Предмети:
- Загальний
- Поршневе днище
- Матеріали
- Поршневі кільця
- Остаточний зазор поршневих кілець
- Поршневий палець
- Десаксація поршневого пальця
- Викривлення поршня
- Перекидний поршень
- Охолодження
Загальне:
Поршні здійснюють рухи вгору і вниз в циліндрі. Циліндр застряг у блоці двигуна і не рухається. Поршень постійно рухається від ОВП (Нижня мертва точка) до ВМТ (Верхня мертва точка) в циліндрі. Згоряння відбувається у верхній частині поршня (так звана нижня частина поршня). Оскільки впускні клапани відкриваються і поршень рухається назустріч, у впускній секції створюється розрідження. Цей вакуум всмоктує повітря (або паливну суміш) у циліндр. У двигуні з наддувом (за допомогою турбонаддуву або компресора) всмоктуване повітря вдавлюється в циліндр з певним надлишковим тиском.
De впускні клапани закрити, і поршень рухається вгору. Повітря (або паливна суміш) стискається (стискується) потім при a бензиновий двигун зразу буж і в одному дизельний двигун запалюється додаванням дизельного палива.
Оскільки суміш запалюється, поршень штовхається вниз із великою силою. Потім випускні клапани відкривається, і поршень виштовхує згорілі гази у вихлоп під час руху вгору.
Поршні повинні відповідати таким властивостям:
- Найнижча можлива маса, щоб сили маси у ВМТ і ODP були якомога меншими. Зусилля невеликої маси зменшують навантаження на підшипники та забезпечують більш високі частоти обертання.
- Хороша теплопровідність; температура днища поршня може перевищувати 400 градусів Цельсія. Щоб запобігти підвищенню температури основи поршня, вона постійно охолоджується струменем масла знизу. Менше теплове навантаження призводить до меншого зносу та меншого споживання масла.
- Достатня механічна стійкість.
- Низький коефіцієнт тертя.
Нижня частина поршня:
Верхня частина поршня називається «короною» або «низом поршня». Поглиблення для клапанів часто шліфуються в днищі поршня.
У дизельних двигунах із прямим уприскуванням днище поршня часто є частиною камери згоряння. Потім в поршні шліфується спеціальна порожнина, яка служить для завихрення повітря. Повітря в цьому просторі буде обертатися, так що дизельне паливо відразу добре змішується з цим повітрям під час впорскування.
На зображенні показано дизельний двигун із прямим уприскуванням із камерою попереднього завихрення в поршні. Дизельний двигун із непрямим уприскуванням має окрему вихрову камеру в головці циліндра. Тоді в нижній частині поршня немає місця для згоряння.
матеріали:
Поршні зазвичай виготовляють з алюмінієвих або магнієвих сплавів. Іноді використовуються ковані алюмінієві поршні з хромованими поршневими основами. Вони дуже міцні і мають малу вагу. Перевагою є те, що завдяки малій вазі вони також мають менше механічне навантаження на стінки циліндрів (і, отже, менший знос), крім того, їх можна використовувати в двигунах з великою потужністю. Завдяки спеціалізованому виробництву ціна на звичайні алюмінієві поршні значно вища.
Невеликі канавки також зроблені збоку поршня, порівнянні з канавками для хонінгування на стінці циліндра. Вони служать для свого роду «перенесення» масла під час руху вгору і вниз. Якби маленькі канавки не були передбачені, масло могло б просто пройти повз них і потрапити в камеру згоряння.
Поршневі кільця:
Поршневі кільця повинні забезпечувати найкраще газове ущільнення між поршнем у циліндрі. Витоки вздовж поршневих кілець викликають, серед іншого:
- Втрата на стиснення (тобто втрата потужності).
- Втрата масла через камеру згоряння.
- Передчасне старіння і забруднення масла; Через те, що витік газів потрапляє в масло, ці гази можуть змішуватися з маслом, викликаючи старіння масла.
Між канавками поршневих кілець і поршневими кільцями завжди є шар масла (див. зображення нижче). Неможливо, щоб поршневі кільця піклувалися про ущільнення. Масло також відіграє важливу роль у цьому. Це виглядає так:
- Коли поршень піднімається, поршневі кільця переміщуються до нижньої частини канавки під поршневі кільця. (див. зображення)
- Масло на стінці циліндра проникає між поршневим кільцем і канавкою поршневого кільця. Це призводить до того, що поршень притискається до стінки циліндра.
Коли маслоз’ємні кільця зношені, масло може потрапити між стінкою циліндра та маслоз’ємним кільцем, в результаті чого воно потрапить у камеру згоряння. Після цього масло спалюється, що призводить до появи синього або чорного диму з вихлопу. Синій дим утворюється від моторного масла, яке потрапляє безпосередньо у вихлоп, незгоріле та випаровується. У чорному димі масло бере участь у процесі згоряння, а згорілі залишки масла залишають вихлопні гази у вигляді (чорної) сажі.
Остаточний зазор поршневих кілець:
Зазор прорізу - це простір між двома кінцями поршневого кільця. Якщо зазор замка занадто малий, поршневому кільцю не залишиться місця для формування меншого діаметру. Стінка циліндра може бути пошкоджена, а поршневе кільце може зламатися. Якщо проміжок замку занадто великий, між торцями занадто багато місця; поршневі кільця недостатньо ущільнюють і можуть спричинити втрату компресії або збільшення витрати масла.
Замковий зазор вимірюється за допомогою a щуп. Згідно з наведеними вище вимірюваннями, зазор замка має становити від 0,35 до 0,55 мм. Толщиномір товщиною 0,5 мм можна було перемістити з певним опором. Отже, остаточне оформлення в порядку. Для отримання додаткової інформації дивіться сторінку "вимірювання поршневих кілець” під заголовком Вимірювання механічним способом.
Поршневий палець:
Поршневий палець використовується для кріплення поршня до шатуна з можливістю обертання. Поршневий палець (теоретично) встановлений у центрі поршня та закріплений стопорним кільцем. Насправді поршневий палець встановлений не по центру, що покращує продуктивність. Більше інформації про це можна знайти в наступному розділі: Десаксація поршневого пальця.
Десаксація поршневого пальця:
Позаосьове положення поршневого пальця означає, що поршневий палець не повністю відцентрований (як показано на малюнку). Звичайно, ці поршні також повинні бути встановлені в певному напрямку. Напрямок вказує стрілка, яка позначена в нижній частині поршня. Ця стрілка вказує на сторону розподілу.
Розміщення поршневого пальця поза центром служить важливій меті; зменшити знос стінок циліндра та зменшити шум, який створює поршень при зміні стінок циліндра. Коли поршень рухається вгору, він притискається до лівої сторони стінки циліндра, а коли він рухається вниз, він притискається до правої сторони. З кожним силовим ударом поршень буде вдарятися з лівого боку об правий бік з величезною силою.
Оскільки поршневий палець розміщений не по центру, шатун стоїть у вертикальному положенні перед ВМТ. Поршень переміщається в праву сторону циліндра перед робочим ходом. Коли зараз відбувається силовий хід, поршень уже знаходиться в правильному положенні і тепер може опуститися прямо вниз одним рухом. Завдяки зміщенню поршневого пальця поршень більше не вдаряється об стінку циліндра під час робочого ходу, що зменшує шум і знос.
Деформація поршня:
Поршень у прогрітому двигуні приймає іншу форму, ніж у холодному. Від нагрівання матеріал розширюється. Поршень сконструйований таким чином, що розширення відбувається тільки в одному напрямку. Інакше поршень може застрягти в циліндрі.
Далеко зліва на малюнку можна побачити поршень у нормальному стані. На середньому зображенні зображено поршень у циліндрі, який видно згори, коли він має робочу температуру. Отже, двигун деякий час працював, спричиняючи нагрівання та розширення матеріалу поршня. Праворуч зображено поршень у холодному стані. Зараз він має овальну форму. Стрілки зверху і знизу вказують на різницю в розмірі. Поршень на правій картинці був посилений у ширину та навмисно сконструйований у довжину, щоб у нього було місце для розширення. Причина цього в тому, що кожен матеріал розширюється при нагріванні. Поршню також необхідно дати простір для цього.
Сторона, яка не розширюється, тобто ліва і права сторони поршня на малюнку, притискається до стінки циліндра під час робочого ходу. Ця сторона поглинає силу ковзання (див. зображення в розділі нижче «поршень, що нахиляється». Це, звичайно, побудовано таким чином, тому що в іншому випадку простір між поршнем і стінкою циліндра буде занадто великим із цією величезною силою. Тоді поршень стає двигуном, який прикидається до стінки циліндра і тому матиме короткий термін служби.
Незважаючи на це, звук все одно може відрізнятися, коли двигун холодний і коли двигун прогрітий. Коли двигун холодний, люфт між поршнем і циліндром настільки великий, що все одно можна почути легке постукування. Це зовсім не проблема, якщо фаза прогріву двигуна проходить гладко. Під цим я маю на увазі, що двигун потрібно прогрівати повільно (не надто високі швидкості і, звичайно, не надто багато газу на низьких швидкостях). Якщо це все-таки сталося, поршень ще не повністю розширився і масло ще не досягло робочої температури принаймні 60 або 80 градусів. Тоді термін служби двигуна буде значно меншим. Стінка циліндра зношується швидше, як і бічна частина поршня, яка буде зношуватися сильніше. Шум поршня також може бути зменшений виробником шляхом застосування «десаксації». (Див. розділ вище).
Перекидний поршень:
Рухаючись вгору-вниз, поршень також злегка рухається в поперечному напрямку в стінці циліндра. Якщо стінка циліндра зношується через неправильне використання двигуна (наприклад, їзда на швидких/високих обертах, коли двигун холодний), частина стінки циліндра (позначена червоним на зображенні) може стати порожньою. Невдалий вибір матеріалів виробником автомобіля також може відігравати важливу роль у цьому (подумайте про певні двигуни 1.4 16v від VAG). Це означає, що ширина стінки циліндра збільшується, і тому поршень має більше свободи руху як результат сили ковзання. У цьому випадку ми говоримо про «поворотні поршні». На зображенні видно, що поршень намальований злегка закрученим у циліндрі. Трохи перебільшена ситуація, але чітко проглядається концепція «перекидного поршня».
Результатом нахилу поршнів є те, що двигун видає багато цокаючих звуків. Іноді його можна порівняти зі звуком дизельного двигуна. Звук – це суто удар об стінку циліндра через додатковий простір, який має поршень у циліндрі. Як наслідок, споживання масла часто збільшується (через погане ущільнення), а знос часто також збільшується. Єдине, що можна зробити з цього приводу, це зробити капітальний ремонт двигуна.
Охолодження:
Поршень охолоджується розбризкуванням моторного масла знизу. Це можна зробити за допомогою масляного розпилювача (див. зображення нижче) або через отвір у шатуні. Це разом із додатковою інформацією про охолодження та змащення описано на сторінці система змащення.
