Поршень, являясь одной из составляющих кривошипно-шатунного механизма, предназначен для выполнения ряда функций. Одной из самых значимых, является передача усилия, возникающего при сгорании газов в цилиндре к шатуну. Также поршень осуществляет герметизацию камеры цилиндра и позволяет обеспечить отвод образующегося тепла. Именно благодаря наличию поршня и становится возможным запуск термодинамического процесса в двигателе внутреннего сгорания.
Особенности конструкции поршня
Конструктивно, поршень состоит из юбки и головки. В зависимости от модели двигателя, форма поршня может быт различной. В бензиновых двигателях, поршень имеет чаще всего плоскую форму. На поверхности поршня иногда предусматриваются специальные канавки, позволяющие клапанам полностью открываться. В дизельных моторах сама камера сгорания имеет сложную форму, благодаря которой в ней возникают завихрения, способствующие лучшему перемешиванию смеси топлива и воздуха.
Немного ниже головки поршня находятся канавки, в которые установлены поршневые кольца. Форма юбки может быть криволинейной или конусообразной. Это необходимо для того, чтобы компенсировать расширение поршня во время нагрева. Для того, чтобы максимально снизить трение между поршнем и цилиндром, на боковую часть последнего наносят специальные материалы, например: дисульфид молибдена, графит. Расположенные на юбке бобышки служат для закрепления к ним поршневого пальца.
Охлаждение поршня может быть осуществлено несколькими способами:
- Образование в цилиндре масляного тумана;
- Разбрызгивание масла, посредством отверстия, расположенного в шатуне;
- Разбрызгивание масла с помощью форсунки;
- Внедрение механизма для циркуляции масла в змеевике, расположенном в головке поршня;
- Подача масла в кольцевой канал, расположенный непосредственно рядом с кольцами цилиндра.
Поршневые кольца служат для создания герметичного соединения, стенок поршня с цилиндром. Для их изготовления используют специальный сплав модифицированного чугуна. Стоит отметить, что на поршневое трение приходится до 25% всех потерь, вызванных трением в ДВС.
Такое решение позволяет максимально увеличить показатели компрессии и добиться высокой степени сжатия. Форма компрессионных колец также может быть различной: бочкообразной, с вырезом или коническая.
Функция маслосъемных колец — удаление лишнего масла со стенок цилиндра и предотвращение его попадания в камеру сгорания. Конструкция кольца предусматривает множество дренажных отверстий. Нередко в кольцах установлен пружинный расширитель.
Для соединения шатуна с поршнем служит поршневой палец. Этот элемент имеет форму трубки и выполнен из стали. Чаще всего используется плавающий палец. Он может проворачиваться в бобышках. Фиксация пальца осуществляется стопорными кольцами.