Как работает поршень автомобиля?

«Потянутый» поршень – очевидное невероятное

Дизельные двигатели прочно вошли в нашу жизнь. Современные электронные системы позволяют использовать дизельные двигатели во всех отраслях и производствах.

Но как и любой механизм, дизельный двигатель нуждается в уходе и ремонте. Правильная эксплуатация и ремонт, залог успешной и долговременной службы дизельного двигателя.

Но всегда ли правильно осуществляется эксплуатация и ремонт?

Молекулярные покрытия

При молекулярном покрытии компоненты связываются на молекулярном уровне, что позволяет сделать поверхность твердой, и, как следствие, лучше отражать тепло в результате отталкивания молекул.

Иными словами, молекулы отталкиваются от поверхности, не отдавая при этом большую часть энергии.

В результате такого покрытия создается чрезвычайно жесткая поверхность, а сам процесс связывания напоминает металлизацию.

При молекулярном покрытии используют разные запатентованные составы, к примеру, одним из современных составов является Нитри?д тита?на.

Виды гидроцилиндров

Поршневые цилиндры бывают следующими:

• С подвижным штоком и подвижным корпусом
• С односторонним и двусторонним штоком
• Одностороннего и двустороннего действия

В гидроцилиндрах одностороннего действия шток выдвигается за счет давления гидравлического масла в поршневой полости, а его возврат осуществляется при помощи усилия пружины.

В некоторых устройствах отсутствует возвратный элемент. Это обусловлено тем, что возврат штока осуществляется за счет другого гидроцилиндра, действия приводимого механизма или силы тяжести поднятого груза. В качестве примера можно привести бутылочный домкрат, который работает по этому принципу.

В цилиндрах двустороннего действия усилие на штоке создается и при прямом, и при обратном ходе поршня. Достигается это за счет создания давления рабочей жидкости в штоковой и поршневой областях.

Усилие на шток больше при прямом ходе, но скорость движения меньше, чем при обратном – из-за разницы в площадях, на которые действует давление рабочей среды. Гидроцилиндры двустороннего действия используются, например, для подъема и опускания отвала многих бульдозеров.

Если требуется одинаковое усилие и одинаковая скорость перемещения выходных звеньев, следует использовать гидроцилиндры с двухсторонним штоком, где поршень связан с двумя штоками. На технике можно встретить конструкцию с закрепленным цилиндром и закрепленным штоком.

Телескопические гидроцилиндры бывают как одностороннего, так и двухстороннего действия. Эти устройства состоят из нескольких цилиндров, находящихся в полости друг друга. При относительно небольших габаритах они очень эффективны, так как отличаются большим ходом штока.

В современных мобильных машинах наиболее распространены поршневые гидравлические цилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Поршень подразделяется на три части, выполняющие различные функции

• днище
• уплотняющая часть
• направляющая часть (юбка)

Для передачи усилия от поршня (или наоборот) может использоваться шток, либо кривошип, который соединяется с поршнем с помощью пальца. Другие способы передачи усилия используются реже. В некоторых случаях шток может играть роль направляющего устройства, в этом случае юбка не нужна.

Поршень может быть односторонним или двухсторонним. В последнем случае поршень имеет два днища.

Днище [ править ]

Форма днища зависит от выполняемой поршнем функции. К примеру, в двигателях внутреннего сгорания форма зависит от расположения свечей, форсунок, клапанов, конструкции двигателя и других факторов. При вогнутой форме днища образуется наиболее рациональная камера сгорания, но в ней более интенсивно происходит отложение нагара. При выпуклой форме днища увеличивается прочность поршня, но ухудшается форма камеры сгорания. В некоторых двухтактных двигателях днище поршня выполняется в виде выступа-отражателя для направленного движения продуктов сгорания при продувке. Расстояние от днища поршня до канавки первого компрессионного кольца называют огневым поясом поршня. В зависимости от материала, из которого сделан поршень, огневой пояс имеет минимально допустимую высоту, уменьшение которой может привести к прогару поршня вдоль наружной стенки, а также разрушению посадочного места верхнего компрессионного кольца.

Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива. При выгорании масла наблюдается повышенная дымность отработавших газов и двигатели снимаются с эксплуатации вне зависимости от удовлетворительности мощностных и других его показателей. [1]

Уплотняющая часть [ править ]

Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца. В некоторых конструкциях поршней из алюминиевых сплавов в его головку залит ободок из коррозионностойкого чугуна (нирезиста), в котором прорезана канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца. Нирезистовую вставку под верхнее поршневое кольцо имеют, в частности, поршни двигателей, выпускаемых ТМЗ (Тутаевский моторный завод). Благодаря этому значительно увеличивается износостойкость поршня. Кольцевые каналы для маслосъемных колец выполняются со сквозными отверстиями, через которые масло, снятое с зеркала цилиндра, поступает внутрь поршня и стекает в поддон картера двигателя.

Направляющая часть [ править ]

Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.

Виноват ОТК?

Только не надо думать, что подобное бывает часто. Вообще-то – редчайший случай, чтобы дефектный поршень незамеченным проскочил ОТК на заводе-изготовителе, затем его установили в двигатель, а мотор отправили в Минск. И еще – не стоит думать, что подобное бывает только на наших заводах. В нашей практике встречалось, что подобные поршни «вынимали» и из зарубежных двигателей, в частности – немецких.

На этом мы завершаем наш рассказ. Но в нашем архиве еще много интересных случаев «из жизни моторов» и о них будет рассказано в свой черед.

Основные неисправности и способы их устранения

Надо понимать, что поршневые компрессионные кольца, равно как и маслосъёмные являются расходными деталями, которые на определённом этапе времени требуют замены. Во время эксплуатации они подвергаются трению о поверхности цилиндров, высоким температурам, различным химическим воздействиям, например серы, что особенно характерно для дизельных двигателей.

В качестве основных причин возникновения неисправностей, связанных с этими деталями можно назвать потерю упругости из-за нарушений режима обкатки или использования неоригинальных колец низкого качества. Из-за плохого прилегания и прорывов горячих газов кольцо попросту «садится», чем ещё больше усугубляет проблему. Надо понимать, что эти детали всегда находятся в экстремальных условиях – на них постоянно действуют ударные нагрузки от искровой детонации, которые вызывают вибрацию кольца в канавке. В свою очередь это приводит к тому, что увеличивается зазор компрессионного кольца, а, следовательно, растёт вероятность поломок этой детали. Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что кольца надо менять.

На практике эти детали могут «ходить» до 500 тыс. и, наоборот, гораздо раньше изнашиваться. Всё зависит от стиля вождения, качества используемого топлива и моторного масла, стабильности и качества подготавливаемой воздушно-топливной смеси, своевременного обслуживания авто и многих других причин. Только вот, когда наступает это самое время замены, по каким признакам можно определить превышение допустимой степени износа, и можно ли максимально отложить ремонт? Эти вопросы возникают у автолюбителей чаще всего.

В технической документации на автомобиль каждый производитель указывает величину пробега, при которой требуется замена маслосъёмных и компрессионных колец поршня. Величины пробега для машин отечественного автопрома обычно находятся в пределах порядка 150 тыс. км, а для автомобилей ведущих мировых брендов – порядка 300 тыс. км. Эти цифры носят рекомендательный характер.

По каким внешним признакам можно определить, что нужна замена поршневых колец и замена компрессионных колец?

Ответ на этот вопрос не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что внешние признаки неисправностей цилиндро-поршневых групп практически одинаковы, поэтому определить конкретную неисправность без «вскрытия» нереально. Общий подход такой. Если тяга резко уменьшилась, а нажатие на педаль газа не даёт достаточного ускорения, если мотор плохо запускается «на холодную» или даёт сбои при запуске «на горячую». Если замечено, что расход топлива увеличился, а из выхлопной трубы валит сизый или чёрный дым, то это свидетельствует об имеющейся неисправности. Потеря мощности говорит о снижении компрессии, сизый дым – повышенный расход масла, чёрный дым – перелив топлива. И не обязательно в этих случаях виноваты кольца.

В этих случаях вначале пытаются устранить проблему путём выставления правильного угла опережения зажигания, проверки и при необходимости замены свечей, диагностики работы датчика температуры охлаждающей жидкости, лямбда-зонда, другой электроники, отвечающей за подготовку смеси и правильную работу двигателя.

И только когда точно выявлено, что виновата поршневая группа, то приступают к ремонту, связанному с разборкой двигателя. При этом если автомобиль с большим пробегом, кроме устранения основной неисправности в случае большого износа колец, меняются и они.

Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.