Поршень в цилиндре: Роль цилиндра и поршня в двигателе автомобиля

что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

В статье подробно рассмотрены ключевые детали автомобильного двигателя – поршень и цилиндр. Уделено внимание их конструкции, функциям, условиям работы, возможным проблемам при эксплуатации и путям их решения.

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее силовой агрегат.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

• Головку (днище)
• Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
• Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов.

Поршни дизельных двигателей отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие с двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена.

Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

• На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
• Посадочные места под гильзу деформируются
• Днища поршней оплавляются и прогорают
• Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
• На теле поршней возникают различные повреждения
• Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
• Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. Все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

• Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
• Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
• Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска
• Регулярно проводить диагностику автомобиля
• Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Почему прогорел поршень?

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, и, пожалуйста, – повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать…

Как работает поршень?

Поршень подвижная деталь, плотно перекрывающая цилиндр в поперечном сечении и перемещающаяся вдоль его оси. Поршень предназначен для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец — через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за «перекладки» поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,2-0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или…

Почему прогорел поршень?

Анализ различных повреждений поршней показывает, что все причины дефектов и поломок делятся на четыре группы: нарушение охлаждения, недостаток смазки, чрезмерно высокое термосиловое воздействие со стороны газов в камере сгорания и механические проблемы.

Вместе с тем многие причины возникновения дефектов поршней взаимосвязаны, как и функции, выполняемые его различными элементами. Например, дефекты уплотняющего пояса вызывают перегрев поршня, повреждения огневого и направляющего поясов, а задир на направляющем поясе ведет к нарушению уплотнительных и теплопередающих свойств поршневых колец.

В конечном счете это может спровоцировать прогар огневого пояса.

Отметим также, что практически при всех неисправностях поршневой группы возникает повышенный расход масла. При серьезных повреждениях наблюдаются густой, сизый дым выхлопа, падение мощности и затрудненный запуск из-за низкой компрессии. В некоторых случаях прослушивается стук поврежденного поршня, особенно на непрогретом двигателе.

Иногда характер дефекта поршневой группы удается определить и без разборки двигателя по указанным выше внешним признакам. Но чаще всего такая «безразборная» диагностика неточна, поскольку разные причины нередко дают практически один и тот же результат. Поэтому возможные причины дефектов требуют детального анализа.

Нарушение охлаждения поршня — едва ли не самая распространенная причина появления дефектов. Обычно это происходит при неисправности системы охлаждения двигателя (цепочка: «радиатор-вентилятор-датчик включения вентилятора-водяной насос») либо из-за повреждения прокладки головки блока цилиндров. Во всяком случае, как только стенка цилиндра перестает омываться снаружи жидкостью, ее температура, а вместе с ней и температура поршня, начинают расти. Поршень расширяется быстрее цилиндра, к тому же неравномерно, и в конечном итоге зазор в отдельных местах юбки (как правило, вблизи отверстия под палец) становится равным нулю. Начинается задир — схватывание и взаимный перенос материалов поршня и зеркала цилиндра, а при дальнейшей работе двигателя происходит заклинивание поршня.

После остывания форма поршня редко приходит в норму: юбка оказывается деформированной, т.е. сжатой по большой оси эллипса. Дальнейшая работа такого поршня сопровождается стуком и повышенным расходом масла.

В некоторых случаях задир на поршне распространяется на уплотнительный пояс, завальцовывая кольца в канавки поршня. Тогда цилиндр, как правило, выключается из работы (слишком мала компрессия), а говорить о расходе масла вообще трудно, поскольку оно будет просто вылетать из выхлопной трубы.

Недостаточная смазка поршня чаще всего характерна для пусковых режимов, особенно при низких температурах. В подобных условиях топливо, поступающее в цилиндр, смывает масло со стенок цилиндра, и возникают задиры, которые располагаются, как правило, в средней части юбки, на ее нагруженной стороне.

Двухсторонний задир юбки обычно встречается при длительной работе в режиме масляного голодания, связанного с неисправностями системы смазки двигателя, когда количество масла, попадающего на стенки цилиндров, резко уменьшается.

Недостаток смазки поршневого пальца — причина его заклинивания в отверстиях бобышек поршня. Такое явление характерно только для конструкций с пальцем, запрессованным в верхнюю головку шатуна. Этому способствует малый зазор в соединении пальца с поршнем, поэтому «прихваты» пальцев чаще наблюдаются у относительно новых двигателей.

Чрезмерно высокое термосиловое воздействие на поршень со стороны горячих газов в камере сгорания — частая причина дефектов и поломок. Так, детонация приводит к разрушению перемычек между кольцами, а калильное зажигание — к прогарам.

У дизелей чрезмерно большой угол опережения впрыска топлива вызывает очень быстрое нарастание давления в цилиндрах («жесткость» работы), что также может вызвать поломку перемычек. Такой же результат возможен и при использовании различных жидкостей, облегчающих запуск дизеля.

Днище и огневой пояс могут повреждаться при слишком высокой температуре в камере сгорания дизеля, вызванной неисправностью распылителей форсунок. Аналогичная картина возникает и при нарушении охлаждения поршня — например, при закоксовывании форсунок, подающих масло к поршню, имеющему кольцевую полость внутреннего охлаждения. Задир, возникающий на верхней части поршня, может распространяться и на юбку, захватывая поршневые кольца.

Механические проблемы, пожалуй, дают самое большое разнообразие дефектов поршневой группы и их причин. Например, абразивный износ деталей возможен как «сверху», из-за попадания пыли через рваный воздушный фильтр, так и «снизу», при циркуляции абразивных частиц в масле. В первом случае наиболее изношенными оказываются цилиндры в верхней их части и компрессионные поршневые кольца, а во втором — маслосъемные кольца и юбка поршня. Кстати, абразивные частицы в масле могут появиться не столько от несвоевременного обслуживания двигателя, сколько в результате быстрого износа каких-либо деталей (например, распредвала, толкателей и др.).

Редко, но встречается эрозия поршня у отверстия «плавающего» пальца при выскакивании стопорного кольца. Наиболее вероятные причины этого явления — непараллельность нижней и верхней головок шатуна, приводящая к значительным осевым нагрузкам на палец и «выбиванию» стопорного кольца из канавки, а также использование при ремонте двигателя старых (потерявших упругость) стопорных колец. Цилиндр в таких случаях оказывается поврежденным пальцем настолько, что уже не подлежит ремонту традиционными методами (расточка и хонингование).

Иногда в цилиндр могут попадать посторонние предметы. Такое чаще всего происходит при неаккуратной работе во время обслуживания или ремонта двигателя. Гайка или болт, оказавшись между поршнем и головкой блока, способны на многое, в том числе и просто «провалить» днище поршня.

Рассказ о дефектах и поломках поршней можно продолжать очень долго. Но и того, что уже сказано, достаточно, чтобы сделать некоторые выводы. По крайней мере, уже можно определить…

Как избежать прогара?

Правила очень просты и вытекают из особенностей работы поршневой группы и причин появления дефектов. Тем не менее, многие водители и механики забывают о них, что называется, со всеми вытекающими последствиями.

Хотя это и очевидно, но при эксплуатации все-таки необходимо: содержать в исправности системы питания, смазки и охлаждения двигателя, вовремя их обслуживать, излишне не нагружать холодный двигатель, избегать применения некачественного топлива, масла и несоответствующих фильтров и свечей зажигания. А если что-то с двигателем не так, не доводить его «до ручки», когда ремонт уже не обойдется «малой кровью».

При ремонте необходимо добавить и неукоснительно выполнять еще несколько правил. Главное, на наш взгляд, — нельзя стремиться к обеспечению минимальных зазоров поршней в цилиндрах и в замках колец. Эпидемия «болезни малых зазоров», когда-то поразившая многих механиков, все еще не прошла. Более того, практика показала, что попытки «поплотнее» установить поршень в цилиндре в надежде на уменьшение шума двигателя и увеличение его ресурса почти всегда заканчиваются обратным: задирами поршней, стуками, расходом масла и повторным ремонтом. Правило «лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше» работает всегда и для любых двигателей.

Остальные правила традиционны: качественные запасные части, правильная обработка изношенных деталей, тщательная мойка и аккуратная сборка с обязательным контролем на всех этапах.

Стук поршня в двигателе — причины и последствия. На холостых и под нагрузкой | Официальный сайт СУПРОТЕК

Симптомы стука ДВС

• При работе двигателя вы обнаружили похожий на частые удары звук, который вы не слышали раньше.
• Стук меняется в зависимости от того на холостых оборотах работает двигатель или под нагрузкой.
• Звук меняется в зависимости от температуры двигателя – стук «на холодную» отличается от стука в прогретом двигателе.

Что делать? Можно ли разобраться в проблеме самостоятельно? Как определить стук поршня ли это, или «шумят» другие узлы?

Диагноз

Стук поршней в двигателе может происходить по разным причинам. Попробуйте определить характер стука по перечисленным ниже признакам и посмотрите, что можно сделать:

• Случай первый – стук при перекладке поршня. В этом случае звук доносится из области верхней части блока двигателя.Стук глухой, лучше всего слышен на холостых оборотах при горячем двигателе. Решение.
• Случай второй – стук поршневого пальца по шатуну. Резкий короткий стук из области блока двигателя. Решение.
• Случай третий – шатунный стук. Звук ударов низкий, доносится из нижней части блока двигателя. Лучше всего слышен, когда автомобиль на подъемнике или на эстакаде. Решение.

Решение для первого случая – стук поршня при перекладке

Что надо исправить?

«Перекладка поршня» — это момент, когда поршень перестает двигаться вверх и начинает двигаться вниз. В этот момент его скорость в продольном направлении цилиндра становиться нулевой, а боковая нагрузка значительной. В нормальном случае перекладка происходит мягко, поршень упирается в масляную пленку, его не перекашивает. Стучать поршень начинает в следующих ситуациях:

• Значительная выработка цилиндра в верхней части. Появляется зазор, который не уплотняется масляной пленкой, и при перемене направления поршень в этом зазоре смещается в боковом направлении и перекашивается, ударяясь о стенку цилиндра.

• Произошла выработка в поршне гнезд крепления поршневого пальца. При этом поршень начинает смещаться относительно пальца и задевает стенки цилиндра.

• Искривление штока поршня. В этом случае поршень движется не строго по оси цилиндра, теряется симметричность механизма. Дополнительным признаком искривления штока является повышенная вибрация при работе двигателя, его ощутимо трясет.

С помощью чего это исправить?

В последнем из описанных случаев поможет только ремонт с заменой поршневой группы.

В случае если проблемой является стук поршня в цилиндре или выработка посадочных гнезд поршневого пальца — поможет применение триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой.

• Слой восстанавливает геометрию цилиндра, оптимизирует зазоры и предотвращает качание и перекосы поршня.

• Слой восстанавливает форму посадочных гнезд, предотвращая люфт поршневого пальца.

Важно! Трибосостав окажет воздействие и восстановит изношенные поверхности. Однако он не способен восстановить детали при механических повреждениях.

Состав безопасен для вашего автомобиля. Он химически нейтрален и не меняет свойств моторного масла.
Состав работает в двигателях любых конструкций, поскольку активируется в зонах трения металлических деталей.
Активные частицы состава в десятки раз мельче ячеек масляных фильтров и не способны его забить.
Состав восстанавливает изношенные поверхности, что позволяет деталям работать в рамках заводских допусков даже после замены масла и удаления состава из двигателя.

Бонус! Триботехнический состав оптимизирует зазоры трения. Это выравнивает и поднимает компрессию, снижает потери энергии, и в конечном счете приводит к снижению расхода топлива. Автомобиль вернет вам стоимость состава через 15-18 000 километров пробега.

Решение для второго случая – стук поршневого пальца по шатуну

Что надо исправить?

В случае выработки, износа втулки шатуна, она получает возможность смещаться относительно поршневого пальца, когда шатун идет вверх, в самой высокой точке поршня, между втулкой и пальцем образуется зазор. При начале движения шатуна вниз этот зазор сокращается, и втулка бьет по поршневому пальцу.

С помощью чего это можно исправить?

На ранних этапах решить эту проблему можно с помощью триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой. Этот слой способен компенсировать возросшие зазоры, смягчить контакты втулки и пальца и существенно замедлить последующий износ.

При значительной выработке, а значит при более громком и выраженном звуке ударов, необходимо произвести ремонт поршневой.

Решение для третьего случая – шатунный стук

Что надо исправить?

Шатунный стук возникает по двум причинам:

• Износ вкладышей коленчатого вала. В этом случае появляется зазор и поршень начинает двигаться не синхронно с коленвалом, ударяясь об него при перемене направления движения.

• Недостаточное давление масла в системе. Это может произойти из-за загрязнения масляных каналов, фильтра или износа масляного насоса. В этом случае масло не образует сплошной пленки между вкладышем и коленвалом и позволяет им двигаться относительно друг друга.

С помощью чего это можно исправить?

В случае, если износ вкладышей не является критическим, на них нет повреждений поверхности, поможет триботехнический состав «Актив Плюс». Состав производит очистку всех агрегатов, которые смазываются моторным маслом, в частности он очищает шейки коленвала и детали масляного насоса. Затем под действием состава на поверхностях трения образуется защитный металлический слой, который восстанавливает форму деталей и способен прочнее удерживать более плотную пленку масла.

Восстановление масляного насоса нормализует масляное давление в системе. А более плотная пленка на поверхности шейки коленвала компенсирует зазоры и не дает штоку бить по ней. Таким образом трибосостав способен справиться с обеими причинами шатунного стука.

Если износ вкладышей критичен, то необходима их замена, что приведет к переборке всего двигателя.

ПОРШЕНЬ И ПОРШНЕВОЙ ПАЛЕЦ | Yenmak Engine Parts

ПОРШЕНЬ И ПОРШНЕВОЙ ПАЛЕЦ

Компания Yenmak, продолжая выпускать гильзы для рынказапасных частей, наряду с этим начала производство поршней, выполнив необходимые инвестиции в производство поршней. В настоящее время она продолжает свою деятельность с собственным литейным цехом и опытным коллективом на открытой площади 10000 м² и закрытой площади 7000 м²

Поршень является тактообразующим  узлом двигателя. Он представляет собой цилиндр, который влияет на движение двигателя.Дисковый поршень помогает преобразовывать механическую энергию в химическую энергию в автомобилях.В моторизованной системе коленчатый вал должен вращаться, чтобы тепловая энергия превращалась в механическую энергию.Поршень нужен для вращения коленвала, который воспринимает усилия от поршня и преобразует их в крутящий момент.

Поршень — это устройство, соединенное с системой кривошипа в автомобилях. Сводя к минимуму износ поршня можно продлить срок службы двигателя. Материал поршня, его овальная форма являются советами, которые поддерживают этот период эксплуатации. Несмотря на то, что поршеньвыглядит как простоеустройство, он является одной из самых важных частей в автомобиле, требующий технических знаний для определения размеров.

Основываясь на всей этой информации, а также на накопленном опыте, на рынке под маркой Yenmak выпускаются поршни для бензиновых и дизельных двигателей диаметром от 60 до 175 мм. Yenmak использует собственный опыт для производства поршней с использованием наиболее подходящего сырья и структуры, подходящей для двигателей разных моделей.

СТРУКТУРА ПОРШНЯ
Вокруг поршня имеются кольцакруглой формы. Эти кольца не только помогают поршню разместиться в цилиндре, но также предотвращают утечку газов и попадание масла в камеру.

Движение поршня при сгорании газов происходит следующим образом: в верхней части поршня имеется полость камеры сгорания в верхнем блоке двигателя. Свежий воздух и топливо воспламеняются в этой области от свечи зажигания. Воспламеняющееся топливо, перемещает поршень.

Зазор между поршнем и цилиндром

Как только вы завели двигатель и вам послышался звук, похожий на стук, а потом, когда двигатель прогрелся он пропал, либо немного стих, это значит, что пришла пора для проверки зазора между поршнями и цилиндрами. А это говорито том, что в руки нужно взять в руки инструмент и начать разбирать ГБЦ.

По Вашему мнению может ли быть что-то общее между человеком и мотором машины. Маленький человек, не может вам рассказать или пожаловаться вам на какую-то боль или беспокойство. Только по стечению времени он начинает говорить и может вам что-то объяснить. Точно так и мотор машины, когда он новый, он работает и ему ничего не мешает. Но опять же проходит какой-то промежуток времени и он начинает сообщать о каких-либо проблемах. Это можно понять по звуку издаваемому им. А точнее по стуку деталей которые находятся внутри.

У этого стука могут быть разные проблемы происхождения. Это может как распредвал так и коленвал стучать или какие-либо другие детали. Как упоминали ранее возможно это зазор между поршнем и цилиндром. Именно о такой проблеме двигателя пойдет сегодня речь. Нужно знать, что рано или поздно стук появится и эту проблему необходимо будет решать, а не откладывать на потом.

Какие изменения могут быть с зазором между поршнем и цилиндром

При правильной эксплуатации мотора со временем естественным путем сужается зазор между этими деталями. Происходит это из-за того, что во время эксплуатации при высоких температурах работают детали. Помимо этого, еще причинами возникновния такой проблемы являются неправильное регулирование движущихся деталей, перегрузки температуры, перекос цилиндров. Вы знаете то, что блоки цилиндров изготавливают чаще всего из аллюминиевого материала, у которых преобладает двойной коэффициент расширения, в сравнении с легированным чугуном.

Причиной уменьшения зазора между описываемыми деталями, является полусухое трение, из-за чего увеличивается температура деталей блока цилиндров. Со временем смазка пропадает и зазор исчезает из-за появления задир на поршне.

Для определения состояния блока цилиндров проводят диагностику, после которой выносят вердикт о ремонте цилиндров и элементов поршневой группы мотора. Но полностью сказать на сколько поршни, гильзы и другие детали деформировались можно при полном разбирании ГБЦ. Если вы дошли до поршневой группы можно начинать дефектовку цилиндров и поршней. Приборы которыми измеряют диаметры называются микрометр применяют для поршней, а нутрометр применяют при измерении диаметров цилиндров.

Существуют ли какие-то нормы соответствия поршней и цилиндров

Перед началом ремонта поршневой группы, вам нужно узнать о том, что бывают группы диаметров поршней, и таблицы в которых указаны номинальные размеры цилиндров и поршней. Именно этими знаниями нужно пользоваться при ремонте. Существует определенная классификация поршней в зависимости от наружного диаметра, их всего пять: А, В, С, D, E через каждый 0,01 миллиметр размера. К этому еще категории размеру отверстия под поршневой палец через каждые 0,004 миллиметра. Эти данные в форме цифры — это категория отверстия, а буквы – это класс поршня, они написаны на днище поршня. Расстояние между поршнем и цилиндром должно соответствовать определенным расчетным нормам. Норма для новеньких деталей считается от 0,05 до 0,07 мм. А для деталей бывших в использовании зазор должен быть не более 0,15 мм.

В общем-то для этого и делается промер зазора между поршнем и цилиндром, чтобы купить поршни такого класса, какого и цилиндры. Но может быть и так, что зазор превышает размер 0,15 мм, то нужно подобрать поршень к цилиндру, с наибольшим близким значением к расчетному размеру. Сначала нужно делать расточку цилиндров с максимальным приближением близкому к цифрам ремонтного размера. Но еще необходимо не забыть оставить припуск около 0,03 миллиметра для хонингования поверхности цилиндров после расточки. Только после этого всего можно приобретать поршни. Во время хонингования нужно выдерживать диаметр, чтобы при устанавливании поршня зазор входил в пределы допускаемой максимальной цифры зазора новых деталей 0,045 миллиметров.

Микрометр служит для определения размера поршней, а нутрометр для определения размера цилиндров. При покупке поршней к цилиндрам нужно учитывать не только номинальный или ремонтный размер, а также нужно знать и вес поршней. Он может быть нормальным, а может больше или меньше на пять грамм. К ремонтным поршням нужно подбирать ремонтные кольца ремонтных размеров. Только после всех нужных проведенных манипуляций с зазором между этими деталями, вы быстро подберете необходимые размеры, и после растачивания установите поршень.

Причины изменения зазора между поршнем и цилиндром

Почему так происходит? Вроде бы стараешься эксплуатировать двигатель согласно инструкции. Масло моторное заливаем как советует производитель. Не жалеем денег на то чтобы двигатель был всегда «накормлен», так как говорят производители.

Но все же есть причины изменения зазора:

Даже во время правильной эксплуатации мотора, не может вам с точностью объяснить почему появляется увеличение зазора между этими двумя деталями. Нужно помнить, что все детали работают в экстремальных условиях, то есть при высоких температурах. Поэтому избежать изменения свойств металла не получится, можно только отодвинуть не надолго, но избежать не удастся. У поршня со временем начинают изнашиваться естественным путем канавки для колец, отверстия под палец и др.

Причинами могут стать неисправности появляющиеся во время эксплуатации мотора: перегрев мотора незафиксированный, не правильно урегулированные движущиеся детали, перекос мотора, плохого качества моторное масло, попадание в моторное масло топлива или охлаждающей жидкости и другие причины. Все эти возникающие проблемы приводят к образованию такого зазора, который не соответствует заданным параметрам.

К чему может привести возникшая проблема зазора между поршнем и цилиндром

Увеличенный по размерам зазор может привести к стуку, к плохой компрессии мотора, увеличению расхода масла, и к поломке двигателя. А вот уменьшенный зазор может привести к появлению задир на цилиндрах, перегреву деталей блока. Как при увеличении зазора, так и при его уменьшении понадобится ремонтировать поршневую группу. Тут без вариантов. Можно конечно задуматься о приобретении нового мотора. Но дешевле будет если сделать ремонт такого рода поломки. Весь процесс будет исходить из замены цилиндров и их расточке и хонинговании.

Как самостоятельно проверить зазор между поршнем и цилиндром

Конечно, чтобы проверить зазор, необходимо для начала разобрать ГБЦ. В общем то вы начинаете капитальный ремонт мотора. Так как по результатам диагностики скорее всего появятся проблемы с распредвалом, коленвалом, заменой прокладок, подшипников, вкладышей, работы вам будет предостаточно. Но сегодня мы рассматриваем зазор между цилиндрами и поршнями. Для начала нам необходимы для измерительных инструмента: нутрометр и микрометр. Для чего они нужны мы упоминали ранее. Останавливаться на структуре материала и технологии изготовления деталей мы не станем. Начнем измерять размеры поршней.

Как и у цилиндров, у поршней тоже есть классификация по наружному диаметру и их пять классов: A, B, C, D, E. Замерять диаметр поршня нужно в районе цилиндрической части юбки, расстояние от днища плоскости в 52,4 миллиметра. Класс поршня вы разгледите на днище поршня. Расстояние между поршнем и цилиндром должно соответствовать определенным расчетным нормам. Для новых деталей нормой считается от 0,05 до 0,07 мм. А для деталей бывших в использовании зазор должен быть не больше 0,15 мм.

В общем-то для этого и делаются промеры, чтобы купить поршни такого класса, какого и цилиндры. Но возможно и следующее, что зазор превышает размер 0,15 миллиметров, то необходимо подобрать поршень к цилиндру, с наибольшим приближенным значением к расчетному размеру. Сначала нужно делать расточку цилиндров к максимально близкому по цифрам ремонтному размеру. Также не нужно забывать оставлять припуск около 0,03 миллиметра для хонингования поверхности цилиндров после растачивания. Только после этого всего можно приобретать поршни. Как только вы сделали ремонт цилиндров, начинаем подбирать поршни нужного ремонтного размера. Для обычных моделей моторов отечественного производства, норма монтажного зазора между этими двумя деталями следующая: 0,06-0,08 миллиметров для двигателей 05 и 06, а 0,05-0,07 для двигателей 01 и 03.

Обязательно при покупке поршней необходимо уделить внимание на их массу. Вес одного поршня двигателя не должен быть меньше или больше на 2,5 грамм. Это нужно для того чтобы снизить вибрацию мотора при разности масс возвратно-поступательного движения. Все необходимые размеры поршня и цилиндра, а также нормы производителя к зазорам для того мотора который у вас можно узнать из руководства по эксплуатации именно вашего типа мотора. Желаем удачи вам при проведении замеров зазора между поршнем и цилиндром, а также в правильном выборе необходимых деталей.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что такое поршень двигателя автомобиля

Расскажем про автомобильные поршни двигателя внутреннего сгорания — что это такое и основное назначение. Как работают и какие требования к ним.

Что это такое

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра двигателя авто. Нужен для изменения давления газа в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Т.е. он передаёт на шатун усилие, возникающее от давления газов и обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла. Он имеет вид перевёрнутого стакана и состоит из днища, головки, направляющей части (юбки).

В бензиновых моторах применяются поршни с плоским днищем из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Хотя на современных авто делают специальные выемки под клапаны. Чтобы при обрыве ремня ГРМ поршни и клапана не встретились и не повлекли серьёзный ремонт.

Днище поршня дизеля делают с выемкой, которая зависит от степени смесеобразования и расположения клапанов, форсунок. При такой форме днища лучше перемешивается воздух с поступающим в цилиндр топливом.

Поршень подвержен действию высоких температур и давлений. Он движется с высокой скоростью внутри цилиндра. Изначально для автомобильных двигателей их отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. давал преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

Мощность современных моторов выросла. Температура и давление в цилиндрах двигателей (особенно дизельных) стали такими, что алюминий подошёл к пределу прочности. Поэтому современные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.

Уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр», что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров. Тогда облегчим мотор.

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.

Как работает

Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель. То, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Повторим известный факт — тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым.

Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть четыре пути.

Первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты к поршневым канавкам и стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%.

Но нагружая масло функцией теплоносителя, должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла способно перенести.

Третий путь. Часть тепла отбирает на нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Но тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Этот путь охлаждения носит импульсный характер. Отличается скоротечностью и высокоэффективен, т.к. тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

Следует уделить внимание передаче тепла через поршневые кольца. Если этот путь перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.

Вспомним про компрессию. Представим, что кольцо не прилегает по всей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это, как если бы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается возможности охлаждаться. Как результат – прогар и выкрашивание части, прилегающей к месту утечки.

Сколько колец нужно для поршня

С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. При уменьшении их количества и высоты ухудшаются условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

Поршень цилиндра двигателя в комплекте и поштучно

Конструкция и принцип работы поршня

Современные поршни двигателя изготавливаются из алюминиевых сплавов или прочной стали. В последнем случае детали сборные и весят немного благодаря тонким стенкам и незначительной компрессионной высоте. Боковая поверхность покрывается графитом, молибденом или другим антифрикционным материалом.

Это цельная деталь, которая условно делится на головку, днище и юбку. Для бензиновых двигателей используется поршень с плоской головкой и со специальными канавками. Для дизельных моторов характерным является поршень сложной формы, головка которого создает качественное завихрение, повышая качество образования топливно-горючей смеси. Юбка может быть как конусообразной, так и криволинейной формы, за счет чего компенсируется расширение под воздействием повышенных температур. На ней находятся специальные отверстия для поршневых колец. Компрессионные не позволяют газу проникнуть в картер мотора, а маслосъемные убирают остатки смазочных веществ со стенок цилиндра. Поршень соединяется с шатуном посредством поршневого пальца.

Топливная смесь, попадая в цилиндр, сжимается днищем и поджигается. Получившиеся газы увеличиваются в объеме, перемещая поршень. Передвигаясь, он вращает коленчатый вал, передавая крутящий момент на трансмиссию и колеса.
 

Диагностика и причины неисправностей поршней

При износе поршня увеличивается зазор между ним и цилиндрами, что приводит к снижению давления и увеличению пропуска газов. Ресурс данной детали определяется степенью изношенности канавок поршневых колец, также возможен износ отверстий под поршневые пальцы.

В результате наблюдается увеличенный расход топлива и смазочных веществ, происходит детонация, наблюдается повышенное нагарообразование. В некоторых случаях слышен характерный стук поршневых пальцев.

Появление подобных признаков может быть связано не только с износом поршня, но и с рядом других неисправностей:

• Повреждение головки или юбки происходит из-за постоянного воздействия очень высоких температур или при плохом охлаждении поршня двигателя
• Образование задир провоцирует плохая смазка или деформирование цилиндра под воздействием тепла
• Эрозия юбки может наблюдаться при несоосности поршневого пальца и коленчатого вала, что происходит в результате некорректной установки или повреждения стопорных колец

 

Ремонт или замена поршня двигателя

При существенных повреждениях данная деталь не поддается ремонту или восстановлению, поэтому осуществляется замена изношенного изделия на новое.

Тем не менее, при стачивании отверстий под поршневые пальцы они легко разворачиваются под ремонтные размеры. Данная процедура может осуществляться при любом техобслуживании, она не занимает много времени. В случае обнаружения незначительных вмятин или сколов поверхность поршня можно восстановить методом напыления, наплавки или шлифования.

Поршень и цилиндр | машиностроение

Поршень и цилиндр , в машиностроении, цилиндр скольжения с закрытой головкой (поршень), который возвратно-поступательно перемещается в цилиндрической камере немного большего размера (цилиндр) под действием давления жидкости или против него, как в двигателе или насос. Цилиндр паровой машины ( qv ) закрыт пластинами с обоих концов, с возможностью прохождения штоком поршня, жестко прикрепленного к поршню, через одну из торцевых крышек с помощью сальника и набивки. коробка (паронепроницаемое соединение).

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания закрыт на одном конце пластиной, называемой головкой, и открыт на другом конце, чтобы обеспечить свободное колебание шатуна, который соединяет поршень с коленчатым валом. Головка блока цилиндров содержит свечи зажигания в двигателях с искровым зажиганием (бензиновых) и обычно топливную форсунку в двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных); на большинстве двигателей клапаны, контролирующие подачу свежих топливовоздушных смесей и отвод сгоревшего топлива, также расположены в головке.

Подробнее по этой теме

Бензиновый двигатель

: Двигатели поршневые

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основными элементами поршнево-цилиндрового двигателя являются …

На большинстве двигателей цилиндры представляют собой гладко обработанные отверстия в основном конструктивном элементе двигателя, известном как блок, который обычно изготавливается из чугуна или алюминия.На некоторых двигателях цилиндры имеют гильзы (гильзы), которые можно заменить в случае их износа. В алюминиевых блоках используются вкладыши из центробежного чугуна, которые помещаются в форму при литье алюминия; Эти вкладыши не подлежат замене, но их можно расточить.

Поршни обычно снабжены поршневыми кольцами. Это круглые металлические кольца, которые входят в канавки на стенках поршня и обеспечивают плотное прилегание поршня внутри цилиндра. Они помогают обеспечить уплотнение для предотвращения утечки сжатых газов вокруг поршня и предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Важной характеристикой двигателя внутреннего сгорания является его степень сжатия, определяемая как общий объем камеры сгорания с полностью выдвинутым поршнем (максимальный объем), деленный на общий объем с полностью сжатым поршнем (минимальный объем). Фактическая степень сжатия на практике несколько меньше. Более высокая степень сжатия обычно обеспечивает лучшую производительность двигателя, но для этого требуется топливо с лучшими антидетонационными характеристиками.

Тесно связана со степенью сжатия характеристика, известная как смещение — то есть изменение объема (измеряемого в кубических дюймах или кубических сантиметрах) камеры сгорания, которое происходит при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое. . Смещение связано с номинальной мощностью двигателя.

Руководство для начинающих: что такое поршень (и для чего он нужен)?

Поршни составляют основу поршневого двигателя внутреннего сгорания, поэтому их часто называют «поршневыми двигателями».По своей сути поршень — это просто сплошной металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз в полом цилиндре блока цилиндров . Сам поршень немного меньше отверстия, в которое он входит, но у него есть поршневые кольца, находящиеся под напряжением, чтобы обеспечить (почти) герметичное уплотнение после его установки в цилиндр двигателя. Поршень прикреплен с помощью пальца к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, и вместе они превращают движение вверх и вниз (возвратно-поступательное) в круговое и круговое (вращательное) движение, приводя в движение колеса.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать только с одним цилиндром и, следовательно, с одним поршнем (мотоциклы и газонокосилки) или с 12 двигателями, но у большинства автомобилей их четыре, шесть или восемь.

Поршни также используются в двигателях внешнего сгорания, также известных как паровые двигатели, где вода нагревается в котле, а образующийся пар используется для приведения в движение поршней во внешних цилиндрах, которые затем приводят в движение колеса.

В роторном двигателе нет поршней, цилиндров или клапанов, только вращаются роторы треугольной формы.Но в настоящее время роторные двигатели Ванкеля в производстве отсутствуют, последним из них стала Mazda RX-8 в 2012 году.

В каждом четырехтактном (бензиновом или дизельном) двигателе автомобиля процессы впуска, сжатия, сгорания и выпуска происходят над головкой поршня, что заставляет поршень перемещаться вверх и вниз (или из стороны в сторону в горизонтально расположенных двигателях). , как Porsche или Subaru) внутри цилиндра. Поршень толкает вверх, сжимая топливо и воздух в гораздо меньшее пространство в головке блока цилиндров, где он воспламеняется свечой зажигания.В результате взрыва поршень опускается вниз, образуя выхлопные газы. Более полное объяснение можно найти здесь или на анимации ниже.

Из чего сделаны поршни?

Компоненты двигателя сегодня должны быть прочными для долговечности и легкими для повышения эффективности, что означает, что все поршни в той или иной форме изготовлены из алюминиевого сплава. Но еще на заре эры безлошадных повозок поршни делали из чугуна, потому что они очень долго изнашивались и устойчивы к нагреванию, которое могло быстро расплавить алюминий.По мере развития металлургии и улучшения контроля температуры за счет более эффективной конструкции легкость алюминия быстро взяла верх и позволила достичь гораздо более высоких оборотов в минуту.

Поршневые кольца продолжали изготавливаться из чугуна и стальных сплавов из-за более высокой жесткости пружины. Пакет колец обычно включает сверху вниз компрессионное кольцо, грязесъемное кольцо и маслосъемное кольцо, изготовленные из чугуна или стали.

Компрессионное кольцо закрывает зазор между поршнем и цилиндром.Второе, грязесъемное кольцо, способствует сжатию, а также удаляет излишки масла со стенок цилиндра при движении поршня вниз. Масляное кольцо на самом деле состоит из 2 колец и расширителя в большинстве двигателей, оно также вытирает масло со стенок цилиндра, а затем позволяет ему стекать обратно через небольшие отверстия в посадочной поверхности кольца. Но со временем кольца могут изнашиваться и терять эластичность, позволяя маслу из картера попасть в камеру сгорания. Чрезмерный расход масла и голубоватый дым из выхлопных труб обычно указывает на износ поршневых колец.

Основы работы поршневого двигателя

Многие люди всю свою жизнь водят машину, даже не понимая, как работают машины. У этих знаний есть много преимуществ. Курсы обучения водителей отлично подходят для обучения людей правилам дорожного движения, но многие из них даже не охватывают основы механики.

Сегодня на дорогах большинство автомобилей имеют двигатели внутреннего сгорания. Это тип поршневого двигателя, в котором поршни используются для преобразования давления в движение.Хотя это может показаться сложным, самый простой способ понять ваш двигатель — это изучить различные части и то, что они делают во время этих циклов.

Преимущества понимания вашего двигателя

Есть много причин иметь фундаментальное представление о том, как работает двигатель вашего автомобиля. Во-первых, это даст вам преимущество при покупке автомобиля, потому что вы сможете сравнивать разные автомобили в зависимости от того, что находится под капотом. Когда у вас есть собственный автомобиль, знание двигателя поможет облегчить обслуживание автомобиля и устранение механических неисправностей.

Точно так же, если вам когда-нибудь понадобится сдать автомобиль в ремонт, знакомство с двигателем поможет вам понять, какие работы необходимо выполнить и почему. Вы также можете определить, действительно ли в некоторых предлагаемых ремонтах нет необходимости.

Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания

В основе двигателя автомобиля лежат цилиндры. У большинства машин их четыре, шесть или восемь штук. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который скользит вверх и вниз и при этом вращает коленчатый вал, прикрепленный к коробке передач, которая, в свою очередь, приводит в движение колеса автомобиля.Цилиндры также оснащены клапанами, которые впускают воздух и топливо и позволяют выходить выхлопным газам. Топливо внутри двигателя воспламеняется свечами зажигания, и это сгорание приводит в движение поршни.

Четырехтактный цикл

Двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащены многие современные легковые и грузовые автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу, и эти четыре стадии — это впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Поскольку в автомобилях обычно есть по крайней мере четыре цилиндра, которые запускаются последовательно, цилиндры всегда проходят разные стадии цикла, а это означает, что всегда есть поршень, приводящий в движение коленчатый вал.

• Цикл впуска : Во время цикла впуска впускной клапан цилиндра открывается, когда поршень движется вниз по цилиндру, и вакуум, создаваемый движениями поршня вниз, всасывает воздух и топливо в камеру сгорания цилиндра.
• Цикл сжатия : Как только поршень достигает дна цилиндра, впускной клапан закрывается и сжимает воздух и топливо внутри камеры сгорания.
• Цикл сгорания : Поршни всегда движутся вверх и вниз, поскольку поршень движется вверх, он сжимает воздух и топливо в камере сгорания.Как только это происходит, свеча зажигания используется для воспламенения топлива и воздуха, и в результате взрыв толкает поршень обратно вниз.
• Выпускной цикл : Во время последней стадии цикла выпускной клапан открывается, когда поршень достигает дна цилиндра, и оставшееся топливо и воздух выпускаются из камеры сгорания.

Знание основ работы двигателя транспортного средства полезно при покупке и обслуживании автомобиля, и это может даже помочь вам диагностировать проблемы, когда что-то идет не так.Изучение двигателя вашего автомобиля — лишь один из компонентов комплексного обучения водителей, но во многих случаях эти знания могут помочь вам выбраться из затора.

Чтобы узнать больше о своей машине и получить навыки вождения, которые помогут вам и другим в безопасности на дороге, запишитесь на занятия в школе вождения Western Slope в Литтлтоне. Мы являемся лучшим в регионе институтом вождения как для начинающих, так и для опытных водителей.

Поршень — обзор | Темы ScienceDirect

VII.C Пропульсивный КПД

Хотя поршневой винт имеет самый низкий удельный расход топлива из всех сапунов, он также является самым тяжелым и имеет наибольшее лобовое сопротивление, а его максимальная скорость полета на 24% ниже, чем у сопоставимого турбореактивного двигателя. Кроме того, КПД воздушного винта резко падает при относительно низких числах Маха, когда концевые скорости гребного винта приближаются к скорости звука. Турбореактивный двигатель создает свою тягу за счет расширения всех выхлопных газов турбины через сопло, и он имеет самый высокий удельный расход топлива, но самый легкий.Он также имеет наименьшее количество движущихся частей и самое низкое сопротивление, а его тяговая эффективность улучшается с увеличением скорости полета. Турбореактивный двухконтурный и турбовинтовой двигатель — это в основном турбореактивные двигатели, в которых часть выхлопных газов используется для приведения в действие неуправляемого многолопастного воздуховода (ТРДД) или пропеллера, соединенного с приводным валом турбины через коробку передач (турбовинтовой). Отношение массы холодного воздуха, проходящего через вентилятор (или пропеллер), к массе горячего воздуха, проходящего через горелки и турбины, называется отношением байпаса.Если коэффициент двухконтурности равен нулю, ТРДД становится чисто ТРД; текущие рабочие коэффициенты байпаса порядка 5–6. По мере увеличения степени двухконтурности удельный расход топлива снижается, и турбовентиляторный двигатель начинает приобретать характеристики турбовинтового двигателя, за исключением того, что эффективность канального вентилятора практически не зависит от скорости полета. Хотя коэффициент двухконтурности турбовинтовых двигателей не принято, он составляет порядка 50.

Несмотря на то, что турбовинтовые двигатели имеют удельный расход топлива, который приближается к расходу топлива поршневых двигателей и в четыре раза легче, их крейсерская скорость была меньше. ограничено ухудшением эффективности воздушного винта на более высоких скоростях.Нехватка топлива в середине 1970-х годов и последующее повышение цен вызвали разработку двух двигателей со сверхвысоким байпасом (UHB), один из которых известен как проп-вентилятор, а другой — как вентилятор без контура (UDF), которые внешне похожи друг на друга. Каждый из них имеет 2 ряда вращающихся в противоположных направлениях лопастей (по 6 или более в каждом ряду) диаметром примерно 12 футов; лопасти не похожи на лопасти обычных гребных винтов, они сильно стреловидны и имеют переменный развал. Пропускной вентилятор — это, по сути, турбовинтовой двигатель с коробкой передач, которая снижает высокие обороты турбины по сравнению с обычными гребными винтами; частота вращения и шаг лопастей могут быть изменены.С другой стороны, вентилятор без контура представляет собой турбовентиляторный двигатель с коэффициентом двухконтурности порядка 28; у него нет редуктора, и он работает с постоянной частотой вращения (частота вращения турбины), хотя шаг лопастей можно изменять с помощью флюгирования и включения заднего хода. После снятия воздуховода необходимо уделять больше внимания эффективности вентилятора.

Хотя КПД гребного винта был увеличен, он все еще падает при более высоких дозвуковых числах Маха. Кроме того, максимальная воздушная скорость самолета, использующего оба этих двигателя UHB, все еще ниже, чем у чисто турбореактивного и турбовентиляторного двигателя, так что на конкурентных скоростях аэродинамическое отношение UHB также будет ниже.Несмотря на эти неконструктивные точечные ухудшения при высоких дозвуковых числах Маха современных авиалайнеров, удельная дальность полета самолетов, оборудованных UHB, значительно выше, чтобы сделать такой самолет коммерчески привлекательным на скорости 0,8 Маха.

Хотя оба типа двигателей использовались на демонстрационных самолетах и ​​были начаты проектные исследования для коммерческих самолетов с двигателями UHB, текущие усилия, похоже, прекратились.

Тепловой КПД газотурбинных двигателей сильно зависит от температуры на входе в турбину, которая в первую очередь ограничивается физическими свойствами лопаток турбины.В настоящее время ведутся исследования новых материалов и сплавов, методов формирования лопаток турбины и их крепления к ступице, а также контроля зазора между вершинами лопаток и ступицами. По мере того, как температура на входе в турбину увеличивается, увеличивается и температура выхлопных газов с последующим увеличением акустического шума, который необходимо учитывать в свете привода более тихих двигателей.

В заключение этого раздела следует упомянуть все более широкое использование турбовинтовых двигателей с пониженными характеристиками для замены поршневых (поршневых) двигателей; Снижение номинальных характеристик означает, что выбранный гребной винт не может поглотить всю мощность, развиваемую двигателем на уровне моря.Поскольку мощность на валу двигателя уменьшается с высотой, тяговое усилие гребного винта будет оставаться постоянным до тех пор, пока максимальная доступная мощность двигателя не снизится до этого значения. Высота, на которой мощность двигателя и мощность тяги воздушного винта равны, аналогична критической высоте поршневого винта с турбонаддувом и может достигать 20 000 футов; Турбовинтовой двигатель с пониженными характеристиками ведет себя как поршневой двигатель с турбонаддувом, но имеет гораздо меньший вес и меньшую сложность.

Разъяснение мифов, тайн и заблуждений

Зазор между поршнем и стенкой является важным измерением для любого двигателя, и для различных применений могут потребоваться совершенно разные спецификации.Мы объясняем науке почему.

Среди блестящих предметов, которые появляются из новой коробки с высокопроизводительными поршнями, вам также представлена ​​спецификация с подробным описанием критических размеров поршня и, среди прочего, исключительно важного зазора между поршнем и стенкой цилиндра. Это основная спецификация, которой производители двигателей всегда стремятся обеспечить безотказную работу двигателей, которые они создают.

Чтобы получить еще больше советов, приемов и приемов по сборке двигателя, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ!

Зазор между поршнем и стенкой устанавливается около нижней части юбки со стороны упора, как показано здесь.Между точкой зазора и пакетом колец ни одна часть поршня не приближается к стенке цилиндра. Общеизвестно, что правильный зазор необходим для успешной работы, и что слишком большой или слишком маленький зазор может легко привести к фатальному повреждению двигателя. Некоторый небольшой зазор необходим для обеспечения пространства для смазочной среды, но большая часть зазора встроена для обеспечения скорости расширения компонентов при достижении двигателем рабочей температуры. Ваш новый набор поршней Wiseco обеспечит максимальную производительность, если вы будете следовать инструкциям, которые прилагаются к каждой упаковке.Рекомендуемый зазор между поршнем и стенкой обеспечивает правильную установку и бесперебойную работу.

Большинство конечных пользователей рассматривают рекомендуемый зазор между поршнем и стенкой как исчерпывающий показатель оптимальной посадки поршня в отверстии цилиндра для безопасной работы.

В общем смысле они верны, и внимательное отношение к рекомендуемой подгонке почти всегда предотвратит ужасные бедствия чрезмерного трения, удара поршня, повреждения колец и сопутствующих отказов.

Рекомендуемая точка измерения на поршне — это точка наибольшего диаметра поршня, поэтому она должна быть установлена ​​с надлежащим зазором производителя.Думайте об этом как о точках безопасности, которые производители предоставляют для предотвращения неправильной установки и последующего повреждения двигателя. Но это еще не все. Когда двигатель работает при рабочей температуре, каждая точка на юбке поршня и контактной поверхности кольца имеет определенный зазор, предназначенный для обеспечения надлежащего функционирования поршня и связанного с ним пакета колец.

Юбка поршня — это точка контакта с упорными сторонами поршня. Здесь зазор измеряется в рекомендованной производителем точке, которая варьируется в зависимости от поршня.Это наибольший диаметр поршня и точка критического зазора.

При определении оптимального зазора поршня до стенки конструкторы рассматривают всю физическую и термическую рабочую среду поршня, оценивая следующие факторы и их взаимосвязь для каждой конструкции поршня.

• Приложение
• Тип блока (материал)
• Материал поршня (сплав)
• Тип, (литой, кованый, заэвтектический)
• Размер поршня
• Смазка
• Охлаждение

ЗАЯВКА:

Различные приложения предъявляют разные требования.Скорость двигателя, давление в цилиндре, нагрузка на юбку, угол наклона штока и другие факторы — все это играет роль в оценке конструктором требований к окончательному зазору поршня. Во многих низкооборотных двигателях по-прежнему используются недорогие литые поршни с очень контролируемыми характеристиками расширения. Они могут быть очень плотно установлены в отверстии и прослужат долгое время при нормальной эксплуатации. Они не болтают о запуске, что является серьезной проблемой для автопроизводителей, и год за годом обеспечивают бесперебойную и бесперебойную работу.

Зазор между поршнем и стенкой является важным измерением, на которое влияет множество факторов. Знание размера поршня, основного материала, типа двигателя и многих других деталей имеет решающее значение для правильной работы. Непрерывная работа в режиме WOT резко увеличивает тепловую нагрузку на поршень, что приводит к его большему расширению. Двигатели, подвергающиеся длительному воздействию WOT, почти всегда требуют дополнительного зазора, чтобы обеспечить повышенное расширение и обеспечить достаточное пространство для разбрызгивания пленки смазочного масла на стенки цилиндра.Гоночные двигатели и судовые двигатели, которые выдерживают длительную работу WOT, являются яркими примерами необходимости увеличения клиренса. Высокопроизводительные уличные двигатели, работающие с впрыском закиси азота, требуют большего зазора между поршнем и стенкой, чем, скажем, средний ежедневный водитель с четырьмя цилиндрами. Другие соображения включают двигатели с сильным форсированием и двигатели с впрыском закиси азота. Рекомендуемые зазоры зависят от области применения, и конструкторы поршней учитывают это, помогая вам с набором индивидуальных поршней.Такие высоконагруженные двигатели, как правило, испытывают более высокие тепловые нагрузки и гораздо более высокое давление в цилиндрах, что может увеличить прогиб поршня и потребовать большего зазора. В то время как поршень и шток являются механизмом, с помощью которого сила передается на коленчатый вал, поршень также отвечает за поддержание устойчивой платформы для поддержки колец. Неустойчивый поршень снижает кольцевое уплотнение и, следовательно, снижает мощность.

Тип и материал блока

Блочный тип имеет огромное значение для требований к зазору поршня до стенки.Алюминиевый блок, такой как этот блок Chevrolet LS3, расширится больше, чем чугунный блок, значительно изменив требования к зазору.

Чугун и алюминий являются преобладающими материалами, из которых изготавливаются корпуса цилиндров. Эти материалы оказывают значительное влияние на зазор между поршнем и стенкой, в первую очередь из-за их характеристик теплового расширения. Чугунные блоки расширяются меньше, чем алюминиевые блоки с чугунными гильзами цилиндров, и, таким образом, более термически стабильны.

В некоторые блоки входят алюминиевые цилиндры с покрытием Nikasil без гильз — они расширяются еще больше. В любом случае необходимо учитывать размерные изменения из-за нагрева, чтобы достичь надлежащего зазора поршня. В том числе учитываются тепловые характеристики материала поршня. Деформация отверстия из-за зажимной нагрузки на крепежный элемент головки блока цилиндров также влияет на окончательные значения зазора поршня. В зависимости от двигателя и конструкции блока, другие крепежные детали также могут деформировать канал ствола.Сюда могут входить крепления двигателя, насосы, кронштейны и т. Д.

МАТЕРИАЛ ПОРШНЯ

Основной материал поршня, вероятно, является самым большим определяющим фактором, определяющим расстояние от поршня до стенки. Поршни из материала 2618 потребуют немного больших зазоров, чем поршни из материала 4032, который содержит термостабилизирующий силикон.

Литые поршни со встроенной распоркой расширения были обычным явлением в течение многих лет, и они по-прежнему обеспечивают очень надежную работу в условиях малой мощности и низких оборотов.Около века назад было обнаружено, что добавление 12% кремния в качестве легирующего компонента значительно стабилизирует расширение алюминиевых компонентов, таких как поршни.

Известный как эвтектический сплав алюминия и кремния, он позволил разработать литые поршни с высоким содержанием кремния с содержанием кремния до 20 процентов. Они известны как заэвтектические поршни, и их главное преимущество — очень низкая скорость расширения. Они могут быть установлены с минимальным зазором между поршнем и стенкой в ​​0,0005 дюйма на большом диаметре.

Интересно, что когда современный кованый поршень с большим начальным холодным зазором достигает рабочей температуры, разница в рабочем зазоре меньше, чем можно было бы предположить. Например, Wiseco использует сплавы 2618 и 4032 для всех своих поковок. Хотя степень расширения различается для каждого сплава, Wiseco создала поршни из каждого сплава для одного и того же двигателя, успешно работающие при почти одинаковом рабочем зазоре. Поршень 2618 с большим расширением может иметь больший начальный зазор, чем поршень 4032, но как только двигатель достигнет рабочей температуры, оба поршня будут иметь одинаковые рабочие зазоры.

Профиль поршня

Форма цилиндра поршня обеспечивает точку критического контакта низко на юбке, чтобы обеспечить точку стабилизации рядом с нижней частью поршня. Поршни также овальные, а не круглые, чтобы уменьшить трение на неупорных поверхностях.

Профиль поршня играет важную роль в определении зазора. Более узкие зазоры, как правило, уменьшают удары поршня (грохот) при холодном пуске и обеспечивают более стабильную посадку, способствуя хорошему кольцевому уплотнению.

Утверждается, что поршни с юбками полного радиуса (в отличие от бочкообразных профилей) более плотно прилегают.Реальность такова, что поршень с полной юбкой, поскольку он имеет профиль полного радиуса, измеряется в самом низу и имеет гораздо больший зазор везде, кроме точки измерения. Это пример общего зазора поршня, значительно отличающегося от опубликованных технических характеристик зазора.

Размер поршня

Чем больше размер поршня, тем больше он расширяется. В Hot Rod и американских двигателях V8 обычно используются большие поршни, которые требуют большего начального зазора между поршнем и стенкой, чем, скажем, двигатель Honda с меньшим размером отверстия.

Для поршней большего размера обычно требуется больший зазор, чем для поршней меньшего размера. Сравнение крайностей иллюстрирует эту точку зрения, если мы рассмотрим разницу в двух не связанных между собой поршнях, используемых для полета. Поршень размером с гильзу от авиадвигателя модели Cox .049 отлично работает с таким минимальным зазором, что даже не требуется какой-либо формы поршневого кольца для уплотнения газообразных продуктов сгорания.

И наоборот, поршень диаметром 5,400 дюйма от двигателя Merlin V-12, который приводил в действие истребитель P-51 времен Второй мировой войны, требует.Зазор от 012 «до 0,014» для удовлетворительной работы. Здесь мы также отметим, что тепловая нагрузка от трения в двигателе Мерлина намного больше, чем в двигателе Кокса. В экстремальных условиях гонок на самолетах в двигателе Merlin возникает значительная тепловая нагрузка, и поршни соответственно расширяются.

Установка зазора поршня до стенки часто является функцией процесса хонингования. Большинство механических мастерских не будут затачивать блок, пока у них не будут под рукой поршни и спецификации. Хонинговальные бруски очень медленно удаляют материал, а также обеспечивают гладкость стенок цилиндров и наличие необходимых впадин для прилипания к ним масла.

Смазка

Масло на стенке цилиндра адаптируется к местным условиям при рабочей температуре, но зазор поршня должен оставлять некоторое пространство, чтобы смазочная пленка выполняла свою работу. Масляная пленка создается за счет брызг с быстро вращающегося коленчатого вала. Проще говоря, утечка масла из боковых зазоров штока и коренного подшипника отбрасывается на стенки цилиндра и регулируется масляным кольцом тонкой пленкой. Масляная пленка может быть меньше 0,001 дюйма и учитывается в конечном зазоре поршня.Масляная пленка должна присутствовать не только для смазки поверхностей, но и для передачи тепла от поршня к блоку цилиндров, а затем к системе охлаждения.

Тип охлаждения двигателя влияет на расстояние между поршнями и стенками. Поскольку двигатели с воздушным охлаждением зависят от температуры окружающего воздуха и обтекают охлаждающие ребра двигателя (показаны), они видят более широкий диапазон рабочих температур и требуют дополнительных зазоров.

Тип системы охлаждения

Существует значительная разница в требованиях к зазорам для двигателей с воздушным охлаждением по сравнению с жидкостным охлаждением.Системы с воздушным охлаждением, такие как автомобили Volkswagen или Porsche, по сути, являются нерегулируемыми системами, зависящими от условий воздушного потока. Они более склонны к деформации отверстия и неравномерному расширению. Воздушное охлаждение более требовательно из-за значительных колебаний воздушного потока. Например, в авиационном двигателе охлаждение также уменьшается с высотой, потому что воздух тоньше и уносит меньше тепла.

Жидкостное охлаждение обеспечивает большую стабильность благодаря легко регулируемой системе и более быстрому нагреву в качестве бонуса.Охлаждающая среда подается внутрь и наружу в соответствии с температурными условиями и регулированием, обеспечиваемым термостатом. Эти факторы влияют на результирующий зазор между поршнем и цилиндром.

Двигатели сверхвысокой мощности с сумматорами мощности, такими как турбины, нагнетатели и закись азота, требуют большего зазора, чтобы справиться с чрезмерным нагревом, выделяемым в условиях WOT.

Инженеры прилагают все усилия, чтобы определить надлежащий зазор между поршнем и стенкой. Это включает в себя испытания в реальных условиях работающих двигателей с различными конфигурациями юбки и различными зазорами для определения пригодности каждого поршня для конкретного применения.Когда проект завершается, зазор и место проверки указываются в инструкциях, прилагаемых к поршням. При строгом соблюдении этих рекомендаций вы можете рассчитывать на безотказную работу ваших новых поршней и оптимальное уплотнение цилиндра для максимальной мощности.

Установка поршня за 9 простых шагов

Ремонт двигателей автомобилей часто предполагает установку поршней. Хотя процесс может показаться простым, но делать это неправильно. может привести к неисправности двигателя.Это могло даже привести к серьезному повреждению поршня вскоре после (и еще одного ремонта). процесс). Если вы хотите восстановить свой двигатель, прочтите его до конца. Мы составили инструкции по установке поршней, представив их в способ, который легко понять.

Описанная здесь процедура установки поршня включает следующее: подготовительные работы, меры предосторожности, которые необходимо соблюдать, и шаги, которым необходимо следовать. Мы предполагаем, что у вас есть двигатель уже разобран, а это уже другой процесс.

Прежде чем вы начнете, убедитесь, что у вас правильный поршень.Сделайте это, измерив как поршень, так и цилиндр, в который он войдет. Зазор поршневого цилиндра должен быть в пределах, рекомендованных производителем двигателя. Зазор поршневых колец тоже.

Материалы и инструменты для установки поршня

Расширитель колец или плоскогубцы
Источник: http://1stwebsales.com Кольцевой компрессор
Источник: http://1stwebsales.com Поршневой молот
Источник: http://tools.boxwrench.net

Вам понадобится:

• Некоторое защитное снаряжение, такое как очки и перчатки
• Инструмент для установки поршня, называемый кольцевым компрессором, для помещения поршня в цилиндр
• Инструмент для разжимания поршневых колец или плоскогубцы для снятия или установки поршневых колец
• Сборочное масло для смазки поршня детали
• Полотенца (без ворса) для очистки цилиндра
• Ударный молоток или то, что некоторые называют поршневым молотком
• Комплект поршня (если вы не переустанавливаете старый поршень)

Процесс установки поршня

Вот как установить поршень или поршни.

Источник: http://www.rob-beere-racing.co.uk

Шаг 1 Очистите цилиндр Отверстие

Используя полотенца, протрите отверстие цилиндра, пока полотенца не выйдут из цилиндра чистыми. Если вы переустанавливаете поршни, протрите их также. Вы хотите избавиться от грязи и других частиц, которые могут вызвать повреждение цилиндра и поршня из-за износа поверхностей.

Шаг 2 Смажьте поршень и Поршневые кольца компрессора

Смажьте детали поршня, такие как кольцевые канавки и палец на запястье, с помощью большого количества смазки.Смажьте также кольцевой компрессор умеренным количеством масла.

Шаг 3 Установите поршневые кольца

С помощью поршня расширитель кольца или поршневое кольцо плоскогубцами установите компрессионные кольца. Инструмент расширяет кольца для увеличения их диаметр, чтобы вы могли легко надеть их на поршень. Вы также можете использовать инструмент для снятия колец. Нанесите смазку на кольца.

Источник: http://photo.platonoff.com

Шаг 4 Установите поршень Кольцевой компрессор

Установите кольцевой компрессор на поршень.Просто ослабьте инструмент, чтобы увеличить его диаметр, чтобы он подходил к поршню. Как только поршень войдет в компрессор, затяните его, пока он не прижмет кольца и не станет прочно удерживаться.

Шаг 5 Смажьте цилиндр Отверстие

Нанесите масло на стенку цилиндра, в которую будет вставлен поршень. Это поможет сделать установку поршня безопасной и простой. Но самое главное, смазка предотвращает возникновение начального хода поршня на сухом поршне и цилиндре

.

Шаг 6 Вставьте Подшипник шатуна

Установить поршень подшипник, который расположен на большой стороне штока поршня.Смажьте это так же, как вы сделали другие части поршня сборка.

поршневой молоток

Шаг 7 Поместите поршень в цилиндре

Удерживая поршень кольцевым компрессором, поместите узел на блок цилиндров, убедившись, что компрессор соответствует верхнему диаметру цилиндра. Затем используйте глухой молоток или деревянную часть обычного молотка, чтобы осторожно постучать по поршню. Цель состоит в том, чтобы вбить его в цилиндр. Убедитесь, что поршень не опускается слишком далеко, иначе шатун поцарапает коленчатый вал.

Шаг 8 Снимите поршень Кольцевой компрессор

При правильной установке компрессора поршень должен входить в отверстие цилиндра вместе с кольцами. Теперь вы можете ослабить компрессор и продвинуть поршень дальше.

Шаг 8 Подсоедините кривошип Вал

Переверните двигатель, чтобы получить доступ к коленчатому валу. Одним концом вращайте коленчатый вал, а другой направляет шток поршня к шейкам коленчатого вала.После этого вставьте смазанный подшипник и крышки шатунов. Установите болты торцевой крышки шатуна.

Шаг 9 Затяните Болты шатуна

Затяните болты штока поршня в соответствии с указаниями производителя по крутящему моменту. Если в двигатель нужно было установить другие поршни, выполните ту же процедуру. Убедитесь, что все детали работают правильно. На этом процесс установки поршня завершен.

Советы по установке поршня

Пока описан процесс установки поршня здесь может показаться простым, шансов ошибиться очень много.Поршни чувствительные детали двигателя, и один неверный шаг может вызвать проблемы. Для обеспечения все идет как положено, соблюдайте эти правила.

Источник: http://www.jalopyjournal.com

• Всегда измеряйте размеры отверстия цилиндра и поршня перед установкой. Неправильные размеры могут привести к заклиниванию поршня или чрезмерному зазору. Неправильная установка поршня может вызвать потерю компрессии, утечку газа и масла и многое другое.
• Иногда расточка цилиндра царапается и изнашивается, и ее необходимо расточить.Убедитесь, что вы понимаете, что это означает, и требования к размеру поршня.
• Имейте с собой подходящий инструмент для установки поршня. В этом случае следует использовать компрессор с поршневым кольцом. Также существует кольцо расширенное или плоскогубцы. Для измерения поршня используйте микрометр и набор щупов.
• Избегайте давления поршня в отверстие цилиндра. В большинстве случаев его можно будет толкнуть рукой. Если это окажется трудным, используйте ударный молоток. Осторожно постучите по головке поршня, чтобы не повредить такие детали, как крышка поршня, головка, юбка и другие.
• Смажьте надлежащим образом как поршень, так и стенки цилиндра, особенно те детали, которые испытывают движение, такие как палец на запястье. Кольцевой компрессор также необходимо смазать, чтобы поршень мог легко входить в цилиндр во время установки.

Заключение

Установка поршня

может быть выполнена в простые действия, но только если вы знаете, как делать это правильно. Также, если у вас есть подходящие инструменты и материалы. В то время как сама процедура важна, подготовка, которую вам нужно сделать, даже больше ключевой.Сюда входит определение размеров поршень и цилиндр скучно. Для этого ознакомьтесь с нашей статьей об измерении поршней. Это объясняет процесс получения размеров для зазора, размера и других аспекты.

Поршни, цилиндры, шатуны и коленчатый вал

Мы постоянно говорим о регулярном техническом обслуживании, но иногда трудно понять, почему так важно соблюдать этот график технического обслуживания. Может помочь небольшое представление об основных деталях внутри вашего двигателя.

Цилиндр в двигателе — это всего лишь трубка.Однако внутри этой трубки происходит вся магия. Все, что описано ниже, происходит в плотно закрытой трубке, называемой цилиндром. У большинства машин их как минимум четыре.

Что такое цилиндр?

Джунко Кимура / Getty Images

Цилиндр в двигателе — это всего лишь трубка. Однако внутри этой трубки происходит вся магия. Все, что описано ниже, происходит в плотно закрытой трубке, называемой цилиндром. У большинства машин их как минимум четыре.

Объяснение автомобильного поршня

filipfoto / Getty Images

Поршень по своей конструкции движется вверх и вниз. У автомобильного поршня впереди гораздо более жестокая судьба. Он не только поднимается и опускается, но и должен выдерживать тысячи взрывов каждый раз, когда вы используете свой автомобиль или грузовик. Поршень имеет верх и низ. Верх обычно гладкий, иногда с небольшими углублениями на поверхности, поэтому поршень не задевает ни один из клапанов. В верхней части происходят взрывы.

Когда поршень проталкивается вверх в цилиндр, герметичная топливно-воздушная смесь сжимается, и свеча зажигания заставляет все это взорваться. Вместо того, чтобы выглядеть как сцена из «Звездных войн», этот взрыв заключен внутри двигателя и служит только для быстрого и мощного опускания поршня вниз. Когда поршень опускается, шатун прижимается к части коленчатого вала, и двигатель продолжает вращаться.

Соединение стержнем

withgod / Getty Images

Шатун соединен с нижней частью поршня.Поршень имеет куполообразную форму и уплотнен вверху, но нижняя часть поршня полая. Внутри этой перевернутой чашки находится штифт для запястья, толстый стальной штифт, который соединяет поршень с шатуном и позволяет шатуну слегка поворачиваться вперед и назад, при этом он при этом прочно прикреплен к нижней части поршня. Это важно, потому что, поскольку шатуны вызывают вращение коленчатого вала, точка, в которой они прикреплены к коленчатому валу, немного смещается по отношению к центру поршня.Это означает, что он должен немного покачиваться вперед и назад, чтобы он не сломался при первом повороте ключа. Штифты для запястий очень прочные и почти никогда не ломаются. Я видел гораздо больше разрушенных поршней, чем штоков.

Коленчатый вал, центр силы

schlol / Getty Images

Взрыв, который происходит в цилиндре, заставляет поршень толкаться вниз по направлению к двигателю. Шатун соединяет нижнюю часть поршня с определенной точкой коленчатого вала, передавая энергию сгорания (взрыва в цилиндре) от движения поршня и шатуна вверх и вниз к вращательному движению в коленчатом валу.Каждый раз, когда в цилиндре происходит горение, коленчатый вал поворачивается немного больше. Каждый поршень имеет свой собственный шатун, и каждый шатун прикреплен к коленчатому валу в разных точках. Они не только расположены вдоль длинного коленчатого вала, но и прикреплены в разных точках вращения коленчатого вала. Это означает, что при вращении всегда толкается другая часть коленчатого вала. Когда это происходит тысячи раз в минуту, вы получаете мощный двигатель, способный перемещать автомобиль по дороге.

* Помните, если вы забудете долить масло в двигатель или регулярно менять масло, вы рискуете серьезно повредить внутренние части двигателя. Все эти детали нуждаются в постоянной смазке!

.