поршень двигателя
поршень двигателя
В кривошипно-шатунный механизм на поршень возложено выполнение нескольких функций, среди которых прием на себя давления газов и передачи усилия на шатун, а также герметизация камеры сгорания и отвода от нее тепла. В двигателе внутреннего сгорания поршень является одной из характерных деталей, так как с его помощью реализован термодинамический процесс двигателя.
Поршень двигателя работает в очень экстремальных условиях, характеризующихся высоким давлением, температурой и инерционными нагрузками. Поэтому поршни изготавливаются из прочного и термостойкого материала (в старых двигателях это был чугун, в современных двигателях используется более легкий сплав на основе алюминия, а иногда - сталь). Изготовление поршней происходит одним из двух способов - литьем под давлением или штамповкой.
Схема поршня двигателя
(На примере поршня, устанавливается в двигатель TSI.)
- головка поршня;
- поршневой палец;
- стопорное кольцо;
- бобышка;
- поршневая головка шатуна;
- юбка поршня;
- стальная вставка;
- первый компрессионное кольцо (трапециевидные)
- второй компрессионное кольцо (конический с подрезом)
- мастилознимне кольцо (с пружинным расширителем и дренажными отверстиями)
Поршень двигателя является целостный конструктивный элемент, который условно разделяют на головку и юбку. Конструкция и форма поршня значительно зависит от типа двигателя, формы камеры сгорания и процесса сгорания, который проходит в ней. В бензиновом двигателе поршень имеет плоскую или почти плоскую поверхность головки. На ней могут содержаться канавки для полного открытия клапанов. В двигателях с непосредственным впрыском топлива поршни имеют более сложную форму. головка поршня дизельного двигателя имеет камеру сгорания определенной формы, которая обеспечивает хорошее завихрения и улучшает образования смеси.
Ниже головки поршня присутствуют канавки для установки поршневых колец. Юбка поршня имеет криволинейную (бочкообразную) или конусообразную форму. Благодаря такой форме компенсируется температурное расширение поршня при нагревании. Когда достигается рабочая температура двигателя поршень принимает цилиндрическую форму. Чтобы уменьшить потери на трение на боковую поверхность поршня наносится слой антифрикционного материала. В юбке поршня имеются отверстия с приливами (бобышки) для крепления поршневого кольца.
охлаждение поршня
Охлаждение поршня происходит со стороны внутренней поверхности различными способами:
- распыления смазки через отверстие в шатуне;
- смазочный туман в цилиндре;
- распыления смазки специальной форсункой;
- циркуляция масла по трубчатом змеевике в головке поршня;
- впрыска масла в специальный кольцевой канал в зоне колец.
поршневые кольца
Поршневые кольца обеспечивают плотное соединение поршня со стенками цилиндра. В качестве материала изготовления для них используют модифицированный чугун. Поршневые кольца является основным источником трений в двигателе внутреннего сгорания. Расходы на трение в кольцах поршня достигают четвертой части всех механических потерь в двигателе.
Количество и расположение колец зависит от типа и назначения двигателя. Наиболее распространенной схемой является соотношение: два компрессионных и одно мастилозьемне кольцо.
Компрессионные кольца отвечают за предотвращение прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя. Тяжелые условия работы положены на первое компрессионное кольцо. Поэтому на поршнях ряда форсированных бензиновых и дизельных двигателей в канавке кольца относится стальная вставка, которая повышает прочность и позволяет реализовать максимальную степень сжатия. Компрессионные несколько могут быть трапециевидной, бочкообразной, конической формы, некоторые выполнены с порезом (вырезом).
Мастилозьемне кольцо отвечает за удаление излишков масла с поверхности цилиндра и предотвращения попадания масла в камеру сгорания. Кольцо имеет много дренажных отверстий, а некоторые конструкции колец имеют еще и пружинный расширитель.
Поршень с шатуном соединяется с помощью поршневого пальца, который имеет трубчатую форму и изготавливается из стали. Поршневой палец устанавливается несколькими способами. Самый популярный - плавающий палец, который может возвращаться в бобышках и поршневые головке шатуна во время работы. С помощью фиксирования стопорными кольцами происходит предотвращения смещения пальца. Значительно реже встречается использование жесткого крепления концов пальца в поршне или жесткое крепление пальца в поршневые головке шатуна.
Вместе «поршень - поршневые кольца - поршневой палец» называется поршневой группой.