Цилиндры двигателя внутреннего сгорания

Системы охлаждения цилиндров

Для отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя предусмотрена система охлаждения, которая может быть либо воздушной, либо жидкостной.

Воздушное охлаждение

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или созданным искусственно посредством воздухозаборников потоком воздуха, отводящим тепло от цилиндра.

Причудливый рисунок на внутренней поверхности цилиндра называется хоном, потому что для его нанесения используется хонинговальный станок

Жидкостное охлаждение

При жидкостном (чаще называемом водяным) охлаждении цилиндры снаружи омываются циркулирующей в толще блока охлаждающей жидкостью. Нагретые цилиндры отдают часть тепла жидкости, которая в дальнейшем попадает в радиатор, охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Как подбирать поршневые кольца?

Чтобы подобрать кольцо по цилиндру, деталь помещают в него и выравнивают поршнем. Затем при помощи щупа замеряют зазор в стыке. Если он отсутствует или недостаточен, стык отпиливают (например, напильником) до нормальной величины. Если зазор превышает нормальный, то кольцо непригодно для данного цилиндра.

Чтобы подобрать кольцо по поршню, его «прокатывают» по канавке детали, а затем замеряют зазор в канавке поршневого кольца щупом. Если кольцо заедает или зазор маленький, его торцевая часть подлежит шлифовке. Делается это вручную при помощи наждачной бумаги, укрепленной на ровной деревянной плите.

Упругость новых колец проверяется на специальном приборе. Величина нагрузки при этом должна равняться значению зазора в стыке кольца, установленного в цилиндр.

Причины износа поршня

Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя подвержен износу и поломке. В случае с двигателем увеличение износа происходит при ежедневной эксплуатации, но до некоторого момента это незаметно и ДВС работает стабильно.

При выработке ресурса деталей происходит резкое увеличение износа и начинаются всевозможные проблемы:

Повышается расход масла
Синий дым из выхлопной трубы
Нагар на свечах
Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах, о чем свидетельствует вибрация рычага КПП
Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
Снижение мощности двигателя и т.д.

Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в том числе и поршневой группы. Например, задиры на головке поршня возникают вследствие перегрева из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, установки поршней неправильного размера и параметров, неисправностей в системе охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.

Следы от ударов на днище поршня свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на головке поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения, чрезмерной подгонке торцевой поверхности ГБЦ.

Наплавления металла на поверхностях указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска, неисправность впрыскивающих форсунок.

Трещины в полости камеры сгорания и днище говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном моменте начала впрыска, неисправности или непригодности впрыскивающей форсунки. Подобные следы можно обнаружить, если установлены поршни с неподходящей формой полости камеры сгорания или на автомобилях, мощность двигателей которых была повышена искусственно (например, методом чип-тюнинга).

Поршневые кольца повреждаются вследствие неправильной установки поршней, избытка топлива в камере сгорания, при вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки и деталей.

Радиальный износ поршня возникает при избыточном количестве топлива в камере сгорания. Это происходит из-за сбоев в процессе приготовления смеси, при нарушении процесса сгорания, недостаточном давлении сжатия, неправильном размере выступа поршня. Осевой износ возникает в результате загрязнения из-за недостаточной фильтрации. Его также вызывают продукты износа, образующиеся во время приработки двигателя и загрязнения, которые не были полностью удалены при ремонте силового агрегата.

Повреждения юбки поршней может возникать по нескольким причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра или неправильно установленными отдельными цилиндрами, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры под углом 45° образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Кроме этого поверхности юбок поршней истираются из-за разбавления масла топливом, неисправного пускового устройства двигателя, недостаточного сжатия смеси, перебоев в зажигании и работе двигателя на переобогащенной воздушно-топливной смеси.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация. Она вызывается недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, малым начальным давлением в системе охлаждения, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Обнаруженные блестящие места в верхней части цилиндра говорят об отложении масляного нагара на днище цилиндров. Они возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания, прорыва газов с проникновением масла во всасывающий тракт, частой езды на короткие дистанции или на холостом ходу, недостаточного отделения масляного тумана от картерных газов.

Ремонт узлов автомобиля

Устройство блока цилиндров состоит из деталей, которые функционируют в агрессивных условиях, поэтому часто подвергаются поломке и износу.

Восстановление блока цилиндров двигателя состоит из таких операций:

№ работ	Выполняемые операции	Техническое оснащение.
1	Шлифовка поверхности упор подшипников коленчатого вала	Вертикально-фрезерный станок
2	Замена стертых втулок распредвала	Устройство для запрессовки
3	Восстановление резьбовых отверстий	Сверленое оснащение, набор сверл, лерка, плашка
4	Выпрессовка штифтов крепления	Специальный пресс
5	Расточка, ремонт крышки ЦПГ двигателя. Регулировка по плоскости, установка по отверстиям	Вертикально-фрезерный станок
6	Обработка корпуса под гильзы и расточка под упорные кромки	Вертикально-расточной станок
7	Расточка посадочных мест коренных подшипников	Горизонтально-расточной станок
8	Газо-термическое напыление на обработанные гнезда подшипников	Специальное технологическое оснащение
9	Двухконтурная расточка корпуса	Хонинговальный станок
10	Мойка мотора и прочистка масляных каналов	Оборудование для струйной мойки деталей.
11	Покраска блока	Краскопульт. Компрессор.

Ремонтирование блока цилиндров двигателя заканчивается контрольным осмотром на проверочной плите. С помощью щупа и индикаторных приспособлений проверяется жесткость установки и соосность крепления узлов в блоке цилиндров двигателя. После восстановление корпуса цилиндров двигателя проводится испытание на герметичность.

Послеремонтный контроль

После дефектовки головка блока цилиндров проходит покраску, проверяется давление в цилиндре.

Показатель, который указывает на эффективную работоспособность деталей устройства блока цилиндров двигателя — это компрессия.

Какое давление в цилиндрах двигателя разных марках.

Завершающий этап, покраска

Прежде чем покрасить блок цилиндров двигателя необходимо провести подготовительные операции, которые состоят из таких пунктов:

Головка блока цилиндров красится отдельно, чтобы не забились воздушные и масляные каналы.

Работа цилиндров не зависит от покраски, но она важна для защиты блока от загрязнения.

Чем покрасить мотор зависит от финансовых возможностей. Интернет магазины предлагают большое разнообразие средств, которыми можно обработать поверхность деталей после ремонта блока и цилиндров двигателя.

технологически является самой простой по конструкции и при рядной компоновке блок самый тяжёлый, зато ремонт или восстановление блока и постелей блока не представляет трудностей. Рядное расположение цилиндров очень распространённо в крупных судовых дизельных двигателях, где ключевым является удобство обслуживания.

имеет два варианта компоновки блока — со смещением левого и правого блоков между собой (рядом стоящие шатуны на шейке), либо без смещения (прицепной шатун, неравные степени сжатия на левом и правом блоках). Эти варианты нашли свое применение в автомобилестроении.

W-образный и звездообразный двигатели

имеют ещё более компактный блок цилиндров и укороченный вал. Вес такого блока двигателя ниже, но он менее жёсткий и более сложный в ремонте. Звездообразные нашли свое применение на некоторых типах вертолётов. Стоимость таких двигателей очень высокая.

Блок имеет три основных размера:

диаметр цилиндра, ход поршня, количество цилиндров (характеристики двигателя).

Блок цилиндров должен иметь достаточно высокую жёсткость, чтобы избежать овализации цилиндров и задира поршней выше допустимых пределов.

Какие автомобили находятся в группе риска

При выборе «железного коня» важно понимать, какие авто находятся в группе риска с позиции появления задиров. В эту группу можно включить:

В эту группу можно включить:

малолитражки;
авто с турбированными двигателями;
машины, эксплуатируемые в условиях холодного климата, по бездорожью или разбитным дорогам;
авто, заправляемые низкокачественным топливом;
модели с двигателями-«миллионниками» БМВ;
машины Порше и другие спорткары, владельцы которых любят поездить «с огоньком» и т. д.

Для лучшего понимания рассмотрим основные моменты подробнее.

Эксплуатируемые в холодном климате

В зоне риска находятся машины, которые из-за региона проживания владельца часто эксплуатируются в мороз. Из-за низкой температуры прокладки разных узлов и устройств затвердевают.

Это приводит к ухудшению герметичности и риску попадания в цилиндропоршневую группу мелких частичек грязи, к примеру, песка.

В результате трения на поверхности появляются повреждения, а со временем и задиры.

Также опасны частые пуски двигателя в условиях сильных морозов. Из-за холода моторное масло загустевает, что приводит к дефициту смазки между цилиндром и поршнем.

Как результат, первое время происходит масляное голодание мотора, а с повышением частоты оборотов повышается вероятность появления задиров, а в будущем и стуков.

На бездорожье и разбитых дорогах

Эксплуатация в условиях частых вибраций приводит к тому, что хомуты на патрубках стираются или спадают. Например, это возможно на участке между заслонкой дросселя и воздушным фильтром.

Если происходит такая ситуация, в двигатель снова засасывается мелкий сор. Результатом является появление задиров.

Езда с огоньком

Негативное влияние на двигатель оказывает и резкий стиль вождения. В частности, резкие старты на светофоре могут привести к недостаточной смазке двигателя из-за продолжительного простоя и стекания масла в поддон.

Результат в этом случае стандартный — быстрый нагрев, дефицит масла и износ.

Отметим, что задиры являются распространенным явлением на двигателях G4KD, установленных на машинах корейского бренда: Киа Спортэйдж 3, Отптима, IX 35. Подробнее на этом вопросе мы еще остановимся ниже.

Что такое поршень

Поршень мощного быстроходного дизеля со вставкой под верхнее кольцо. Фото из Википедии

Поршневая группа имеет один ключевой элемент. Состоит он из цилиндра с клапанами и самого поршня, который связан другими деталями с коленчатым валом. Суть его работы в цилиндре (гильзе), можно описать так:

При его перемещении вниз, открывает впускной клапан, через который происходит впрыск ТВС – топливно-воздушной смеси.
Поршень поднимается с одновременным закрытием клапана. Происходит сжатие ТВС. Он перемещается в верхнюю (мертвую) точку.
В этот момент свеча зажигания образует искру. Происходит сгорание ТВС с выделением большого количества газов.
Они оказывают давление. Это вызывает резкое перемещение поршня вниз.
Открывается выпускной клапан, который позволяет отвести выхлопные газы через выпускной коллектор.

Так осуществляется работа с преобразованием и передачей сначала энергии сгорания с возвратно-поступательное движение. А потом с его трансформацией во вращательное.

Современные разработки

Основной задачей, над которой бьются автопроизводители – это снижение потребление топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому они постоянно улучшают систему питания, результатом является недавнее появление инжекторных систем с непосредственным впрыском.

Ищутся альтернативные виды топлива, последней разработкой в этом направлении пока является использование в качестве топлива спиртов, а также растительных масел.

Также ученые пытаются наладить производство двигателей с совершенно иным принципом работы. Таковым, к примеру, является двигатель Ванкеля, но особых успехов пока нет.

Автомобиль от А до Я: устройство двигателя внутреннего сгорания

Новая рубрика, готовьтесь! Будет много познавательного текста с картинками.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является сердцем автомобиля. Главная особенность этих двигателей заключается в том, что воспламенение топлива происходит внутри камеры сгорания (КС), а не в сторонних внешних агрегатах.

В процессе работы тепловая энергия, выделяемая, вследствие, сгорания топлива, преобразуется в механическую.

— легкие жидкие (газ, бензин)

— тяжелые жидкие (дизельное топливо)

— Бензиновые двигатели

Бывают двух типов: бензиновые карбюраторные и бензиновые инжекторные.

В первом случае смесеобразование (смешивания топлива с воздухом) происходит в карбюраторе или во впускном коллекторе с помощью форсунок. Далее, смесь попадает в цилиндр, сжимается и поджигается искрой от свечи.

Во втором же случае, топливо впрыскивается во впускной коллектор или в цилиндр с помощью инжекторов (распыляющие форсунки).

— Дизельные двигатели

Специальное дизельное топливо (ДТ) подается в определенный момент (не доходя до мертвых точек) в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки.

Как подбирать новые поршни?

Подбор поршней необходимо осуществлять в соответствии с ремонтным размером цилиндров. Цифра, на которую увеличивается диаметр детали, выбивается на ее днище. Каждый поршень подбирается индивидуально для получения зазора нужного размера. Его величина определяется путем протягивания специальной ленты-щупа между цилиндром и поршнем. Делается это при помощи динамометра с противоположной от разреза юбки стороны. Усилие на приборе при движении щупа сквозь зазор не должно превышать установленных пределов.

Более простой способ – это подбор поршня с расчетом на то, чтобы деталь свободно проходила по всей глубине цилиндра при легком нажиме руки, но не перемещалась под тяжестью собственного веса при вертикальном расположении цилиндра.

Помимо зазора, при подборе поршней нужно учитывать их вес. Максимальная разница в весе поршней одного комплекта не должна превышать 5 грамм.

Маркировка поршней

Маркировка позволяет судить о:

Размерах узла.
Материале.
Технологии производства. Обозначение содержит номер отливки, схема сборки составного узла.
Допустимых зазорах.
Направлении установки.
Производителе.

И ряде других параметров. Маркировка включает набор – букв, цифр, дополнительных знаков.

Маркировка наносится на поверхности. Дополнительные обозначения набивают на днище. В эту группу знаков входят:

Класс. Это две маркировки – по типу отверстия под стержень в поршне и основной диаметр.
Направление сборки, которое обозначается стрелкой.
Размер, который нужно установить при ремонте.
Группа по массе.

Маркировка ЗМЗ

Примеры маркировки изделия от Заволжского моторного завода:

53-1004015-22.
524.1004015.

Базовое число аналогично группе автомобилей ВАЗ.

Маркировка ВАЗ

Маркировка узла производства ВАЗ зависит от модели. Для автомобиля 2110 маркировка обозначается – 1004015. Номинальный диаметр – 82 мм. После двух ремонтов он может быть увеличен до 82,8 мм. Допустимый интервал зазора в пределах – 0,025…0,045 мм.

Маркировка Тойота

Маркировка двигателя Toyota содержит:

Латинские буквы. Обозначают размер отверстия под палец.
Цифры. Указывают на габарит в области юбки.
Стрелки. Обозначают направление установки.

Поршни завода «Мотордеталь»

Маркировка двигателей, которые производит завод «Мотордеталь — Кострома» объединяет:

Знак EAL и название страны производителя.
Группы по массе и диаметру.
Номер.
Знак ОТК.
Дата производства.
Допустимый зазор между взаимодействующими поверхностями.

Надписи выполняют лазерной гравировкой.

Типы поршней

На сегодняшний день производителями разработано большое количество разных модификаций поршней. Основная задача при этом – достичь «золотой середины» между уменьшением износа деталей, производительностью агрегата и достаточным охлаждением контактных элементов.

Чтобы поршень лучше охлаждался, требуется большее количество широких колец. Но с этим снижается эффективность мотора, так как часть энергии будет уходить на преодоление большей силы трения.

По конструкции все поршни делятся на две модификации:

Для двухтактных двигателей. Днище в них имеет сферическую форму, благодаря чему улучшается удаление продуктов сгорания и наполнение рабочей камеры.
Для четырехтактных двигателей. В таких модификациях днище будет вогнутым или плоским. Первая категория более безопасна при смещении фаз газораспределении – даже при открытом клапане поршень не столкнется с ним, так как в нем есть соответствующие углубления. Также эти элементы обеспечивают лучшее смешивание смеси в рабочей камере.

Поршни для дизельных моторов – отдельная категория деталей. Во-первых, они намного прочнее, чем аналоги для бензиновых ДВС. Это необходимо, потому что внутри цилиндра должно создаваться давление, превышающее 20 атмосфер. Из-за высоких температур и огромного давления обычный поршень легко разрушится.

Во-вторых, такие поршни часто имеют специальные углубления, которые называются поршневыми камерами сгорания. На такте впуска они создают завихрения, обеспечивая улучшенное охлаждение раскаленного днища, а также более эффективное смешивание топлива с воздухом.

Существует также еще одна классификация этих элементов:

Литые. Изготавливаются путем литья в сплошную болванку, которая потом обрабатывается на токарных станках. Такие модели используются в легковом транспорте;
Сборные. Эти детали собираются из разных частей, что дает возможность комбинировать материалы для отдельных элементов поршня (например, юбка может быть из алюминиевого сплава, а днище – из чугуна или стали). Из-за дороговизны и сложности конструкции такие поршни не устанавливаются в обычных моторах. Основное применение такой модификации – крупные ДВС, работающие на дизельном топливе.

Уплотняющая часть поршня двигателя

К уплотняющей части относят маслосрезывающие и компрессионные кольца. Первые (еще их называют маслосъемными) имеют отверстия по всей своей длине, через которые масло, удаляемое со стенок цилиндра, проходит внутрь стакана-поршня и далее стекает по шатуну в картер.

В некоторых случаях маслосрезывающие кольца при изготовлении дополнительно снабжают ободком из легированного чугуна (стойкого к коррозии). На ободке для компрессионного кольца выполняются специальные канавки для удаления масляной пленки. Таким образом, компрессионное кольцо становится одновременно еще и маслосрезывающим.

В большинстве современных ДВС поршни имеют по 3 кольца: по одному маслосъемному и по два компрессионных. В задачу последних входит обеспечение герметичности компрессии и предотвращение прорыва рабочих газов в картер двигателя. В сечении такие кольца могут иметь разную форму:

трапециевидную;
коническую;
бочкообразную.

Разумеется, наибольшие нагрузки приходятся на первое компрессионное кольцо, поэтому его канавку усиливают стальной вставкой.

Поверхность цилиндра, по которому скользят кольца, смазывается. Масло поступает через пару специальных отверстий в стенках цилиндра. В задачу маслосъемного кольца входит снятие масляной пленки, чтобы по максимуму уменьшить выгорание масла и образование нагара. Некоторые разновидности маслосрезывающих колец также оснащают пружинным расширителем для обеспечения более плотного их прилегания к зеркалу втулки цилиндра.

Диаметр уплотняющей части стакана-поршня меньше, чем диаметр его юбки. Это объясняется разным уровнем термической нагрузки – нагрев уплотняющей части больше (его еще называют жаровым поясом). Меньший диаметр здесь позволяет избежать возможных задиров и заклинивания колец. Юбка цилиндра имеет в сечении овал, уплотняющая часть – круг.

Компрессия в камере сгорания тем выше, чем больше уплотнительных колец устанавливается на поршне. Кроме того, большое значение имеет материал, из которого изготавливаются кольца. Он должен быть максимально износостойким. Поэтому и компрессионные, и маслосъемные кольца зачастую изготавливаются из легированного чугуна.

Помимо износостойкости, материал колец должен быть еще и максимально теплопроводным, чтобы эффективно отводить тепло от стакана-поршня на охлаждаемую втулку цилиндра. Через кольца отводится до 80 % тепла. Если снижается плотность прилегания колец, большая часть теплопередачи перемещается на юбку поршня – возрастает вероятность появления задиров. Чтобы избежать этого, во время проведения испытаний и обкатки нового мотора искусственно ограничивается его мощность.

Когда металл колец перегревается, то снижается его упругость, из-за чего могут возникнуть поломки и другие негативные эффекты: в камеру сгорания начнет просачиваться масло, а в картер прорываться отработанные газы. При перегреве есть риск смыкания стыков колец (из-за линейного термического расширения), в результате чего сами кольца просто сломаются. Иногда это приводит даже к срыву поршня.

Принцип работы поршня двигателя

Функционал поршня – принятие давления расширяющихся газов от сгорания топливно-воздушной смеси и передача этого давления на коленчатый вал через шатунный палец и шатун. Коленчатый вал преобразует поступательное движение поршня в движение вращательное – в крутящий момент двигателя.

Поэтому так важно обеспечить надежное уплотнение камеры сгорания, иначе не удастся добиться ни высокой компрессии топливно-воздушной смеси при сжатии, ни эффективной передачи давления расширяющихся газов при сгорании. Именно для этого и предназначены уплотнительные кольца, которые устанавливаются в канавки уплотняющей части поршня.. Также эти кольца отводят тепло от стакана и передают его стенкам цилиндра, которые, в свою очередь, омываются охлаждающей жидкостью

В моторах, которые должны обеспечивать высокую тяговую нагрузку, поршни дополнительно охлаждаются маслом. Для этого со стороны коленчатого вала имеются форсунки, которые разбрызгивают масло под давлением на внутреннюю сторону днища поршня.

Также эти кольца отводят тепло от стакана и передают его стенкам цилиндра, которые, в свою очередь, омываются охлаждающей жидкостью. В моторах, которые должны обеспечивать высокую тяговую нагрузку, поршни дополнительно охлаждаются маслом. Для этого со стороны коленчатого вала имеются форсунки, которые разбрызгивают масло под давлением на внутреннюю сторону днища поршня.

Ось цилиндра должна совпадать с вертикальной осью поршня. Только в этом случае обеспечивается надежное уплотнение и полностью убирается всякая возможность заклинивания. Никакие перекосы (так называемое болтание) в цилиндре недопустимы. Если оси цилиндра и поршня не совпадают, то ухудшаются теплопередающие свойства колец, а кроме того, трение в разных частях зеркала цилиндра по окружности будет разным, станут образовываться задиры, в работе мотора появятся посторонние шумы, усилится вероятность тяжелой поломки – переклинивания поршня.

Юбка помогает предохранить двигатель от этих проблем, но лишь частично. Ведь там присутствует зазор, а потому плотной фиксации поршня в нужном положении, юбка обеспечить не может (в отличие от уплотнительных колец).

Проблемой является и несоответствие коэффициентов термического расширения у цилиндров и поршней. Во-первых, они выполняются из разных материалов, а во-вторых, они имеют совершенно разную конструкцию. В итоге инженерам приходится изобретать способы, как сделать так, чтобы нагретый поршень, с одной стороны, не заклинило в цилиндре, а с другой – не ухудшились его уплотняющие характеристики. Здесь существует два выхода.

Первое техническое решение – это овальная форма поперечного сечения юбки. Благодаря данной форме юбка нагретого поршня соответствует стенке цилиндра, что спасает от заклинивания.

Второе техническое решение – в юбку поршня вставляются стальные пластины. То есть туда добавляется материал (причем в определенном месте), что увеличивает общую теплоемкость стакана, а значит, одновременно уменьшает предельную температуру его нагрева. Это сильно снижает вероятность заклинивания.

В большинстве случаев для производства поршней используется алюминий

Этот выбор обусловлен тем, что поршень – это движущаяся часть двигателя, а значит, крайне важно максимально уменьшить его вес с учетом того, что в современных ДВС количество оборотов достигает нескольких десятков тысяч в минуту! Использование другого, более тяжелого, хоть и прочного, металла потребует усиливать и шатун, и шатунный палец, да и сам блок цилиндров. Все это приведет как к росту общего веса силового агрегата, так и к ухудшению его мощностных качеств.

Кроме перечисленных выше, инженеры реализуют в конструкции поршня и другие технические решения. Например, конфигурация нижней части юбки – она имеет форму обратного конуса. Это нужно для того, чтобы уменьшить шумовой эффект, который появляется, когда поршень достигает нижней мертвой точки. На рабочей поверхности юбки также присутствует микропрофиль, что способствует большей эффективности смазывания.

Данный профиль – это маленькие канавки, шаг которых составляет от 0,2 до 0,5 мм. Кроме того, трение снижается еще и при помощи фрикционного покрытия.

Направляющая часть поршня двигателя

Направляющую часть поршня иногда называют юбкой или тронковой частью. На внутренней стороне у нее расположены бобышки с отверстиями под поршневой (или шатунный) палец. Он фиксируется деталями, для которых в бобышках предусмотрены специальные канавки.

Нижняя часть направляющей служит для облегчения механобработки поршня. Для этого предусмотрен специальный буртик. Вес поршня обязательно должен находиться в нормативном для данной модели двигателя диапазоне.

Если при ремонте мотора осуществляется замена и новый поршень выполнен из другого, более плотного материала (сплава), но все критичные размеры остаются те же, то вес при этом будет больше первоначального.

В таком случае осуществляется подгонка: снимается стружка с внутренней части буртика. Также могут вырезаться углубления в юбке, где располагаются отверстия под шатунный палец. Эти зоны никак не контактируют с зеркалом цилиндра. Их еще называют «холодильниками».

У юбки также существует еще один, крайне важный, функционал. В ее задачу входит передача радиальных нагрузок от шатуна на стенки цилиндра. Ведь поршень совершает возвратно-поступательные движения, двигаясь вдоль оси. Шатун же работает уже в двух измерениях, и шейка коленвала пересекает ось движения поршня один раз за такт. Таким образом, шатун через палец оказывает обратное давление на стакан-поршень, но не сонаправленно оси его движения, а под углом.

Поршень же, в свою очередь, передает проекцию этой нагрузки уже на стенки цилиндра. Разумеется, это периодически возникающее давление усиливает трение о втулку цилиндра и увеличивает нагрев обоих элементов.

Между юбкой и стенками цилиндра предусмотрен зазор. Он нужен для того, чтобы поршень свободно перемещался вдоль оси цилиндра, когда все элементы поршня двигателя уже нагреты и силовой агрегат работает в штатном режиме (в том числе под нагрузкой).

Величина зазора зависит от значения термического расширения металла, из которого сделана юбка поршня. Если зазор будет меньше требуемого, то при перегреве двигателя юбка начнет цеплять зеркало цилиндра, образуя на нем задиры. В итоге поршень может заклинить. Если же зазор окажется больше нормы, то начнут страдать уплотняющие характеристики поршня. Расширяющиеся газы будут интенсивно прорываться в картер – эксплуатировать такой мотор станет невозможно.

Из чего сделан блок цилиндров двигателя

Самый распространенный материал, который используется при производстве ‒ чугун. Это традиционный вариант. На втором месте алюминий. Вернее его различные сплавы. Ну и еще достаточно экзотический материал – магниевый сплав. Теперь обо всех трех вариантах – более подробно.

Чугун

Это – традиционный материал, из него на протяжении многих десятилетий изготавливали эту деталь.

Чугун использовали с добавками: никелем, хромом. Среди положительных качеств чугунного изделия можно выделить: меньшую чувствительность к перегреву, жесткость, которая очень важна при форсировке двигателя.

Устройство, в основном, работает при частой смене температурного режима, поэтому изделия из чугуна в приоритете. Главный недостаток – значительный вес, который ухудшает динамику легкового авто.

Алюминий

Обладает такими положительными свойствами, как оптимальное охлаждение двигателя и незначительный вес. Он находится на втором месте по количеству выпускаемых блоков цилиндров. Особенность конструкции из алюминия – установка гильз.

Сегодня для выполнения этой операции, в основном, применяют две технологии Locasil и Nicasil. В первом случае запрессовываются гильзы из алюминий-кремниевого сплава во втором – наносится никелевое покрытие. Вторая технология имеет существенный недостаток – если, к примеру, прогорает поршень, обрывается шатун или выходит из строя никелевое покрытие, то изделие отремонтировать не получится.

Рекомендуем: Течет антифриз из машины — как с этим бороться?

Также никосиловая технология не предусматривает расточку, приходится менять весь узел в сборе. Понятно, что в таком случае владельцу автомобиля приходится раскошелится на солидную сумму.

Магниевый сплав

Блок цилиндров двигателя из него твердый как чугунный, и легкий, как алюминиевый. Правда стоит такое изделие дорого, и по этой причине в условиях конвейерного производства не используется, хотя соединяет в себе лучшие качества чугуна и алюминия. Как видите, у каждого из упомянутых материалов есть определенные плюсы и минусы, но утверждать, что какой-то из них лучше, было бы некорректно.

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.

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.

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.