Реклама

Поршень двигуна

Поршень двигуна

Поршень двигуна

В кривошипно-шатунному механізмі на поршень покладено виконання кількох функцій, серед яких приймання на себе тиску газів і передавання зусилля на шатун, а також герметизація камери згорання і відведення від неї тепла. У двигуні внутрішнього згорання поршень є однією з найхарактерніших деталей, так як саме з його допомогою реалізований термодинамічний процес двигуна.

Поршень двигуна працює в дуже екстремальних умовах, які характеризуються високим тиском, температурою та інерційними навантаженнями. Тому поршні виготовляються з міцного і термостійкого матеріалу (в старих двигунах це був чавун, в сучасних двигунах використовується більш легкий сплав на основі алюмінію, а інколи — сталь). Виготовлення поршнів відбувається одним із двох способів — литтям під тиском або штампуванням.

Схема поршня двигуна

Схема поршня двигуна
(На прикладі поршня, що встановлюється у двигун TSI.)

  1. головка поршня;
  2. поршневий палець;
  3. стопорне кільце;
  4. бобишка;
  5. поршнева голівка шатуна;
  6. спідниця поршня;
  7. сталева вставка;
  8. перше компресійне кільце (трапецієвидне);
  9. друге компресійне кільце (конічне з підрізом);
  10. мастилознімне кільце (з пружинним розширювачем і дренажними отворами)

Поршень двигуна є цілісний конструктивний елементом, який умовно розділяють на головку і спідницю. Конструкція і форма поршня значно залежить від типу двигуна, форми камери згорання і процесу згорання, який проходить в ній. В бензиновому двигуні поршень має плоску або майже плоску поверхню головки. На ній можуть міститися канавки для повного відкриття клапанів. У двигунах з безпосереднім уприскуванням пального поршні мають більш складну форму. Головка поршня дизельного двигуна має камеру згорання визначеної форми, яка забезпечує хороше завихрення і покращує утворення суміші.

Нижче головки поршня присутні канавки для встановлення поршневих кілець. Спідниця поршня має криволінійну (бочкоподібну) або конусоподібну форму. Завдяки такій форму компенсується температурне розширення поршня при нагріванні. Коли досягається робоча температура двигуна поршень приймає циліндричну форму. Щоб зменшити втрати на тертя на бокову поверхню поршня наноситься шар антифрикційного матеріалу. В спідниці поршня наявні отвори з приливами (бобишки) для кріплення поршневого кільця.

Охолодження поршня

Охолодження поршня відбувається з боку внутрішньої поверхні різними способами:

  1. розприскування мастила через отвір в шатуні;
  2. мастильний туман в циліндрі;
  3. розприскування мастила спеціальною форсункою;
  4. циркуляція мастила по трубчастому змійовику в головці поршня;
  5. вприскування мастила у спеціальний кільцевий канал в зоні кілець.

Поршневі кільця

Поршневі кільця забезпечують щільне з’єднання поршня зі стінками циліндра. В якості матеріалу виготовлення для них використовують модифікований чавун. Поршневі кільця є основним джерелом тертя в двигуні внутрішнього згорання. Витрати на тертя в кільцях поршня досягають четвертої частини всіх механічних втрат у двигуні.

Кількість і розташування кілець залежить від типу і призначення двигуна. Найбільш розповсюдженою схемою є співвідношення: два компресійних і одне мастилоз’ємне кільце.

Компресійні кільця відповідають за запобігання прориву газів з камери згорання в картер двигуна. Найважчі умови роботи покладені на перше компресійне кільце. Тому на поршнях ряду форсованих бензинових та дизельних двигунів у канавці кільця ставиться сталева вставка, яка підвищує міцність і дозволяє реалізувати максимальну ступінь стискання. Компресійні кілька можуть бути трапецієвидної, бочкоподібної, конічної форми, деякі виконані з порізом (вирізом).

Мастилоз’ємне кільце відповідає за видалення надлишків мастила з поверхні циліндра і запобігання потрапляння мастила в камеру згорання. Кільце має багато дренажних отворів, а деякі конструкції кілець мають ще й пружинний розширювач.

Поршень з шатуном з’єднується з допомогою поршневого пальця, який має трубчасту форму і виготовляється зі сталі. Поршневий палець встановлюється декількома способами. Найпопулярніший — плаваючий палець, який може повертатися в бобишках і поршневі головці шатуна під час роботи. З допомогою фіксування стопорними кільцями відбувається запобігання зміщення пальця. Значно рідше зустрічається використання жорсткого кріплення кінців пальця у поршні або жорстке кріплення пальця в поршневі головці шатуна.

Разом «поршень — поршневі кільця — поршневий палець» називається поршневою групою.

Відео: поршень двигуна

Реклама