Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какие бывают виды поршней?

Поршень двигателя внутреннего сгорания представляет собой деталь цилиндрической формы, которая двигается внутри цилиндра и отвечает за преобразование энергии газов в энергию поступательного движения.

Стандартный поршень ДВС состоит из 3 основных элементов: днища, уплотняющей и направляющей частей.

Днище (или головка) служит для восприятия тепловой нагрузки и газовых сил, образующихся вследствие сгорания топливно-воздушной смеси.

Уплотняющая часть, состоящая из нескольких поршневых колец, отводит тепло от поршня к цилиндру и препятствует прорыву газов.

Направляющая часть (юбка) поддерживает положение поршня и передает боковое усилие на стенки цилиндра.

Далее каждая из этих частей будет рассмотрена более подробно.

Днище поршня

Днище поршня может иметь разную форму, что зависит от типа двигателя, особенностей смесеобразования и газообмена в цилиндре, расположения форсунок, свечей и клапанов.

Детали с выпуклым днищем обладают повышенной прочностью, однако они работают в камере сгорания линзовидной формы, что увеличивает теплоотдачу и механические потери.

Поршни с вогнутым днищем используются в дизельных моторах и бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Они образуют компактную форму камеры сгорания, однако более склонны к образованию нагара.

Наиболее простыми и распространенными являются поршни с плоскими днищами. Ими оснащаются многие бензиновые двигатели, а также дизельные ДВС вихрекамерного и предкамерного типа.

Днище поршня принимает на себя основную термическую нагрузку, поэтому толщина поршня в этой части больше, чем в других. Чем днище толще, тем больше масса детали, но меньше ее нагрев.

Стандартная толщина днища поршня в обычных двигателях – 7-9 мм, в турбомоторах – 11 мм, в дизельных ДВС – 10-16 мм.

В целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания некоторые виды поршней в области днища и канавки первого компрессионного кольца подвергаются твердому анодированию. В ходе этой операции верхний тонкий слой алюминия преобразуется в керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

Уплотняющую часть поршня составляют поршневые кольца: в современных двигателях используется, как правило, три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер двигателя. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды таких колец имеют вырез. Наибольшие нагрузки воспринимает первое компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали, ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков масла и предупреждения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца. Через них масло, удаленное со стенок цилиндра, поступает внутрь поршня, а затем попадает в поддон картера двигателя.

Некоторые виды маслосъемных колец оснащены пружинным расширителем.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше, чем направляющей. Это связано с повышенным нагревом детали в районе колец. Жаровый пояс имеет еще меньший диаметр, что позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках после термического расширения поршня.

Для уплотнения поршня наибольшее значение имеет материал и качество колец. Чугунные маслосъемные кольца намного надежнее и проще в установке, чем составные. При перегреве их упругость не снижается, поэтому не возникает таких проблем как выброс масла, пропуск газов в картер и пр.

Направляющая часть

Направляющую (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки (приливы), в которых располагается отверстие под поршневой палец. Для фиксации пальца предусмотрены специальные канавки.

Нижняя кромка юбки снабжена буртиком для последующей механической обработки и подгонки поршня. Буртик растачивается с внутренней стороны в том случае, если поршень слишком тяжелый. В местах расположения отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления. Эти зоны не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Чтобы поршень свободно перемещался в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор, величина которого зависит от линейного расширения металла пары «поршень-цилиндр» при нормальной работе ДВС.

Перегрев грозит чрезмерным расширением поршня, образованием на нем задиров и заклиниванием. Однако решать проблему выставлением большого зазора не рекомендуется – это не только снижает уплотняющие свойства поршня, но и грозит выходом двигателя из строя.

Поверхности юбки воспринимают силы бокового давления, в процессе движения поршня испытывают повышенное трение и нагрев. Именно поэтому многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки антифрикционное покрытие (АФП), что позволяет не только защитить детали от усиленного износа, но и облегчить приработку на новом двигателе.

Существуют АФП, которые можно наносить не только в заводских условиях, но и в обычных мастерских, гаражах и прочих помещениях, не оборудованных специальными приспособлениями.

Одним из таких материалов является антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Аэрозольная упаковка делает процесс нанесения этого состава простым и удобным. Полимеризация АФП возможна как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Опыт использования покрытия показал, что оно эффективно снижает трение, предотвращает скачкообразное движение и задиры, сохраняет работоспособность двигателя даже в режиме масляного голодания.

Материал устойчив к длительному воздействию моторного масла и при правильной предварительной подготовке поверхностей не теряет своих свойств на протяжении долгого времени.

MODENGY Для деталей ДВС доступно в наборе со Специальным очистителем-активатором MODENGY, который не только очищает и обезжиривает, но и гарантирует отличную адгезию покрытия.

Требования к поршню мотора

  • Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Он должен быть устойчивым к высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
  • Отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и износ.
  • Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, должен выдерживать механическое воздействие.
  • Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Что скажут металурги

Так как деталь работает в невыносимых условиях, то к металлам, для его изготовления, предъявляются достаточно жесткие требования:

  • для уменьшения инерционных нагрузок у материала должен бить малый удельный вес при достаточной прочности;
  • малый коэффициент температурного расширения;
  • сохранение физических свойств (прочность) при повышенных температурах;
  • значительная теплопроводность и теплоёмкость;
  • минимальный коэффициент трения в паре с материалом стенки цилиндра;
  • значительная сопротивляемость износу;
  • отсутствие усталостного разрушения материала под воздействием нагрузок;
  • низкая цена, общедоступность и легкость механической и других видов обработки в процессе производства.

Понятно, что металла, полностью соответствующего перечисленным требованиям, просто не существует.

Поэтому для массовых автомобильных двигателей поршни изготавливаются в основном из двух материалов – чугуна и сплавов алюминия, а если быть точным, то из силуминовых сплавов, содержащих алюминий и кремний.

Чугунный вариант

У чугуна много плюсов, он твёрд, хорошо переносит повышенные температуры, отличается оптимальной сопротивляемостью к износу, имеет низкий коэффициент трения (пара чугун – чугун). И коэффициент температурного расширения у него ниже чем у алюминиевого поршня.

Но есть и недостатки: низкая теплопроводность, из-за чего температура днища у чугунного поршня больше чем у алюминиевого аналога.

Но основной недостаток чугуна ‒ значительная плотность, а значит вес. Для увеличения мощности и эффективности двигателя конструкторы обычно повышают обороты, но тяжелые чугунные поршни не позволяют это делать по причине высоких инерционных нагрузок.

Поэтому для современных автомобильных двигателей, как бензиновых, так и дизельных, отливают алюминиевые поршни.

Алюминиевый вариант

Алюминий имеет значительно меньший вес нежели чугун, но так как он мягче, толщину стенок поршня приходится увеличивать, в результате вес поршня становится легче всего лишь на 30 – 40 процентов по отношению к чугунному.

Коме того у алюминия повышенный температурный коэффициент расширения, поэтому в тело детали приходится вплавлять термостабилизирующие пластины из стали, и делать увеличенные зазоры.

У алюминия довольно малый коэффициент трения (пара: алюминий – чугун), что хорошо для работы алюминиевых поршней в двигателях с чугунным блоком цилиндров или чугунными гильзами.

На современных двигателях немецких марок – Ауди, Фольксваген, Мерседес нет чугунных гильз. Алюминиевые цилиндры там обработаны специальным способом, так что поверхность стенок получается очень твёрдая и имеет сопротивление износу даже выше чем при установке чугунных гильз.

А чтобы уменьшить трение в паре алюминий – алюминий, проводится железнение поверхности юбки. Таким образом отказ от чугунных гильз намного снижает вес блока цилиндров.

Читать еще:  Основные типы поршней

В кремнеалюминиевые сплавы, из которых делают поршни основной массы автомобильных двигателей, для улучшения показателей добавляют медь, никель и другие металлы.

Поршни серийных автомобилей производятся методом литья, а на форсированных двигателях применяют изделия, изготовленные методом горячей штамповки. Это улучшает структуру материала ‒ увеличивается прочность и устойчивость к износу. Правда, в штампованный вариант невозможно вмонтировать стальные терморегулирующие пластины.

Вот пожалуй и всё. Вами получен необходимый минимум знаний, как выглядит поршень, его конструкции и условиях работы.

Осталось поделится этой информацией с друзьями в соц.сетях, пригласить их на рюмочку чая и в домашней, непринужденной обстановке пригласить их пополнить ряды читателей нашего блога.

А еще вам будет интересно знать про Шатун и Коленчатый вал. Дерзайте, жмите на ссылку!

Назначение поршневых колец бывает двух типов:

1. Компрессионные. Устанавливаются в верхней части поршня, в большинстве моделей предусмотрено от 3 до 7 штук, на один поршень. Они предназначены для дополнительной герметизации пространства между ним и стенками цилиндра. Это обеспечивает отсутствие утечек топливовоздушной смеси в процессе функционирования мотора. Также эти изделия играют большую роль в теплообмене и способны поглощать часть паразитных вибраций, возникающих из-за боковой тяги.

2. Маслосъемные. Устанавливаются ниже компрессионных, предназначены для снятия излишков смазывающей жидкости с поверхности гильзы и улучшение смазки стенок цилиндра. Эти простые, но важные детали сводят к минимуму вероятность попадания масла в камеру сгорания, что ведет к его перерасходу и ухудшению степени сгорания топлива.

Для чего нужны поршневые кольца должен знать каждый автовладелец, так как это высоконагруженная деталь, работающая в экстремальных условиях, что приводит к тому, что они часто выходят из строя. Выполняют они такие функции:

— Сохранение герметичности между поверхностью поршня и стенкой цилиндра.

— Улучшение смазывания и предотвращение попадания масла в камеру сгорания.

Для обеспечения этих функций кольца изготавливают из материалов, отличающихся гибкостью и упругостью. Благодаря этому кольцо самостоятельно регулирует свой диаметр оставаясь в предназначенных для них пазах. При этом заметно уменьшается площадь соприкосновения между стенкой цилиндр и поверхностью поршня, что предотвращает ускоренный износ этих важных деталей и способствует повышению КПД всего мотора.

Из чего делают поршневые кольца двигателя

Производят эти детали из высококлассного чугуна двух разновидностей (ковкого либо серого) или сталей с различными легирующими добавками. Только эти материалы обеспечивают достаточные показатели упругости и других механических свойств. В современных кольцах нередко наносят на их поверхность дополнительные покрытия, придающие им повышенную устойчивость к истиранию либо другие полезные функции.

Наибольшую нагрузку испытывают верхние кольца, поэтому их производят из наиболее качественных сталей с обязательным дополнительным покрытием. Оно может быть:

Наносят покрытия также разными методами, в наиболее продвинутых кольцах применяют многослойные напыления.

Масляные кольца чаще производят из чугуна с однослойным покрытием либо вообще без него. Чугунные кольца вполне неплохо справляются с поставленными задачами, но достаточно быстро изнашиваются и требуют замены. Главное их достоинство – хорошее сочетание цена/качество.

Стальные кольца с покрытиями стоят значительно дороже, но способны дольше сохранять функциональность даже в самых агрессивных и экстремальных условиях работы, поэтому замену их выполнять нужно гораздо реже.

Виды тормозных суппортов и безопасность системы

1 поршневые дисковые тормозные суппорта.

На автомобили устанавливаются в основном одно поршневые суппорта — один цилиндр создающий давление на колодку, вторая колодка просто упирается в корпус суппорта, между колодок тормозной диск.

2 поршневые дисковые тормозные суппорта.

Двух поршневые суппорта различаются на рядное и противоположное расположение поршней.

Рядные 2 поршневые суппорта создают давление на колодку так же, как и на 1 поршневом суппорте — с одной стороны на одну колодку, вторая так же упирается в корпус суппорта.

Противоположное расположение в 2 поршневом суппорте имеет преимущество в плане равномерности создания давления, и возможно, мощности и эффективности по сравнению с рядными 2 поршневыми. Мощность и эффективность в данном случае будет зависеть от характеристик суппортов и самой системы.

3 поршневые дисков ые тормозные суппорта.

Так же, оказывается, существуют и трех поршневые суппорта. Но это большая редкость, да и проще ставить сразу 4 поршневой, более равномерный.

4 поршневые дисковые тормозные суппорта.

Четырех поршневая тормозная машинка создает давление по типу 2 поршневого рядного суппорта, только по 2 поршня на колодку. Такие суппорта считаются оптимальными по мощности и конструкции. Они способны создавать нужное торможение в экстренных ситуациях, более равномерное распределение нагрузок на колодки и диск способствует последнему. В данных машинках отсутствуют направляющие и скоба, так как суппорт жестко крепится с ступице, положение колодок регулируется скобами и поршнями суппорта. Кстати, это самая популярная модель суппорта, на которые мыизготавливаем поршни из нержавеющей стали. Закажите вечные поршни для своего авто!

Обычно данные суппорта изготовлены из цельной алюминиевой заготовки, т.е. монолитны. Но так же встречаются производители, которые изготавливают суппорт из двух частей, впоследствии стягивают две половины, болтами высокой прочности. В плане изготовления последний вариант намного проще для производителей и соответственно дешевле обходится в изготовлении. Но на конечных потребителей себестоимость, как выяснилось, не сильно влияет. 4 поршневые суппорта уже входят в класс спортивных тормозных систем, и цена за комплект на весь авто, часто выше 200 000 рублей.

6 поршневые дисковые тормозные суппорта.

Шести поршневые тормозные суппорта устанавливаются на мощные автомобили, в основном это внедорожники по типу Porsche Cayenne, Volkswagen Touareg и т.д. Шести поршневые суппорта ставят на передние суппорта в тандеме с задними 1, 2 или 4 поршневыми. Так как на передние колеса при торможении идет наибольшее усилие, устанавливают увеличенные диски и тормозные машинки, на задние соответственно диски меньшего диаметра и менее мощные машинки.

На 6 поршневых суппортах часто устанавливаются поршни разных диаметров. Это необходимо для равномерного распределения усилия на колодку и диск. Поршни используются меньшего диаметра, по сравнению с 2х и 4х поршневыми. Сам корпус так же предпочтителен монолитного типа, но так же как и с 4х поршневым суппортов и тут встречаются «половинчатые» модели.

8 поршневые дисковые тормозные суппорта.

Восьми поршневой суппорт создает мощное давление за счет увеличение количества поршней и площади контакта колодки на диск. Конечно, на этой системе стоят увеличенные тормозные диски. Поршни, как и на 6 поршневом – разных диаметров и материалов. Поршни устанавливаются из алюминия, хромированного металла, керамики и даже специального эбонита.

12 поршневые дисковые тормозные суппорта.

Двенадцати поршневой суппорт самый большой из разумно возможных. Он покрывает почти половину огромного тормозного диска. Колесо идет диаметром от 22 дюймов. Данные модели почти все состоят из двух частей, скрепленные болтами. Часто в таких суппортах идут многорядные тормозные колодки для равномерного торможения.

12 поршневые суппорта используются в основном в суперкарах. Часто служат лишь эстетической стороной автомобиля, так как создаваемое усилие торможения не востребовано на столько, насколько требуется. Видоизмененные модели используются в промышленной деятельности, служат тормозными механизмами большегрузных машин, самолетов, кранов и других массивных подвижных машин.

Имеются весьма интересные инженерные решения в плане моделирования суппортов, к примеру, суппорта для автобусов и грузовиков — смещенные, сдвоенные, плавающие суппорта и многие другие. Ранее мы уже публиковали статью на тему супер-суппортов.

Тормозные суппорта с системы крупных ав иалайнеров.

В самолетной промышленности используются довольно интересные модели. Усилие создается кольцевым суппортов на пакет дисков сцепления. Это необходимо для предотвращения перегрева и создания максимального тормозного эффекта при посадке авиалайнера.

Электронный стояночный тормозной механизм.

Помимо видов суппорта, так же выделяется функциональность. Существуют системы механического и электронного управления. К примеру, стояночный тормоз (ручник) он бывает трех видов – механический, гидравлический и электронный. Механический ручник за счет троса и механического элемента в заднем суппорте блокирует колодки в обход главного тормозного цилиндра. Гидравлический, воздействует на колодки за счет гидравлического механизма в суппорте. Так же гидролиния может быть подведена к ручнику в плотную, это увеличивает надежность и «отзывчивость» ручника. Электронный ручник задействует механизмы шестеренок, которые создают давление на колодки.

Системы торможения и «подруливания» ABS и ASR.

Современные автомобили становятся все сложнее и сложнее. Устанавливаются дополнительные элементы электронного управления тормозами. К примеру, уже давно используется, противопробуксовочная система или притормаживание отдельными колесами при начале сноса на скорости при повороте (ASR).

Читать еще:  Основное назначение поршня

Ремонт тормозной системы.

При ремонте тормозных суппортов современных автомобилей стоит учитывать, что может произойти сбой электроники. Например, отключение электроники тормозного суппорта может потребовать коррекции в центральном компьютере.

После ремонта суппртов так же важно правильно восстановить герметичность в гидролиниях. Существуют специальные устройства для прокачки тормозной системы на станциях технического обслуживания. Так же, зная последовательность действий можно прокачать и самостоятельно, но с первого раза может не получиться, будет надежней обратиться в проверенный сервис, тем более данная процедура не сильно затратная.

Виды ремкомплектов в основном делятся на количественные составляющие.

Самые ёмкие, позволяющие восстановить весь узел тормозной системы и больше не возвращаться к проблемам с тормозной системой это пакеты ремкомплектов для полного восстановления тормозной системы, включающие в себя ремкомплект главного тормозного цилиндра, всех механических, гидравлических элементов все цепи. Данные комплекты для обычных автомобилей встречаются редко и находятся в распоряжении у узконаправленных технических специалистов безопасности коммерческого транспорта, в основном эти специалисты обслуживают автобусы, грузовики и самолеты. После замены всех изношенных узлов, все тщательно проверяется, создаются специальные фиксирующие документы, подтверждающие безопасность использования транспортного средства, особенно в авиационной промышленности.

Остальные ремкомплекты, собираются по элементам на каждый суппорт и любой покупатель или технический специалист, может выбрать какие элементы необходимо приобрести для замены.

Для автолюбителей чаще всего существуют небольшые ремкомплекты для точечной замены, например для замены, только внешних пыльников (манжет) суппорта.

Все виды ремкомплектов для своего автомобиля Вы сможете найти у нас в каталоге. Если Вашей модели суппорта нет в каталоге, свяжитесь с нами и мы изготовим ремкомплект специально под Ваши тормозные суппорта!

Виды поршней.

Металлические покрытые хромом

Алюминиевые покрытые хромом

С механическим элементом стояночного тормоза

С проставками из эбонита

С вентиляционными улублениями и вырезами

Мы всегда рады нестандартным заказам и готовы изготовить необычные спортивные поршни из любого материала, или же стандартные, но крайне долговечные для любого автомобиля. Закажите качественные и безопасные поршни суппорта для своего авто из нержавеющей стали, титана или тюнингованные версии.

Виды смазок.

Делятся на виды применения – для поршня суппорта, для направляющих, для колодок, для диска суппорта, для болтов крепления тормозных элементов.

Существует большое количество производителей смазок для каждого элемента тормозного механизма. Самый простой и надежный способ выбрать необходимую марку смазки это узнать, какой производитель тормозных суппортов и приобрести смазывающие элементы именно этого производителя, в этом случае это будет считаться оригинальным материалом, тем самым уменьшится риск приобретения некачественной продукции.

В нашем, постоянно меняющимся рынке автозапчастей, очень трудно уследить за качеством изделий. К примеру, российскому производителю тормозных суппортов, смазку лучше выбрать иностранного производства, так как технологии доступные простому автолюбителю, будут не особого качества. Существую конечно, российские «супер компании», которые производят «лучшее в мире», но часто они закрыты заказами для государства, либо их очень тяжело найти. Так что самый простой и надежный способ описан выше.

Так же в сервисе нуждаются направляющие суппорта, если таковые предусмотрены устройством системы. Скоба суппорта закреплена на ступице (стойке), в скобе имеются отверстия для крепления (скольжения) направляющих, направляющие крепятся на суппорте. За счет такого устройства происходит нужное движение суппорта для равномерного распределения на тормозном диске.

Так же необходимо вовремя заменять гидролинии, тормозные диски, гидравлическую жидкость и датчики износа колодок.

Напишите нам и мы проконсультируем Вас по всем вопросам, касаемых тормозной системы.

Распределение усилия на каждое колесо.

Отдельная тема для рассмотрения, это равномерное давление на тормозные механизмы и АБС (антиблокировочная система).
При экстренном торможении, особенно на неровной и скользкой поверхности, тормозная система должна правильно распределять усилия на колеса. Если система работает исправно, тормозные суппорта не подклинивает, колодки и диски не изношены, жидкости в расширительном бачке достаточно, резина на колесах подобрана правильно и не изношена, то безопасность движения по большей части зависит от водителя, его скорости и манере движения.

Очень важно понимать, что не всегда дорога такая, какой кажется. Бывает, что занос, неравномерное торможение очень легко спровоцировать и на исправном авто. К примеру, кратковременный выезд на лед и одновременное применение тормозов или наезд на препятствие на большой скорости.

Важно соблюдать не только своевременное техническое обслуживание в надежном сервисе, но и соблюдать ПДД, и быть внимательней при специфических погодных условиях, таких как снегопад, туман, дождь и т.д.

Удачи на дорогах, никогда не спешите и будьте вежливыми.

Устройство поршней

Давайте рассмотрим подробнее, какие к поршням обычно предъявляются требования, и как вообще они устроены.

  • Поршень, во-первых, перемещается в цилиндре, что позволяет совершать механическую работу путём расширения продуктов горения топлива, то есть, сжатых газов

Из этого можно сделать вывод, что он должен сопротивляться давлению газов, обладать термостойкостью и уплотнять канал цилиндра.

  • Во-вторых, поршень должен соответствовать требованиям пары трения, чтобы механические потери и износ стали минимальными.
  • В-третьих, он должен выдерживать реакцию шатуна и механическое воздействие со стороны камеры сгорания.
  • В-четвёртых, поршень должен минимально нагружать инерционными силами криво-шатунный механизм, совершая с высокой скоростью возвратно-подступательные движения.

Получается, что все проблемы, связанные с этой значимой частью двигателя, разделить можно на две категории:

  1. Это механические процессы
  2. Тепловые процессы, причём первая намного обширнее второй. Категории имеют достаточно тесную взаимосвязь. Давайте более подробно рассмотрим первую.

Как известно, топливо сгорает в непоршневом пространстве, и при этом выделяет очень большое количество тепла при каждом цикле работы двигателя. Температура уже сгоревших газов в среднем равна 2000 градусов. Часть энергии перейдёт движущимся частям мотора, а остальная станет нагревать двигатель. Энергия, которая останется в итоге, улетит в трубу вместе с обработанными газами. По законам физики два тела могут передавать друг другу тепло до того момента, пока их температуры полностью не сравняются. Соответственно, если поршень периодически не охлаждать, спустя некоторое время он просто-напросто расплавится. Это очень значимый момент для понимания принципов работы всей поршневой группы.

Особенно это важно тогда, когда мотор форсируется. При увеличении мощности мотора автоматически увеличивается количество генерируемого в камере сгорания тепла за одну временную единицу. Конечно, мы видим очень даже нечасто поршни в расплавленном, однако в любой их проблеме обязательно есть упоминается температура, точно также как скорость присутствует в любом ДТП. Конечно, вина здесь лежит на водителе, однако никто бы не пострадал, если бы автомобиль стоял на месте. Дело в том, что высокие температуры ухудшают характеристики всех материалов. Нагрузка в 100 градусов вызовет упругую деформацию, в 300 градусов — деформирует изделие полностью, а в 450 градусов деформирует её. По этой причине нужно либо применять материалы, которые могут выдержать серьёзные нагрузки от высоких температур, либо принимать меры, предотвращающие рост температуры поршня. Обычно делается и то, и другое. Тем не менее, конструкция поршня должна быть такой, чтобы в необходимых местах было определённое количество металла, который способен противостоять разрушению.

Курс общей физики подтверждает тот факт, что тепловой поток направлен к менее нагретым телам от более нагретых. Таким образом, у нас есть возможность увидеть, как температуры распределяются по поршню во время его работы, и определить значимые конструктивные моменты, которые влияют на его температуру, другими словами, понять, каким образом происходит охлаждение. Мы знаем, что больше всех деталей нагревается рабочее тело, то есть, газы в камере сгорания. Совершенно ясно, что в конце концов тепло окажется передано воздуху, который окружает автомобиль – самому холодному, но при определённых обстоятельствах бесконечно теплоёмкому. Омывая корпус двигателя и радиатор, воздух студит блок цилиндров, охлаждающую жидкость и корпус головки. Нам остаётся только найти мостик, по которому поршень отдаёт своё тепло в антифриз и блок. Для этого существую четыре пути. По своему вкладу они абсолютно разные, однако нужно упомянуть о каждом из них, так как они имеют меньшее или большее значение в зависимости от конструкции двигателя.

Первый путь

Это поршневые кольца, он обеспечивает наибольший поток. Так как первое кольцо расположено ближе к днищу, именно оно играет главную роль. Эта самый короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Одновременно кольца прижаты к стенкам цилиндра и к поршневым канавкам. Они обеспечивают более половины всего теплового потока.

Читать еще:  Как устроен поршень автомобиля?

Второй путь

Не так очевиден, однако недооценить его трудно. Второй жидкостью для охлаждения двигателя является масло. Несмотря на свою слабую циркуляцию и относительно небольшой объём, масляный туман имеет доступ к самым нагретым частям мотора. Он от самых горячих точек уносит с собой значительную часть тепла, и отдаёт его в поддон картера. В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью про установку автоматического замка багажника. При применении масляных форсунок, которые направляют струю на внутреннюю поверхность днища поршня, в теплообмене доля масла нередко достигает 30 – 40 процентов. Разумеется, что если мы нагружаем масло больше степени функции теплоносителя, его необходимо будет остудить. Перегретое масло не только потеряет свои свойства, но так же ещё может привести к неисправности подшипников. И чем выше будет температура масло, тем меньше оно сможет перенести через себя тепла.

Третий путь

Через большие бобышки в палец, потом в шатун, и уже затем в масло. Этот способ не так интересен, ведь на пути имеются значительные тепловые сопротивления в виде стальных деталей и зазоров, которые обладают невысоким коэффициентом сопротивления и значительной протяжённостью.

Четвёртый путь

Не связан с охлаждающей жидкостью или маслом. Часть тепла забирает поступившая в цилиндр после такта впуска свежая топливовоздушная смесь. Количество тепла, которое заберёт эта смесь, зависит от степени открытия дросселя и режима работы. Следует отметить, что тепло, которое образуется при сгорании, также пропорционально заряду. Можно сказать, что данный путь охлаждения отличается скоротечностью, обладает импульсным характером, высокоэффективен, пропорционален последующему нагреванию, благодаря тому факту, что тепло отбирается с той же стороны, с которой нагревается поршень.

Также следует рассказать про стандартный приём, который применяется при настройке моторов спортивного типа. Дело в том, что теплоёмкость смеси в значительной степени определяется её составом. Нередко для нормализации работы мотора нужно совсем немного, на 5 – 10 градусов, снизить внутреннюю температуру. Достигается это при помощи лёгкого забогащения смеси. Причём, данный факт никаким образом не влияет на процесс горения, а температура понижается. Порог детонации отодвигается, калильное зажигание исчезает. В данном случае будет лучше немного богаче, чем немного беднее. Моторы, которые работают на метаноле намного меньше предъявляют требований к системе охлаждения из-за теплоты преобразования, которая в 3 раза больше, чем у бензина.

Следует уделить пристальное внимание процессу передачи тепла по поршневым кольцам по причине его большей значимости. Совершенно ясно, что если перекрыть этот путь по каким либо причинам, длительных форсированных режимов двигатель уже не выдержит. Температура станет очень высокой, поршень начнёт плавиться, а двигатель разрушится. Теперь давайте вспомним о такой характеристики, как процессия, которая, казалось бы, никак не влияет на теплообмен. Если человек сталкивался с подержанным автомобилем, он должен чётко представлять себе, что это такое. Это очень значимый параметр, о котором желает знать любой автовладелец, который заботится о состоянии двигателя своего автомобиля. Компрессия косвенно указывает на степень плотности поршневой группы. Это очень важный параметр, если рассматривать его с точки зрения теплопередачи.

Давайте представим ситуацию, что кольцо к стенке цилиндра не прилегает по всей своей длине. В этом случае сгоревшие газы создадут барьер, который будет мешать передаче тепла через кольцо в стенку цилиндра, начиная от поршня, когда будут прорываться в щель. Это равносильно тому, что вы закроете часть радиатора автомобиля, чтобы у него не было возможности охладиться воздухом.

Если у кольца нет тесного контакта с канавкой, мы будем наблюдать ещё более страшную картину. В тех местах, где у газов есть возможность протекать через канавку мимо кольца, участок поршня просто лишается возможности охлаждаться, попадая в своеобразный тепловой мешок. В результате получаем выкрашивание и прогар части огневого пояса, которая прилегает к месту утечки. Именно по этой причине так много внимания уделяется износу канавки и геометрии цилиндра кольца. И главная причина вовсе не ухудшение энергетики. Ведь небольшое количество газов, которые прорываются в картер, не несёт в себе достаточной энергии, чтобы оказать влияние на потерю давления в такте рабочего хода и, соответственно, на потерю двигателем момента. Тем более, если речь идёт о высокооборотном моторе. Намного больше вреда двигателю наносит небольшая плотность в смысле потери надёжности и жёсткости и локальных тепловых перегрузок. Именно по этой причине очень быстро ломаются восстановленные методом перегильзовки блока или замены колец поршни, которые уже вышли из строя. Именно поэтому в первую очередь у спортивных моторов разрушается цилиндр, который имеет меньшую компрессию.

Здесь, видимо, следует коснуться вопроса, обязательно обсуждаемого при изготовлении специальных поршней для тюнинговых или спортивных приложений. Сколько именно у нового поршня будет колец? Какой толщины будут эти кольца? С точки зрения механики лучше, когда колец немного. Чем уже они будут, тем меньше будет потерь в поршневой группе. Однако при уменьшении толщины и высоты колец, будут ухудшаться условия охлаждения поршня, и увеличиваться тепловое сопротивление. Поэтому при выборе конструкции всегда приходится идти на компромисс. Жёсткость рамок увеличивается с быстроходностью мотора. В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью про перенос аккумулятора в багажник автомобиля. Скоротечность процессов снижает требования к уплотнению. Механические потери растут вместе со скоростью, и их нужно уменьшать, иначе всё, что преобразовалось ранее в механическую мощность, просто не достигнет колёс. Между тем, количество вырабатываемого тепла становится больше, поэтому охлаждающий мостик должен быть расширен. Из этого получаем, что кольца должны быть как узкими, так и широкими. Для быстроходности их нужно два, а для эффективности охлаждения поршня — три. Найти оптимальное решение этой задачи должен конструктор. Результаты его работы покажет сбалансированность двигателя.

На сегодняшний день инженеры, которые работают в крупных научных центрах и производственных компаниях, имеют огромный эмпирический материал, на основе которого создают расчётные методы, позволяющие предсказать поле характеристик и температур конкретного изделия с очень большой точностью. Это доступно очень и очень немногим тюнинговым компаниям. В этой статье специально не упоминаются многие значения конкретных величин, которые бы побудили бы некоторых читателей взять в руки калькуляторы. Делать же тепловые расчёты на пальцах совсем не перспективное и абсолютно никому не нужное занятие. Эта статья раскрывает ту сторону происходящих в двигателе процессов, которая очень редко рассматривается, но всегда подразумевается. Я лишь хотел раскрыть необходимость и важность влияния тепла на общую эффективность работы двигателя. Что касается механической части этого вопроса, то о нём мы подробно поговорим в следующий раз.

Подбор запчастей

При выполнении капремонта двигателя необходимо правильно подобрать поршневые кольца, поскольку неправильный подбор приведет либо к отсутствию необходимой компрессии, либо к заклиниванию поршней в цилиндрах с последующим разрушением колец и образованием многочисленных задиров на поршнях и стенках цилиндров. Рассмотрим на примере двигателя ВАЗ-2111, как правильно подобрать нужные детали.

Существует таблица ремонтных размеров поршней и колец, с помощью которой подобрать подходящий диаметр деталей достаточно легко. Базовый диаметр цилиндров мотора ВАЗ-2111 составляет 82 мм, ремонтные поршни имеют увеличенный диаметр: на 0,4 мм для первого ремонта и на 0,8 мм – для второго. Кольца под ремонтные размеры также имеют увеличенный диаметр, и на них проставляется соответствующая маркировка.

В общих чертах процесс капремонта двигателя ВАЗ-2111 выглядит так: цилиндры растачиваются под первый ремонтный размер, при этом оставляется небольшой припуск на хонингование. Затем старые поршни заменяются на новые увеличенного диаметра, и на них монтируются поршневые кольца первого ремонтного размера.

Таблица ремонтных размеров существует для всех двигателей, и подобрать нужный диаметр не составит труда для любого мотора, будь то двигатель ВАЗ или Субару.

Модель двигателя (ВАЗ)Размер колец (мм)
нормальный1-й ремонтный2-й ремонтный
2101, 2103, 2108, 21081, 11117676,476,8
21011, 2105, 2106, 21217979,479,8
21082, 21213, 2110, 111138282,482,8
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector