Поршень є однією з найважливіших деталей автомобільного двигуна, що відповідає за перетворення енергії згоряння палива в енергію кінетичну. У сьогоднішній статті ми постараємося приділити більш докладний увагу призначенням поршнів, вимогам, що пред'являються до них, а також особливостям їх експлуатації.
Що являє собою поршень двигуна внутрішнього згоряння?
Поршень автомобільного агрегату - це внутрішній елемент, який має циліндричну форму, і здійснює зворотно-поступальний циклічне рух по спеціальній камері з метою перетворення енергії, що виробляється в процесі згоряння паливної суміші, в фізичну роботу. Саме поршень сприяє зміні внутрішнього обсягу циліндра, в результаті чого відбувається спалах наявної в ньому горючої суміші.
Якість виконання своїх функцій поршнями прямим чином впливає на безперебійність та ефективність діяльності мотора. Удавана простота поршня - не більше ніж оману. Це високоточна наукомістка деталь, за виготовлення якої не беруться часом навіть найвідоміші автоконцерни, замовляючи її в спеціалізованих компаніях, що займаються їх проектуванням і безпосереднім виробництвом.
Якими повинні бути поршні?
- Будь-поршень повинен бути термостійким. Під час згоряння паливної суміші всередині камери досягається надзвичайно висока температура, яку матеріал повинен витримувати. Те ж саме стосується і тиску робочих газів.
- Другою вимогою є мінімізація сил тертя, що виникають між циліндром, набором поршневих кілець і підшипником лінійного ковзання. Механічне стирання, що відбуваються в результаті взаємодії цих елементів, має бути близькими до нуля, щоб поршнева частина мала достатній функціональний ресурс.
- Третім пунктом вимог назвемо необхідність серйозного запасу міцності, здатного протистояти силовому навантаженні, що виходить із камери згоряння з одного боку, і шатунной реакції - з іншого.
- І, нарешті, по-четверте, сили інерції, що виникають під час руху поршня, повинні передавати якомога менші навантаження на кривошипно-шатунную механіку.
Читайте також: Фази газорозподілу двигуна
Особливості експлуатації поршнів
Як ми вже говорили, згоріле зверху поршня паливо, є джерелом величезної кількості тепла, що виникає при кожному робочому циклі. Внутрішня температура камери згоряння досягає 2 тисяч градусів Цельсія. Під час цього здійснюється передача лише частини енергії руху, решта йде на нагрів суміжних деталей і енергію вихлопних газів. Важливо розуміти, що якщо поршень НЕ буде охолоджуватися, він через кілька хвилин піддасться розплавлення.
За рахунок чого ж відбувається його охолодження? Перш за все, за рахунок зовнішнього повітря, який охолоджує охолоджуючу рідину, головку блоку циліндрів і сам агрегат. Поршень за допомогою чотирьох елементів виробляє теплообмін з охолодженими деталями і антифризом.
- Поршневі кільця. Це основний елемент охолодження, особливо те кільце, яке розташовується ближче до нижньої частини блоку. Крім цього, саме за допомогою поршневих кілець здійснюється взаємодія з антифризом, що знаходяться за стінкою циліндра. Загальна теплоотведеніе, що досягається за рахунок кілець поршнів, становить близько 50%.
- Моторне масло. Крім змащувальних функцій, масло використовується і для охолодження. Воно забирає частину тепла від нагрітих деталей, передаючи його всередину картера, в якому масляний склад остигає. Важливо, щоб масло не перегрівалося, інакше воно ризикує розгубити свої робочі характеристики і як наслідок призвести до підвищення зносу взаємодіючих вузлів.
- Шатунний механізм. Охолодження через обертову механічну систему є найменш ефективним. Воно присутнє, але через досить великих контактних зазорів коефіцієнт його теплоотведенія мінімальний.
- Паливна суміш наступного циклу. Не варто забувати і про те, що частина тепла витрачається на нагрів знову надійшла паливно-повітряної суміші. Ефективність такого охолодження не піддається сумніву, тому що воно здійснюється саме з того боку поршня, яка має максимальний нагрів після згоряння попередньої порції палива.
Важливо розуміти, що найбільша відповідальність за якість функціонування поршнів лежить саме на поршневих кільцях. Якщо порушиться їх герметичність, то розігріта газова «прошарок» позбавить поршень охолодження, що призведе до руйнування двигуна. Подібну картину можна спостерігати під час перегріву, що виникає через порушення системи охолодження. У разі, коли тривалість роботи мотора при критичних температурах виявляється досить тривалої, агрегат отримує настільки критичні пошкодження, що відремонтувати його неможливо. У такому випадку потрібно здійснити повну заміну блоку.
Читайте також: Пристрій і робота: Кульові опори
Підведемо підсумки
В кінці статті скажімо, що поршні є основними вузлами двигуна автомобіля. Важливо стежити за якістю їх роботи, виробляючи періодичні діагностичні процедури. При виявленні високого ступеня вироблення необхідно виконувати технічне обслуговування поршневий, що включає заміну поршневих кілець, пальців або безпосередньо самих поршнів. Якщо їм знехтувати, можна «нарватися» на заміну блоку, яка обійдеться водієві в кілька разів дорожче.