Открыть сервисСервис

Поршень двигателя: устройство и внешний вид

Поршень — подвижный элемент кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, преобразующий давление газов в цилиндре в возвратно-поступательное движение. Визуально поршень представляет собой полый цилиндр (юбку) с массивной головкой, изготовленный, как правило, из алюминиевого сплава. От шатуна через палец поршень receives энергию расширяющихся газов и передаёт её на коленчатый вал.

Общий вид и конструкция

Внешне поршень напоминает перевёрнутый стакан или укороченный цилиндр диаметром от 50 до 120 мм у автомобильных двигателей. Устройство включает три основные части:

  • Днище (головка) — верхняя закрытая часть, воспринимающая давление газов. Может быть плоской, выпуклой, вогнутой (для форкамерных двигателей) или с выемками под клапаны.
  • Канавки под поршневые кольца — три (реже две или четыре) проточки на цилиндрической поверхности головки. Верхние — компрессионные, нижняя — маслосъёмная.
  • Юбка — нижняя цилиндрическая часть с отверстием под поршневой палец. В юбке обычно предусмотрены приливы (бобышки) для крепления пальца.

Поверхность поршня имеет характерный металлический серебристый или тёмно-серый оттенок (после работы — с нагаром). На днище и юбке со временем образуются следы отложений масла и продуктов сгорания.

Размеры и масса

Типичные параметры автомобильных бензиновых поршней:

ПараметрЗначение
Диаметр50–120 мм
Высота (общая)40–90 мм
Масса200–700 г
Зазор в цилиндре0,02–0,08 мм

Диаметр поршня, как правило, на 0,1–0,3 мм меньше диаметра цилиндра — это компенсируется тепловым расширением при работе двигателя.

Поршневые кольца

Кольца — тонкие стальные или чугунные кольца с разрезом (замком), устанавливаемые в канавки. Внешне они выглядят как пружинящие обручи шириной 1–3 мм. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и стенкой цилиндра, маслосъёмное — снимает излишки масла со стенок. Замки колец при сборке разводят на 120° друг относительно друга.

Поршневой палец

Палец — полая стальная трубка диаметром 15–30 мм, соединяющая поршень с шатуном. Бывает трёх типов:

  • плавающий (самый распространённый) — свободно перемещается в отверстиях поршня и верхней головке шатуна, фиксируется стопорными кольцами;
  • закреплённый в поршне — с натягом;
  • закреплённый в шатуне.

Поверхность пальца — тщательно отшлифованная, зеркальная.

Материалы и изготовление

Основной материал — алюминиевые сплавы (АК12, АК9ч, силумины). Для дизельных двигателей и форсированных моторов применяют кованые поршни из сплавов на основе алюминия с кремнием (12–18 % Si), а также стальные и даже керамические поршни. Литьё под давлением — основной способ массового производства; ковка используется для спортивных и тяжёлых дизельных поршней.

Виды поршней по конструкции днища

  • Плоское — стандартное для большинства бензиновых моторов.
  • Выпуклое — увеличивает прочность, применяется в дизелях.
  • Вогнутое (с выемкой) — для компрессионных камер сгорания в дизельных двигателях.
  • С выемками под клапаны — для двигателей с высокой степенью сжатия и фазами газораспределения, увеличенными по времени.

Признаки износа

Визуальная диагностика поршня включает осмотр:

  • нагар на днище (норма для бензинового мотора, но чрезмерный — признак переобогащения смеси);
  • задиры на юбке — следы контакта с цилиндром при перегреве или недостатке смазки;
  • износ канавок под кольца;
  • следы коробления днища при перегреве.

Интересные факты

  • В двигателе внутреннего сгорания поршень совершает два такта за один оборот коленвала (четырёхтактный цикл) или один такт (двухтактный).
  • Скорость поршня в верхней мёртвой точке у высокооборотных моторов достигает 20–25 м/с.
  • В роторно-поршневом двигателе Ванкеля роль поршня выполняет ротор треугольной формы.
  • В России производством поршней занимаются предприятия «ТВМ» (Тольятти), «Федоровский поршневой завод» и др.

Источники:

  • Данные производителей поршней (Mahle, Federal-Mogul, ТВМ)
  • Учебная литература по устройству автомобильных двигателей (Боровиков, Водолеев)
  • Технические каталоги запасных частей
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru