Поршень

Поршень — деталь поршневої групи двигуна, що знаходиться всередині циліндра. За допомогою шатуна поршень з'єднаний з колінчатим валом. Конструкція спроектована таким чином, що поршень під час роботи двигуна постійно здійснює зворотно-поступальний рух, перетворюючи енергію, що розширюються при згорянні газів в обертання колінчастого вала.

Пристрій поршня

Поршень складається з трьох частин, хоча і виконується з єдиної заготовки: днища, ущільнюючої частини і спідниці. До колінчастого валу поршень приєднується за допомогою шатуна. Поршень надівається на шатун і закріплюється поршневим пальцем, продетым крізь деталь. Форма днища поршня двигуна внутрішнього згоряння ніколи не буває плоскою. В залежності від конструкції днище може мати складну конфігурацію. Зверху над днищем можуть бути розташовані свічки, форсунки і клапани.

Відстань від днища поршня до першого компресійного кільця називається вогневим поясом поршня

Найчастіше в днищі поршня можна бачити поглиблення, призначені для того, щоб рухаються над ними клапана не стикалися з поверхнею поршня. Поглиблення, як правило, мають велику глибину з одного краю, так як розташовані над ними клапани встановлені під кутом. В цілому, як правило, загальну форму днища роблять увігнутою. Це обумовлено тим, що поршень, піднімаючись вгору, є одночасно дном камери згоряння, а для оптимального поширення полум'я увігнуте дно підходить як не можна краще. У цієї форми є і свої недоліки - в нижній частині западини швидше відкладається нагар.

Поршень

Відстань від днища поршня до першого компресійного кільця називається вогневим поясом поршня. Оскільки поршень працює в умови екстремально високих температур, вогняний пояс має строго прораховану висоту, яка залежить ще і від матеріалу, з якого виконаний поршень. Зниження висоти нижче певної межі може призвести до передчасного прогорання поршня.

У минулому поршень виконувався із сталі цілком, але в сучасних двигунах нерідко застосовуються полегшені поршні з алюмінієвих сплавів

Поршень - високоточна деталь, так як одна з його завдань - служити основою для компресійних кілець ущільнюючих камеру згоряння в момент стиснення. З часом поршень зношується і обгорає, що призводить до зниження ущільнення - розпечені гази починають просочуватися між тілом поршня і кільцем, і потрапляють в картер, а з картера в камеру згоряння просочується масло.

З цього випливає, що підвищена витрата масла може служити ознакою зносу поршнів. Крім того, про це можна судити по появі диму в потоці вихлопних газів - дим утворюється в результаті згоряння потрапляє у простір над поршнем олії.

Поршень і поршневі кільця

Поєднання днища і ущільнюючої частини (служить основою для кілець) називається головкою поршня. У минулому поршень виконувався із сталі цілком, але в сучасних двигунах нерідко застосовуються полегшені поршні з алюмінієвих сплавів. Алюміній поступається сталі в міцності, тому для створення основи для верхнього компресійного кільця його постачають ободком із володіє високими антикорозионными і міцнісними властивостями чавуну. У чавунному обідку, вплавленном в тіло поршня, нарізають канавку, в яку вставляється верхнє компресійне кільце. Цей вид чавуну називається нирезистом.

У нижній частині головки розташовані канали для маслозйомних кілець. Їх нарізають на верстаті і постачають наскрізними отворами, через яке зняте з дзеркала циліндра масло по внутрішній стінці поршня стікає в піддон картера блоку циліндрів.

Поршневий палець

Спідниця або напрямна частина поршня забезпечена двома припливами, або бобишках, в яких є отвори для встановлення поршневого пальця. Оскільки в місці розташування бобышек поршень має найбільшу товщину, в ньому найчастіше виникають деформації під впливом температури. Для того, щоб уникнути ризику деформації, частина металу з бобышек зрізають на фрезеровочном верстаті. Службовці для охолодження і підвищують інтенсивність змазування поршня поглиблення іменуються на технічному сленгу «холодильниками».

Матеріали для виробництва поршнів

До матеріалів, застосовуваних для виготовлення поршнів, пред'являються високі вимоги. Перш за все, матеріал повинен мати високу механічну міцність при малій щільності і низькому коефіцієнті лінійного розширення, високою теплопровідністю і корозійної стійкістю, гарними антифрикційними властивостями. Виходячи з цього, поршні роблять або з сірого чавуну або алюмінієвого сплаву, нерідко з вкрапленням чавуну.

Чавунні поршні відрізняються міцністю і зносостійкістю, працюють з малими зазорами. Недолік чавуну - велика вага. Тому чавунні поршні застосовуються, як правило, в низькообертові, добре збалансованих двигунах. У чавуну низька теплопровідність, тому сильно нагрівається днище. Це недолік, так як висока температура всередині камери згоряння до запалювання може призводити до некоректного згорянню палива, яке називається калильним запалюванням. Особливо гостро ця проблема стояла в колишні роки, коли переважаючим пристроєм уприскування був карбюратор.

Набагато частіше в сучасних двигунах застосовуються поршні з алюмінієвого сплаву. У числі їх переваг мала вага, висока теплопровідність (завдяки чому температура днища рідко піднімається вище 250 °C). Саме завдяки цьому фактору інженерам вдалося у свій час знайти спосіб істотно підвищити ступінь стиснення в бензинових двигунах. Основний недолік алюмінію - великий коефіцієнт лінійного розширення, що змушує робити великі зазори, знижуючи здатність до ущільнення поршня. Крім того, механічна міцність алюмінію при нагріванні різко (до 50%) падає, чого з чавуном не відбувається. Тим не менш, недоліки не виявилися фатальними, так як інженерам вдалося придумати способи нівелювати негативні властивості матеріалу. Наприклад, щоб зменшити втрати при стисненні, спідниці поршня надають овально-конусну форму. Щоб не допусать деформації від перегріву, спідницю ізолюють від головки за допомогою матеріалу з низькою теплопровідністю і тп.

Цікаві факти про поршні

Самі "міцні" поршні - ковані, тобто виготовлені з заготовок, отриманих методом лиття, а згодом підданих куванні. Кування - механічна обробка нагрітого до кувальної температури металу. Для кожного металу існує своя ковочная температура; в алюмінію вона не висока - лише в районі 500 градусів.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read