Конструктивнные подробности элементов поршня ВАЗ

Подробности, связанные с конструктивными элементами поршней, позволят глубже понять сложность задач, стоящих перед производителями.

Головкой поршня называется верхняя часть поршня, включающая днище, находящееся в непосредственном контакте с горячими газами, и зону канавок под поршневые кольца.

Она должна:

• Обеспечивать хорошее смесеобразование и полноту сгорания топлива;
• Сохранять прочность при высокой температуре;
• Обеспечивать отвод тепла от днища;
• Передавать усилие на поршневой палец и шатун через бобышки.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания, как правило, выполняется в поршне и оказывает большое влияние на процессы смесеобразования и горения.

В дизельных двигателях с предкамерным впрыскиванием и бензиновых двигателях днище поршня плоское или имеет небольшие выборки.
Головка алюминиевых поршней может быть анодирована (нанесено защитное окисное покрытие). В дизельных двигателях камера сгорания может быть упрочнена путем армирования металлокерамическим волокном в процессе литья под давлением.

Отверстие для поршневого пальца.

Через поршневой палец в процессе работы передаются значительные переменные усилия и тепловые потоки. Поэтому поверхности пальцевых отверстий в поршне должны быть обработаны с высокой точностью, при этом шероховатость поверхности может достигать 0,1 мкм. Для снижения напряжений на кромках бобышек и в пальце с внутренней стороны отверстий иногда выполняется конус с небольшим углом (менее 1 градуса).

Важным конструктивным приемом для снижения шума при перекладке поршня вблизи ВМТ является смещение пальцевого отверстия от оси поршня (так называемый дезаксаж) в направлении части юбки поршня, которая воспринимает боковую силу при рабочем ходе. В этом случае на поршень обязательно наносится метка, для правильной установки в двигатель.

Канавки под поршневые кольца располагаются на боковой поверхности головки поршня. Обычно их три: две под компрессионные кольца и одна под маслосъемное. Но в истории двигателестроения были поршни с 5-ю и более кольцами.Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, не допуская прорыва горячих газов в картер и масла в камеру сгорания.
Перемычки между канавками (особенно между первым и вторым компрессионными кольцами) подвергаются высоким механическим и тепловым нагрузкам. 50-60% тепла отводится в цилиндр через компрессионные кольца.

Поскольку головка расширяется сильнее, чем остальной поршень, это может привести к нарушению формы канавок. Это отрицательно влияет на расход масла и вызывает износ стенки цилиндра. Для устранения этого явления кольцевые канавки выполняются под небольшим углом, так чтобы наружные кромки были выше внутренних. Это препятствует появлению нежелательного наклона поперечного сечения канавки вниз при обычных рабочих условиях.

К канавкам верхних компрессионных колец предъявляются особенно жесткие требования, в особенности в дизельных двигателях с высокой степенью сжатия. Для упрочнения эти канавки часто армируются специальными вставками, изготовленными из нирезиста (легированный никелем чугун), или зона канавки упрочняется локально путем плазменного переплава с проволокой из легированной стали. Эти мероприятия повышают износостойкость и снижают шум в дизельном двигателе.

Имеются наиболее распространенные типы вставок с параллельными сторонами и вставки с конусообразными сторонами. Существуют нирезистовые вставки с одной канавкой или, в некоторых высокофорсированных дизельных двигателях, с двумя канавками под компрессионные кольца. Иногда к нижней торцевой поверхности канавки первого компрессионного кольца прикрепляется полоска из нержавеющей стали, выполняющая ту же функцию, что и нирезистовая вставка.