Конструкция поршней двс: конструктивные элементы, признаки и причины их износа

by admin

конструктивные элементы, признаки и причины их износа

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.


Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя, подвержен механическим повреждениям и износу.

Ежедневная эксплуатация автомобиля способствует выработке ресурса деталей, на что указывает:

  • Повышенный расход масла
  • Синий дым из выхлопной трубы
  • Нагар на свечах зажигания
  • Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
  • Снижение мощности двигателя и т. д.

Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в частности, поршневой группы. Далее отметим, какие проблемы для нее наиболее актуальны.


Задиры и нагар на днище поршня


Появляются вследствие перегрева поршня из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, несоответствия размера детали рекомендованным, неисправности системы охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.



Следы от ударов на днище поршня


Свидетельствуют о слишком большом выступе поршня, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на днище поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения.


Наплавления и расплавление металла на поверхностях


Указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска и его количество, неисправность впрыскивающих форсунок.


Трещины на днище поршня и в полости камеры сгорания


Говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном впрыске смеси. Трещины могут появиться при установке поршней в неподходящей к ним по форме полости камеры сгорания.


Повреждения поршневые колец


Возникают вследствие неправильной установки поршней, избытке топлива в камере сгорания, вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки.


Радиальный износ поршня


Наблюдается из-за избыточного количества топлива в камере сгорания. Такая проблема является следствием сбоев в процессе приготовления смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давлении сжатия. Осевой износ возникает в результате загрязнения поршня во время приработки ДВС.


Износ юбки поршня


Повреждения на юбке могут возникать по нескольким причинам. Ассиметричное пятно контакта на боковой поверхности тронка обычно вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра, большим люфтом шатунного подшипника, наклонно просверленными отверстиями в головках шатунов.

Задиры образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом запуске двигателя.



Поверхности трения юбки поршней истираются также из-за попадания топлива в масло, неисправного пускового устройства холодного двигателя, недостаточного сжатия, перебоев в зажигании и работе ДВС на переобогащенной воздушно-топливной смеси.


Кавитация гильз


Кавитация – основная причина выхода гильз из строя. Это явление вызвано недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.


Масляный нагар на днище цилиндра


Такие отложения возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания. Это вызвано, в свою очередь, неисправностью деталей, прорывом газов с проникновением масла во всасывающий тракт, недостаточным отделением масляного тумана от картерных газов.

Возврат к списку

конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

  • Высокой механической прочностью
  • Хорошей теплопроводностью
  • Малой плотностью
  • Незначительным коэффициентом линейного расширения
  • Антифрикционными свойствами
  • Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.


Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).


Рассмотрим каждый компонент подробнее.


Днище поршня


Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть


К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.


Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.


Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.


Направляющая часть


Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».



Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.


Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.


Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

  • Повышенный расход моторного масла и топлива
  • Выделение из выхлопной трубы синего дыма
  • Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Снижение мощности двигателя и т. д.
  • Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.


Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.


К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.


Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.


Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т. д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.


Все, что вы хотели знать о поршнях – Статья – Автомобиль и водитель

Кусочки алюминия внутри вашего двигателя живут в огненном аду. При полностью открытой дроссельной заслонке и 6000 об/мин поршень бензинового двигателя подвергается воздействию силы почти в 10 тонн каждые 0,02 секунды, поскольку повторяющиеся взрывы нагревают металл до более чем 600 градусов по Фаренгейту.

В наши дни этот цилиндрический Аид горячее и интенсивнее, чем когда-либо, и для поршней, скорее всего, станет только хуже. Поскольку автопроизводители стремятся к повышению эффективности, производители поршней готовятся к будущему, в котором самые мощные безнаддувные бензиновые двигатели будут производить 175 лошадиных сил на литр по сравнению со 130 сегодняшними. С турбонаддувом и повышенной мощностью условия становятся еще более жесткими. За последнее десятилетие рабочая температура поршня поднялась на 120 градусов, а пиковое давление в цилиндре увеличилось с 1500 фунтов на квадратный дюйм до 2200 фунтов на квадратный дюйм.

Поршень рассказывает историю о двигателе, в котором он находится. Коронка может показать отверстие, количество клапанов и то, впрыскивается ли топливо непосредственно в цилиндр. Тем не менее, конструкция и технология поршня также могут многое сказать о более широких тенденциях и проблемах, стоящих перед автомобильной промышленностью. Выдумывая максиму: как движется автомобиль, так работает и двигатель; и как движется двигатель, так движется и поршень. В поисках лучшей экономии топлива и снижения выбросов автопроизводители требуют более легких поршней с меньшим коэффициентом трения и выносливостью, чтобы выдерживать более жесткие условия эксплуатации. Именно эти три проблемы — долговечность, трение и масса — поглощают рабочие дни поставщиков поршней.

Во многих отношениях развитие бензиновых двигателей идет по пути, проложенному дизелями 15 лет назад. Чтобы компенсировать 50-процентное увеличение пикового давления в цилиндре, некоторые алюминиевые поршни теперь имеют вставку из железа или стали для поддержки верхнего кольца. Для самых горячих бензиновых двигателей скоро потребуется охлаждающая галерея или закрытый канал на нижней стороне головки, который более эффективен для отвода тепла, чем сегодняшний метод простого распыления масла на нижнюю часть поршня. Разбрызгиватели стреляют маслом в маленькое отверстие в нижней части поршня, которое питает галерею. Однако кажущаяся простой технология непроста в производстве. Создание полого канала означает отливку поршня из двух частей и их соединение трением или лазерной сваркой.

На поршни приходится не менее 60 процентов трения двигателя, и улучшения здесь напрямую влияют на расход топлива. Снижающие трение пропитанные графитом смоляные накладки, нанесенные трафаретной печатью на юбку, теперь почти универсальны. Поставщик поршней Federal-Mogul экспериментирует с конической поверхностью маслосъемного кольца, что позволяет уменьшить натяжение кольца без увеличения расхода масла. Трение нижнего кольца может разблокировать до 0,15 лошадиных сил на цилиндр.

Автопроизводители также жаждут новых покрытий, снижающих трение между деталями, которые трутся или вращаются друг о друга. Твердое и скользкое алмазоподобное покрытие, или DLC, перспективно для гильз цилиндров, поршневых колец и поршневых пальцев, где оно может устранить необходимость в подшипниках между пальцем и шатуном. Но это дорого и мало применимо в современных автомобилях.

«[Производители] часто обсуждают DLC, но попадут ли они в серийные автомобили — это знак вопроса», — говорит Йоахим Вагенбласт, старший директор по разработке продуктов в Mahle, немецком поставщике автозапчастей.

Все более сложное компьютерное моделирование и более точные методы производства также позволяют создавать более сложные формы. В дополнение к чашам, куполам и углублениям клапана, необходимым для обеспечения зазора и достижения определенной степени сжатия, асимметричные юбки имеют меньшую и более жесткую область на упорной стороне поршня для снижения трения и концентрации напряжений. Переверните поршень, и вы увидите конические стенки толщиной едва ли более 0,1 дюйма. Более тонкие стенки требуют более жесткого контроля за допусками, которые уже измеряются в микронах или тысячных долях миллиметра.

Более тонкие стены также требуют лучшего понимания теплового расширения объекта, который иногда должен нагреваться от нуля до нескольких сотен градусов за считанные секунды. Металл в вашем двигателе неравномерно расширяется при нагревании, поэтому оптимизация допусков требует опыта проектирования и точных возможностей обработки для создания небольших эксцентриситетов в деталях.

«Ничто из того, что мы делаем, не является прямым или круглым, — говорит Кери Уэстбрук, директор по разработкам и технологиям в Federal-Mogul. «Мы всегда строим некоторую компенсацию».

Поршни дизельных двигателей претерпевают собственную эволюцию по мере того, как пиковое давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм. Mahle и Federal-Mogul предсказывают переход от литого алюминия к поршням из кованой стали. Сталь плотнее алюминия, но в три раза прочнее, благодаря чему поршень более устойчив к более высоким давлениям и температурам без увеличения веса.

Сталь позволяет заметно изменить геометрию за счет уменьшения высоты сжатия поршня, определяемой как расстояние от центра поршневого пальца до вершины головки. На эту площадь приходится 80 процентов веса поршня, поэтому короче обычно означает легче. Важно отметить, что более низкая компрессионная высота не только сжимает поршни. Это также позволяет использовать более короткий и легкий блок двигателя, поскольку высота платформы уменьшена.

Mahle производит стальные поршни для передовых турбодизельных двигателей, таких как Audi R18 TDI, четырехкратный победитель Ле-Мана, и двигатель Mazda LMP2 Skyactiv-D. В конце этого года компания начнет поставки своих первых стальных поршней для серийного дизельного двигателя малой грузоподъемности — 1,5-литрового четырехцилиндрового двигателя Renault.

Непреходящая актуальность двигателя внутреннего сгорания обусловлена ​​постоянной эволюцией его компонентов. Поршни не сексуальны. Они не такие модные, как литий-ионный аккумулятор, не такие сложные, как коробка передач с двойным сцеплением, и не такие интересные, как дифференциал с вектором крутящего момента. Тем не менее, после более чем столетия автомобильного прогресса поршни с возвратно-поступательным движением продолжают производить большую часть движущей силы.

1. Ferrari F136

Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

Применение: Ferrari 458 Italia (показано) , 458 Spids

Тип двигателя: DOHC V-8

Рабочий объем: 274 куб. дюйма, 4497 ​​см3

Удельная мощность: 125,0 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 9000 об/мин

Отверстие: 3,70 дюйма

Вес: 2,1 фунта

2. Ford Fox

Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

Применение: Ford Fiesta (показано) , Focus

: рядный 3-цилиндровый DOHC с турбонаддувом

Рабочий объем: 61 куб. дюйм, 999 см3

Удельная мощность: 123,1 л.с./л.

Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин

Отверстие: 2,83 дюйма

Вес: 1,5 фунта

3. Cummins ISB 6.7

Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

. : рядный шестицилиндровый дизельный двигатель с толкателем и турбонаддувом

Рабочий объем: 408 куб. дюймов, 6690 куб.см

Удельная мощность: 55,3 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 3200 об/мин

Отверстие: 4,21 дюйма

Вес: 8,9 фунта

4. Ford Coyote

Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

. Тип двигателя: DOHC V-8

Рабочий объем: 302 куб. дюйма, 4951 куб.см

Удельная мощность: до 84,8 л.с./л

Максимальная частота вращения двигателя: 7000 об/мин

Отверстие: 3,63 дюйма

Вес: 2,4 фунта

5. Fiat Fire 1.4L Turbo

РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применение: Dodge

8; Фиат 500 Абарт

(на фото) , 500L, 500 Turbo

Тип двигателя: рядный четырехцилиндровый SOHC с турбонаддувом

Рабочий объем: 83 куб. дюйма, 1368 см3

Удельная мощность: до 117,0 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин

Отверстие: 2,83 дюйма

Вес: 1,5 фунта

6. Cummins ISX15

РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применение: тяжелые грузовики (показан International Prostar)

Тип двигателя: рядный шестицилиндровый дизель SOHC с турбонаддувом

Рабочий объем: 912 куб. дюймов, 14 948 куб. см

Удельная мощность: до 40,1 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 2000 об/мин

Отверстие: 5,39 дюйма

Вес: 26,4 фунта

7. Chrysler LA-серии Magnum V-10

Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Стихл США, производитель

Приложения: Dodge Viper (показано)

Тип двигателя: Pushrod V-10

Рабочий объем: 512 куб. дюймов, 8382 куб. см

Удельная мощность: 76,4 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 6400 об/мин

Отверстие: 4,06 дюйма

Вес: 9 шт.0008 2,8 фунта

8. Ford Ecoboost 3.5L

Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

Применение: Ford Expedi (на фото) , Телец ШО, Транзит; Lincoln MKS, MKT, Navigator

Тип двигателя: с двойным турбонаддувом DOHC V-6

Рабочий объем: 213 куб. дюймов, 3496 куб.см

Конкретный выход: до 105,8 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин

Отверстие: 3,64 дюйма

Вес: 2,6 фунта

9. Toyota 2Ar-Fe

Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

Применение: Scion TC (показано) ; Toyota Camry, RAV4

Тип двигателя: DOHC, рядный, четыре

Рабочий объем: 152 куб. дюйма, 2494 куб.см

Удельная мощность: до 72,2 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин

Отверстие: 3,54 дюйма

Вес: 2,5 фунта

10. STIHL MS441 Цепная пила

Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель

Применение: MS441 C-M Magnum Saw Saw (показано) , MS4413 MS441 C-M Magnum Saw (показано) , MS44418 MS441 C-M Magnum Saw (показано) , MS441448 MS441 C-M Magnum Saw (показано) , MS4441448 C-M Magnum Saw (показано), MS44414418 MS441 C-M. Цепная пила C-MQ Magnum

Тип двигателя: двухтактный одноцилиндровый

Рабочий объем: 4 куб. дюйма, 71 см3

Удельная мощность: 79,7 л.с./л

Максимальная скорость двигателя: 13 500 об/мин

Отверстие: 1,97 дюйма

Вес: 0,4 фунта

11. Chrysler Hellcat 6.2L

РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Применение: Dodge Challenger SRT Hellcat

Тип двигателя: толкатель V-8 с наддувом

Рабочий объем: 376 куб. дюймов, 6166 куб.см

Удельная мощность: 114,7 л.с./л.

Максимальная скорость двигателя: 6200 об/мин

Отверстие: 4,09 дюйма

Вес: 3,0 фунта

РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

По мере увеличения нагрузки на поршни растут и требования к шатунам. Более высокое давление сгорания приводит к большим нагрузкам на стержни, соединяющие поршни с кривошипом. За редким исключением экзотических деталей из титана, шатуны обычно либо изготавливаются из порошковой стали, прессуются и нагреваются в форме, либо выковываются из стальной заготовки для более высокопроизводительных приложений. Основным технологическим сдвигом является растрескивание крышек шатунов как для порошковых, так и для кованых шатунов. Раньше шатун и торцевая крышка шатуна изготавливались как отдельные детали. Стержни с треснутыми крышками выходят из формы как единое целое в форме накидного ключа. Конец шатунной шейки травится, а затем защелкивается пополам с помощью пресса. Полученная неровная поверхность улучшает выравнивание; обеспечивает более надежное соединение крышки со стержнем; и позволяет использовать более тонкий и легкий шатун в сборе.

РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Неметаллические поршни: Керамика и композиты обеспечивают привлекательность более низкого теплового расширения, меньшего веса, более высокой прочности и жесткости по сравнению с алюминий. В 1980-х Mercedes-Benz использовал грант правительства Германии для создания двигателя 190E с поршнями из углеродного композита, который без проблем проехал 15 000 миль. В то время как технология надежна, производство было ограничивающим фактором. А 1990 Исследование НАСА показало, что обработка одного поршня из углерод-углеродной заготовки стоит 2000 долларов. Альтернативой был трудоемкий процесс ручной укладки.

Роторы Ванкеля: Хорошо, хорошо, мы знаем, что это не возвратно-поступательный поршень, но чугунный треугольный ротор является аналогом поршня двигателя Ванкеля, потому что он преобразует энергию сгорания в крутящий момент. Пока новой Mazda RX не предвидится, нашей единственной надеждой на возрождение роторного двигателя остается Audi, которая дразнила нас расширителем диапазона Ванкеля в своей гибридной концепции Audi A1 e-tron 2010 года.

Овальные поршни: В то время, когда двухтактные мотоциклетные двигатели были нормой, в 1979 году Honda представила на Всемирном Гран-при мотоциклов четырехтактный двигатель. Это один из самых странных двигателей в истории. Мотоцикл Honda NR500 GP был оснащен двигателем V-4 с углом V-образного сечения 100 градусов, овальными цилиндрами с восемью клапанами на каждом и двумя шатунами на поршень. Герметизация овальных поршней оказалась сложной задачей (первоначальный бизнес Соитиро Хонды заключался в поставке поршневых колец для Toyota), но это было одной из меньших забот команды. Велосипеды регулярно выбывали из гонок World GP и иногда не проходили квалификацию. В течение трех лет Honda вернулась к традиционному двухтактному гоночному двигателю.

Двигатели с оппозитными поршнями: Дизельный двухтактный двигатель EcoMotors с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC) заявляет об улучшении эффективности на целых 15 процентов по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия. Разместив камеру сгорания между двумя поршнями, компания устранила головки цилиндров и клапанный механизм, которые являются источниками значительных потерь тепла и трения. Двигатель OPOC с меньшим количеством деталей также должен быть дешевле и легче, если он не окажется на полке с фантастическим карбюратором Fish.

Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Поршень: конструкция, функции, материалы и качество

Поршень является основной частью двигателей внутреннего сгорания. Он совершает возвратно-поступательное движение и преобразует тепловую энергию в механическую энергию. Он перемещается вверх и вниз внутри цилиндра, когда двигатель вырабатывает мощность. Назначение поршня — выдерживать расширение газов и направлять его на коленчатый вал. Он передает силу взрыва на коленчатый вал и, в свою очередь, вращает его. Поршень поставляется с кольцами, которые уплотняют его и стенку цилиндра. Это довольно сложно с точки зрения дизайна.

Поршень с плоской головкой

Эффективность и экономичность двигателя в первую очередь зависят от плавной работы поршня. Он должен работать в цилиндре с минимальным трением и выдерживать высокие взрывные силы в цилиндре. Кроме того, он также должен выдерживать очень высокую температуру более 2000⁰C во время работы. Он должен быть как можно прочнее, а его вес должен быть как можно меньше.

Функции поршня:

  1. Для получения тяги от взрыва и передачи усилия на коленчатый вал через шатун.
  2. Также в качестве уплотнения, чтобы высокое давление сгорания не попадало в картер.
  3. Служит направляющей и опорой для малого конца шатуна.

Он также должен обладать следующими необходимыми качествами:

  1. Жесткость, чтобы выдерживать высокое давление.
  2. Меньший вес, чтобы свести силы инерции к минимуму и обеспечить более высокие обороты двигателя.
  3. Бесшумность в работе как при прогреве, так и при нормальной работе.
  4. Его конструкция должна предотвращать судороги.
  5. Материал должен иметь хорошую теплопроводность для эффективной теплопередачи. Таким образом, снижается риск детонации и обеспечивается более высокая степень сжатия.
  6. Его материал также должен иметь низкую способность к расширению.
  7. Обеспечивают устойчивость к коррозии в результате горения.
  8. Он должен быть как можно короче, чтобы уменьшить общий объем двигателя.
  9. Должен иметь длительный срок службы.

Дизайн:

Конструкция поршня зависит от двигателя. Во многом это зависит от конструкции головки блока цилиндров. Верхняя часть поршня называется головкой или короной. Как правило, недорогие маломощные двигатели имеют поршень с плоской головкой. Однако в некоторых случаях, когда дело доходит до клапанов очень близко, инженеры предусматривают разгрузку клапана в коронке. Поршни в некоторых высокопроизводительных двигателях имеют приподнятый купол, который увеличивает степень сжатия и регулирует сгорание.

Формы днища

В некоторых двигателях используются специальные выпуклые поршни для придания желаемой формы камере сгорания и головке блока цилиндров. В случае, если коронка содержит часть камеры сгорания, можно более точно контролировать степень сжатия. Однако у этой конструкции есть недостаток. В такой конструкции через поршень и кольца проходит большое количество тепла.

Поршень:

В верхней части поршня по окружности прорезаны канавки для установки поршневых колец. Вы знаете полосы между канавками как «площадки». Роль площадок заключается в том, чтобы поддерживать кольца против давления газа. Площадки также направляют кольца, поэтому они свободно вращаются по окружности. Опорные перемычки передают усилие взрыва непосредственно от головки поршневого пальца к бобышкам поршневого пальца. Таким образом, он снимает большие нагрузки с кольцевых канавок.

Дизайн и конструкция

Юбка:

Часть под поршневыми кольцами называется «юбкой». Ее роль заключается в формировании направляющей и поглощении боковой нагрузки, создаваемой давлением газа. Юбка имеет выступы на внутренней стороне для поддержки булавки. Он довольно плотно прилегает к цилиндру; однако он отделен от стенок цилиндра смазочным маслом. Силы сгорания передаются от головки к шатуну через ребра внутри поршня. Кроме того, бобышки действуют как опорная поверхность для качательного движения шатуна. Перемычки толстого сечения передают тепло от головки к бобышкам и юбке поршневого пальца.

Раньше в двигателях использовался чугун из-за его износостойкости. Однако в современных двигателях используется алюминиевый сплав, содержащий кремний, для поршней, чтобы уменьшить вес. Он в три раза легче алюминия, поэтому имеет меньшую инерцию. Кроме того, алюминиевый сплав обладает высокой теплопроводностью, что позволяет ему меньше нагреваться.

Зазор поршня:

Обычно диаметр поршня немного меньше диаметра отверстия цилиндра. Поэтому пространство между ним и стенкой цилиндра называется поршневым зазором. Этот зазор необходим по следующим причинам.

  1. Обеспечивает пространство для смазочной пленки, уменьшающей трение между поршнем и стенкой цилиндра.
  2. Предотвращает судороги. Поршень и блок цилиндров расширяются из-за очень высоких температур. Однако система охлаждает цилиндр лучше, чем поршень. Следовательно, между ними должен быть достаточный зазор, чтобы он мог расширяться.
  3. Без достаточного зазора поршень не сможет работать в цилиндре, что снизит его эффективность.

Величина зазора зависит от размера отверстия цилиндра и материала поршня. Но, как правило, это от 0,025 мм до 0,100 мм. Во время работы пленка смазочного масла заполняет зазор. Поэтому техники должны поддерживать надлежащий зазор между поршнем и цилиндром при капитальном ремонте двигателя.

Тепловой барьер

Эффекты зазора:

Если зазор слишком мал, это увеличит трение, что приведет к потере мощности. Если зазор слишком велик, это приведет к «хлопанию поршня». Это означает внезапную тряску поршня, когда он движется вниз в рабочем такте, вызывая отчетливый шум. По мере прогрева двигателя этот зазор уменьшается, и шум обычно исчезает. Производители используют специальные сплавы и разные конструкции для уменьшения шлепков.

Comments |0|

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
Category: Разное