ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Стук поршня в двигателе — причины и последствия. На холостых и под нагрузкой | Официальный сайт СУПРОТЕК

Симптомы стука ДВС

  • При работе двигателя вы обнаружили похожий на частые удары звук, который вы не слышали раньше.
  • Стук меняется в зависимости от того на холостых оборотах работает двигатель или под нагрузкой.
  • Звук меняется в зависимости от температуры двигателя – стук «на холодную» отличается от стука в прогретом двигателе.

Что делать? Можно ли разобраться в проблеме самостоятельно? Как определить стук поршня ли это, или «шумят» другие узлы?

Диагноз

Стук поршней в двигателе может происходить по разным причинам. Попробуйте определить характер стука по перечисленным ниже признакам и посмотрите, что можно сделать:

  • Случай первый – стук при перекладке поршня. В этом случае звук доносится из области верхней части блока двигателя.Стук глухой, лучше всего слышен на холостых оборотах при горячем двигателе. Решение.
  • Случай второй – стук поршневого пальца по шатуну. Резкий короткий стук из области блока двигателя. Решение.
  • Случай третий – шатунный стук. Звук ударов низкий, доносится из нижней части блока двигателя. Лучше всего слышен, когда автомобиль на подъемнике или на эстакаде. Решение.

Решение для первого случая – стук поршня при перекладке

Что надо исправить?

«Перекладка поршня» — это момент, когда поршень перестает двигаться вверх и начинает двигаться вниз. В этот момент его скорость в продольном направлении цилиндра становиться нулевой, а боковая нагрузка значительной. В нормальном случае перекладка происходит мягко, поршень упирается в масляную пленку, его не перекашивает. Стучать поршень начинает в следующих ситуациях:

  • Значительная выработка цилиндра в верхней части. Появляется зазор, который не уплотняется масляной пленкой, и при перемене направления поршень в этом зазоре смещается в боковом направлении и перекашивается, ударяясь о стенку цилиндра.
  • Произошла выработка в поршне гнезд крепления поршневого пальца. При этом поршень начинает смещаться относительно пальца и задевает стенки цилиндра.
  • Искривление штока поршня. В этом случае поршень движется не строго по оси цилиндра, теряется симметричность механизма. Дополнительным признаком искривления штока является повышенная вибрация при работе двигателя, его ощутимо трясет.

С помощью чего это исправить?

В последнем из описанных случаев поможет только ремонт с заменой поршневой группы.

В случае если проблемой является стук поршня в цилиндре или выработка посадочных гнезд поршневого пальца — поможет применение триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой.

  • Слой восстанавливает геометрию цилиндра, оптимизирует зазоры и предотвращает качание и перекосы поршня.
  • Слой восстанавливает форму посадочных гнезд, предотвращая люфт поршневого пальца.

Важно! Трибосостав окажет воздействие и восстановит изношенные поверхности. Однако он не способен восстановить детали при механических повреждениях.

Состав безопасен для вашего автомобиля. Он химически нейтрален и не меняет свойств моторного масла.
Состав работает в двигателях любых конструкций, поскольку активируется в зонах трения металлических деталей.
Активные частицы состава в десятки раз мельче ячеек масляных фильтров и не способны его забить.
Состав восстанавливает изношенные поверхности, что позволяет деталям работать в рамках заводских допусков даже после замены масла и удаления состава из двигателя.

Бонус! Триботехнический состав оптимизирует зазоры трения. Это выравнивает и поднимает компрессию, снижает потери энергии, и в конечном счете приводит к снижению расхода топлива. Автомобиль вернет вам стоимость состава через 15-18 000 километров пробега.

Решение для второго случая – стук поршневого пальца по шатуну

Что надо исправить?

В случае выработки, износа втулки шатуна, она получает возможность смещаться относительно поршневого пальца, когда шатун идет вверх, в самой высокой точке поршня, между втулкой и пальцем образуется зазор. При начале движения шатуна вниз этот зазор сокращается, и втулка бьет по поршневому пальцу.

С помощью чего это можно исправить?

На ранних этапах решить эту проблему можно с помощью триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой. Этот слой способен компенсировать возросшие зазоры, смягчить контакты втулки и пальца и существенно замедлить последующий износ.

При значительной выработке, а значит при более громком и выраженном звуке ударов, необходимо произвести ремонт поршневой.

Решение для третьего случая – шатунный стук

Что надо исправить?

Шатунный стук возникает по двум причинам:

  • Износ вкладышей коленчатого вала. В этом случае появляется зазор и поршень начинает двигаться не синхронно с коленвалом, ударяясь об него при перемене направления движения.
  • Недостаточное давление масла в системе. Это может произойти из-за загрязнения масляных каналов, фильтра или износа масляного насоса. В этом случае масло не образует сплошной пленки между вкладышем и коленвалом и позволяет им двигаться относительно друг друга.

С помощью чего это можно исправить?

В случае, если износ вкладышей не является критическим, на них нет повреждений поверхности, поможет триботехнический состав «Актив Плюс». Состав производит очистку всех агрегатов, которые смазываются моторным маслом, в частности он очищает шейки коленвала и детали масляного насоса. Затем под действием состава на поверхностях трения образуется защитный металлический слой, который восстанавливает форму деталей и способен прочнее удерживать более плотную пленку масла.

Восстановление масляного насоса нормализует масляное давление в системе. А более плотная пленка на поверхности шейки коленвала компенсирует зазоры и не дает штоку бить по ней. Таким образом трибосостав способен справиться с обеими причинами шатунного стука.

Если износ вкладышей критичен, то необходима их замена, что приведет к переборке всего двигателя.

Когда VR — это тип двигателя. Базовое погружение в мир автомобильных ДВС — Mafin Media

Как нетрудно догадаться по буквенному обозначению, W-образный двигатель представляет собой два «спаянных» V-образника. Основное ноу-хау этих моторов то же, что и у V-образных: повышение мощности без существенного увеличения размеров мотора. Как правило, такие моторы вмещают от 8 до 16 цилиндров, хотя это не предел. Встречаются они еще реже, чем V-образные: ремонт трудоемок, а стоимость изготовления велика.

Кстати, первый W-образный автомобильный (авиация не считается) двигатель тоже изобрел Volkswagen: это был W-8, то есть восьмицилиндровый мотор. В конце прошлого века концерн Volkswagen купил Bugatti, и первым сердцем суперкара Veyron стал уже W-16, развивающий сумасшедшие по гражданским меркам 1 000 лошадиных сил.

Оппозитный двигатель

Разработка оппозитного (от англ. opposite — диаметрально противоположный) двигателя — продолжение темы увеличения мощности без особого увеличения самого ДВС. Так появились не только все моторы, про которые было рассказано выше, но и широко известный в узких кругах оппозитный двигатель, или «боксер». Ассоциация с контактным видом спорта возникла не просто так: в оппозитнике угол развала цилиндров — 180 градусов. Проще говоря, поршни движутся «навстречу» друг другу, как кулаки сражающихся спортсменов. Хотя оппозитный мотор позволяет снизить центр тяжести и таким образом повысить устойчивость автомобиля, он, как и любое современное технологичное изобретение, требователен к обслуживанию. Сегодня эти двигатели известны в первую очередь по Subaru и Porsche, хотя их применяли и на гораздо более массовом автомобиле Volkswagen Beetle, выпускавшемся с конца 1930-х годов.

Роторно-поршневой двигатель — РПД

Этот тип мотора, прозванный по имени своего создателя двигателем Ванкеля, имеет принципиально отличную от уже знакомых нам поршневых моторов конструкцию. Привычного поршня, двигающегося условно вверх-вниз, здесь нет: вместо него по сложной оси вращается ротор, который и выполняет функцию поршня. Внешне эта деталь представляет собой треугольник Рело, встречавшийся еще в трудах Леонардо да Винчи.

Треугольник ротора «вешается» на так называемый эксцентриковый вал и помещается в овальную камеру сгорания, где возгорание топливно-воздушной смеси заставляет его вращаться и выдавать механическую энергию. Интересно, что механизм газораспределения, или всем нам знакомые ремень ГРМ и клапаны, здесь отсутствует.

Основное преимущество этой конструкции — высокие рабочие обороты (8–-9 тысяч оборотов коленчатого вала в минуту — RPM, или rounds per minute), позволяющие снять даже с небольшого объема в 1,3 литра 200 и больше лошадиных сил. Для сравнения: атмосферные поршневые двигатели такого объема обычно не развивают и 100. Минусы ротора — высокий расход топлива, невысокая экологичность выхлопа и требовательность к эксплуатации вкупе с не самой высокой надежностью. Как говорится, просто так ничего не бывает, и мощность — не исключение. Хотя роторы экспериментально ставились даже на ВАЗ 2103, они больше известны по детищу японской фирмы Mazda, модели RX-8, выпускавшейся с 2003 по 2012 год:

Как работает двигатель автомобиля?

03.02.2019 Автомобильный двигатель: большой, грозный, но не такой уж сложный

Если бы кто-то сказал заглянуть под капот и найти там мотор, у большинства из нас не было бы больших проблем с ним. Вы просто показываете на самую большую деталь, здесь сомнений нет – силовой агрегат – самая огромная часть автомобиля. Но что на самом деле скрыто под этим чугунным или алюминиевым корпусом? Достижение поколений — это точно. Говорят, что двигатель — это сердце автомобиля — и это правильно — без него машина не поедет.

Так как же это работает и почему? Что заставляет автомобиль воспроизводить приятную симфонию звуков после поворота ключа в замке зажигания? Как получилось, что двигатель способен привести в движение колеса? Было бы сложно описать последовательно все существующие типы двигателей в мире. Однако существует схема, которая, за исключением нескольких случаев, остается неизменной и на которой проще всего объяснить, как работает двигатель автомобиля, то есть тот тип моторов, который сжигает бензин, дизельное топливо или масло.

Поршень: отсюда начинается всё

Вообще всю работу в двигателе выполняет поршень. Именно он движется в цилиндре по принципу «скольжения» — прямолинейно и поступательно. Последовательно — один раз вверх, один раз вниз. Задача поршня, как следует из названия, заключается в нажатии. Если не один, то другой путь.

Чтобы выполнить работу, привести к появлению полезной энергии (КПД больше нуля), поршень должен немного поработать и сделать четыре движения в цилиндре — первоначально он всасывает воздух или смесь через открытый всасывающий клапан, скользя вниз до самого дна цилиндра. Когда он располагается на дне цилиндра, наполненного воздухом, клапан закрывается. Когда цилиндр наполняется воздухом «до зубов», поршень крепко сжимает его, поднимаясь вверх. Специально для такого сжатого воздуха топливо впрыскивается сверху (в дизельном двигателе) или возникает искра (вариант с бензиновым вариантом), которая вызывает взрыв. Независимо от силы взрыва (бывает, что из-за простоя автомобиля, первая искра недостаточно сильна) поршень отправляется вниз. Когда поршень заканчивает свой путь, цикл может считаться оконченным, затем он совершает еще один ход — вверх.

Его уже ждет открытый выпускной клапан, через который поршень выталкивает весь этот ненужный мусор (выхлопной газ) наружу.

Поршневой цикл: схема

Это тот самый дым, который в конечном итоге выходит из выхлопной трубы под вашей машиной. И так продолжается снова и снова: всасывание воздуха — поршень опускается, сжатие воздуха – поршень уходит вверх. Взрыв — поршень опущен, выталкивание выхлопа — поршень вверх. И все время снова и снова.

Таким образом, энергия взрыва превращается в работу, потому что движение поршня, соединенного с шатуном, вызывает вращение коленчатого вала, что приводит в движение силовой агрегат, который перемещает колесо автомобиля. Конечно, двигатель обычно имеет несколько поршней и цилиндров. В целом, чем они больше, тем больше работа двигателя и чем больше мощность этих цилиндров, тем больше потенциал двигателя и, следовательно, — лучшее ускорение, лучшая динамика, но также и большая потребность в топливе.

Предлагаем вам посмотреть занимательное видео, в котором подробно рассказывается и показывается каким именно образом работаем двигатель внутреннего сгорания автомобиля:

Например, когда указатель тахометра в вашей машине приближается к 2000 об.

/мин. (2 тысячи оборотов коленвала), это означает, что поршень совершает 4000 ходов в это время, и смесь попадает в цилиндр 1000 раз! Все это за минуту. И всего на один цилиндр. Теперь подумайте, сколько топлива нужно двигателю, если вы «стреляете» в него все время, разгоняя до 6000 оборотов при нажатой педали газа в пол!

Важность моторного масла

Чтобы двигатель работал исправно, очень важно наличие в картере масла. Каждый из нас отлично знает, что, чем лучше скольжение, тем более плавным является движение (вспомните фигурное катание). В принципе, там, где есть движение в двигателе, где одна деталь соприкасается с другой, туда и попадает масло. Его путь начинается с масляного поддона, который расположен под двигателем, масло всасывается специальным насосом, затем масляный насос вдавливает его в трубчатую сборку, которая направляет смазочный растовр в множество мест двигателя.

Представьте, что случилось бы, если бы в течение длительного времени все компоненты двигателя двигались «всухую».

Теперь вы, наверное, понимаете, почему так важно время от времени проверять уровень масла в двигателе.

Бензиновый и дизельный моторы: в чем принципиальные отличия?

В чем главное отличие бензинового двигателя от дизельного? Речь идет о принципе зажигания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание, дизель является самоходным. Что означают эти слова?

Бензиновые двигатели для взрыва в цилиндре используют искру, генерируемую на свече зажигания. В дизельных двигателях всё совсем иначе. В дизельном моторе воздух в цилиндре сжимается поршнем гораздо сильнее. Настолько, что внутри создается высокая температура, достаточная для взрыва смеси в цилиндре без искры. Бензин не возгорается из-за большого давления, соляра (дизельное топливо), наоборот, не горит при нормальных условиях от обычной искры.

Двигатели также различаются по расположению и количеству цилиндров. В Европе наиболее популярными являются рядные двигатели — как можно заключить из названия, цилиндры, в которых движутся поршни, в них расположены в ряд. Рядный четырехцилиндровый двигатель будет отмечается символом R4, шестицилиндровый R6 и т. д. Теперь представьте, что Lamborghini собирается смонтировать большой 12-цилиндровый двигатель под капотом своей модели. Если бы производитель хотел установить все цилиндры в один ряд, двигатель занял бы много места. Таким образом, было изобретено другое решение — разветвленное расположение цилиндров в два ряда, под углом 60, 90 и даже 180 градусов (оппозитный мотор). Все двигатели этого типа обозначены буквой V, в данном случае это будет двигатель V12. Однако более популярными являются установки V6 и V8. Такие автомобили изготавливались в середине прошлого века в США, после финансового кризиса их посчитали недостаточно оправданными.

Эти «демонические», действительно мощные, производительные моторы, встречаются реже, их можно обнаружить, чаще всего, в Subaru или Porsche. Здесь поршни расположены с обеих сторон коленчатого вала, лицом друг к другу, что делает весь двигатель, по сравнению с другими, очень плоским, но не менее объемным.

Рядный двигатель

Когда дело доходит до поршневого устройства, существует еще один тип двигателя, который сильно отличается от остальных. Это двигатель с одним вихревым поршнем, так называемый Двигатель Ванкеля. Также существуют специальные роторные моторы (цилиндры расположены по кругу), сферические моторы (поршень двигается не поступательно, а описывает сферу) и многие другие изобретения.

Поршни Perkins — функции, особенности

Поршни Perkins

Источник механической
энергии двигателя

Поршни дизельного двигателя – это сердце системы внутреннего сгорания. Именно они, испытывая огромное давление и высокие температуры, принимают на себя энергию взрыва топлива в цилиндре и преобразуют ее в механическую энергию, передаваемую на коленчатый вал для создания крутящего момента.

Поскольку поршни являются высоконагруженными узлами, при их производстве используются только специальные высококачественные сплавы. Геометрия поршня, а в особенности его днища, рассчитана с предельной точностью, чтобы обеспечить максимальную эффективность преобразования тепловой энергии сгорающего топлива в механическую энергию вращения вала – крутящий момент. Для каждого двигателя применяется своя особенная форма днища, обеспечивающая максимальную эффективность.

1. Такт впуска. Поршень движется вниз, за счет вращения коленчатого вала, и создает в цилиндре разрежение. Впускной клапан открывается, и в цилиндр поступает атмосферный воздух (или предварительно сжатый, если есть турбокомпрессор).

2. Такт сжатия. Все клапаны закрыты, поршень движется вверх за счет вращения коленчатого вала, многократно сжимая и разогревая воздух, в цилиндр впрыскивается топливо, и получившаяся топливовоздушная смесь высокого давления самовоспламеняется в верхней метровой точке хода поршня.

3. Рабочий ход. Поршень движется вниз под давлением сгорающей топливовоздушной смеси и передает энергию через шатун коленчатому валу, создавая крутящий момент. Процесс сгорания происходит так быстро и при таком высоком давлении, что, по сути, поршень испытывает на себе энергию контролируемого взрыва в цилиндре.

4. Такт выпуска. При выпуске поршень движется к верхней мертвой точке и вытесняет отработавшую смесь из цилиндра через открытый выпускной клапан. Поршень работает в условиях высоких температур и давления, а вытесняемая смесь содержит вредные вещества: остатки несгоревшего топлива, окись углерода и двуокись азота.

В течение своего срока службы поршень проходит миллионы тактов в очень агрессивной среде. Поэтому качеству изготовления следует уделять максимальное внимание. Использование в качестве запасных частей аналогов или подделок является очень большим риском, который никак не сможет оправдать мнимую экономию.

При замене поршней также меняются:

Поршневые кольца
Кольца изнашиваются быстрее поршней, поэтому при замене поршня меняют и кольца.

Гильзы
Если поршень поврежден или изношен, то гильза тоже имеет повреждения и должна быть заменена.

Втулка шатуна
При замене поршня втулка шатуна также должна быть заменена на новую.

Комплект верхних прокладок
При замене поршня головка цилиндра также снимается, и ее прокладка не может быть повторно использована.

Комплект нижних прокладок
При замене поршня снимается масляный картер и повторное использование его прокладок недопустимо.

Гайки шатуна
Гайка шатуна чаще всего может быть затянута с нужным усилием только один раз. Правильно провести повторную затяжку чаще всего невозможно..

Моторное масло
Масло необходимо слить при заменен поршня и его повторное использование не допускается.

Масляный фильтр
Замена масляного фильтра обязательна при замене масла, чтобы защитить компоненты двигателя от загрязнений.

Возможно, при замене поршней будет выявлено, что также требуется заменить подшипники и газораспределительный механизм.

Поршни современных двигателей / Ремонт двигателей

Не будет преувеличением сказать, что поршень — наиболее ответственная и специфичная деталь в современном двигателе. Он должен быть легким и прочным, способным выдерживать значительные механические нагрузки и тепловые удары, а кроме того, обладать высокой износостойкостью рабочих поверхностей, низким трением при минимально возможном зазоре в цилиндре.

Последнее требование особенно важно для хорошей герметичности, возможности избежать прорыва газов из камеры сгорания в картер и поступления масла в обратном направлении. Иными словами — для минимального расхода масла с одновременным отсутствием шума (стука) поршня о стенки.

И это только часть проблем, которые приходится решать при конструировании и производстве поршней для конкретных двигателей. В целом получается, что поршень как бы концентрирует технические новшества, заложенные в конструкцию мотора. Тут можно перефразировать известное выражение древних: «Покажи мне только поршень, и я скажу, что это за двигатель».

Словом, разработка и изготовление современных поршней — задача особая. На Западе их производством давно занимаются не изготовители автомобилей, а специализированные фирмы. У них накоплен необходимый опыт и создана соответствующая техническая база, без чего невозможно получить надежный результат. В мире существует несколько фирм такого рода, но наибольшую известность по праву получила немецкая марка «Мале» (Mahle).

Фирма Mahle существует с 1920 года. Название она получила по фамилии своих основателей — братьев Мале. Затем последовали десятилетия непрерывного совершенствования, развития и роста. Сегодня Mahle — это целая группа специализированных компаний, которая так и именуется — Mahle Group. Так, производством поршней, цилиндров и блоков цилиндров занимается концерн Mahle GmbH, привлекший дочерние и долевые фирмы США, Мексики, Бразилии, Испании, Франции и Южной Кореи. Туда же входят известные фирмы Mondial Piston (Испания) и Konig KG GmbH (Австрия). Помимо этого, в группу Mahle входят компании, производящие детали двигателей, включая поршневые пальцы, клапаны и др., а также фильтры (в том числе известная фирма Knecht).

Фирма Mahle приобрела свою мировую известность в основном успехами в разработке и производстве поршней для двигателей всех типов — от маленьких мотоциклетных до мощных, в десятки тысяч киловатт, судовых дизелей. Особенности конструкции и технологии изготовления поршней, выпускавшихся фирмой Mahle, — это этапы развития не только самой фирмы, но и всего мирового моторостроения. Они интересны для всех любителей техники, но особенно для тех, кто так или иначе связан с ремонтом автомобильных двигателей.

Известно, что поршни автомобильных двигателей изготавливаются из легких алюминиевых сплавов. Однако не все знают, что именно Mahle первой в Европе освоила серийное производство поршней из сплава алюминия с кремнием (1926 г.). При этом специальные поршневые сплавы «Mahle 124» с 11-13% кремния (1933 г.) и «Mahle 138» с 17-19% кремния (1937 г.) стали классическими для производителей поршней и сегодня применяются не менее широко.

В 1935 году Mahle впервые начала выпуск поршней со специальным профилем наружной поверхности: вместо цилиндрической формы поршень приобрел овальную и бочкообразную. Такая конфигурация оптимальна, поскольку в реальных условиях овальный и бочкообразный поршень, нагреваясь неравномерно (температура днища, омываемого горячими газами, существенно больше температуры юбки, охлаждаемой при контакте со стенками цилиндра), принимает форму, близкую к цилиндрической. В то же время небольшое заужение нижней части юбки создает гидродинамический эффект (своего рода подъемную силу) при движении поршня вниз — он как бы всплывает на масляной пленке. Найденные формы позволили уменьшить зазор в цилиндре без опасности заклинивания, снизить шум двигателя и повысить долговечность цилиндропоршневой группы. Они сохранились и у поршней самых современных двигателей. Правда, у них вдобавок появился еще и микрорельеф (микроканавки на наружной поверхности глубиной порядка 5 мкм), создающий дополнительную подъемную силу при движении в цилиндре.

С 1926 года Mahle для компенсации теплового расширения поршней использует биметаллический эффект: стальные терморегулирующие вставки внутри поршня при нагревании препятствуют температурному расширению, позволяя держать малый зазор между поршнем и цилиндром. Эту же задачу решают и пазы в верхней части юбки поршня (в канавке маслосъемного кольца или под ней), которые препятствуют распространению тепла от верхней части поршня, нагретой горячими газами, в юбку. Из-за этого температура стенок юбки уменьшается, что также препятствует тепловому расширению поршня. Описанная комбинированная конструкция — со вставками и пазами — получила название Autothermik и успешно применялась фирмой Mahle с 1930 года для поршней многих автомобильных двигателей.

Схема только с пазами (без стальных вставок) хотя и позволяет несколько уменьшить массу поршня, но заметно уступает схеме Autothermik по тепловому расширению. В настоящее время она применяется редко, в основном на двигателях малого рабочего объема.

С ростом мощности и соответственно нагрузок на поршень от пазов на юбке вообще пришлось отказаться, поскольку они ощутимо ослабляют деталь. Поэтому с 1955 года как на бензиновых, так и на дизельных двигателях широко используется конструкция со стальными вставками без пазов, получившая название Autothermatik. Кстати, поршни такого типа имеют все вазовские двигатели.

Дальнейшее развитие порш-ней — конструкция Duotherm, применяемая в основном на бензиновых двигателях с 1970 года. Здесь «управление» тепловым расширением юбки осуществляется как с помощью биметаллического эффекта, так и расширением верхней части поршня. Вследствие этого схема Duotherm по тепловому расширению лучше предыдущих схем, но несколько уступает по прочности схеме Autothermatik.

В последние годы поршни без стальных вставок и пазов (с «жесткой» юбкой) снова оказались в центре внимания. Автомобильные двигатели последнего поколения, многие из которых имеют алюминиевый блок цилиндров, потребовали облегчения поршней без ухудшения их тепловых, прочностных и других эксплуатационных характеристик. Это оказалось возможным, если перейти на материалы с повышенным содержанием кремния (включая сплав «Mahle 244» с 23-26% кремния). Одновременно были разработаны более эффективные методы получения заготовок поршней, в частности вместо литья под давлением — штамповкой (ковкой) и «жидкой» штамповкой. В результате поршни двигателей последних моделей имеют достаточно простую форму, низкую массу, высокую прочность и износостойкость, обеспечивая при этом минимальный шум двигателя.

Особо следует остановиться на конструкции поршней для дизельных двигателей. Как известно, дизель характеризуется очень высокой степенью сжатия (до 22-24 против 9-10 у бензинового двигателя) и соответственно большими силовыми и тепловыми нагрузками на детали, включая поршень. Его совершенствование опять-таки хорошо иллюстрируется цепочкой разработок фирмы Mahle.

Еще в 1931 году Mahle впервые применила чугунную вставку канавки для верхнего кольца, что позволило заметно увеличить ресурс дизельного двигателя. Эта конструкция с успехом применяется и по сей день, хотя с 1974 года (а особенно в последнее время) для упрочнения верхней канавки все чаще применяют износостойкие покрытия.

Обычно такое покрытие имеет толщину 40 — 120 мкм и делается по всему днищу поршня с «заходом» в канавку верхнего кольца, одновременно защищая края днища поршня от перегрева. Покрытие представляет собой так называемое твердое анодирование, то есть термохимическое преобразование верхнего слоя алюминиевого сплава в твердую керамику (окись алюминия Al2O3). Кстати, подобное покрытие, но меньшей толщины (обычно 10 — 15 мкм), используют и на поршнях высокофорсированных бензиновых двигателей с наддувом. Здесь помимо уменьшения износа верхней канавки ставится цель защиты днища поршня от разрушения детонацией.

В поршнях современных дизелей с наддувом нередко применяют так называемое внутреннее охлаждение, которое уменьшает температуру днища на 30-80°С. Оно состоит в подаче масла из системы смазки через форсунку во внутреннюю кольцевую полость поршня, расположенную около пояса поршневых колец. Очевидно, что изготовление поршня с подобным кольцевым отверстием требует специальной технологии.

Кроме этих особенностей, в последних конструкциях автомобильных дизелей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр, отличающихся очень высокой нагрузкой на поршень, появилась и другая особенность. В бобышках поршня здесь устанавливают бронзовые втулки в отверстия для поршневого пальца, а сам палец делают волнистым с плавным уменьшением диаметра на 10-40 мкм вблизи краев отверстий поршня и шатуна. Такие решения обеспечивают долговечность соединения поршня с пальцем там, где традиционные конструкции и материалы уже не работают.

Среди достижений фирмы, касающихся дизелей, нельзя не отметить поршни с армированием керамическими волокнами типа Liquostatik, а также поршни типа Ferrotherm, состоящие из двух частей — уплотняющей и направляющей. На подходе и другие новинки.

Большинство поршней традиционно покрывается тонким (порядка 5 мкм) слоем свинца, олова или цинка. Покрытие препятствует задиру юбки на нерасчетных режимах, например при запуске и прогреве, когда условия смазки ухудшены. В последние годы на юбку поршней стали наносить покрытие типа Grafal, которое представляет собой графит со специальным наполнителем, обеспечивающим прочное сцепление со стенкой юбки. Покрытие имеет толщину 15-30 мкм и существенно влияет на износостойкость поршня.

Для V-образных двигателей с алюминиевыми блоками цилиндров и их поршней фирма разработала специальные технологии и материалы. Так, поршни имеют покрытие типа Ferrostan (1975 г.), представляющее собой слой железа толщиной 12-20 мкм, покрытый сверху тонким (1-2 мкм) слоем олова. Блок цилиндров отливают по специальной технологии Silumal из алюминиевого сплава «Mahle 147» (17% кремния, 4% меди) с осаждением повышенного количества кремния вблизи цилиндров. После обработки поверхность цилиндров травят соляной кислотой, при этом алюминий «уходит» с поверхности и там остается чистый кремний. Таким образом, пара материалов в двигателях с такими блоками цилиндров как бы обратна привычной: «железный» поршень работает в «алюминиевом» цилиндре. Этим достигается исключительная износостойкость пары (в комплекте с хромированными поршневыми кольцами), а также низкий уровень шума из-за очень малого зазора в цилиндре (порядка 0,01 мм). Такие блоки теперь применяют самые именитые фирмы (V8 — «Мерседес», «Ауди», «Порше»; V12 — «Мерседес» и БМВ).

Следует упомянуть также успехи Mahle в создании специальных износостойких покрытий цилиндров, в частности Chromal (1951) и Nikasil (1967). Chromal — это хромовое покрытие толщиной 0,06-0,08 мм, осаждаемое электрохимическим способом на алюминиевый цилиндр. Nikasil состоит из никеля с включением мелких (размером около 3 мкм) частиц карбида кремния; такое покрытие имеет наивысшую износостойкость. Это определило использование алюминиевых гильз цилиндров с покрытием Nikasil для двигателей гоночных автомобилей.

Здесь уместно заметить, что Mahle — основной производитель поршней и гильз цилиндров для автомобилей «Формулы 1» (F1). Подавляющее большинство команд, включая Феррари, Вильямс — Рено, Бенеттон-Рено, МакЛарен — Мерседес и другие, использует именно эти комплектующие. Поршень двигателя F1 должен оставаться работоспособным при частоте вращения до 17000 мин-1, поэтому он отличается предельно низкой массой и малой высотой, изготавливается «жидкой» штамповкой и имеет, как правило, внутреннее охлаждение, причем на последних модификациях используют только два поршневых кольца.

Сегодня фирма Mahle выпускает поршневые группы (комплекты «поршень — поршневые кольца — поршневой палец») для подавляющего большинства моделей и модификаций автомобилей европейского производства. Перечень марок впечатляет: «Мерседес», БМВ, «Фольксваген», «Ауди», «Опель», «Рено», «Пежо», «Ситроен», «Фиат» и многие другие. Эта продукция Mahle идет как для конвейерной сборки, так и в запасные части. Достаточно велика номенклатура поршней и для двигателей японских машин. Не забыты российские потребители: фирмой Mahle освоены и уже продаются на нашем рынке поршневые группы и кольца для двигателей ВАЗ и ГАЗ.

Несмотря на огромную массу выпускаемых деталей (в последние годы к ним прибавились поршневые кольца и подшипники коленчатых валов), фирма выполняет и индивидуальные заказы. Например, здесь могут изготовить поршни для новых двигателей в единичных количествах. Имея серьезную исследовательскую, конструкторскую и производственную базу, Mahle может спроектировать и сделать поршень для любого двигателя, удовлетворяющий всем необходимым требованиям, будь то низкий расход топлива и масла, малый выброс токсичных веществ с выхлопными газами, невысокий шум, максимально возможные мощность и долговечность двигателя. При этом будут выбраны оптимальные сочетания материала, конструкции, геометрии и покрытий поршня, необходимые для выполнения поставленных условий.

Интересно, что у фирмы можно заказать и любые поршни, которые когда-либо изготавливались фирмой Mahle: со времени ее основания сохраняются все формы для отливки.

поршень двигателя

Поршень двигателя является одной из самых главных деталей и конечно же от материала и качества поршней зависит успешная эксплуатация мотора и его долгий ресурс. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, будет описано всё (ну или почти всё), что связано с поршнем, а именно: назначение поршня, его устройство, материалы и технология изготовления поршней и другие нюансы.

Сразу хочу предупредить уважаемых читателей, что если какой то важный нюанс, связанный с поршнями, или с технологией их изготовления, я уже написал более подробно в другой статье, то разумеется мне нет смысла повторяться в этой статье. Я просто напросто буду ставить соответствующую ссылку, перейдя по которой уважаемый читатель при желании сможет перейти на другую более подробную статью и в ней ознакомиться с нужной информацией о поршнях более подробно.

На первый взгляд многим новичкам может показаться, что поршень довольно простая деталь и придумать уже что то более совершенное в его технологии производства, форме и конструкции невозможно. Но на самом деле всё не так просто и не смотря на внешнюю простоту формы, поршни и технологии их изготовления до сих пор совершенствуются, особенно на самых современных (серийных или спортивных) более высоко-оборотистых форсированных двигателях. Но не будем забегать вперёд и начнём от простого к сложному.

Для начала разберём для чего нужен поршень (поршни) в двигателе, как он устроен, какие формы поршней бывают для разных двигателей и далее уже плавно перейдём к технологиям изготовления.

Для чего нужен поршень двигателя.

Поршень, за счёт кривошипно-шатунного механизма (коленвала и шатуна — см. рисунок чуть ниже), перемещаясь возвратно-поступательно в цилиндре двигателя, например перемещаясь вверх — для засасывания в цилиндр и сжатия в камере сгорания рабочей смеси, а так же за счёт расширения сгораемых газов перемещаясь в цилиндре вниз, совершает работу, преобразуя тепловую энергию сгораемого топлива в энергию движения, которая способствует (через трансмиссию) вращению ведущих колёс транспортного средства.

Поршень двигателя и силы действующие на него: А — сила, прижимающая поршень к стенкам цилиндра; Б — сила, перемещающая поршень вниз; В — сила передаваемая усилие от поршня к шатуну и наоборот, Г — сила давления сгораемых газов, перемещающая поршень вниз.

 

То есть по сути без поршня в одноцилиндровом двигателе, или без поршней в многоцилиндровом двигателе — невозможно движение транспортного средства, на которое установлен двигатель.

 

Кроме того, как видно из рисунка, на поршень действуют несколько сил, (также на том же рисунке не показаны противоположные силы, давящие на поршень снизу вверх).

 

 

И исходя из того, что на поршень давят и довольно сильно несколько сил, у поршня должны быть некоторые важные свойства, а именно:

  • способность поршня двигателя противостоять огромному давлению газов, расширяющихся в камере сгорания.
  • способность сжать и противостоять большому давлению сжимаемого топлива (особенно на дизелях).
  • способность противостоять прорыву газов между стенками цилиндра и своими стенками.
  • способность передавать огромное давление на шатун, через поршневой палец, без поломок.
  • способность не изнашиваться долгое время от трения о стенки цилиндра.
  • способность не заклиниваться в цилиндре от теплового расширения материала, из которого он изготовлен.
  • поршень двигателя должен иметь способность противостоять высокой температуре сгорания топлива.
  • иметь большую прочность при небольшой массе, чтобы исключить вибрацию и инерционность.

И это далеко не все требования, предъявляемые к поршням, особенно на современных высоко-оборотистых моторах. О полезных свойствах и требованиях современных поршней мы ещё поговорим, а для начала давайте рассмотрим устройство современного поршня.

 

Как видно на рисунке, современный поршень можно разделить на несколько частей, каждая из которых имеет важное значение и свои функции. Но ниже будут описаны основные наиболее важные части поршня двигателя и начнём с наиболее важной и ответственной части — с днища поршня.

 

Донышко (днище) поршня двигателя.

Это самая верхняя и наиболее нагруженная поверхность поршня, которая обращена непосредственно к камере сгорания двигателя. И нагружено донышко любого поршня не только большой давящей силой от расширяющихся с огромной скоростью газов, но и высокой температурой сгорания рабочей смеси.

Кроме того, донышко поршня своим профилем определяет нижнюю поверхность самой камеры сгорания и также определяет такой важный параметр, как степень сжатия. Кстати, зависеть форма донышка поршня может от некоторых параметров, например от расположения в камере сгорания свечей, или форсунок, от расположения и величины открытия клапанов, от диаметра тарелок клапанов — на фото слева хорошо видны выемки для тарелок клапанов в донышке поршня, которые исключают встречу клапанов с донышком.

Так же форма и размеры донышка поршня зависят от объёма и формы камеры сгорания двигателя, или от особенностей подачи в нее топливно-воздушной смеси — например на некоторых старых двухтактных двигателях на донышке поршня делали характерный выступ-гребень, играющий роль отражателя и направляющий поток продуктов горения при продувке. Этот выступ показан на рисунке 2 (выступ на донышке также виден на рисунке выше, где показано устройство поршня). Кстати, на рисунке 2 так же показан рабочий процесс древнего двухтактного двигателя и то, как влияет выступ на донышке поршня на наполнение рабочей смесью и на выпуск отработанных газов (то есть на улучшение продувки).

Двухтактный двигатель мотоцикла — рабочий процесс

Но на некоторых двигателях (например на некоторых дизелях) на донышке поршня в центре наоборот имеется круглая выемка, благодаря которой увеличивается объем камеры сгорания и соответственно уменьшается степень сжатия.

Но, поскольку выемка небольшого диаметра в центре донышка является не желательной для благоприятного наполнения рабочей смесью (появляются нежелательные завихрения), то на многих двигателях на донышках поршней в центре перестали делать выемки.

А для уменьшения объема камеры сгорания приходится делать так называемые вытеснители, то есть изготавливать донышко с определенным объёмом материала, который располагают немного выше основной плоскости донышка поршня.

Ну и ещё один важный показатель — это толщина донышка поршня. Чем она толще, тем прочнее поршень и тем большую тепловую и силовую нагрузку он сможет выдержать довольно долго. А чем тоньше толщина донышка поршня, тем бóльшая  вероятность прогара, или физического разрушения донышка.

Но с увеличением толщины донышка поршня, соответственно увеличивается и масса поршня, что для форсированных высоко-оборотистых моторов очень нежелательно. И поэтому конструкторы идут на компромисс, то есть «ловят» золотую середину между прочностью и массой, ну и конечно же постоянно стараются усовершенствовать технологии производства поршней для современных моторов (о технологиях позже).

Жаровой пояс поршня.

Как видно на рисунке выше, где показано устройство поршня двигателя, жаровым поясом считается расстояние от донышка поршня до его самого верхнего компрессионного кольца. Следует учесть, что чем меньше расстояние от донышка поршня до верхнего кольца, то есть чем тоньше жаровой пояс, тем более высокую тепловую напряжённость будут испытывать нижние элементы поршня, и тем быстрее они будут изнашиваться.

Поэтому для высоко напряжённых форсированных двигателей желательно делать жаровой пояс потолще, однако это делают не всегда, так как это тоже может увеличить высоту и массу поршня, что для форсированных и высоко-оборотистых двигателей нежелательно. Тут так же как и с толщиной донышка поршня, важно найти золотую середину.

Уплотняющий участок поршня.

Этот участок начинается от нижней части жарового пояса до того места, где заканчивается канавка самого нижнего поршневого кольца. На уплотняющем участке поршня расположены канавки поршневых колец и вставлены сами кольца (компрессионные и масло-съёмные).

Канавки колец не только удерживают поршневые кольца на месте, но ещё и обеспечивают их подвижность (благодаря определённым зазорам между кольцами и канавками), что позволяет поршневым кольцам свободно сжиматься и разжиматься за счёт своей упругости (что очень важно если цилиндр изношен и имеет форму бочки). Это также способствует прижиму поршневых колец к стенкам цилиндра, что исключает прорыв газов и способствует хорошей компрессии, даже если цилиндр немного изношен.

Как видно на рисунке с устройством поршня, в канавке (канавках), предназначенной для маслосъёмного кольца имеются отверстия для обратного стока моторного масла, которое масло-съёмное кольцо (или кольца) снимает со стенок цилиндра, при движении поршня в цилиндре.

Кроме основной функции (не допустить прорыва газов) уплотняющего участка, у него есть ещё одно важное свойство — это отвод (точнее распределение) части тепла от поршня на цилиндр и весь двигатель. Разумеется для эффективного распределения (отвода) тепла и для предотвращения прорыва газов важно, что бы поршневые кольца довольно плотно прилегали к своим канавкам, но особенно к поверхности стенки цилиндра.

Головка поршня двигателя.

Головка поршня представляет из себя общий участок, который включает в себя уже описанные мной выше донышко поршня и его и уплотняющий участок. Чем больше и мощнее головка поршня, тем выше его прочность, лучше отвод тепла и соответственно больше ресурс, но и масса тоже больше, что как было сказано выше, нежелательно для высоко-оборотистых моторов. А снизить массу, без уменьшения ресурса, можно если увеличить прочность поршня путём усовершенствования технологии изготовления, но об этом я подробнее напишу позже.

Кстати, чуть не забыл сказать, что в некоторых конструкциях современных поршней, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, в головке поршня делают нирезистовую вставку, то есть в головку поршня заливают ободок из нирезиста (специального прочного и стойкого к коррозии чугуна).

В этом ободке прорезают канавку для самого верхнего и наиболее нагруженного компрессионного поршневого кольца. И хотя благодаря вставке немного увеличивается масса поршня, зато существенно увеличивается его прочность и износостойкость (к примеру нирезистовую вставку имеют наши отечественные Тутаевские поршни, изготовленные на ТМЗ).

Компрессионная высота поршня.

Компрессионная высота — это расстояние в миллиметрах, которое отсчитывается от донышка поршня до оси поршневого пальца (или наоборот). У разных поршней компрессионная высота разная и разумеется чем больше расстояние от оси пальца до донышка, тем она больше, а чем она больше, тем лучше компрессия и меньшая вероятность прорыва газов, но и больше сила трения и нагрев поршня.

На старых тихоходных и мало-оборотистых моторах компрессионная высота поршня была больше, а на современных более высоко-оборотистых двигателях стала меньше. Здесь тоже важно найти золотую середину, которая зависит от форсировки мотора (чем выше обороты, тем меньше должно быть трение и меньшая компрессионная высота).

Юбка поршня двигателя.

Юбкой называют нижнюю часть поршня (её ещё называют направляющей частью). Юбка включает в себя бобышки поршня с отверстиями, в которые вставляется поршневой палец. Внешняя поверхность юбки поршня является направляющей (опорной) поверхностью поршня и эта поверхность также как и поршневые кольца трётся о стенки цилиндра.

Примерно в средней части юбки поршня имеются приливы, в которых имеются отверстия для поршневого пальца. А так как вес материала поршня у приливов тяжелее, чем в других местах юбки, то деформации от воздействия температуры в плоскости бобышек будут больше, чем в других частях поршня.

Поэтому для снижения температурных воздействий (и напряжений) на поршне с двух сторон с поверхности юбки снимают часть материала, примерно на глубину 0,5-1,5 мм и получаются небольшие углубления. Эти углубления, называемые холодильниками, не только способствуют устранению температурных воздействий и деформаций, но ещё и препятствуют образованию задиров, а так же улучшают смазку поршня при движении его в цилиндре.

Следует так же отметить, что юбка поршня имеет форму конуса (в верху у донышка уже, внизу шире), а в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца имеет форму овала. Эти отклонения от идеальной цилиндрической формы минимальные, то есть имеют всего несколько соток мм (эти величины разные — чем больше диаметр, тем больше отклонения).

Конус нужен для того, что бы поршень расширялся от нагрева равномерно, ведь в верху температура поршня выше, а значит и тепловое расширение больше. А раз у донышка диаметр поршня чуть меньше, чем внизу, то при расширении от нагрева поршень примет форму, близкую к идеальному цилиндру.

Ну а овал предназначен для компенсации быстрого износа на стенках юбки, которые стираются быстрее там где трение выше, а выше оно в плоскости движения шатуна.

Благодаря юбке поршня (точнее её боковой поверхности) обеспечивается нужное и правильное положение оси поршня к оси цилиндра мотора. С помощью боковой поверхности юбки, к цилиндру двигателя передаются поперечные усилия от действия боковой силы А  (см. самый верхний рисунок в тексте, а так же рисунок справа) которая периодически воздействует на поршни и цилиндры, при перекладке поршней во время вращения коленвала (кривошипно-шатунного механизма).

Также благодаря боковой поверхности юбки осуществляется отвод тепла от поршня к цилиндру (так же как и от поршневых колец). Чем больше боковая поверхность юбки, тем лучше идёт отвод тепла, меньше утечка газов, меньше стук поршня при некотором износе втулки верхней головки шатуна (или при неточной обработке втулки — см. рисунок слева), впрочем как и при трёх компрессионных кольцах, а не двух (об этом я подробнее написал вот тут).

Но при слишком длинной юбке поршня больше его масса, больше трения возникает о стенки цилиндров (на современных поршнях для уменьшения трения и износа стали наносить антифрикционное покрытие на юбку), а лишняя масса и трение очень нежелательны в высоко-оборотистых форсированных современных (или спортивных) моторах и поэтому на таких двигателях юбку постепенно стали делать очень короткой (так называемая миниюбка) и постепенно почти от неё избавились — так и появился Т-образный поршень, показанный на фото справа.

Но и у Т-образных поршней есть недостатки, например у них опять же могут быть проблемы с трением о стенки цилиндра, из-за недостаточной смазываемой поверхности очень короткой юбки (причём на малых оборотах).

Более подробно об этих проблемах, а так же в каких случаях Т-образные поршни с мини юбкой нужны в некоторых двигателях, а в каких нет, я написал отдельную подробную статью вот здесь. Там же написано об эволюции формы поршня двигателя — советую почитать. Ну а мы думаю уже разобрались с устройством поршней и плавно переходим к технологиям изготовления поршней, чтобы понять какие поршни, изготовленные разными способами лучше, а какие хуже (менее прочные).

Поршни для двигателей — материалы изготовления.

При выборе материала для изготовления поршней предъявляют строгие требования, а именно:

  • материал поршня должен иметь отличные антифрикционные (антизадирные) свойства.
  • материал поршня двигателя должен иметь довольно высокую механическую прочность.
  • материал поршня должен иметь малую плотность и хорошую теплопроводность.
  • материал поршня должен быть стоек к коррозии.
  • материал поршня должен иметь малый коэффициент линейного расширения и быть по возможности близок или равен коэффициенту расширения материала стенок цилиндра.

Чугун.

Раньше, на заре двигателестроения, ещё со времён самых первых автомобилей, мотоциклов и самолётов (аэропланов), для материала поршней применяли серый чугун (кстати для поршней компрессоров тоже). Конечно же, как и у любого материала, у чугуна имеются как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств следует отметить хорошую износостойкость и достаточную прочность. Но наиболее важное достоинство чугунных поршней, устанавливаемых в двигатели с чугунными блоками (или гильзами) — это такой же коэффициент теплового расширения, как и чугунного цилиндра двигателя. А значит тепловые зазоры можно сделать минимальными, то есть гораздо меньше, чем у алюминиевого поршня, работающего в чугунном цилиндре. Это позволяло существенно увеличить компрессию и ресурс поршневой группы.

Ещё один существенный плюс чугунных поршней — это небольшое (всего 10 %) снижение механической прочности при нагреве поршня. У алюминиевого поршня снижение механической прочности при нагреве ощутимо больше, но об этом ниже.

Но с появлением более оборотистых двигателей, при использовании чугунных поршней, на больших оборотах стал выявляться их главный недостаток — довольно большая масса, по сравнению с алюминиевыми поршнями. И постепенно перешли к изготовлению поршней из алюминиевых сплавов, даже в двигателях с чугунным блоком, или гильзой, хоть и пришлось делать алюминиевые поршни с гораздо бóльшими тепловыми зазорами, чтобы исключить клин алюминиевого поршня в чугунном цилиндре.

Кстати, раньше на поршнях некоторых двигателей делали косой разрез юбки, который обеспечивал пружинящие свойства юбки алюминиевого поршня и исключал его заклинивание в чугунном цилиндре — пример такого поршня можно увидеть на двигателе мотоцикла ИЖ-49).

А с появлением современных цилиндров, или блоков цилиндров, полностью выполненных из алюминия, в которых уже нет чугунных гильз (то есть покрытых никасилем или керонайтом) появилась возможность изготавливать алюминиевые поршни тоже с минимальными тепловыми зазорами, ведь тепловое расширение легкосплавного цилиндра стало практически таким же, как и у легкосплавного поршня.

Алюминиевые сплавы. Практически все современные поршни на серийных двигателях сейчас изготавливают из алюминиевых сплавов (кроме пластиковых поршней на дешёвых китайских компрессорах).

У поршней, выполненных из алюминиевых сплавов тоже имеются как достоинства, так и недостатки. Из основных достоинств следует отметить небольшой вес легкосплавного поршня, что очень важно для современных высокооборотистых двигателей. Вес алюминиевого поршня конечно же зависит от состава сплава и от технологии изготовления поршня, ведь кованный поршень весит значительно меньше, чем выполненный из того же сплава методом литья, но о технологиях я напишу чуть позже.

Ещё одно достоинство легкосплавных поршней, о которой мало кто знает — это довольно высокая теплопроводность, которая примерно в 3-4 раза выше, чем теплопроводность серого чугуна. Но почему достоинство, ведь при высокой теплопроводности и тепловое расширение довольно не малое и придётся и придётся и тепловые зазоры делать больше, если конечно цилиндр чугунный (но с современными алюминиевыми цилиндрами это стало не нужно).

А дело в том, что высокая теплопроводность не позволяет нагреваться донышку поршня более чем 250 °C, а это способствует гораздо лучшему наполнению цилиндров двигателей и конечно же позволяет ещё более повысить степень сжатия в бензиновых моторах и тем самым поднять их мощность.

Кстати, чтобы как то усилить отлитые из лёгкого сплава поршни, в их конструкцию инженеры добавляют различные усиливающие элементы — например делают стенки и донышко поршня толще, а бобышки под поршневой палец отливают более массивными. Ну или делают вставки из того же чугуна, я об этом уже писал выше. И конечно же все эти усиления увеличивают массу поршня, и в итоге получается, что более древний и прочный поршень, изготовленный из чугуна, проигрывает в весе легкосплавному поршню совсем чуть чуть, где то процентов на 10 — 15.

И тут любому напрашивается вопрос, а стоит ли овчинка выделки? Стóит, ведь у алюминиевых сплавов есть ещё одно отличное свойство — они раза в три лучше отводят тепло, чем тот же чугун. И это важное свойство незаменимо в современных высоко-оборотистых (форсированных и горячих) двигателях, у которых довольно высокая степень сжатия.

К тому же современные технологии производства кованных поршней (о них чуть позже) существенно повышают прочность и уменьшают вес деталей и уже не требуется усиление таких поршней различными вставками, или более массивными отливками.

К недостаткам поршней, выполненных из алюминиевых сплавов относятся такие как: довольно большой коэффициент линейного расширения алюминиевых сплавов, у которых оно составляет примерно в два раза больше, чем у поршней выполненных из чугуна.

Ещё одним существенным недостатком алюминиевых поршней является довольно большое снижение механической прочности, при повышении температуры поршня. К примеру: если легкосплавный поршень нагреть до трёхсот градусов, то это приведёт к снижению его прочности аж в два раза (примерно на 55 — 50 процентов). А у чугунного поршня при его нагреве прочность снижается ощутимо меньше — всего на 10 — 15%. Хотя современные поршни, выполненные из алюминиевых сплавов методом поковки, а не с помощью литья, при нагреве теряют прочность гораздо меньше.

На многих современных алюминиевых поршнях снижение механической прочности и слишком большое тепловое расширение устраняется более совершенными технологиями производства, которые заменили традиционное литьё (об этом ниже), а так же специальными компенсационными вставками (например упомянутые мной выше — вставки из нирезиста), которые не только увеличивают прочность, но и значительно уменьшают тепловое расширение стенок юбки поршня.

Поршень двигателя — технологии изготовления.

Ни для кого не секрет, что со временем, чтобы увеличить мощность двигателей, постепенно начали повышать степень сжатия и обороты моторов. А чтобы поднять мощность без особого ущерба для ресурса поршней, постепенно совершенствовались технологии их изготовления. Но начнём всё по порядку — с обычных литых поршней.

Поршни изготовленные методом обычного литья.

Эта технология самая простая и древняя, она применяется с самого начала истории авто и двигателестроения, ещё со времён первых чугунных поршней.

Технология производства поршней для самых современных двигателей обычным литьём уже почти не применяется. Ведь на выходе получается продукт имеющий изъяны (поры и т.д.) значительно снижающие прочность детали. Да и технология обычного литья в форму (кокиль) довольно древняя, она позаимствована ещё у наших древних предков, которые много веков назад отливали бронзовые топоры.

И залитый в кокиль сплав алюминия повторяет форму кокиля (матрицы), а потом деталь ещё нужно обработать термически и на станках, снимая лишний материал, что отнимает не мало времени (даже на станках с ЧПУ).

Литьё под давлением.

У поршня, изготовленного методом простого литья прочность не высока, из-за пористости детали и постепенно многие фирмы от этого способа отошли и начали отливать поршни под давлением, что значительно улучшило прочность, так как пористость почти отсутствует.

Технология литья под давлением, существенно отличается от технологии обычного литья топоров бронзового века и конечно же на выходе получается более аккуратная и прочная деталь, имеющая несколько лучшую структуру. Кстати, литьём алюминиевых сплавов под давлением в форму (ещё эту технологию называют жидкой штамповкой) отливают не только поршни, но и рамы некоторых современных мотоциклов и автомобилей.

Но всё же и эта технология не идеальна и если даже вы возьмёте в руки отлитый под давлением поршень и рассмотрев его, ничего не обнаружите на его поверхности, но это не значит, что и внутри всё идеально. Ведь в процессе литья, даже под давлением, не исключено появления внутренних пустот и каверн (мельчайших пузырьков), уменьшающих прочность детали.

Но всё же литьё поршней под давлением (жидкая штамповка) существенно лучше обычного литья и эта технология до сих пор применяется на многих заводах при изготовлении поршней, рам, деталей ходовой и других деталей автомобилей и мотоциклов. А кому интересно более подробно почитать о том, как делают жидко-штампованные поршни и о их преимуществах, то читаем о них вот здесь.

Кованные поршни автомобиля (мотоцикла).

Кованые поршни для отечественных автомобилей.

Эта наиболее прогрессивная на данный момент технология производства современных легкосплавных поршней, которые имеют множество преимуществ перед литыми и которые устанавливают на самые современные высоко-оборотистые моторы, с высокой степенью сжатия. У кованных поршней, изготовленных авторитетными фирмами, практически нет недостатков.

Но мне нет смысла писать о кованных поршнях подробно в этой статье, так как я написал о них две очень подробные статьи, которые каждый желающий сможет почитать, кликнув на ссылки ниже.

Кованные поршни 1

Кованные поршни 2

Вот вроде бы и всё, если что нибудь вспомню ещё о такой важной детали, как поршень двигателя, то обязательно допишу, успехов всем.

ОВАЛЬНЫЕ ПОРШНИ, ТРЕУГОЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРЫ | Наука и жизнь

В тот момент, когда кто-то из людей догадался приспособить колесо для перевозки груза, возникла очередная задача — разработать адекватный механизм для приведения получившейся повозки в движение. Справедливости ради заметим, что долгое время эта задача не формулировалась именно так (это не означает, что её не было), поскольку с перемещением вполне успешно справлялись биологические источники движущей силы — имевшиеся в достаточном количестве рабы и тягловые животные. Однако со временем возникла необходимость перемещать поклажу на большие расстояния с более или менее высокой скоростью. Живые двигатели с такой задачей справиться не могли, пришлось придумывать моторы.

Рис.1. В двигателе Ванкеля треугольный поршень вращается в камере, напоминающей распухшую восьмёрку.

Рис. 2. Схема роторно-поршневого двигателя RKM: 1 — стационарный корпус; 2 — вращающийся поршень; 3 — зубчатое колесо приводного вала; 4 — внутренняя шестерня поршня.

Рис. 3. Внутри вращающегося поршня расположены жёстко связанная с ним разрывная шестерня (4) и зубчатое колесо (3) приводного вала двигателя.

Рис. 4 Роторно-поршневые машины типа RKM могут иметь один или два приводных вала. Если вал один, то рабочая камера имеет на одну грань больше, чем поршень (варианты а, в), если же валов два — то на одну грань меньше (варианты б, г).

Рис. 5. Принцип работы роторно-поршневого двигателя RKM: а — запуск двигателя; б — рабочий режим. За 1/3 полного оборота поршня цикл работы мотора с биов альным поршнем повторяется.

Рис. 6. Действующая демонстрационная модель компрессора типа RKM.

Многие исследователи истории техники склонны считать, что большинство современных механизмов впервые появилось в Китае. Так ли это на самом деле, сказать трудно, но то, что первые поршневые компрессоры возникли в Поднебесной, пожалуй, факт. Известно, во всяком случае, что трубки из бамбука с намотанной на палку пробкой из травы и смазкой из животного жира ещё в бронзовом веке использовались в китайских кузницах в качестве мехов для раздувания огня. Поршень толкали туда-сюда вручную, но довольно быстро кузнецы догадались приспособить к палке кривошип, и дело пошло куда веселее. До изобретения поршневого двигателя оставался всего шаг, нужно было суметь заставить поршень двигаться внутри цилиндра самостоятельно и крутить кривошип или коленчатый вал. Но прошло около двух тысячелетий, прежде чем эта мысль получила практическое воплощение.

Идея оказалась конструктивно довольно легко выполнимой, и поршневые двигатели с момента своего появления надолго заняли место в технике. Бегающие взад-вперёд поршни через коленчатые валы и шестерёнчатые передачи крутят колёса, вращают гребные винты, работают в компрессорах и насосах, то есть практически во всех типах промышленных и бытовых силовых машин. А почему? Да потому, что за тысячелетия своей истории люди не придумали ничего лучше.

Впрочем, почему же не придумали? Есть, например, турбины, есть, наконец, реактивные двигатели, есть и электромоторы. Правда, сферы их применения всё же ограничены. Турбины и реактивные двигатели приспособить к небольшим машинам довольно сложно и дорого, электромоторы требуют источников питания, пока ещё не отработанных настолько, чтобы сравниться по энергоёмкости с элементарным бензобаком.

Есть ли выход? Оказывается, есть. И, по всей видимости, он в использовании так называемых роторных, или роторно-поршневых, двигателей. Самый известный из них — двигатель немецкого инженера Феликса Ванкеля. Действующий образец его роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (РПД) был испытан в феврале 1957-го, а задолго до этого, в двадцатых годах ХХ века (точнее — в 1929-м), он получил патент на роторно-поршневой компрессор. Патент на двигатель Ванкель оформил в 1936-м. И это объяснимо: сделать компрессор, то есть «холодную» машину, намного проще, чем мотор — машину «горячую».

Суть изобретения Ванкеля заключалась в том, что в корпусе двигателя на эксцентрике вращается поршень треугольного сечения (рис. 1). За один оборот кромки поршня описывают поверхность, напоминающую распухшую восьмёрку. Поршень постоянно делит внутреннюю полость мотора на три камеры. По мере вращения поршня камеры постоянно меняют свой объём. Когда объём одной камеры растёт, в неё засасывается горючая смесь; в это же время объём другой камеры уменьшается, смесь сжимается, происходит зажигание; под действием возросшего в этой камере давления поршень проворачивается, заставляя отработавшую смесь из третьей камеры уйти в выхлопной тракт. Таким образом, за один полный оборот в двигателе Ванкеля происходят три вспышки топлива, в то время как в обычном поршневом моторе одна вспышка приходится на два оборота коленчатого вала. Поршень в РПД вращается с более или менее постоянной скоростью, не меняя направления движения, а в обычном моторе он совершает возвратно-поступательные движения. Всё это создаёт большие преимущества роторных моторов, они работают значительно плавнее обычных, для их изготовления требуется почти на треть меньше деталей, они существенно (даже очень существенно) легче и меньше своих поршневых собратьев. Но… на кромках поршня в реальном моторе Ванкеля устанавливают специальные уплотнения, которые препятствуют порыву газов из одной камеры мотора в другую. В этих уплотнениях (хотя и не только в них) кроется причина того, что РПД не получили широкого распространения. Практически только японская компания «Мазда» продолжает серийно выпускать автомобили с роторными моторами. Нужно отдать должное этим механизмам. При сравнительно небольшом рабочем объёме они обладают значительной мощностью, могут работать на высоких оборотах, и снабжённые ими машины ездят очень быстро. Но топливная экономичность их ниже всякой критики, да и расход масла не идёт ни в какое сравнение с обычными поршневыми моторами.

У двигателей Ванкеля есть и ещё один весьма существенный минус: по этой схеме невозможно сделать дизельный мотор, уплотнения по кромке поршня не способны удержать давление в камере сгорания, достаточное для работы дизеля.

И что же? Опять нет выхода? Выход, кажется, найден. И найден он нашим сооте-чественником, физиком и математиком Борисом Шапиро, работающим сейчас в Германии.

Сформулировав и решив сложную математическую задачу, он предложил новый класс машин с вращающимся поршнем. Шапиро назвал такие машины RKM (от немецкого Rotationskolben-maschinen), а его немецкие коллеги «по цеху» упростили название до Schapiromotor, то есть мотор Шапиро.

Внешне RKM напоминает двигатель Ванкеля, однако даже при беглом взгляде видно (рис. 2), что у этих машин принципиально разные формы поршней: в моторе Ванкеля — треугольный с острыми кромками, в двигателе Шапиро — скруглённый. В двигателе Ванкеля поршень своими кромками только скользит по поверхности камеры, создавая уплотнения по линии соприкосновения, а в двигателе Шапиро контакт осуществляется при скольжении поверхности по поверхности. Контакт между овальными поверхностями поршня и камеры оказывается значительно более плотным, что обеспечивает возможность развивать в образующихся рабочих камерах весьма высокое давление (дизель возможен).

Главные компоненты RKM — это специальный стационарный корпус с криволинейной рабочей камерой и вращающийся внутри него овальный (если быть более точным, то в простейшем случае биовальный, а в более сложных — полиовальный) поршень. Во внутренней части поршня встроено оригинальное зубчатое устройство, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом приводного вала. Через это зацепление вращение поршня передаётся на вал, или, наоборот, вращение вала заставляет поршень крутиться. Это, кстати, даёт возможность использовать RKM и как двигатель, и как компрессор или насос. Поршень вращается вокруг оси, названной авторами «прыгающей». На рис. 2 поршень показан в крайнем левом положении. Вращаясь по часовой стрелке относительно оси а, он переходит в нижнее положение, касается стенки по линии А-В, и в этот момент начинается вращение относительно оси b. Ось как бы перепрыгивает из одного положения в другое. Легко видеть, что положение мгновенной оси вращения перемещается навстречу самому поршню.

Из схемы (рис. 3) видно, что зубчатое колесо 3 приводного вала находится в зацеплении с внутренней шестернёй поршня 4. Центр делительной окружности шестерни располагается в точке, относительно которой вращается поршень.

Представим себе, что в рассматриваемом механизме вращается не поршень, а корпус. Тогда легко увидеть, что траектория оси приводного вала имеет особые точки, которые соответствуют крайним положениям самого поршня в корпусе механизма. Пройти эти особые точки непросто. Авторам новой машины удалось решить эту задачу. Они смогли рассчитать, а затем и построить геометрическую модель разрывной зубчатой передачи, которая полностью компенсирует особые точки траектории оси приводного вала.

Во внутренней полости поршня можно установить один приводной вал, но можно и два.

От того, один или два приводных вала имеются в двигателе, зависит соотношение количества условных граней в поршне-роторе и корпусе (рис. 4). Если приводной вал один, то число граней в камере корпуса составляет n + 1, где n — число граней ротора; если же валов два, то число граней в камере составит n — 1. Впрочем, от количества установленных валов зависит не только внешний профиль поршня, но и форма его внутренней полости. Так, если вал один, то внутренняя полость повторяет контур поршня, но повёрнута по отношению к нему на 90 град., а если два — то она просто повторяет профиль поршня. В трёхгранном поршне полость содержит три грани, в пятигранном — пять и т.д.

Как же работает RKM? Рассмотрим последовательность тактов на примере биовального поршня в «треугольной» камере (рис. 5). Предположим, что поршень вращается по часовой стрелке. Тогда объём камеры слева от поршня увеличивается, в неё засасывается горючая смесь. В момент «прыжка» мгновенной оси вращения поршня объём камеры начинает уменьшаться, смесь сжимается. Одновременно в камеру, расположенную на рисунке ниже поршня, засасывается следующая порция горючей смеси. При максимальном сжатии смеси (или на несколько мгновений раньше) смесь поджигается. Сгорающая смесь расширяется и толкает поршень, который, во-первых, заставляет вращаться приводной вал, во-вторых, сокращая объём левой камеры, сжимает горючую смесь в ней. Теперь поджигается смесь в камере слева от поршня, начинает сокращаться в объёме камера справа. Отработавшие газы из неё удаляются. Через каждую треть полного оборота поршня такты всасывания, сжатия, сгорания и выхлопа полностью повторяются.

Двигатель RKM будет обладать усовершенствованным процессом поджига в оптимизированной камере сгорания (предкамере), отделённой от рабочих камер. Это существенно улучшает коэффициент полезного действия. Конструкторы новой машины столкнулись также с несколькими серьёзными проблемами. Например, достигая крайнего положения, поршень двигателя RKM может ударяться в стенку камеры. Впрочем, все проблемы тем или иным способом удаётся решить. Важно и то, что для изготовления машин типа RKM можно применить существующие машиностроительные технологии и материалы. Ничего нового специально создавать не требуется.

Машины RKM состоят из небольшого числа деталей. Предварительные расчёты показывают, например, что сконструированный по технологии RKM компрессор на 20 атм будет иметь почти на две трети меньше деталей, чем выпускаемые сегодня, и в результате себестоимость уменьшится на 30%. Кроме того, малое количество деталей существенно повышает надёжность: каждому начинающему механику известно, что чем меньше в машине компонентов, тем реже она ломается.

Интересно то, что если говорить о теории машин и механизмов, возвратно-поступательное движение поршня является частным случаем принципа действия машин RKM, обладающих всеми преимуществами «классических» поршневых машин — надёжным уплотнением между рабочей камерой и поршнем и возможностью высокой степени сжатия в рабочей камере.

Моторы RKM могут быть карбюраторными или дизельными и работать на продуктах перегонки нефти, сжиженном природном газе, водороде или любом другом топливе. Причём сгорание топлива в них благодаря наличию предкамеры оказывается существенно более полным, а выхлоп более чистым.

Наконец, машины RKM обладают более высоким КПД, чем существующие. Подсчитано, что применение принципа RKM даже в паровой машине повысит её КПД как минимум до 35%, то есть сделает архаичное по сегодняшним меркам устройство сравнимым по эффективности работы с современным автомобильным мотором.

Новаторская механика RKM может быть использована в тысячах вариантов, многие из которых сегодня трудно себе представить. Например, автомобиль, каждое из колёс которого крутит индивидуальный мотор величиной с трёхлитровую банку. Или портативный компьютер, работающий без перерыва 60 часов от миниатюрного электрогенератора с крохотным моторчиком внутри. Ведь есть же двигатель Ванкеля величиной с монету в один цент… Сменил в таком генераторе пустой топливный бачок размером с толстый карандаш на полный, и работай дальше.

Однако разработчики считают, что наиболее реально сейчас применять RKM в качестве компрессоров и насосов. Исследования, проведённые группой инженеров и студентов Политехнического университета в Ингольштадте (Германия), показали, что такие насосы, будучи использованными вместо известных типов, могут иметь заметные технико-экономические преимущества.

Пробиться с новым классом машин на рынок моторов очень трудно. В мире всего около десятка независимых производителей моторов. Остальные в той или иной степени связаны с ними и зависят от них. Вложившие в усовершенствование и производство «классических» моторов многие миллиарды долларов, автостроители вовсе не горят желанием сменить направление работы. Несмотря на то, что двигатели RKM будут экономичнее, мощнее, меньше, легче, надёжнее и дешевле в производстве и обслуживании.

Рынки насосов и компрессоров столь же огромны, как и рынки моторов, но значительно менее монополизированы. Такую технику производят по всему миру сотни тысяч почти независимых компаний. В то же время в одной только Германии ежегодный объём продаж насосов различных типов оценивается в 4,5 млрд евро, а во всём мире достигает 315 млрд евро. Вероятно, именно на рынке насосов и начнётся история реального использования машин RKM.

Что такое дизельные поршни и что может вызвать их повреждение?

Поршень дизеля — очень важный компонент любого двигателя, поэтому мы создали краткое руководство, чтобы объяснить, что такое поршень дизеля, как он работает, что вызывает повреждение деталей поршня и как этого избежать.

Что такое дизельный поршень и как он работает?

Поршень дизеля — это металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра двигателя через различные стадии цикла сгорания, который соединен с коленчатым валом двигателя через шатун.Когда поршень движется вниз, он втягивает воздух и топливо в цилиндр, а когда поршень движется вверх, этот воздух и топливо затем сжимаются.
Поршень также выполняет важную работу по созданию области низкого давления внутри цилиндра, противодействуя более высокому уровню давления воздуха, которое находится вне цилиндра. Поскольку поршень образует нижнюю часть камеры сгорания в дизельном двигателе, он также поглощает тепло, вызванное сгоранием, отводя его от температуры металла, чтобы удерживать его в безопасных пределах.

Что вызывает повреждение деталей поршня двигателя?

Чтобы вы могли принять меры до того, как какое-либо повреждение повлияет на двигатель, мы составили список наиболее распространенных и конкретных причин повреждения поршня, чтобы вы могли легко распознать проблему.

Распространенные причины повреждения поршня

1. Сгоревший поршень
Сгоревший поршень можно увидеть сразу после снятия верхней части двигателя. Вы должны уметь распознавать видимые признаки плавления, а иногда и прожженное отверстие в поршне.Сгоревший дизельный поршень обычно вызван использованием грязных топливных форсунок.

2. Треснувший поршень
Причины трещин на поршне могут включать продолжительное использование некачественного топлива. Или треснувший поршень может быть результатом отказа системы рециркуляции выхлопных газов.

3. Ремень ГРМ с защелкиванием
Ремень ГРМ играет ключевую роль, поскольку он обеспечивает идеальное чередование движений поршней и клапанов. Если ремень порвался, это может вызвать столкновение между ними, что может привести к дальнейшему повреждению.Чтобы ремень ГРМ не оборвался, важно заменить ремень ГРМ в соответствии с инструкциями производителя автомобиля.

Конкретные причины повреждения поршня

1. Изношенные поршневые кольца дизеля
Если вы заметили белый дым, исходящий из выхлопной трубы, низкую мощность для ускорения, общую потерю мощности, а также значительное падение уровня моторного масла, это являются ключевыми признаками износа поршневых колец дизеля.

На вашем двигателе могут наблюдаться эти признаки повреждения поршневого кольца, поскольку уплотнение между поршнем и цилиндром больше не герметично, а это означает, что масло будет протекать в картер и камеру сгорания.

Изношенные поршневые кольца дизельного двигателя являются очень частой причиной повреждения поршня, поскольку кольца дизельного двигателя, окружающие поршень, действуют как буфер между камерой сгорания и картером, окружающим коленчатый вал. Дизельные кольца отвечают за отвод тепла к стенке цилиндра, регулируя температуру масла.

К сожалению, поршневые кольца изнашиваются, и вы мало что можете сделать, чтобы предотвратить это. Однако, если вы регулярно заменяете их до того, как они изнашиваются, это может сыграть большую роль в предотвращении повреждения двигателя.

2. Повреждение юбки поршня
Основной причиной повреждения юбки поршня является попадание щебня через систему фильтрации воздуха. Это может привести к тому, что поршень внутри цилиндра изнашивает юбку, делая юбку тоньше и слабее, что в конечном итоге может привести к поломке поршня.

3. Защелка поршня
Если ваш автомобиль начинает издавать дребезжащие или стучащие звуки, которые остаются к тому времени, когда автомобиль нагревается, это может означать, что между поршнем и стенкой цилиндра имеется большой зазор.

Как предотвратить повреждение и отказ дизельного поршня?
Повреждение поршня может быть очень дорогостоящим из-за большого количества трудозатрат, требуемых для фиксации деталей поршня двигателя. Эта стоимость обычно высока, поскольку для решения любой проблемы необходимо разбирать весь двигатель.

Чтобы предотвратить повреждение и отказ поршня, будь то поршневые кольца дизельного двигателя или другие детали поршня двигателя, убедитесь, что вы используете подходящее моторное масло и что масло и фильтр меняются с рекомендованными производителем интервалами.Вы также должны убедиться, что охлаждающая жидкость двигателя находится в хорошем состоянии, что вы можете проверить, открыв крышку радиатора, или вы можете посмотреть на воду в резервуаре охлаждающей жидкости.

Важно помнить, что дизельные поршни являются частью двигателя в целом, и все дизельные двигатели разные. К сожалению, не существует универсального решения для тех, кто испытывает проблемы с дизельным двигателем или с дизельными кольцами. Также крайне важно определить причину проблемы и устранить ее, прежде чем просто заменять поврежденные детали и повторно собирать двигатель.

Свяжитесь с Foxwood Diesel сегодня и сообщите номер вашего двигателя и укажите, какие именно трудности вы испытывали, чтобы мы могли вам помочь. Foxwood Diesel — специалисты в области ремонта дизельных двигателей и ремонта двигателей с более чем 30-летним опытом. Мы храним большое количество запасных частей для дизельных двигателей, многие из которых доступны для отправки в тот же день и адаптированы для различных производителей автомобилей, включая Mercedes, Volvo и всех других крупных производителей дизельных двигателей. Обладая экспертными знаниями в области дизельных систем, мы предлагаем высокоэффективные решения по ремонту и восстановлению в нашем центре обработки двигателей изношенных двигателей, требующих профессионального ухода.

Поршни, цилиндры, шатуны и коленчатый вал

Мы постоянно говорим о регулярном техническом обслуживании, но иногда трудно понять, почему так важно соблюдать этот график технического обслуживания. Может помочь небольшое представление об основных деталях внутри вашего двигателя.

Цилиндр в двигателе — это всего лишь трубка. Однако внутри этой трубки происходит вся магия. Все, что описано ниже, происходит в плотно закрытой трубке, называемой цилиндром.У большинства машин их как минимум четыре.

Что такое цилиндр?

Джунко Кимура / Getty Images

Цилиндр в двигателе — это всего лишь трубка. Однако внутри этой трубки происходит вся магия. Все, что описано ниже, происходит в плотно закрытой трубке, называемой цилиндром. У большинства машин их как минимум четыре.

Объяснение автомобильного поршня

filipfoto / Getty Images

Поршень по своей конструкции движется вверх и вниз.У автомобильного поршня впереди гораздо более жестокая судьба. Он не только поднимается и опускается, но и должен выдерживать тысячи взрывов каждый раз, когда вы используете свой автомобиль или грузовик. Поршень имеет верх и низ. Верх обычно гладкий, иногда с небольшими углублениями на поверхности, поэтому поршень не задевает ни один из клапанов. В верхней части происходят взрывы.

Когда поршень проталкивается вверх в цилиндр, герметичная топливно-воздушная смесь сжимается, и свеча зажигания заставляет все это взорваться.Вместо того, чтобы выглядеть как сцена из «Звездных войн», этот взрыв заключен внутри двигателя и служит только для быстрого и мощного опускания поршня вниз. Когда поршень опускается, шатун прижимается к части коленчатого вала, и двигатель продолжает вращаться.

Соединение стержнем

withgod / Getty Images

Шатун соединен с нижней частью поршня. Поршень имеет куполообразную форму и уплотнен вверху, но нижняя часть поршня полая.Внутри этой перевернутой чашки находится штифт для запястья, толстый стальной штифт, который соединяет поршень с шатуном и позволяет шатуну слегка поворачиваться вперед и назад, при этом он при этом прочно прикреплен к нижней части поршня. Это важно, потому что, поскольку шатуны вызывают вращение коленчатого вала, точка, в которой они прикреплены к коленчатому валу, немного смещается по отношению к центру поршня. Это означает, что он должен немного покачиваться вперед и назад, чтобы он не сломался при первом повороте ключа.Штифты для запястий очень прочные и почти никогда не ломаются. Я видел гораздо больше разрушенных поршней, чем штоков.

Коленчатый вал, центр силы

schlol / Getty Images

Взрыв, который происходит в цилиндре, заставляет поршень толкаться вниз по направлению к двигателю. Шатун соединяет нижнюю часть поршня с определенной точкой коленчатого вала, передавая энергию сгорания (взрыва в цилиндре) от движения поршня и шатуна вверх и вниз к вращательному движению в коленчатом валу.Каждый раз, когда в цилиндре происходит горение, коленчатый вал поворачивается немного больше. Каждый поршень имеет свой собственный шатун, и каждый шатун прикреплен к коленчатому валу в разных точках. Они не только расположены вдоль длинного коленчатого вала, но и прикреплены в разных точках вращения коленчатого вала. Это означает, что при вращении всегда толкается другая часть коленчатого вала. Когда это происходит тысячи раз в минуту, вы получаете мощный двигатель, способный перемещать автомобиль по дороге.

* Помните, если вы забудете долить масло в двигатель или регулярно менять масло, вы рискуете серьезно повредить внутренние части двигателя. Все эти детали нуждаются в постоянной смазке!

Pristine Pistons: как замена масла может обеспечить бесперебойную работу поршней двигателя вашего автомобиля

Даже самые сознательные автовладельцы не всегда уделяют должное внимание тому, что происходит под капотом их автомобиля. Под капотом находится двигатель автомобиля.Если не все эти движущиеся части содержать в чистоте и не содержать в хорошем состоянии, некоторые или все из них могут заблокироваться или выйти из строя. Одна из таких частей — поршень.

Что такое поршень и для чего он нужен?

Начнем с начала. На самом базовом уровне двигатель внутреннего сгорания требует топлива, давления и искры. Поршни работают вместе с цилиндрами, обеспечивая эти элементы. Когда поршни поднимаются, в цилиндре создается давление. Цилиндр содержит пар, состоящий из воздуха и топлива.Когда цилиндр находится в самой высокой точке, искра от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Эта реакция заставляет поршень опускаться с высокой скоростью. Затем другие компоненты передают эту энергию колесам.

Хорошо… При чем здесь замена масла?

Масло смазывает движущиеся части двигателя автомобиля. Думайте о масле как о покрытии, которое защищает кожу от натирания. Кроме того, масло отводит тепло от рабочих частей автомобиля. Это важно, поскольку двигатель автомобиля может сильно нагреваться.Это также помогает предотвратить скопление лака и углерода. Что касается поршней, то масло защищает поршни от царапин во время их движения по цилиндрам. В конце концов, царапины могут привести к блокировке поршней, что может привести к тому, что двигатель не будет работать, а автомобиль не будет ездить. Даже если дело никогда не зайдет так далеко, шлам и остатки могут препятствовать движению поршня. Это может помешать двигателю автомобиля работать с максимальной эффективностью.

Что мне нужно сделать, чтобы позаботиться о поршнях двигателя моего автомобиля?

Выполняйте регулярную замену масла с интервалами, рекомендованными вашим производителем.Кроме того, обязательно выбирайте синтетическое масло. Синтетическое масло имеет много преимуществ, которых нет у натурального масла. Во-первых, он создается в лаборатории. Это означает, что его можно настроить для различных целей (в отличие от использования натурального масла). Производители конструируют синтетическое масло таким образом, чтобы оно служило дольше и было более гладким, чем натуральное », что означает, что оно лучше снижает трение.

Краска и отделка вашего автомобиля важны, но также важно то, что происходит под капотом. побалуйте свою машину спа-днем в ресторане Mr.Очистите автомойку, спросите о замене масла с использованием синтетического масла.

Вернуться на главную страницу блога

Автомобиль — Двигатель — Цилиндр, Поршень, Мощность и Цилиндры

Двигатель работает от внутреннего сгорания ; то есть топливо, используемое для его мощности, сжигается внутри двигателя. Это горение происходит внутри цилиндров. Внутри цилиндра находится поршень. Когда топливо сгорает, оно создает взрывную силу, которая заставляет поршень двигаться вверх и вниз. Поршень прикреплен через шатун к коленчатому валу, где движение поршня вверх и вниз преобразуется в круговое движение.При езде на велосипеде верхняя часть ноги человека похожа на поршень. Мощность от ноги передается через педаль, чтобы повернуть кривошип.

Бензин — наиболее распространенное автомобильное топливо. Он втягивается в цилиндр под действием вакуума , создаваемого при движении поршня вниз через цилиндр. Затем бензин сжимается в цилиндр следующим движением поршня. Искра вводится через свечу зажигания, расположенную в конце цилиндра. Искра вызывает взрыв бензина, и при взрыве поршень снова попадает в цилиндр.Это движение, называемое рабочим ходом, поворачивает коленчатый вал. Окончательное движение поршня вверх снова вытесняет выхлопные газы, побочные продукты сгорания топлива, из цилиндра. Эти четыре движения — впуск, сжатие, мощность и выпуск — называются тактами. Четырехтактный двигатель — самый распространенный тип автомобильного двигателя.

Большинство автомобилей имеют от четырех до восьми цилиндров, хотя есть также двух- и 12-цилиндровые автомобили. Цилиндры работают вместе в определенной последовательности, чтобы поворачивать коленчатый вал, так что, пока один цилиндр находится на такте впуска, другой — на такте сжатия, и так далее.Как правило, чем больше цилиндров, тем более плавно работает двигатель. Размер автомобиля влияет на количество цилиндров, используемых в двигателе. Меньшие автомобили обычно имеют меньший четырехцилиндровый двигатель. Автомобили среднего размера, как правило, требуют шестицилиндрового двигателя, в то время как более крупным автомобилям требуется мощность восьмицилиндрового двигателя.

Число цилиндров, однако, менее важно для уровня мощности двигателя, чем его рабочий объем. Смещение — это мера общего объема топливной смеси, перемещаемой всеми поршнями, работающими вместе.Чем больше топлива сожжено за один раз, тем больше будет взрывная сила, а значит, и мощность. Рабочий объем часто выражается в кубических сантиметрах (куб.см) или литрах. Меньший двигатель будет иметь рабочий объем 1200 куб. См (1,2 л) для получения 60 лошадиных сил, в то время как более крупный двигатель может иметь объем до 4000 куб. Мощность в лошадиных силах — это мера способности двигателя выполнять работу. Размер и вес автомобиля также влияют на его мощность. Для того, чтобы привести более легкий автомобиль в движение, требуется меньше усилий, чем для более тяжелого автомобиля, даже если у них один и тот же двигатель, точно так же, как лошадь с одним всадником может двигаться быстрее с меньшими усилиями, чем лошадь, тянущая телегу.


Вот почему у нас нет двигателей с оппозитными поршнями — по крайней мере, пока

  • Двигатель с оппозитными поршнями существует уже более 100 лет и более эффективен почти во всех отношениях.
  • В двигателе нет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать.
  • Испытательный двигатель Achates Power будет работать этим летом на Peterbilt 579.Другая версия — двигатель мощностью 1000 л.с. для боевой машины — будет серийно производиться компанией Cummins в 2024 году. для армии США.

    Почему почти каждый автомобиль в мире имеет четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто? Несомненно, после более чем 100 лет существования автомобилей кто-то должен был придумать что-то лучшее?

    Ну так и сделали, причем почти с самого начала. Нет, я не говорю о Ванкеле, хотя вы должны отдать должное Mazda за то, что она придерживалась этого так долго.И нет, я не говорю о радиальных, газовых или паровых турбинах. Я говорю о двигателе с оппозитными поршнями.

    Двигатели с оппозитными поршнями используются с конца 19 века, так что идея не нова. В то время их использовали в тяжелых транспортных средствах, таких как поезда, танки, корабли и подводные лодки. Их преимуществом на раннем этапе был диапазон. В 1930-х годах самолет пролетел 6000 миль с оппозитным поршневым двигателем без дозаправки. Подводные лодки тоже оценили дальность. Как и поезда. Вы можете пойти дальше с топливом, которое вы можете перевозить с помощью двигателя OP.

    Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Вот как работает двигатель с оппозитными поршнями: два поршня имеют общий цилиндр, каждый со своим коленчатым валом и шатуном. Поршни движутся навстречу друг другу и (почти) встречаются в верхней мертвой точке. По мере приближения поршней друг к другу (или, может быть, непосредственно перед ним) в верхней части каждого хода, дизельное топливо впрыскивается в цилиндр и происходит сгорание.Поскольку двигатель, о котором мы говорим, является дизельным, свеча зажигания не требуется. Затем происходит сгорание, которое раздвигает поршни. Потенциальная энергия была преобразована в работу.

    Два коленчатых вала, по одному на каждом конце двигателя, соединены набором шестерен, от которых мощность передается на колеса (или гребной винт, или что-то еще, что вы приводите в действие).

    Клапаны выполняют функцию отверстий в стенках цилиндров вниз ближе к нижней части хода (или вверх, поскольку в каждом цилиндре есть два поршня).Один набор отверстий позволяет выходить выхлопным газам, а другой набор отверстий на другом конце цилиндра впускает всасываемый воздух. Выхлопные отверстия больше и остаются открытыми дольше, чтобы вывести сгоревшую воздушно-топливную смесь. Это цикл Аткинсона. Каждый поршень срабатывает при каждом такте, что делает его двухтактным.

    В двигателе нет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать. Теплота сгорания передается не в головку блока цилиндров, а в противоположный поршень, что, опять же, более эффективно.

    Все это я узнал во время вебинара, проведенного Calstart, консорциумом 280 компаний, стремящихся сделать воздух чище за счет более эффективной транспортировки. Веб-семинар был посвящен грузовикам средней и большой грузоподъемности, и Calstart призвал компании рассмотреть вопрос о двигателях с оппозитными поршнями для своих грузовиков.

    Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Компания, разрабатывающая двигатель, называется Achates Power из Сан-Диего.Он был основан физиком-теоретиком доктором Джеймсом Лемке (1929-2019). За долгую и продуктивную карьеру Лемке разработал все, что угодно, в том числе магнитные записывающие головки для магнитофонов телевещания. Если вы когда-либо смотрели телевизор в период между живыми программами и эпохой цифровых технологий, вы можете поблагодарить Лемке. Он имеет более 114 патентов. Он любил летать на своем двухмоторном Beech Baron в Баху на выходные. В один из таких выходных он принес книгу по теории двигателей внутреннего сгорания с оппозитными поршнями.

    «Знаешь, легкое чтение», — пошутил он на видео компании.

    Он узнал, что, хотя такие двигатели использовались на протяжении многих лет, они так и не были доведены до своего современного потенциала.

    «Когда я обнаружил этот двигатель, стало ясно, что с помощью современных методов, таких как вычислительная гидродинамика, можно будет улучшить характеристики двигателя намного больше, чем это было возможно, когда он был впервые разработан».

    Этот контент импортирован с YouTube.Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Итак, он основал компанию для этого. Компания Achates Power была основана в 2004 году и приступила к разработке двигателя с оппозитными поршнями. Achates Power не является производственной компанией; это оставалось бы производителям двигателей, таким как Cummins, Caterpillar и Navistar.

    «Achates Power сотрудничает с ведущими производителями двигателей, лицензирует конструкции, средства разработки и тестирования, программное обеспечение и патенты, которые позволяют использовать двигатели для ряда приложений, которые сокращают выбросы CO2 и критические выбросы и обеспечивают надежное соответствие требованиям экономически эффективным способом», — говорит шаблон на сайте Achates.

    Текущие проекты включают двигатели с оппозитными поршнями для легковых автомобилей, грузовиков средней и большой грузоподъемности, использования в военных целях, а также для бездорожья и производства электроэнергии. Двигатель с оппозитными поршнями Achates Power, который я видел на вебинаре Calstart, был сверхмощным дизельным двигателем для использования в 18-колесных автомобилях. 10,6-литровый трехцилиндровый двигатель (с шестью поршнями) развивает 400 л.с. при 1700 об / мин и 1674 фунт-фут крутящего момента при 950 об / мин. Он призван заменить 13-литровый четырехтактный рядный шестицилиндровый дизельный двигатель. Существует испытательный двигатель Achates Power, который работает с июля прошлого года на Peterbilt 579.Этим летом им воспользуется Walmart. Силовая установка Peterbilt от Achates Power имеет нагнетатель и турбокомпрессор для еще большей эффективности.

    Демонстрация двигателей для тяжелых грузовиков показывает, что с 1990 года по сегодняшний день выбросы NOx сократились на 98%, а твердых частиц — на 99%. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам готовится принять постановление, согласно которому к 2027 году выбросы NOx снизятся еще на 90%, а PM — еще на 50% (в общей сложности на 99,8% сокращение выбросов NOx в период с 1990 по 2027 год). Результаты, представленные на веб-семинаре на этой неделе, показывают, что Ахатес может снизить выбросы NOx на 96% по сравнению с сегодняшними стандартами (на 65% ниже стандарта CA 2027 года) и CO2 на 7% ниже сегодняшнего стандарта EPA.

    «Важно отметить, что все это делается с помощью обычных систем дополнительной обработки пола и, вероятно, будет наиболее экономичным и надежным способом соответствовать новым стандартам», — сказал исполнительный вице-президент Achates Power по развитию бизнеса Ларри Фромм.

    «С помощью вычислительной гидродинамики мы обнаружили, что когда два поршня сближаются, формируя контур каждого поршня так, чтобы он дополнял друг друга, мы могли создать псевдообъем сгорания, который был бы очень эффективным при смешивании воздуха и топлива, и это было частью решения по повышению топливной эффективности », — сказал Лемке.«Многие двигатели имеют золотую середину, где они получают максимальную эффективность. Если вы этого не сделаете, эффективность очень быстро упадет. У нас очень ровный участок и везде примерно одинаковая эффективность. Любое применение дизельного топлива в настоящее время выиграет от этой конфигурации — двухтактной — за счет большей эффективности и более чистых характеристик ».

    Лемке привел один пример.

    «Нам известна одна торговая точка, в которой имеется 7 200 грузовиков. В прошлом году их счет на топливо только для этих грузовиков составил 350 миллионов долларов.Мы можем сэкономить им от 70 до 100 миллионов долларов в год, просто перейдя на этот двигатель ».

    Вот 10,6-литровый трехцилиндровый дизель Achates Power в Peterbilt 579.

    Сила Ахатеса

    Так почему же не все переходят на этот двигатель?

    «Это было похмелье двух ужасных историй, которые предвосхитили коленные рефлексы многих людей», — сказал Лемке. «Двухтактный? Нет, вы не можете сделать его чистым, вы не можете сделать его эффективным.

    Фромм добавляет больше перспектив.

    «Вплоть до недавнего времени (благодаря нашей работе, подобной той, что вы видели вчера), почти все считали, что двухтактные двигатели не могут соответствовать современным стандартам выбросов на шоссе», — сказал Фромм. «Это связано с тем, что двухтактный цикл очень сложен — газообмен и сгорание происходит в одном непрерывном процессе. Вы должны оптимизировать систему в целом. До появления суперкомпьютеров и сложной химически реактивной вычислительной гидродинамики оптимизация осуществлялась интуитивно, методом проб и ошибок.В результате все двухтактные двигатели были сняты с регулируемых рынков ».

    Так что, возможно, мир должен узнать о современных двухтактных двигателях с оппозитными поршнями. И именно здесь вступает в силу веб-семинар Calstart и его расширение Achates Power.

    «Мы собираем группу организаций, чтобы продвигать сверхмощный двигатель с оппозитными поршнями на пути к коммерциализации, с целью сделать двигатели доступными в 2027 год », — сказал Фромм. «Замечу, что другая версия этого двигателя — двигатель мощностью 1000 л.с. для боевой машины — будет серийно производиться Cummins в 2024 году для U.С. Армия ».

    Является ли двигатель с оппозитными поршнями следующим большим достижением? Или это просто еще один из миллиона двигателей, придуманных другими ребятами 100 лет назад, которые никуда не делись? Взгляните на ссылку Дуглас-Селф здесь. На нем показаны 115 двигателей, от Bakewell Wingfoot до Jasper Explosive Motor, которые кто-то когда-то думал, что они станут Следующей Большой Вещью.

    Я сам эгоистично посоветовал Porsche заменить свою нынешнюю плоскую шестерку двигателем с оппозитными поршнями на шестипоршневую трехкомпонентную конфигурацию.Или, может быть, Subaru стоит использовать его для создания FrankenSoob. Я доступен для планирования продукта и инженерного консультирования в любое время.

    Считаете ли вы, что двигатель с оппозитными поршнями получит более широкое распространение? А какие ваши любимые нестандартные конструкции двигателей? Дайте нам знать в комментариях ниже.

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

    Различия между типами поршней

    Не все поршни созданы одинаково. Независимо от того, хотите ли вы установить на блок цилиндров поршни с плоским верхом, тарельчатые или куполообразные, все зависит в первую очередь от требований к карманам клапанов и требований к сжатию. Мы рассмотрим основы, чтобы помочь вам понять различия, чтобы вы могли принять осознанное решение о том, чем запастись для следующей пользовательской сборки или обновления.

    Как работает поршень

    Внутри каждого двигателя вы найдете цилиндр.Внутри этого цилиндра находятся ваши поршни. Количество имеющихся у вас поршней, а также их расположение зависит от типа вашего двигателя. Работа поршня во всем этом заключается в передаче силы от взрывающегося газа на коленчатый вал. Каждый поршень внутри цилиндра соединен стержнем, который позволяет ему перемещаться вверх и вниз. Воздух и топливо смешиваются и втягиваются в цилиндр. Цилиндр сжимает смесь, искра воспламеняет ее, и у вас есть сила. Получающиеся расширяющиеся газы от этого сгорания приводят в движение поршень двигателя вперед, чтобы двигаться так же, как нажатие на педаль велосипеда заставляет колесо двигаться.

    Типы поршней

    Существует три типа поршней, каждый из которых назван по форме: плоский верх, купол и тарелка.

    Поршни с плоским верхом

    Как бы просто это ни звучало, поршень с плоским верхом имеет плоский верх. Поршни с плоским верхом имеют наименьшую площадь поверхности; это позволяет им создавать максимальную силу. Этот тип поршня идеально подходит для создания эффективного сгорания. Поршни с плоским верхом обеспечивают наиболее равномерное распределение пламени. Сложность, связанная с этим, заключается в том, что это может создать слишком большую компрессию для меньших камер сгорания.

    Поршни тарелки

    Поршни тарелок представляют наименьшие проблемы для инженеров. Это больше из-за того, где они используются, чем из-за собственности, которой они сами владеют. По форме они напоминают тарелку, внешние края которой слегка загнуты вверх. Обычно тарельчатые поршни используются в приложениях с наддувом, которые не требуют наличия распредвала с большим подъемом или высокой степени сжатия.

    Купольные поршни

    В отличие от тарелочных поршней, они пузыриться посередине, как верхушка стадиона.Это сделано для увеличения доступной площади верхней части поршня. Большая площадь поверхности означает меньшее сжатие. Хотя большее сжатие означает создание большей силы, существует верхний предел того, с чем может справиться каждая камера сгорания. Такое снижение степени сжатия существенно предотвращает разрушение двигателя. Это всего лишь один из инструментов ограничения количества создаваемой силы до того, с чем двигатель способен безопасно работать.

    Если вы только начинаете, это только начало.Вы не сможете понять всю головоломку, не сопоставив ее части друг с другом. Таким образом, хотя это объясняет, что делают поршни и как имеют значение различия в форме, это необходимо понимать в контексте всего двигателя, чтобы получить полную картину. Продолжайте учиться, и вы будете в пути.

    Если вам нужна помощь в обновлении вашего движка или создании индивидуальной сборки движка, позвоните нам по телефону (805) 237-8808 или отправьте электронное письмо по адресу [email protected]

    Поршни поршневых двигателей для самолетов

    | Авиационные системы

    Поршень поршневого двигателя представляет собой цилиндрический элемент, который перемещается вперед и назад внутри стального цилиндра.[Рис. 1] Поршень действует как движущаяся стенка в камере сгорания. Когда поршень опускается в цилиндре, он втягивает топливно-воздушную смесь. По мере того, как он движется вверх, он сжимает заряд, происходит возгорание, и расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Эта сила передается на коленчатый вал через шатун. При обратном ходе вверх поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра, и цикл повторяется.

    Рисунок 1.Поршень

    Конструкция поршня

    Большинство поршней авиационных двигателей изготавливается из поковок из алюминиевых сплавов. На внешней поверхности поршня выполнены канавки для размещения поршневых колец, а на внутренней стороне поршня предусмотрены охлаждающие ребра для большей передачи тепла моторному маслу. Поршни могут быть как стволового, так и проходного типа. [Рис. 2] Поршни скользящего типа не используются в современных двигателях большой мощности, поскольку они не обеспечивают достаточной прочности или износостойкости.Верх поршня или головки может быть плоским, выпуклым или вогнутым. В головке поршня могут быть обработаны выемки для предотвращения столкновения с клапанами.

    Рисунок 2. Поршень в сборе и типы поршней

    В современных двигателях используются поршни с кулачковой шлифовкой, которые имеют больший диаметр, перпендикулярный поршневому пальцу. Этот больший диаметр удерживает поршень в цилиндре прямо, поскольку двигатель прогревается от первого запуска.По мере того, как поршень нагревается во время прогрева, часть поршня, расположенная на уровне штифта, имеет большую массу и больше расширяется, делая поршень полностью круглым. При низких температурах поршень имеет овальную форму, а при нагревании до рабочей температуры становится круглым. Этот процесс снижает склонность поршня к взбиванию или ударам в цилиндре во время прогрева. Когда двигатель достигает своей нормальной рабочей температуры, поршень принимает правильные размеры в цилиндре.
    Вокруг поршня может быть выполнено до шести канавок для размещения компрессионных и масляных колец.[Рис. 3] Компрессионные кольца устанавливаются в трех самых верхних канавках; маслосъемные кольца устанавливаются непосредственно над поршневым пальцем. Поршень обычно просверливается в канавках маслосъемных колец, чтобы излишки масла, соскобленные со стенок цилиндра маслосъемными кольцами, могли проходить обратно в картер. Маслосъемное кольцо установлено в основании стенки или юбки поршня для предотвращения чрезмерного расхода масла. Участки стенок поршня, расположенные между кольцевыми канавками, называются кольцевыми площадками.Юбка поршня не только служит направляющей для головки поршня, но и включает в себя бобышки поршневого пальца. Бобышки поршневых пальцев имеют тяжелую конструкцию, позволяющую передавать большую нагрузку на головку поршня на поршневой палец.

    Рис. 3. Обработанные кольца вокруг поршня

    Поршневой палец

    Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Он выточен в виде трубы из поковки из никелевого сплава, закален и отшлифован.Поршневой палец иногда называют штифтом для запястья из-за сходства относительных движений поршня и шарнирного штока и человеческой руки. Поршневой палец, используемый в современных авиационных двигателях, представляет собой полностью плавающий тип, так называемый, потому что палец может свободно вращаться как в поршне, так и в подшипнике поршневого пальца шатуна. Поршневой палец необходимо удерживать на месте, чтобы его концы не задели стенки цилиндра. Заглушка из относительно мягкого алюминия на конце пальца обеспечивает хорошую опорную поверхность на стенке цилиндра.
    СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ Поршневые двигатели
    Коленчатые валы
    Шатуны
    Поршневые кольца
    Цилиндры
    Порядок зажигания .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.