846847

Поршень

Поршень – это есть главный боец в двигателе. Он постоянно находиться на линии огня и лицом к лицу встречается с энергией, рождающейся в двигателе. Извините за каламбур, что-то понесло меня не в ту степь немного.

Если серьезно, то поршень относится к подвижным деталям кривошипно-шатунного механизма и играет одни из ключевых, если не главнейшие роли в двигателе.

Поршень, это основа основ в теории двигателей внутреннего сгорания. Он не то, что там, что-то куда-то передает, все гораздо сложнее, он изначально создает условия для работы двигателя и потом пожинает плоды своего труда. Нет, все-таки несет меня куда-то. Ладно, идем дальше.

Поясню. Как вы знаете, в работе современного автомобильного двигателя происходит 4 такта. И лишь 3 такт является рабочим, все остальные подготовительные. Но поршню бедолаге, приходиться работать и выполнять важнейшие задачи постоянно во всех 4 тактах.

Он создает разряжение в цилиндре, когда идет вниз на такте впуска и этим самым засасывает атмосферный воздух в цилиндр. Далее этот воздух, поршень сжимает, когда идет вверх на такте сжатия. Сжимаемый воздух сильно нагревается и повышает давление в цилиндре, создаются благоприятные условия для поджигания топлива, добавляемому к этому воздуху. После сгорания, происходит интенсивное расширение газов, которое опять же первым встречает и воспринимает на себя поршень.

Это и есть рабочий ход двигателя, при котором поршень принимает это давление и передает его дальше через шатун на кривошип коленчатого вала, заставляя того крутиться. После того как поршень передал это давление на коленчатый вал, он опять идет вверх, уже для того чтобы выдавить из цилиндра остатки продуктов распада углеводородов, то есть отработавшие газы. Выдавливая их, поршень подготавливает цилиндр к повторению нового рабочего цикла из 4 тактов.

Кроме того, поршень настолько, насколько это возможно, предотвращает прорыв газов из полости цилиндра в картер и наоборот, из картера мешает маслу попадать в цилиндр, хотя в реальности это все-таки происходит даже на новом двигателе.

Для совершения стольких важных дел, поршень просто обязан иметь большой запас прочности и выверенную идеальную конструкцию.

От поршня требуются: высокая температурная прочность , высокая физическая прочность для устойчивости к разрушению и малый вес, чтобы не отбирать у двигателя мощность.

Поршень изготавливается чаще всего из алюминиевых сплавов со всевозможным добавлением, например с добавлением кремния.

Конструктивно поршень состоит из двух частей: из головки и направляющей. Головка разделяется на днище и уплотняющую часть, а направляющая состоит из юбки, в которой имеется отверстие под поршневой палец.

Диаметры головки на направляющей разные , хоть с виду кажется все идеально ровным. Сделано так потому, что при работе поршень нагревается неравномерно, днище напрямую контактирует с очагом воспламенения и поэтому соответственно нагревается гораздо сильнее.

Нижняя часть поршня не столь интенсивно нагревается , да тем более еще и охлаждается моторным маслом из картера и рассеивает нарастающее тепло от днища через холодильники, такие специальные углубления или вставки, расположенные на торцах отверстий под поршневой палец, называемых бобышками. А как вы знаете металлы при нагревании расширяются. Поэтому, чтобы расширяющиеся поршни не заклинили в цилиндре и не наделали там плохих дел, диаметр поршня в верхней и нижней части не значительно, но разнится.

Более того, помимо разного диаметра , поршень имеет еще и разную окружность. Так например юбка имеет форму овала, а не круга. Сделано это опять же в связи с особенностями работы поршня. Дело в том, что поршень когда ходит вверх вниз, при перекладке направления, взаимодействует со стенками цилиндра в основном лишь двумя своими сторонами, а не всей окружностью. Поэтому, чтобы уменьшить стук, издаваемый стенками цилиндра, юбка поршня имеет форму овала.

Для этих же целей, в некоторых двигателях применяются еще и смещения в сторону боковой нагрузки отверстий под поршневые пальцы.  Эти отверстия называются бобышками. В них проточены канавки под стопорные кольца, предотвращающие перемещение поршневого пальца.

Про направляющую часть поршня поговорили, вернемся к головке. Головка поршня состоит из днища и уплотняющей части. Днище поршня своей наружной частью является одной из стенок камеры сгорания. Форма днища может быть очень разнообразной в зависимости от конфигурации и типа двигателя.

Бывают формы плоские, выпуклые и со всевозможными углублениями. Бывает даже так, что углубление в поршне, это и есть камера сгорания, то есть когда поршень доходит до верхней мертвой точки, единственным пространством над поршнем, является углубление в нем.

Уплотняющая часть поршня, даже исходя из названия понятно, что предназначена для уплотнения и поднятия компрессии в цилиндре, а также для предотвращения попадания масла в цилиндр. На уплотняющей части поршня проточены канавки, которые служат посадочным местом для поршневых колец, которые и занимаются тем, о чем написано чуть выше.

В теории поршень как-бы вообще не должен контактировать со стенками цилиндра, это делают поршневые кольца. На практике, конечно все иначе. Да тем более кольца могут еще и закисать, ломаться, изнашиваться и так далее. Когда такое происходит, падает компрессия в цилиндре и появляется много других плохих штук. При этом бензиновый двигатель худо-бедно может продолжать свою работу, а вот дизельный двигатель нормально работать уже не сможет, так как компрессия в цилиндре для дизельного двигателя является ключевым фактором.

Поршни и их состояние имеют огромное значение для двигателей.