Поршни двигателя: устройство, назначение, размеры

Несмотря на растущую популярность электромобилей, двигатель внутреннего сгорания все же является основным видом автомобильного двигателя. Данный агрегат имеет аббревиатуру ДВС, и представляет собой тепловую машину, что преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу. Основная составляющая ДВС – это кривошипно-шатунный механизм. Он включает в себя коленчатый вал, вкладыши, шатуны, а также поршни. О последних мы сегодня и поговорим.

Характеристика

Что это за элемент? Поршень – основная составляющая кривошипно-шатунного механизма, которая выполняет сразу несколько функций:

  • Воспринимает давление газов.
  • Передает усилия на шатун.
  • Герметизирует камеру сгорания.
  • Отводит тепло при сгорании топлива.
поршень цилиндра

Таким образом, благодаря поршню реализуется термодинамический процесс двигателя.


Материал

Стоит отметить, что данный элемент подвергается экстремальным нагрузкам, и работает под высоким давлением и температурой. Ввиду этого используются особые материалы для изготовления поршней двигателя. Чтобы элемент не плавился от высоких температур и не деформировался от ударных толчков, его изготавливают из алюминиевого сплава. В редких случаях поршни двигателя делают из стали. Изготавливается данный элемент двумя методами – путем штампования (кованые поршни) или литья под давлением. Последний способ применяется в 90 процентах случаев.

Устройство

Конструкция поршня двигателя предполагает наличие взаимосвязанных элементов. К ним относятся:

  • головка;
  • поршневой палец;
  • бобышки;
  • стопорные кольца;
  • поршневая головка шатуна;
  • стальная вставка;
  • юбка поршня;
  • компрессионные и маслосъемные кольца.
поршневой палец двс

Форма

Поршень являет собой цельный элемент, условно разделенный на две части. Это юбка и днище (головка) поршня. Форма и конструкция его повторяет саму камеру сгорания. Также отметим, что на бензиновых двигателях поршень имеет практически плоскую поверхность головки. В редких случаях на днище могут присутствовать канавки для полного открытия клапанов (это так называемые безвтыковые поршни). Зачастую такие применяются на ВАЗах ("Приора", "Калина", "Гранта" и так далее). На большинстве бензиновых иномарок днище поршня имеет абсолютно ровную поверхность.


Если говорить о дизельных двигателях, здесь конструкция немного иная. В таких моторах используются поршни с камерой сгорания определенной формы. Благодаря ей обеспечивается лучшее смесеобразования (за счет хорошего завихрения). На таких поршнях форма днища не бывает плоской.

Но вне зависимости от того, дизельный это или бензиновый мотор, на поршне всегда есть канавки для установки колец. Сама юбка имеет конусо- или бочкообразную форму. Это сделано для того, чтобы компенсировать расширение поршня при нагреве. Отметим, что на поверхность юбки дополнительно наносится слой графита или дисульфида молибдена. Эти компоненты выполняют роль антифрикционного материала. Также в юбке есть отверстия для крепления поршневого пальца. Их еще называют бобышками.

Охлаждение

Ранее мы сказали, что поршень цилиндра двигателя подвергается экстремальным нагрузкам. В частности, днище и юбка терпят высокие температурные нагрузки. Чтобы материал не перегревался, обеспечивается масляное охлаждение. Это может быть:


  • Масляный туман в цилиндре.
  • Циркуляция смазки по змеевику головки поршня.
  • Разбрызгивание масла через форсунку, канал в районе колец или специальное отверстие в шатуне.
кольца на поршни

Разбрызгивается жидкость под давлением. Оно может достигать четырех атмосфер, в зависимости от оборотов двигателя. Таким образом, моторное масло выполняет не только функцию смазывания, но и теплоотвода.

Кольца

На поршни данные элементы устанавливаются всегда. Их главная задача – обеспечить плотное соединение между поршнем и стенками камеры сгорания двигателя. Кольца изготавливаются из особых марок чугуна. Стоит отметить, что данные элементы являются основным источником трения в силовой установке. Потери могут достигать до 25 процентов от всех механических нагрузок в ДВС.

Расположение колец и их число может быть разным. Но в 90 процентах случаев используется такая схема: два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Первые служат для исключения прорыва газов из камеры в картер мотора при воспламенении смеси и рабочем такте двигателя. Первое компрессионное кольцо имеет трапециевидную форму. Второе – коническую с небольшим подрезом. В маслосъемных же имеется пружинный расширитель и дренажные отверстия.

Отметим, что на дизельных двигателях устанавливается металлическая вставка, что способствует реализации максимальной степени сжатия.

поршневой палец

И если компрессионное кольцо служит, чтобы препятствовать прорыву газов, то маслосъемное обеспечивает удаление масла с поверхности стенок цилиндров ДВС. Это исключает попадание смазки в камеру сгорания. Но на автомобилях с большим пробегом кольца не обеспечивают такого уплотнения, и часть смазки просачивается в камеру. Как результат – повышение расхода масла и характерный сизый дым из выхлопной трубы.

Крепление

Как соединяется поршень двигателя с шатуном? Крепится он при помощи стального пальца трубчатой формы. Обычно на современных ДВС используется плавающий палец. Он может проворачиваться в поршневой головке и бобышках при работе двигателя, а чтобы исключить смещение, элемент фиксируется с двух сторон стопорными кольцами.

поршень двигателя

Жесткое крепление концов пальца применяется очень редко. Конструкция, включающая в себя поршень, палец и кольца, имеет название «поршневая группа». В свою очередь, она является составной частью кривошипа.

Поршни ВАЗ-2110: технические характеристики

Напоследок приведем данные о поршнях автомобиля ВАЗ десятого семейства. Эти элементы имеют плоскую поверхность днища и изготавливаются из алюминия. Нормальный диаметр составляет 82 миллиметра. Ремонтный размер – на 0,4 миллиметра выше. Отметим, что таких размеров два. Второй ремонтный имеет диаметр в 82,8 миллиметра. Размер жарового пояса – 7,5 миллиметров. Диаметр поршневого пальца – 22 миллиметра. Объем выборок в поршне – 11,8 кубических сантиметров. Компрессионная высота – 37,9 миллиметра.

Итак, мы выяснили, что такое поршень, как он устроен, из чего изготавливается.

Поршень - это деталь двигателя автомобиля. Устройство, замена, ...
Поршень является одним из элементов кривошипно-шатунного механизма, на котором основан принцип работы большинства двигателей внутреннего сгорания. Такие детали имеют три составных части. Их особенности определяются прежде всего материалом и способом ...
далее
Кованые поршни для разных марок автомобилей
Кованые поршни являются усовершенствованными аналогами литых деталей, применяемых на большинстве автомобилей. Поршни такого типа рассчитаны на более сложные условия эксплуатации, поэтому их устанавливают на спортивные и гоночные автомобили и при ...
далее
Газопоршневая электростанция: принцип действия. Эксплуатация и ...
Газопоршневая электростанция используется в качестве основного или резервного источника энергии. Для работы устройства требуется доступ к горючему газу любого типа. Многие модели ГПЭС дополнительно могут генерировать тепло для отопления и холод для ...
далее
Поршневая группа: комплектация и устройство
Весьма важный механизм, входящий в комплектацию автомобиля. Без него двигатель не мог бы осуществлять свою работу нормально. Поэтому следует рассмотреть, как же работает эта группа.
далее
ВАЗ турбо: с чего начать, инструкция по турбированию
Практически все автолюбители сегодня стараются как-нибудь выделить свой автомобиль из потока, сделать машину особенной. Улучшением ходовых качеств занимаются чуть ли не сразу после приобретения. Нередко на дорогах можно встретить турбо ВАЗ. С ...
далее
Узнаем как производится раскоксовка поршневых колец?
Раскоксовка поршневых колец – это процесс удаления накопившегося на стенках поршня нагара, то есть коксовых отложений, которые образуются вследствие сгорания топливно-воздушной смеси при работе мотора.
далее
Узнаем как производится раскоксовка поршневых колец?
Приора жрет масло: возможные причины и рекомендации по устранению проблемы
Владельцы автомобилей «Лада Приора» нередко сталкиваются с повышенным потреблением масла. Роль моторных масел в работе двигателя очень важна. Одна из главных задач – образование пленки с низкими коэффициентами трения на поверхностях трущихся поверхностей. Смазочные жидкости также охлаждают элементы поршневой группы и механизма ГРМ. Масло транспортирует нагар, частицы металла к фильтру. Многие владельцы хотели бы узнать, по каким причинам «Приора» жрет масло.
далее
Приора жрет масло: возможные причины и рекомендации по устранению проблемы
Двигатель Ванкеля: устройство, принцип работы
Двигатель внутреннего сгорания – гениальное изобретение человечества. Благодаря ДВС стал существенно развиваться технический прогресс. Существует несколько видов данных установок. Но наиболее известные – шатунно-поршневые и роторно-поршневые.
далее
Двигатель Ванкеля: устройство, принцип работы
Назначение и устройство двигателя внутреннего сгорания
Более сотни лет в качестве силовых установок большинства машин и механизмов используются двигатели внутреннего сгорания. В начале 20-го века они заменили собой паровой мотор внешнего сгорания. ДВС сейчас является самым экономичным и эффективным среди прочих моторов. Давайте рассмотрим устройство двигателя внутреннего сгорания.
далее
Назначение и устройство двигателя внутреннего сгорания
Коленвал – это что? Устройство, назначение, принцип работы
Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.
далее
Коленвал – это что? Устройство, назначение, принцип работы