Поршні двигуна: будова, призначення, розміри

Незважаючи на зростаючу популярність електромобілів, двигун внутрішнього згоряння все ж є основним видом автомобільного двигуна. Даний агрегат має абревіатуру ДВС, і являє собою теплову машину, що перетворює енергію згоряння палива в механічну роботу. Основна складова ДВС – це кривошипно-шатунний механізм. Він включає в себе колінчастий вал, вкладиші, шатуни, а також поршні. Про останніх ми і сьогодні поговоримо.

Характеристика

Що це за елемент? Поршень – основна складова кривошипно-шатунного механізму, яка виконує відразу кілька функцій:

Сприймає тиск газів.

Передає зусилля на шатун.

Герметизує камеру згоряння.

Відводить тепло при згоранні палива.

Таким чином, завдяки поршня реалізується термодинамічний процес двигуна.

Матеріал

Варто відзначити, що даний елемент піддається екстремальних навантажень і працює під високим тиском та температурою. Зважаючи на це використовуються особливі матеріали для виготовлення поршнів двигуна. Щоб елемент не плавився від високих температур і не деформувався від ударних поштовхів, його виготовляють з алюмінієвого сплаву. У рідкісних випадках поршні двигуна роблять із сталі. Виготовляється даний елемент двома методами – шляхом штампування (ковані поршні) або лиття під тиском. Останній спосіб застосовується в 90 відсотках випадків.

Пристрій

Конструкція поршня двигуна передбачає наявність взаємопов'язаних елементів. До них відносяться:

головка;

поршневий палець;

бобишки;

стопорні кільця;

поршнева голівка шатуна;

сталева вставка;

спідниця поршня;

компресійні і маслос'емниє кільця.

Форма

Поршень являє собою цільний елемент, умовно поділений на дві частини. Це спідниця і днище (головка) поршня. Форма і конструкція його повторює саму камеру згоряння. Також відзначимо, що на бензинових двигунах поршень має практично плоску поверхню головки. У рідкісних випадках на днище можуть бути присутніми канавки для повного відкриття клапанів (це так звані безвтыковые поршні). Найчастіше такі застосовуються на ВАЗах ("Пріора", "Калина", "Гранта" і так далі). На більшості бензинових іномарок днище поршня має абсолютно рівну поверхню.


Якщо говорити про дизельних двигунах, тут конструкція трохи інша. У таких моторах використовуються поршні з камерою згоряння певною форми. Завдяки їй забезпечується краще сумішоутворення (за рахунок хорошого завихрення). На таких поршнях форма днища не буває плоскою. Але незалежно від того, дизельний це або бензиновий мотор, на поршні завжди є канавки для установки кілець. Сама спідниця має конусо - або бочкоподібну форму. Це зроблено для того, щоб компенсувати розширення поршня при нагріванні. Зазначимо, що на поверхню спідниці додатково наноситься шар графіту або дисульфіду молібдену. Ці компоненти виконують роль антифрикційного матеріалу. Також у спідниці є отвори для кріплення поршневого пальця. Їх ще називають бобишках.

Охолодження

Раніше ми сказали, що поршень циліндра двигуна піддається екстремальним навантаженням. Зокрема, днище і спідниця терплять високі температурні навантаження. Щоб матеріал не перегрівався, забезпечується масляне охолодження. Це може бути:

Масляний туман в циліндрі.

Циркуляція мастила по змійовику головки поршня.

Розбризкування масла через форсунку, канал в районі кілець або спеціальний отвір в шатуні.

Розприскується рідина під тиском. Воно може досягати чотирьох атмосфер, в залежності від оборотів двигуна. Таким чином, моторне масло виконує не тільки функцію змащування, але і тепловідведення.

Кільця

На поршні дані елементи встановлюються завжди. Їх головне завдання – забезпечити щільне з'єднання між поршнем і стінками камери згоряння двигуна. Кільця виготовляються з особливих марок чавуну. Варто відзначити, що дані елементи є основним джерелом тертя в силовій установці. Втрати можуть сягати до 25 відсотків від всіх механічних навантажень в ДВС. Розташування кілець і їх число може бути різним. Але в 90 відсотках випадків використовується така схема: два компресійних і одне маслосъемное кільце. Перші служать для виключення прориву газів з камери в картер двигуна при займанні суміші і робочому такті двигуна. Перше компресійне кільце має трапецієподібну форму. Друге – конічну з невеликим підрізом. У маслозйомних ж є пружинний розширювач і дренажні отвори. Зазначимо, що на дизельних двигунах встановлюється металева вставка, що сприяє реалізації максимальному ступені стиснення. І якщо компресійне кільце служить, щоб перешкоджати прориву газів, то маслосъемное забезпечує видалення мастила з поверхні стінок циліндрів ДВЗ. Це виключає попадання мастила в камеру згоряння. Але на автомобілях з великим пробігом кільця не забезпечують такого ущільнення, і частина мастила просочується в камеру. Як результат – підвищення витрати масла і характерний сизий дим з вихлопної труби.

Кріплення

Як з'єднується поршень двигуна з шатуном? Кріпиться він за допомогою сталевого пальця трубчастої форми. Зазвичай на сучасних ДВЗ використовується плаваючий палець. Він може провертатися в поршневий голівки і бобышках при роботі двигуна, а щоб виключити зсув, елемент фіксується з двох сторін стопорними кільцями.
Жорстке кріплення кінців пальця застосовується дуже рідко. Конструкція, що включає в себе поршень, палець і кільця, має назву «поршнева група». У свою чергу, вона є складовою частиною кривошипа.

Поршні ВАЗ-2110: технічні характеристики

Наостанок наведемо дані про поршнях автомобіля ВАЗ десятого сімейства. Ці елементи мають плоску поверхню днища і виготовляються з алюмінію. Нормальний діаметр становить 82 міліметри. Ремонтний розмір – на 04 міліметра вище. Відзначимо, що таких розмірів два. Другий ремонтний має діаметр у 828 міліметра. Розмір жарового пояси – 75 міліметрів. Діаметр поршневого пальця – 22 міліметри. Обсяг вибірок в поршні – 118 кубічних сантиметрів. Компресійна висота – 379 міліметра. Отже, ми з'ясували, що таке поршень, як він влаштований, з чого виготовляється.