в отверстии поршневого пальца.

Покрытия, предотвращающие износ, удлиняют жизнь поршня.

Сегодня, во многих серийных моторах применяют поршни с графито-дисульфидно-молибденовым покрытием на юбке поршня, уменьшающим сопротивление трения, большинство изготовителей поршней на вторичном рынке также предлагают некоторый тип покрытых поршней, предназначенных в качестве замены стоковых изделий при ремонте и тюнинге.

Но не только с трением призваны бороться покрытия на изделиях. В процессе работы мотора желательно чтобы высокая температура в камере сгорания как можно меньше передавалась поршню. Горячий раскаленный поршень –источник для самовоспламенения смеси и детонации. Кроме того, высокая температура меняет твердость материала, что снижает ходимость поршней не только из-за повышенного износа, но и может вызвать их разрушение из-за теплового коробления.

Керамико-металлические покрытия короны поршня — тип покрытий, работающих как тепловой барьер. Удержание высокой температуры в камере сгорания повышает тепловую эффективность и дает больше мощности. Это также помогает поршню не нагреваться сверх меры. Правда, слишком большая температура в камере сгорания также увеличивает риск детонации и самовоспламенения.

Когда поршни с подобными покрытиями установлены на моторах, угол опережения зажигания обычно уменьшают на несколько градусов.

Образование нагарных отложений на нижней поверхности днища поршня, утяжеляющих его, совсем нежелательно. Особенно активен процесс образования таких излишеств при устройстве масляных форсунок охлаждеиия. Специальные поршневые покрытия могут уменьшить время, которое масло проводит на основании поршня, а значит и возможность создания масляной «кулинарии».

Анодирование компрессионной кольцевой канавки, как способ борьбы с привариванием кольца к материалу поршня под действием высокой температуры, используется во многих серийных моделях современных двигателей. Но это покрытие, толщиной около 20 микрон не всесильно, анодированный поршень может потерпеть неудачу, раскалившись сверх меры. Некоторые производители не серийной продукции вместо анодирования применяют вставки из никелевых сплавов в кольцевой канавке.

Необходимость конструктивных особенностей крайне трудно просчитать, основываясь только на цифрах. Поэтому при выборе поршней лучше обратиться к тем, кто может дать совет на основании опыта эксплуатации. И уже по списку. составленному мастером. определится с предпочтениями.

Заказать поршневую фирмы «wiseco»

Источник: https://mag-option.ru/tehno-teoriya-sobiraem-moshhnyj-motor-vybiraem-porshnevuyu/

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные 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.
Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя.

Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель

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:

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.

Днище

Поршневые кольца

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

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.

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.

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео

Источник: https://seite1.ru/zapchasti/porshen-dvigatelya-funkciikonstrukciyatipyfotovideo/.html