Конструкция поршня двс: Устройство поршня

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы — Autodromo

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

Содержание

Поршень выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
• отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
• обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

1. Головка поршня ДВС
2. Поршневой палец
3. Кольцо стопорное
4. Бобышка
5. Шатун
6. Юбка
7. Стальная вставка
8. Компрессионное кольцо первое
9. Компрессионное кольцо второе
10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

 

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения.  Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца –  предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

• разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
• движением масла по змеевику в поршневой головке;
• подачей масла в область колец через кольцевой канал;
• масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Поршень ДВС функции,конструкция,виды,применение

Поршень одна из важных деталей двигателя внутреннего сгорания благодаря которой передается энергия на шатун. В этой статье поговорим про устройство поршня узнаем его назначения и рассмотрим его фото.

Поршень двc на первый взгляд имеет простую конструкцию. Тем не менее не все так просто инженеры постоянно работают над облегчением поршня и увеличением его прочности. Другими словами стараются найти золотую середину. Найти золотую середину бывает не просто, так как поршень постоянно эксплуатируется в экстремальных условиях при высоких температурах и повышенных инерционных нагрузках. Под действием энергии топливно-воздушной смеси поршень отправляется в НМТ ( нижнюю мертвую точку). Поршень в свою очередь передает энергию на коленвал через шатун с которым поршень связан через поршневой палец.

Основные функции поршня двс:

1) Отвод излишков тепла.

2) Благодаря поршню камера сгорания становится герметичной.

3) Передача энергии на коленвал через шатун.

Если сказать кратко задача поршня передать энергию газов на коленвал чтобы последний преобразовал ее в механическую энергию.

Устройство

В последнее время поршень двс изготавливают из алюминия так как этот материал лёгкий и прочный.

Поршни бывают литые и кованные. Литые поршни изготавливаются литьём под давлением. Кованные поршни изготавливают методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния 15%. Что увеличивает их прочность и износостойкость.

Обсудим основные детали поршня, более подробно устройство поршня можно рассмотреть на схеме.

Днище

Днище поршня может иметь 5 разных видов поверхностей у каждого типа свои преимущества и недостатки.

Плоское. Такой тип поверхности используется довольно часто. Недостаток поршня такого типа, в том что при обрыве ремня поршни гнут клапана.

Вогнутое. Обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания. Тем не менее способствует большему образованию отложений при сгорании топлива.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Выпуклое. Улучшает производительность поршня, но при этом понижает эффективность сгорания топлива.

С циковками. Предотвращают столкновение поршней с клапанами за счёт специальных углублений называемых циковками. Из-за канавок может быть небольшая потеря мощности.

С лужей.Такой тип поршней также оснащен канавками только большего размера. Цель таких поршней понизить степень сжатия. Например они отлично подходят для турбокомпрессора.

Компрессионные кольца

Обычно в двc устанавливается 2 компрессионных кольца и одно маслосъемное. Поршневые кольца изготавливаются из высокопрочного чугуна. Расстояние от днища поршня до первого кольца носит огневой пояс. Функция поршневых колец состоит в том, чтобы поршень плотно прилегал к цилиндру. Для уменьшения трения используется моторное масло.

Одно из важных предназначений поршневых колец заключается в препятствии попадания газов из камеры сгорания в картер. Благодаря добавлению хрома, молибдена, никеля или вольфрама прочность и термостойкость поршневых колец значительно повышается. При износе поршневых колец ресурс поршня понижается.

Маслосъемное кольцо

Маслосъемные кольца служат для того чтобы отводить излишки масла. Маслосъемные кольца обладают дренажными отверстиями.

Юбка

Юбка поршня и есть его тело служит направляющей. Благодаря специальным добавкам в сплав юбка поршня обладает высокой стойкостью к расширению.

Поршневой палец

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Благодаря стопорному кольцу достигается их прочное соединение.

Ответы на частые вопросы

Для чего в днище поршня дизельного двигателя делают выемку ?

Выемка в поршнях дизельного двигателя называется вихревой камерой( камерой сгорания). Топливо перемешиваясь с воздухом в вихревой камере сгорает более эффективно и быстро.

Температура поршня двс ?

Кратковременно при работе двс поршень может нагреться до 2000 градусов и более. В целом температура поршня при работе может достигать 200 градусов.

Как продлить срок службы поршней ?

Для того чтобы продлить срок службы поршней двс необходимо во время менять масло. Лучше даже немного раньше срока как советуют многие водители.

Поршень: конструкция, функции, материалы и качество

Поршень является основной частью двигателей внутреннего сгорания. Он совершает возвратно-поступательное движение и преобразует тепловую энергию в механическую энергию. Он перемещается вверх и вниз внутри цилиндра, когда двигатель вырабатывает мощность. Назначение поршня — выдерживать расширение газов и направлять его на коленчатый вал. Он передает силу взрыва на коленчатый вал и, в свою очередь, вращает его. Поршень поставляется с кольцами, которые уплотняют его и стенку цилиндра. Это довольно сложно с точки зрения дизайна.

Поршень с плоской головкой

Эффективность и экономичность двигателя в первую очередь зависят от плавной работы поршня. Он должен работать в цилиндре с минимальным трением и выдерживать высокие взрывные силы в цилиндре. Кроме того, он также должен выдерживать очень высокую температуру более 2000⁰C во время работы. Он должен быть как можно прочнее, а его вес должен быть как можно меньше.

Функции поршня:

1. Для получения тяги от взрыва и передачи усилия на коленчатый вал через шатун.
2. Также в качестве уплотнения, чтобы высокое давление сгорания не попадало в картер.
3. Служит направляющей и опорой для малого конца шатуна.

Также он должен обладать следующими необходимыми качествами:

1. Жесткость, чтобы выдерживать высокое давление.
2. Меньший вес, чтобы свести силы инерции к минимуму и обеспечить более высокие обороты двигателя.
3. Бесшумная работа как при прогреве, так и при нормальной работе.
4. Его конструкция должна предотвращать судороги.
5. Материал должен иметь хорошую теплопроводность для эффективной теплопередачи. Таким образом, снижается риск детонации и обеспечивается более высокая степень сжатия.
6. Материал также должен иметь низкую способность к расширению.
7. Обладают стойкостью к коррозии в результате горения.
8. Он должен быть как можно короче, чтобы уменьшить общий объем двигателя.
9. Должен иметь длительный срок службы.

Дизайн:

Конструкция поршня зависит от двигателя. Во многом это зависит от конструкции головки блока цилиндров. Верхняя часть поршня называется головкой или короной. Как правило, недорогие маломощные двигатели имеют поршень с плоской головкой. Однако в некоторых случаях, когда дело доходит до клапанов очень близко, инженеры предусматривают разгрузку клапана в коронке. Поршни в некоторых высокопроизводительных двигателях имеют приподнятый купол, который увеличивает степень сжатия и регулирует сгорание.

Формы днища

В некоторых двигателях используются специальные выпуклые поршни для придания желаемой формы камере сгорания и головке блока цилиндров. В случае, если коронка содержит часть камеры сгорания, можно более точно контролировать степень сжатия. Однако у этой конструкции есть недостаток. В такой конструкции через поршень и кольца проходит большое количество тепла.

Поршни:

В верхней части поршня по окружности прорезаны канавки для установки поршневых колец. Вы знаете полосы между канавками как «площадки». Роль площадок заключается в том, чтобы поддерживать кольца против давления газа. Площадки также направляют кольца, поэтому они свободно вращаются по окружности. Опорные перемычки передают усилие взрыва непосредственно от головки поршневого пальца к бобышкам поршневого пальца. Таким образом, он снимает большие нагрузки с кольцевых канавок.

Дизайн и конструкция

Юбка:

Часть под поршневыми кольцами называется «юбкой». Ее роль заключается в формировании направляющей и поглощении боковой тяги, создаваемой давлением газа. Юбка имеет выступы на внутренней стороне для поддержки булавки. Он довольно плотно прилегает к цилиндру; однако он отделен от стенок цилиндра смазочным маслом. Силы сгорания передаются от головки к шатуну через ребра внутри поршня. Кроме того, бобышки действуют как опорная поверхность для качательного движения шатуна. Перемычки толстого сечения передают тепло от головки к бобышкам и юбке поршневого пальца.

Раньше в двигателях использовался чугун из-за его износостойкости. Однако в современных двигателях используется алюминиевый сплав, содержащий кремний, для поршней, чтобы уменьшить вес. Он в три раза легче алюминия, поэтому имеет меньшую инерцию. Кроме того, алюминиевый сплав обладает высокой теплопроводностью, что позволяет ему меньше нагреваться.

Зазор поршня:

Обычно диаметр поршня немного меньше диаметра цилиндра. Поэтому пространство между ним и стенкой цилиндра называется поршневым зазором. Этот зазор необходим по следующим причинам.

1. Обеспечивает пространство для смазочной пленки, уменьшающей трение между поршнем и стенкой цилиндра.
2. Предотвращает судороги. Поршень и блок цилиндров расширяются из-за очень высоких температур. Однако система охлаждает цилиндр лучше, чем поршень. Следовательно, между ними должен быть достаточный зазор, чтобы он мог расширяться.
3. Без достаточного зазора поршень не сможет работать в цилиндре, что снизит его эффективность.

Величина зазора зависит от размера отверстия цилиндра и материала поршня. Но, как правило, это от 0,025 мм до 0,100 мм. Во время работы пленка смазочного масла заполняет зазор. Поэтому техники должны поддерживать надлежащий зазор между поршнем и цилиндром при капитальном ремонте двигателя.

Heat Dam

Эффекты зазора:

Если зазор слишком мал, это увеличит трение, что приведет к потере мощности. Если зазор слишком велик, это приведет к «хлопанию поршня». Это означает внезапную тряску поршня, когда он движется вниз в рабочем такте, вызывая отчетливый шум. По мере прогрева двигателя этот зазор уменьшается, и шум обычно исчезает. Производители используют специальные сплавы и разные конструкции для уменьшения шлепков.

Mahle, Diamond, CP Carrillo, Ross и Arias являются одними из мировых производителей поршней.

Часы Mahle Piston в действии:

Подробнее: Конструкция блока цилиндров >>

сообщите об этом объявлении

О команде CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

JE Pistons On Основы конструкции поршней

| Практическое руководство. Двигатель и трансмиссия

Шон Кроуфорд, Стивен Голья и Алан Стивенсон из JE Pistons.

Разбор основ конструкции поршней

Если внутреннее сгорание — это война, то поршни в буквальном смысле находятся на передовой. Преобразование энергии возвратно-поступательного движения во вращающую силу означает, что четырехтактный процесс пытается как вытолкнуть поршни из блока цилиндров, так и выдуть их через масляный поддон в жесткой последовательности. При 6000 об/мин эта рукопашная сбавляется 100 раз каждую секунду. Кроме того, достижения в технологии головок цилиндров и клапанов позволяют современным двигателям вращать больше оборотов в минуту и ​​создавать большее давление в цилиндрах, чем когда-либо. В довершение ко всему, принудительная индукция и закись азота часто усиливают избиение, а бензонасос с каждым днем ​​становится все хуже. Учитывая эти грозные обстоятельства, просто удивительно, что поршень выходит из строя в наши дни так редко. Именно такие компании, как JE Pistons, несут прямую ответственность за этот впечатляющий подвиг.

Хотя прозвище «слизняки» предполагает, что поршни — это не что иное, как архаичные куски кованого алюминия, технология, использованная при их разработке, поразительна. Чтобы узнать, что нужно для разработки и производства высококачественных гоночных поршней для вторичного рынка, мы воспользовались коллективными знаниями Шона Кроуфорда, Стивена Голиа и Алана Стивенсона из JE Pistons. Как мы выяснили, конструкция поршня — это гораздо больше, чем просто придание алюминиевому слитку цилиндрической формы и завершение дела. Некоторые элементы конструкции поршня, на которых обычно зацикливаются хот-роддеры, незначительны, в то время как факторы, о которых большинство людей даже не подозревают, могут быть разницей между героем и взрывом. Чтобы убедиться, что вы выбрали правильные поршни для вашего следующего двигателя, продолжайте читать.

Технология Race-Bred
От Top Fuel и Sprint Cup до World of Outlaws и Pro Stock компания JE всегда участвовала в гонках высокого класса. Естественно, такое масштабное участие увеличило широту знаний компании, что приносит прямую пользу среднему хот-родисту. «Когда дело доходит до профессиональных гонок, особенно на высших уровнях, вы не можете обойтись без плохой конструкции, производительности или качества. Ожидания настолько высоки, что большинство производителей поршней не могут предоставить нашим профессиональным клиентам приемлемый продукт». — говорит Кроуфорд. Каждый этап производства JE, от проектирования до окончательной проверки, строго контролируется для обеспечения точности, согласованности и качества.

Развитие компании
Компания JE Pistons была зарегистрирована в 1947 году, и хотя с годами компания выросла, ее основной задачей остается производство высококачественных поршней на заказ для гоночного рынка. «Для того, чтобы наши продукты оставались на вершине, нам приходилось постоянно улучшать наши процессы проектирования, производства и контроля в течение последних 62 лет», — объясняет Кроуфорд. «Мы начали с производства как литых, так и кованых поршней, но с тех пор перешли на кованые и цельные узлы исключительно из-за требований современных гоночных двигателей. Чтобы гарантировать, что мы предлагаем поршни самого высокого качества на рынке, наше производство также Десятилетия назад JE использовала все ручные станки для резки поршней, но сегодня мы используем более 55 современных станков с ЧПУ».

Кроуфорд говорит, что помимо помощи компании в улучшении контроля качества многие новые поршневые инновации, разработанные для профессиональных гонок, перекочевали в стандартные детали JE. «Самым последним примером этого является наша поршневая линейка SRP Professional. Мы интегрировали такие функции, как новая легкая кованая конструкция, усовершенствованный пакет колец с низким коэффициентом трения, более короткие поршневые пальцы, уникальный профиль юбки и сверхплоские кольцевые канавки. наш тестовый двигатель Chevy 383, новая конструкция привела к снижению веса на 63 грамма на цилиндр и увеличению мощности на 13 л.с.!»

Сплавы для поршней
Двумя наиболее распространенными сплавами, используемыми в поршнях, являются алюминий 2618 и 4032. JE производит поршни из обоих сплавов, и Кроуфорд говорит, что плюсы и минусы каждого из них определяют области применения. «Основные различия между ними заключаются в составе материала, а также в термических и усталостных характеристиках. Высокопроизводительный поршневой сплав JE 4032 имеет содержание кремния примерно 12 процентов, а 2618 — менее 0,2 процента», — говорит Голя. Это означает, что сплав 2618 расширяется примерно на 15 процентов больше, чем сплав 4032, при воздействии повышенных температур. Некоторые люди предпочитают сплав 4032 для своих транспортных средств, так как они требуют меньшего холодного зазора и снижают шум при запуске. Механически оба очень похожи, 2618 имеет более высокую прочность при всех температурах. «При выборе подходящего материала для поршня мы учитываем не только прочность при комнатной температуре, но и прочность при рабочих температурах. Именно здесь 2618 превосходит 4032, поскольку он значительно прочнее при температуре 500 градусов по Фаренгейту и выше. двигатели работают выше этого температурного диапазона, 2618 имеет явное преимущество в прочности для этих применений. Следовательно, 2618 широко используется в Формуле 1, NASCAR и ALMS, а 4032 — нет. В настоящее время мы тестируем новые материалы, которые потенциально могут дать преимущества обоих сплавов».

Юбки
Юбки поршня обеспечивают стабильность внутри отверстия, но также создают трение. При проектировании поршня задача заключается в достижении баланса между максимальной стабильностью и минимальным трением. По сути, юбки поршня позволяют поршню выполнять свои первичные и вторичные движения. Основное движение поршня происходит, когда он проходит от ВМТ к НМТ и снова возвращается к ВМТ. Его вторичное движение является результатом качания поршня в канале ствола. Эффект раскачивания обусловлен фрикционным и вязкостным сопротивлением, расположением центра тяжести поршня, постоянно меняющейся боковой нагрузкой и изменениями температуры. Ключом к контролю износа юбки, уменьшению паразитных потерь и улучшению кольцевого уплотнения является прогнозирование вторичного движения. Потери на трение, связанные с юбкой поршня, существенно зависят от ее ширины и длины, а значит, от площади контакта юбки с отверстием цилиндра. По мере уменьшения площади контакта вязкость будет снижаться, как и сила трения. Однако по мере уменьшения площади подшипника и вязкости уменьшается и толщина масляной пленки. Если толщина пленки приближается к сумме высот неровностей на двух поверхностях, это приведет к граничной смазке и увеличению трения. Следовательно, площадь контакта и доступ масла к этой области необходимо оптимизировать. Есть два способа уменьшить площадь контакта: уменьшить длину юбки и изменить форму поверхности юбки. Первый уменьшит трение, но увеличит эффекты вторичного движения, влияющие на кольцевое уплотнение. Второй более успешен, так как пятно контакта и вторичное движение могут быть уменьшены. В JE мы постоянно разрабатываем новые формы юбок, ориентируясь на эти факторы. — Алан Стивенсон

Межкольцевой зазор
Производители двигателей уже довольно давно спорят о втором кольцевом зазоре. JE говорит, что для большинства приложений лучше использовать больший зазор на втором кольце, чем на верхнем. «Многие тесты доказали, что больший зазор во втором кольце увеличивает уплотняющую способность верхнего кольца. Увеличенный зазор во втором кольце помогает сбросить давление в цилиндре, которое проходит через верхнее кольцо», — объясняет Стивенсон. «Без этого сброса давление может поднять верхнее кольцо и повредить уплотнение кольца. В некоторых ситуациях верхнее кольцо достаточно хорошо уплотняет, чтобы устранить необходимость в большем зазоре второго кольца. Это типично для двигателей без наддува, которые не испытывают высоких нагрузок. давление в цилиндре. Соответствие диаметра отверстия кольца, толщина и натяжение также играют роль в уравнении, но для большинства мощных двигателей предпочтительнее больший зазор второго кольца ».

Oil Control
Преимущество максимальной длины шатуна спорно, но практика, тем не менее, сохраняется. В то время как моторы с длинным стержнем вдавливают штифт в пакет катка, JE говорит, что это не так вредно для контроля масла, как утверждают некоторые люди. «При использовании опоры масляной рампы не должно быть проблем с поддержанием контроля подачи масла, когда отверстие штифта пересекает канавку масляного кольца», — говорит Кроуфорд. «На самом деле, дополнительные отверстия могут способствовать правильному сливу масла. Некоторые конструкции поршней позволяют отверстию под палец пересекать посадочную площадку третьего кольца, что может вызвать проблемы с управлением подачей масла, поскольку масло подается над маслосъемным кольцом. По этой причине все Наши поршни спроектированы таким образом, что отверстие для пальца находится ниже кромки третьего кольца, чтобы предотвратить эту проблему».

Штифты
Некоторые люди склонны упускать из виду роль штифтов в общем уравнении поршня. Однако, поскольку они выдерживают такие большие нагрузки, они являются важным звеном во вращающемся узле. Пальцевой палец воспринимает нагрузку, которую каждый поршень оказывает на соответствующую коренную шейку коленчатого вала, нагрузку, которая включает силы инерции, а также влияние давления сгорания.

Штифт нагружается как штоком, так и поршнем сложной комбинацией различных по величине и направлению сил, являющихся результатом приложенной и реактивной нагрузок. Нагрузка на штифт способствует изгибу вдоль его оси, а также овализации, а их сочетание может привести к фрикционному заеданию и скручиванию.

Жизненно важное значение имеет жесткость штифта. Это не только влияет на его способность функционировать как журнал; это также влияет на жесткость всего узла поршня и пальца. Повышенная жесткость штифта может фактически привести к более стабильной платформе кольца, что приведет к улучшению контроля масла и уменьшению прорыва газов.

Полностью плавающий штифт может вращаться вокруг своей главной оси и скользить вдоль этой оси. Стандартные штифты часто имеют натяг на маленьком конце. Посадка с натягом означает, что малый конец должен нагреваться каждый раз, когда необходимо снять штифт, что не очень практично для гоночного двигателя, который часто перебирается. При посадке с натягом материал штифта, на который возлагаются несущие и изгибающие нагрузки, подвержен большему усталостному воздействию, поскольку циклически нагружаются и разгружаются одни и те же волокна. И наоборот, с плавающим штифтом циклы усталости более равномерно распределяются по волокнам внешней поверхности штифта. Кроме того, если штифту позволить вращаться, его скорость относительно отдельных поверхностей подшипника будет ниже. Вращение также приводит к перемещению масла внутри отверстий под пальцы, что снижает вероятность образования сухих пятен. — Алан Стивенсон

Газовые порты
Газовые порты представляют собой небольшие отверстия, через которые давление цилиндра поступает в верхнюю кольцевую канавку. Их цель состоит в том, чтобы позволить давлению из-за верхнего кольца увеличить эффект уплотнения. Без газовых портов верхнее кольцо герметизируется в основном за счет давления, действующего на его верхнюю поверхность. Газовые порты обычно необходимы в двигателях с высоким давлением в цилиндрах или в сочетании с очень узкими верхними кольцами. JE предлагает два типа газовых портов: вертикальные и боковые. Вертикальные газовые порты наиболее популярны в дрэг-рейсинге, где требуется максимальное давление за верхним кольцом. Боковые газовые порты обеспечивают немного меньшее давление на кольцо и более желательны в приложениях на выносливость. Оба типа газовых портов значительно сокращают срок службы кольца и не рекомендуются для использования на улице. В дополнение к газовым портам JE также предлагает «газораспределительные канавки». Это небольшая канавка, которая пересекает всю верхнюю половину канавки верхнего кольца и помогает равномерно распределять давление по окружности верхнего кольца. — Стивен Гойла

Компрессионная высота
При изменении конструктивных параметров двигателя, таких как ход коленчатого вала, длина штока и высота блока цилиндров, необходимо учитывать компрессионную высоту поршней. Определяемая как расстояние от осевой линии поршневого пальца до верхней части днища поршня, слишком малая высота сжатия может поставить под угрозу долговечность в результате сильного давления в цилиндре. Однако, согласно JE, достижения в области современных сплавов и технологий ковки означают, что «толстые» поршни не всегда необходимы.

«При более короткой высоте сжатия, используемой во многих современных двигателях с высокими эксплуатационными характеристиками, конструкция поршня не должна страдать, если над поршневым пальцем имеется достаточно места для обеспечения надлежащей толщины деки и зазора штока. У нас есть стандартные поршни с высота сжатия 1000 дюймов, которая оказалась очень надежной», — объясняет Кроуфорд. «Иногда мы сталкиваемся с ситуацией, когда не хватает места для удовлетворения наших требований. Это чаще всего встречается в двигателях с наддувом, которые требуют очень большой тарелки и малой высоты сжатия. В таких ситуациях необходимо найти способ увеличить компрессионную высоту».

Поршни Power-Adder
Некоторые считают, что пока поршень выкован, он может выдержать все, что вы в него бросите. Хотя кованые пули намного прочнее своих литых собратьев, у них все же есть свои ограничения. Поэтому JE рекомендует использовать специальные поршни с закисью азота или воздуходувки, если вы планируете использовать большие усилители мощности на своем комбинированном двигателе. «Основное различие между двигателем без наддува и двигателем с закисью азота или воздуходувкой заключается в давлении в цилиндре и рабочих температурах, поэтому важно спроектировать поршень для такого типа применения», — говорит Голья. «Более высокое давление требует поршней с более толстыми головками и большей структурной жесткостью. Кроме того, поршневые пальцы должны быть большего диаметра, а кольца требуют большего натяжения, что делает их более толстыми и долговечными. Мы решили производить большинство наших гоночных поршней из 2618, но также предлагаются поршни из сплава 4032, совместимые с умеренным принудительным впуском и использованием закиси азота».

Конструктивные факторы
Два наиболее популярных типа поршней для двигателей внутреннего сгорания: полностью круглые или кованые с боковым рельефом (FSR). Каждая конструкция может предложить уникальные преимущества в зависимости от желаемой стоимости, области применения, мощности и частоты вращения двигателя. Полный раунд имеет единственную центральную полость с непрерывной круглой полосой, соединяющей юбки. FSR имеет несколько внешних полостей в дополнение к центральной полости. Как правило, круглый поршень проще всего изготовить, он более доступен по цене и обеспечивает большую степень надежности. Поршень FSR предназначен в основном для конкретных применений, требующих высокого уровня производительности и имеющих более сложные пустоты. Его можно сделать легче и жестче, и он имеет меньшую площадь юбки, чем полный круглый. Это выгодно для инерционной реакции и снижения трения.

Качество материала не менее важно для конструкции поршня. Все запасы материалов JE физически и химически сертифицированы, и их можно отследить до производителя. Перед производством мы проверяем физические свойства и целостность размеров в нашей инспекционной лаборатории на месте. — Алан Стивенсон

Объем камеры
Тенденцией во многих высококачественных гоночных двигателях является использование небольших камер сгорания и тарельчатого поршня для достижения относительно высокая статическая степень сжатия. По сравнению с более традиционной установкой, в которой используются камеры большего размера и поршень с плоской или выпуклой поверхностью, эта схема дает дивиденды по эффективности, поскольку головка поршня функционирует как часть камеры сгорания, а свеча зажигания расположена более центрально в камере. «Комбинация камеры меньшего размера и тарелки большего размера более эффективна с точки зрения термической эффективности и снижает количество несгоревшего топлива», — объясняет Кроуфорд. «Более короткие пути пламени создают более высокие температуры сгорания и повышают эффективность использования топлива, что способствует увеличению выходной мощности и снижению выбросов».

Покрытия
Покрытия поршней применяются, когда поверхность алюминия не справляется с окружающей средой. Тепловое барьерное покрытие коронки JE помогает поддерживать твердость поверхности и сопротивляться поверхностной эрозии и точечной коррозии из-за детонации. Это покрытие может продлить срок службы поршня при высоких температурах. Хотя покрытие днища полезно для поршня, изготовитель двигателя должен учитывать влияние покрытия на всю систему. Поскольку через поршень и кольца рассеивается меньше тепла, оно отражается в другом месте камеры сгорания. Это дополнительное тепло может оказывать влияние на другие компоненты двигателя. По этой причине многие производители предпочитают покрывать камеры головки блока цилиндров, поверхности клапанов и выпускные каналы. Покрытия юбки помогают уменьшить задиры при холодном пуске, поверхностное трение и износ. В некоторых случаях покрытие юбки также можно использовать для безопасного уменьшения зазора между поршнем и стенкой цилиндра. Самым популярным покрытием юбки JE является фирменная юбка Tuff. Это покрытие имеет толщину до 0,0005 дюйма на поверхность и разработано для обеспечения повышенной износостойкости по сравнению с другими покрытиями на рынке. — Стивен Гойла

Тарелки
Когда речь идет о тарельчатых поршнях, терминология может сбить с толку. Хотя и тарельчатые, и купольные поршни снижают степень статического сжатия, между ними есть важное различие. «Основное различие между ними заключается в их форме: выпуклый поршень имеет простую круглую тарелку, а перевернутые купола имеют особую форму, соответствующую камере головки блока цилиндров. Многие люди называют перевернутые купола D-образными тарелками», — объясняет Голя. «Вопреки некоторой имеющейся информации, форма тарелки очень мало влияет на снятие кожуха клапана и поток воздуха. Распределение тепла больше связано с толщиной свода под тарелкой, чем с формой самой тарелки. Конструкция и контур нижней части поршня играют большую роль в том, как головка распределяет тепло.Общеизвестно, что перевернутые купола обеспечивают большую эффективность сгорания, чем полностью круглые тарелки, потому что они лучше направляют воздушно-топливную смесь в камеру, хотя этот эффект значительно сведен к минимуму с принудительной индукцией. Конические и сферические тарелки продемонстрировали некоторый прирост мощности, но не по всем направлениям с каждой конструкцией камеры сгорания. К сожалению, их тонкие центральные секции и толстые внешние секции удерживают дополнительный вес в головке поршня».

Trending Pages

• 2023 Ford F-150 Tremor против Chevy Silverado 1500 Trail Boss, Ram 1500 Rebel, Toyota Tundra TRD Pro: Битва мясных бластеров!

• Пакет Tesla Model S Plaid Track Pack открывает максимальную скорость 200 миль в час Обзор: Удивительно тревожный поиск закваски

• Это самое удобное сиденье в любом автомобиле?

Рекомендованные истории MotorTrend

Познакомьтесь с подростками-злобными гонщиками из команды Алабамы 256

Джонни Ханкинс| 30 декабря 2022 г.

У полноприводного Chevy Corvette E-Ray есть чит-код для выгорания

Эрик Тингволл | 17 января 2023 г.

Chevrolet Corvette E-Ray 2024 г. Первый взгляд: полноприводной гибрид быстрее, чем Z06!

Алиса Приддл|