Принцип двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основан на преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное. Несмотря на то что технология процесса относительно простая к отдельным деталям кривошипно-шатунном механизме уделяется особое внимание. Одной из таких деталей является поршень.
Для обычного среднестатистического владельца поршень - обычный цилиндр с прорезями для поршневых колец, однако это не совсем так.
Поршень - высокотехнологическая деталь, над конструированием которой инженеры трудятся не один день. Ведь на поршень возлагается большое количество функций:
- он должен быть легким и одновременно обладать достаточной прочностью, ведь во время воспламенения топливо-воздушной смеси на него оказывается значительная нагрузка;
- он должен обладать высокой теплопроводностью (пропускать тепло), для отвода излишков тепла от камеры сгорания;
- размеры поршня должны быть такими чтобы во время работы газы под высоким давлением не проникали в картер двигателя и в тоже время должен он не должен сильно плотно прилегать к стенкам цилиндра, иначе существует вероятность что за счет температурного расширения его просто заклинит;
- материал поршня должен быть доступный по цене. В качестве материала для поршня для обычных транспортных средств в последнее время широко применяется алюминий и сплавы на его основе. Для автомобилей, которые участвуют в соревнованиях в качестве материала используют более сложные материалы к примеру керамику.
В машиностроении существует два основных метода изготовления поршней:
- методом литья под высоким давлением;
- методом ковки.
Устройство поршня
Поршень - цельнометаллическая деталь, цилиндрической формы условно разделенная на головку (днище) и юбку. Форма и устройство поршня в значительной мере зависят от типа двигателя и используемого топлива. Так поршень, устанавливаемый в бензиновый двигатель имеет плоское днище, или максимально приближенное к плоскому. Для отдельных бензиновых двигателей в головке поршня предусматривают специальные прорези для открывания клапанов. А вот для дизельных двигателей головку поршня изготавливают со специальным углублением которое выполняет роль камеры сгорания и способствует оптимальному смешению и сгоранию топлива.
Для двигателей с непосредственным впрыском топлива, головка поршня имеет более сложную форму.
Если взять в руки поршень то можно увидеть что на его цилиндрических стенках имеются специальные прорези - это посадочные места для поршневых и маслосъемных колец.
Данная конструкция наиболее оптимальная с точки зрения эксплуатации и ремонта. При потере герметичности (компрессии) достаточно заменить только кольца, а поршни при надлежащей эксплуатации можно не менять, тем самым происходит экономия денежных средств. Да и площадь соприкосновения кольца со стенками цилиндра намного меньше если бы в цилиндре ходил только поршень.
Юбка поршня выполняется криволинейной или конусообразной, данная форма позволяет сэкономить на весе и при этом поршень оптимально компенсирует температурные расширения.
У основания юбки находится два прилива со сквозным отверстием. Данное отверстие предназначено для поршневого пальца, который позволяет "нежёсткое" соединить поршень с шатуном.
Как мы уже писали выше, поршень отводит излишки тепла от камеры сгорания, теперь рассмотрим за счет чего происходит охлаждение самого поршня. Наиболее распространенные способы охлаждения поршней:
а) за счет тумана из смазочного материала (масла);
б) за счет распыления масла через специальные отверстия в шатуне;
в) дополнительное разбрызгивание масла с помощью отдельной форсунки;
г) подача масла в специальный канал, который располагается рядом с прорезями для поршневых колец;
д) специальная конструкция поршня позволяет циркулировать маслу в "теле" поршня.
На последок стоит отметить, что при тюнинге двигателя конструкция и форма поршней играет не последнюю роль. К примеру, при замене "родной" поршневой группы на автомобилях семейства ВАЗ на кованные позволит повысить технико-экономические показатели двигателя.
