Днище поршня: конструктивные элементы, признаки и причины их износа

Содержание

конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

В процессе работы поршни испытывают экстремально высокие давления, нагрузки и температуры. Выдержать такие условия им помогают особо прочные конструкционные материалы и специальные антифрикционные покрытия.

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

  • Высокой механической прочностью
  • Хорошей теплопроводностью
  • Малой плотностью
  • Незначительным коэффициентом линейного расширения
  • Антифрикционными свойствами
  • Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.


Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.


Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.


Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые "холодильники".

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

  • Повышенный расход моторного масла и топлива
  • Выделение из выхлопной трубы синего дыма
  • Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Снижение мощности двигателя и т.д.
  • Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

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

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т.д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.


Справочник по анализу повреждений поршня — Полезная информация

Техника для отдыха часто эксплуатируется в условиях, способствующих подобным повреждениям. Понимание влияния условий эксплуатации на работоспособность двигателя поможет механику убедить владельца добросовестно относиться к уходу за машиной, чтобы увеличить срок службы его двигателя.

Анализ повреждений поршня является многосторонним, и множество факторов могут привести к одному результату. Редко когда повреждение поршня, кольца или цилиндра вызвано одной причиной. Как правило, такие повреждения происходят вследствие совокупности различных экстремальных факторов, влияющих на работу двигателя.

Содержание этой брошюры может служить ориентиром при определении причины определен¬ной неисправности.

Техническая информация о способах ремонта двигателя с поврежденными поршнем, кольцами и т.д. приведена в руководстве по ремонту машины соответствующей модели.

Конструкция поршня

Материал

Поршень отлит из алюминиевого сплава с добавками марганца, меди или никеля, которые служат для повышения надежно-сти и термостойкости. Большое содержание кремния (10...25%) повышает литьевые качества металла и снижает коэффициент темпе-ратурного расширения поршня. КОНСТРУКЦИЯ - применение алюминия об-легчает поршень, что позволяет современно¬му двигателю развивать большую скорость вращения при высокой выходной мощности. Применение алюминия с высоким коэффициентом температурного расширения в сочетании с гильзой цилиндра из чугуна, не склонно-го к большому расширению, потребовало при-дать юбке бочкообразный профиль и овальную форму поршню, если посмотреть на него сверху. Такая форма обеспечивает минимальные зазоры в зоне нагнетания и центрирует нагрузку на ось поршневого пальца при рабочей температуре.

Эффективная теплопроводность алюминия способствует поддержанию оптимальной тем-пературы днища поршня, обращенного к каме-ре сгорания, за счет быстрого отвода тепла к цилиндру через кольца и юбку.

Назначение

  • крепление колец для уплотнения камеры сгорания и контроля за масляной пленкой;
  • передача усилия давления газов на коленчатый вал;
  • отвод тепла через кольца;
  • форма днища обеспечивает оптимальное смесеобразование топлива с воздухом.

Процедура анализа повреждений

  • разберите двигатель в соответствии с указаниями руководства по ремонту;
  • проверьте состояние и расположение демонтированных деталей;
  • демонтируйте поршень, оценив состояние подшипника, втулки, колец, шатуна, а также внутренней и наружной поверхности цилиндра;
  • очистите все детали рекомендуемым способом и препаратами;
  • разложите детали в порядке их демонтажа для более легкой идентификации или замены;
  • исследуйте внимательно детали на предмет состояния металла, наличия необычных следов, царапин и изменения цвета;
  • помните, что при повреждении одного из поршней другой поршень этого двигателя находится в состоянии, близком к подобному по¬вреждению; возможно, вам удастся предотвратить повреждение соседнего цилиндра;
  • пользуясь этими рекомендациями и записям-и о периодическом обслуживании, учитывая состояние двигателя и манеру езды владельца, содержание этой брошюры поможет Вам определить причину неисправности.

Не выбрасывайте детали в ходе разборки, исследуйте их.


На днище поршня имеются отложения, состоящие из масляной золы, компонентов топлива и несгоревшего углерода. Поскольку толщина отложений растет по мере роста наработки двигателя, цвет днища становится более ярким из-за более высокой температуры поверхности.

В зависимости от применяемого топлива и масла нормальные отложения могут иметь коричневый цвет с оттенками от бежевого до почти черно-коричневого. Значительный черный нагар на днище поршня является скоплением несгоревшего углерода из-за низких температур при работе с низкими нагрузками и обогащенной топливной смесью.

Коричневый или черный нагар на боковых стенках поршня ниже колец является спекшимся маслом, вы¬званным его сгоранием от прорвавшихся газов.

Причиной этого является некачественное масло или недостаточное уплотнение колец. Незначительные царапины на юбке могут образоваться от попадания посторонних частиц, попавших в двигатель. Это не является неисправностью и в этом случае не требуется замена поршня. Всегда проверяйте не превышает ли допустимую величину зазор между поршнем и цилиндром. Нагар следует удалять с днища поршня и головки цилиндров с помощью деревянного или пластикового скребка. Чрезмерные отложения нагара приводят к увеличению компрессии и снижают теплоотвод.

На днище имеются желтые пятна, на юбке - следы задира, следов оплавленного алюминия нет. Если в ходе обследования двигателя на днище поршня обнаруживаются желтые или желто-оранжевые отложения, это значит, что сгорание происходило в условиях детонации. При этом воспламенение начинается от искры на свече зажигания, но поскольку фронт пламени перемещается по камере сгорания быстрее, чем при обычном сгорании, несгоревшая часть топливной смеси самовоспламеняется. Это приводит к резкому росту температуры и к ударной волне, которые называются детонацией. При этом процесс сгорания происходит на протяжении 29 град, поворота коленвала вместо нормальных 50 град. Окись кальция, которая входит в состав двухтактного масла, обычно имеет цвет близкий к белому. Но при температуре близкой к температуре плавления поршня окись кальция меняет цвет с белого на желто-оранжевый, что является характерным признаком перегрева двигателя. Чрезмерный нагрев приводит к сильному расширению поршня и возможному нарушению масляной пленки.

Возможные причины:

  • бензин с низким октановым числом или большим содержанием спирта;
  • обедненная топливная смесь или неисправность топливной системы, такая как засорение топливопровода или фильтра, отсутствие вентиляции бака, неисправность топливного насоса, карбюратора, негерметичность картера и т.д.;
  • слишком "горячие" свечи зажигания;
  • слишком ранняя установка опережения зажигания или неисправность блока зажигания;
  • слишком высокая компрессия из-за отложения нагара или модификации головки цилиндров;
  • высокое противодавление из-за засорения системы выпуска;
  • перегрев, ослабление затяжки свечей зажигания.

Наличие оплавленных участков на днище и следы задира на юбке.

Детонация приводит к чрезмерно высокой температуре в камере сгорания. Если условия детонации не устраняются, то резкое повышение температуры нагревает частицы нагара и электроды свечи зажигания до такой степени, что они поджигают топливную смесь прежде, чем искра появится на свече. Это явление называется калильным зажиганием. При калильном зажигании темпера¬тура в камере сгорания растет настолько быстро, что при работающем двигателе поршень нагревается до точки плавления. Металл плавится в зоне непосредственно под свечой зажигания или в зонах тепловой концентрации, таких как штифт поршневого кольца. К задиру также приводит отсутствие масляной пленки на стенках цилиндра. Калильному зажиганию всегда предшествует детонация, и причины ненормального сгорания при этом аналогичны причинам, вызывающим детонацию.

4 - наличие на днище выемок от деталей цилиндрической формы.

Возможные причины:

  • попадание иголок подшипника поршневого пальца в зону вытеснения между головкой и поршнем, разрушение поршневых колец и канавок;
  • необходима проверка состояния подшипника нижней головки шатуна.

4а - наличие на днище выемок сферической формы

Возможные причины:

  • попадание в зону вытеснения в двигателе по¬стороннего предмета, такого как головка заклепки, до выброса его через выхлопное окно; в некоторых случаях двигатель продолжает работать до тех пор, пока не повредятся кольца.

4Ь - наличие на юбке вертикальных царапин в зоне отверстия поршневого пальца.

Возможные причины:

  • попадание стопорного кольца пальца в кромку перепускного окна из-за ослабления его крепления.

Примечание. Стопорное кольцо теряет упру¬гость при неправильном демонтаже. Поэтому рекомендуется всегда устанавливать только новые кольца. Нельзя деформировать стопорное кольцо при его установке. После установки кольца в поршень проверьте не вращается ли оно в канавке. Если вращается - замените его!

5 - следы задира ниже колец со стороны впуска

Возможные причины:

  • попадание снега или воды внутрь двигателя и смывание масляной пленки;
  • появление следов задира со стороны впуска и выпуска при отсутствии на днище поршня следов ненормального сгорания возможно из-за недостатка или отсутствия масла при работе двигателя; следует проверить работу системы впрыска масла или соотношение топливо-масляной смеси и зазор между поршнем и цилиндром;
  • если поршень имеет следы задира со стороны выпуска и впуска при отсутствии на его днище следов ненормального сгорания и имеет черный цвет, причиной этого может служить неисправность системы охлаждения. Следует проверить ремень вентилятора, уровень антифриза и т.д.

5а - темно-коричневый налет на юбке поршня

Возможные причины:

  • низкое качество масла, применение масла цепной передачи или автомобильного;
  • применение присадок к топливу, таких как октан-корректор, повышающих мощность и т.д.

5Ь - следы задира на юбке со стороны выпуска при отсутствии их со стороны впуска

Возможные причины:

  • низкое качество масла.

Задир поршневого кольца (рис. 6)

Риски на цилиндре расположены в зоне перемещения колец. Поверхность цилиндра в хорошем состоянии, за исключением вертикальных полос, голубого цвета. Кольца в зоне контакта имеют темную окраску. Такое происходит из-за нарушения смазки.

Возможные причины:

  • нарушен период обкатки;
  • низкое качество масла;
  • недостаточное количество масла в бензо-масляной смеси;
  • недостаточная производительность системы впрыска масла.

Разрушение поршня (рис. 7)

Усталостное разрушение материала иногда про-исходит с поршнем высокооборотистых двигателей. Однако разрушение юбки поршня происходит как правило из-за чрезмерно большого зазора между поршнем и цилиндром.

Возможные другие причины:

  • поломка шатуна;
  • повреждение из-за небрежного обращения, ударов и т.д.;
  • заедание коленвала из-за заедания поршня;
  • попадание в двигатель посторонних предметов.

Справочная и техническая информация о деталях двигателей

При расточке блока и установке поршней в блок цилиндров, требуется следовать рекомендациям производителя поршней по обработке цилиндров, монтажу и установке деталей цилиндропоршневой группы. Основная информация нанесена на верней части поршня. Если какая либо информация не указана производителем поршней, ни на упаковке, ни на самом поршне, то необходимо следовать рекомендациям производителя автомобиля. Расшифровка символов и значений приведена ниже.

Информация на верхней части.

  • Размер поршня. Некоторые производителей поршней наносят на днище поршня размер самого поршня в сотых долях миллиметра, этот контрольный параметр позволяет проверить качество изготовления поршней и точность размеров, пред непосредственной установкой. Например: 83.93. Это означает, что в измеряемых точках размер поршня не превышает указанного размера (с учетом поля допуска). Измерение следует производить при температуре поршня (+20 градусов), с помощью микрометра или аналогичного измерительного инструмента, с точностью измерения до одной сотой доли миллиметра (0,01мм).
  • Монтажный зазор. Для того, что бы обеспечить уплотнение рабочей полости цилиндра и минимальную работу трения поршня, а так же предотвратить горячий поршень от заклинивания, между поршнем и стенкой цилиндра предусматривается монтажный (температурный) зазор ( Sp ). При повышенном зазоре между поршнем и стенкой цилиндра работа двигателя заметно ухудшается - имеет место прорыв газов в картер двигателя, ухудшается из-за этого качество масла, закоксовываются кольца и снижается мощность двигателя. Величина этого зазора задается производителем поршней для начальной температуры деталей цилиндропоршневой группы (обычно +20 градусов), и зависит в основном от разности температур, массы поршня и свойств материалов соприкасающихся деталей. Пример: Sp=0.04. Это означает, что зазор между поршнем  (по максимальному размеру юбки поршня) и цилиндром должен быть 0,04 мм (с учетом поля допуска).
  • Товарный знак. Каждый серьезный производитель поршней маркирует свою продукцию своим фирменным товарным знаком. Во первых, это часть борьбы с подделок своей продукции, а во вторых демонтировав при ремонте старый поршень сразу становится возможным идентифицировать его, с помощью номера отливки на днище поршня.
  • Направление установки. Поршни современных двигателей имеют строго определенное положение в двигателе, в частности, это связано с тем ось поршневого пальца имеет некоторое смещение, относительно центрально оси симметрии поршня. Это сделано для уменьшения шума при работе двигателя, а точнее ударных нагрузок на стенки цилиндра при перекладке поршня в крайнем положении. Как правило, производители используют два способа изображения направления установки– (для двигателей размещаемых спереди и сзади автомобиля). На днище наносится либо стрелка, указывающее направление передней части автомобиля (направление движения), либо схематично изображается коленчатый вал с маховиком.

 

Направление установки поршней для двигателя, установленного в
передней части автомобиля
  Направление установки поршней для двигателя, установленного в
задней части автомобиля

Номер отливки на внутренней части поршня.

Пример расположения номера отливки для поршней,
фирмы Kolbenschmidt

 

  Пример расположения номера отливки для поршней,
фирмы MAHLE

 

Опытные мотористы часто сталкиваются в своей работе с трудностью, когда в ремонт поступает очень старый автомобиль, и нет какой либо возможности точно идентифицировать тип его двигателя. Часто просто бывает не корректная информация в документах, на автомобиль, например ошибка (опечатка) в VIN коде или в графе «ТИП ДВИГАТЕЛЯ». Но ремонтировать нужно, и необходимо правильно подобрать ремонтные поршни.
Тогда на помощь приходит информация о номере отливки на внутренней части поршня. Следует извлечь поршень из блока цилиндров, очистить от нагара внутреннюю полость и прочесть отлитые цифры и буквы. Подобный способ подходит не для всех поршней, но основные поставщики конвейеров европейских автомобилей MAHLE, Kolbenschmidt, AE, Nural позволяют расшифровать эти данные.
Что же такое «номер отливки»? Поршни, имеющие одинаковые основные параметры изготавливаются на одном и том же технологическом оборудовании (в частности в одной литьевой форме), затем подвергаются последующей механической обработке в зависимости от требуемого ремонтного размера и модификации. То есть для поршней имеющие STD и ремонтные размеры номера отливок совпадают. Как правило, одному номеру отливки соответствуют несколько поршней на один двигатель, это стандартный поршень и его последующие ремонты. Но есть исключения (когда номер отливки совпадет с несколькими модификациями поршня) тогда необходимо замерить контролируемые геометрические параметры.
Как расшифровать? Мы рекомендуем проверять ваши номера отливок через бумажные каталоги соответствующих производителей. Помимо этого вы можете расшифровать эти данные и с помощью on-line каталогов наших поставщиков. 

Следует определить изготовителя старого поршня по торговой маркировке, а затем, используя его каталог (бумажный или электронный) ввести найденный номер. Значение номера отливки необходимо вводить непосредственно в поле поиска по артикулу детали ( Artikel # ) или поиска по замене номера (Reference No:). Не забывайте проверять полученные результаты по основным геометрическим размером со старыми деталями.

Цилиндропоршневая группа КАМАЗ

Цилиндропоршневая группа - важнейшая часть двигателя внутреннего сгорания. От качества поршня, гильзы, пальца и поршневых колец зависит срок службы двигателя, его мощность, расход масла и топлива. ОАО «КАМАЗ» рекомендует использовать только оригинальные комплекты цилиндропрошневой группы к автомобилям КАМАЗ и для этого есть целый ряд причин.

Производство

Осенью 2009 года ОАО «КАМАЗ» и «Federal Mogul Corporation»  создали совреместное предприятие «Федерал Могул Набережные Челны» для выпуска деталей цилиндропоршневой группы. Компания «Fedral Mogul Corporation» обладает многолетним опытом производства и проектирования ЦПГ для мировых автомобильных брендов: Mercedes-Benz, MAN, Volvo, Renault, BMW, GM, Ford, Cummins.

Совместное предприятие ОАО «КАМАЗ» и  «Federal Mogul Corporation» на сегодняшний день используют наиболее современные и инновационные подходы в разработке и производству комплектов Цилиндро-поршневой группы. Регулярно улучшаются и обновляются производственные мощности завода в Набережных Челнах, вносятся дополнительные технические решения, совершенствуется система контроля качества. В  2012 г. было закуплено и запущено в работу  новое мехообрабатывающее оборудование под поршень и гильзу цилиндра, новая печь проходного типа под сушку графита поршня.  

Все детали цилиндропоршневой группы производятся на совместном предприятии, только для автомобилей KAMAЗ и реализуются конечным покупателям, только через официальных дилеров по запасным частя ОАО «КАМАЗ». Найти ближайшего к Вам дилера вы можете здесь.

Основные технические достижения

Цилиндропоршневая группа КАМАЗ регулярно совершенствуется, повышаются требования к ее технологичности и надежности, но при этом на рынке запасных частей продаются ЦПГ альтернативных и контрафактных производителей. Научно-техническим центром ОАО «КАМАЗ» были проведены испытания альтернативных и контрафактных ЦПГ, в результате которых выявлены серьёзные несоответствия требованиям ОАО «КАМАЗ», альтернативные ЦПГ значительно уступают ЦПГ КАМАЗ, ухудшают показатели и надежность двигателя.

Ключевые преимущества оригинального поршня КАМАЗ над альтернативными и  контрафактными:

  1. Все поршни КАМАЗ изготавливаются из одного сплава S2N, имеющего лучшие прочностные характеристики, чем у алюминиевых сплавов альтернативной и контрафактной продукции.
  2. Нанесение графитового покрытия на поверхность юбки поршня производится с помощью шаблона (отпадает необходимость защиты головки поршня и отверстия под поршневой палец от попадания графита).
  3. Введены радиусы скругления кромок выемки в поршне и цековок под клапаны для предотвращения трещинообразования характерного для альтернативных и контрафактных ЦПГ.
  4. В конструкции поршня разработан специальный зазор «палец-отверстие в поршне» в отличие от переходной посадки исключает нагрев поршня для монтажа поршневого пальца.
  5. Выемка на юбке под масляную форсунку, а также контур радиусом 130,5 мм под противовес коленвала изготавливаются литьем, а не мехобработкой.
  6. Отсутствует необходимость доработки поршня вручную (снятие заусенцев напильником).
  7. 100% контроль всех основных размеров поршня, в том числе и 100% контроль кромки выемки в поршне и схватываемости нирезистовой вставки ультразвуковым методом.
  8. Качество поршней отвечает требованиям мирового уровня.

Ключевые преимущества оригинальных поршневых колец  КАМАЗ над альтернативными и  контрафактными:

  1. Полная унификация колец для двигателей уровня Евро-1, 2, 3, 4, 5.
  2. Использование вместо молибдена, хромоалмазное покрытие GDC50 на верхнем компрессионном кольце, что увеличивает износостойкость колец в 3 раза в отличии от альтернативных и контрафактных производителей и позволяет достичь ресурса ЦПГ КАМАЗ 1 млн. км.
  3. Введение минутного кольца во второй канавке вместо полутрапецеидального улучшает маслосъемные свойства колец и позволяет достичь расхода масла на угар менее 0,1%.
  4. Качество поршневых колец отвечает требованиям мирового уровня.

Ключевые преимущества оригинальной гильзы КАМАЗ над альтернативными и  контрафактными:

  1. Значительно более сниженные шероховатости и маслоемкости рабочей поверхности гильзы цилиндров, что позволяет получить меньший износ как во время приработки, так и в дальнейшем, а значит и больший интервал замены масла. Кроме того, это снижает расход масла на угар до менее 0,1% от расхода топлива.
  2. При производстве используется характеристика шероховатости поверхности тремя параметрами Rpk, Rk и Rvk и оптимальным углом хона 45°, что позволяет получать гильзы цилиндров со стабильным качеством рабочей поверхности в отличии от альтернативных и контрафактных гильз.
  3. В производстве гильз КАМАЗ используется более качественное литье и механическая обработка позволяющая получать гильзы с качеством исполнения рабочей поверхности мирового уровня.
  4. Гильза цилиндров так же содержит несколько существенных технических преимуществ:
    1. меньший износ, как во время приработки, так и в фазе основной работы.
    2. больший срок службы моторного масла.
    3. расход масла на угар менее 0,1%
    4. ресурс двигателя до капремонта 1 млн. км.

 Плавающий поршневой палец КАМАЗ позволяет монтировать его в поршень без нагрева и улучшает поступление масла в отличии от альтернативных и контрафактных производителей.

Контроль качества

На производстве ЦПГ введены системы наиболее современного и технологичного контроля качества, которыми не могут «похвастаться» альтернативные и контрафактные производители. На предприятии введена целая система контроля качества, которая позволяет выявить наиболее мелкие недостатки. Ключевым из них является зона ультразвукового контроля позволяющего детально контролировать качество поршня, в том числе контроль камеры сгорания и схватываемости нирезистовой вставки.

Именно современная и четкая система контроля позволила ОАО «КАМАЗ» совместно с «Federal Mogul Corporation» разработать наиболее совершенные и качественные детали цилиндро-поршневой группы и продолжать работу над их совершенствованием.

Испытания.

Ключевым аспектом в подтверждении высокого качества и технологичности ЦПГ КАМАЗ является регулярное проведение испытаний в Научно-техническом центе ОАО «КАМАЗ».  Работоспособность оригинальных запчастей ежеквартально подтверждается испытаниями на двигателях КАМАЗ на специальных стендах и ежегодными ресурсными испытаниями на автомобилях КАМАЗ.

Не один альтернативный и контрафактный производитель ЦПГ не может позволить себе такие испытания, так как не обладает специализированными научно-техническими центрами, дорогостоящими испытательными стендами и средствами даже для провидения регулярных ресурсных испытаний по работе деталей на автомобиле КАМАЗ.

Стоит ли платить за такой риск, приобретая цилиндропоршневую группу сомнительного производства? Решение остаётся за Вами, но исследования проводимые ОАО «КАМАЗ» показывают то, что экономия от более низкой стоимости альтернативных и контрафактных ЦПГ приводит к гораздо большим затратам: сокращению ресурса двигателя, росту дополнительных простоев автомобиля, росту затрат на ремонт и повышенный расход масла.

Где приобрести оригинальные запчасти KAMAЗ.

Покупайте  запасные части только  у официальных дилеров ОАО «КАМАЗ». Дилерская и сервисная сеть ОАО «КАМАЗ»  расположена на всей территории России. Официальные дилеры  продают только оригинальные запчасти КАМАЗ - приобретая запасные части у наших дилеров, вы гарантировано, защищены от подделок.

Найти ближайшего к вам дилера вы можете здесь.

Как отличить оригинальные ЦПГ от альтернативных и контрафактных.

Все комплекты Цилиндропоршневой группы КАМАЗ продаются в фирменной упаковке с логотипом KAMAZ. Ознакомитесь с внешним видом упаковки запасных частей ЦПГ КАМАЗ и приобретайте ЦПГ только в данной упаковке:

Фирменная упаковка KAMAZ содержащей специальную этикетку с защитной наклейкой и  надписью «Внимание! ОПЛЛОМБИРОВАННО!» - необходимый атрибут подлинника. Защитная наклейка позволяет контролировать несанкционированное вскрытие упаковки. Как только эту наклейку попытаются убрать с коробки, на ней проявляется надпись «ВСКРЫТО!», которую удалить невозможно.

Все запасные части, реализуемые ООО «АвтоЗапчасть КАМАЗ» содержат код ДЗЧ. Большинство альтернативных и контрафактных производителей заменяют этот номер на другой, для избегания юридической ответственности за производство поддельной продукции. Обратите внимание в нашем списке ЦПГ на код ДЗЧ необходимой Вам запасной части и не приобретайте запасную часть с иным кодом.

Детали цилиндропоршневой группы КАМАЗ для двигателей экологического класса ЕВРО-1 и 2 с ходом 120 мм входят в состав ремкомплектов 740.30-1000128-05 (с высоким поршнем 40-я группа, обозначение 7.12094А101-40, гильзой цилиндров К000918290 или 740.30-1002021, поршневым пальцем 12094-50972  или 740.30-1004020, комплектом поршневых колец 740.60-1000106-02) и 740.30-1000128-06  (с низким поршнем10-я группа, обозначение 7.12094А101-10).

Детали цилиндропоршневой группы КАМАЗ для двигателей экологического класса ЕВРО-2 и 3 с ходом 130 мм, входят в состав ремкомплектов 740.60-1000128-04 (с высоким поршнем 40-я группа, обозначение 7.12094-101-40, гильзой цилиндров К000919000 или 740.51-1002021, поршневым пальцем 12094-50971 или 740.70-1004020, комплектом поршневых колец 740.60-1000106-02) и 740.60-1000128-05 (с низким поршнем 10-я группа, обозначение 7.12094-101-10).

Обратите внимание на маркировку деталей ЦПГ КАМАЗ. На рис.1 представлено фото поршня, маркировка обозначения выполнена на днище ударным способом, при этом цифра 8 после запятой означает порядковый номер последнего изменения внесенного в конструкцию. Размерная группа поршня по высоте указана в нижней строке.

 Рисунок 1.Внешний вид поршня 12094А101-20 и его маркировка.

 На рисунке  2 показана маркировка поршневых пальцев выполненная на торце деталей.

Рис. 2. Маркировка пальцев поршневых

 На рисунке 3 приведена маркировка поршневых компрессионных и маслосъемного колец. Товарный знак предприятия изготовителя GOE 6 нанесен слева от замка. На компрессионных кольцах справа от замка нанесена маркировка ТОР, что означает верх. Торец кольца с такой маркировкой при установке на поршень должен располагаться со стороны днища.

Рисунок 3. Маркировка поршневых колец

Верхнее компрессионное кольцо

Второе компрессионное кольцо

Маслосъёмное кольцо

Второе компрессионное кольцо

Приобретайте только оригинальные запасные части Цилиндропоршневой группы КАМАЗ, это повысит надежность и эффективность работы Вашего автомобиля.

Внимание!

При замене ЦПГ предыдущего поколения на двигатели КАМАЗ, необходимо производить замену поршня, пальца и колец одновременно из нового комплекта ЦПГ, в независимости от величины износа отдельных деталей ЦПГ.

Установка старого пальца в новый поршень и наоборот приведет к дисбалансу работы ЦПГ КАМАЗ, последствиями которого станут серьезные разрушения цилиндропоршневой КАМАЗ и повлекут за собой дополнительный более дорогостоящий и длительный ремонт автомобиля.   

Авторская статья "Асимметрия поршней" на сайте инженерной-технологической компании Механика

Асимметричные поршни для форсированных двигателей

Поршни традиционной конструкции уже не выдерживают повышенной нагрузки, возникающей вследствие роста давления наддува или увеличения хода поршня. 

Поэтому компания JE Pistons попробовала «заново изобрести велосипед» – иными словами, спроектировать поршень с нуля.

У новой конструкции площадь юбки на нагруженной стороне поршня заметно больше, что позволяет заметно снизить трение на противоположной стороне, где юбка меньше. Результат – прочный и легкий поршень, который, к тому же, значительно снижает потери на трение в двигателе. Эти поршни можно будет устанавливать в серийные моторы при их ремонте.
Что же именно асимметрично?

Новые кованые поршни имеют юбку из двух частей разного размера, поэтому и называются асимметричными. Иначе их еще называют Т-образными, поскольку со стороны отверстий под поршневой палец юбка как таковая отсутствует. На фото хорошо видно, насколько различаются части юбки поршня.

Фото 1. Такой поршень еще можно назвать Т-образным, поскольку со стороны отверстий под поршневой палец юбка, как таковая, отсутствует. Подобная конструкция рассчитана под укороченный палец, что позволило снизить массу. Кроме того, компания JE Pistons внедрила чистовую обработку поршней: зачищаются все заусенцы и притупляются фаски по краям днища поршня и цековок под клапаны.

Minor thrust side – ненагруженная сторона поршня 

Major thrust side – нагруженная сторона поршня

Почему асимметричные поршни лучше?

ФАКТ: юбка поршня из двух разновеликих частей испытывает на себе меньшее воздействие механической нагрузки. Во время такта сгорания/расширения нагрузка, действующая на одну сторону юбки, может быть раз в десять выше, чем на противоположную. Диапазон нагрузок на юбку меняется в зависимости от хода поршня, длины шатуна и максимального давления в цилиндре.

Асимметричные поршни являются единственными в своем роде, предназначенными специально для восприятия различной механической нагрузки, испытываемой обеими сторонами поршня. В целом поршень получается прочнее и легче, чем предыдущие модификации.

Почему об асимметричных поршнях не было известно ранее?

Сегодня поршни асимметричной конструкции можно найти во многих профессиональных гоночных двигателях Формулы 1, ALMS, NASCAR и других. Большинство технических нюансов подобных двигателей засекречено и не доводится до сведения широкой общественности. Тем не менее, многие автопроизводители обратили внимание на удачные примеры применения подобных поршней в гоночных сериях и с недавних пор начали применять асимметричные поршни в «гражданских» двигателях.

Будут ли надежно работать масляные форсунки в моем двигателе?

Да. Конструкторы в процессе разработки нового поршня создали компьютерную 3D-модель всех возможных серийных вариантов масляных форсунок. Это позволило обеспечить нужный зазор между нижним краем юбки поршня и носиком форсунки. Кроме того, внутренняя поверхность поковки поршня выполнена таким образом, чтобы масло попадало именно на те участки поршня, которые нуждаются в лучшем охлаждении.

Как работали над проектом?

Асимметричный поршень – результат долгого и кропотливого проектирования. Конструкторы разработали первый вариант поршня в программе SolidWorks, затем он был доработан с помощью метода конечных элементов. После изготовления опытных образцов алюминиевых поршней они были испытаны в мощных двигателях с турбонаддувом.

В конечном результате удалось создать надежные и легкие асимметричные поршни. На сегодняшний день они успешно функционируют в двигателях разной мощности и назначения: от 250 л. с. (с турбонаддувом) для повседневного использования до моторов дрегстеров в 2000 л. с.!

Фото 2. Компьютерная 3D-модель позволила обеспечить нужный зазор между нижним краем юбки поршня и носиком масляной форсунки. Кроме того, форма внутренней поверхности поршня обеспечивает оптимальное охлаждение струей масла.

Инновационные особенности асимметричных поршней

Поскольку поршни спроектированы «с чистого листа», конструкторы компании JE предусмотрели в них ряд инновационных особенностей:

  • Переменная толщина днища поршня: точно так же, как и в юбке поршня, механические и тепловые нагрузки на каждую область днища различаются. Наибольшие напряжения сосредоточены вблизи центра днища поршня. В этом месте днище толще, а в зонах, испытывающих меньшие нагрузки, соответственно, меньше и толщина материала. Это один из способов облегчить конструкцию.

  • Укороченный палец: все асимметричные поршни JE Pistons спроектированы под палец длиной 57,15 мм, в отличие от прежних, под палец длиной 63,5 мм. Это также позволило снизить массу, в большинстве случаев примерно на 10 г для каждого цилиндра.

  • Чистовая финишная обработка днища поршня: по многочисленным пожеланиям мотористов компания JE Pistons внедрила специальную финишную обработку поршней. При этом зачищаются все заусенцы и притупляются все фаски по краям днища поршня и цековок под клапаны. За счет этого уменьшается вероятность возникновения калильного зажигания.

Сфера применения поршней новой конструкции неуклонно расширяется, но уже можно утверждать, что компания предоставляет самый широкий выбор поршней для 4-х цилиндровых гоночных двигателей на сегодняшний день. Дальнейшее будущее инновации определит спрос.

Фото 3. и Фото 4.
Вид сбоку на новый поршень – здесь хорошо видно как различаются нагруженная (слева) и ненагруженная (справа) стороны юбки поршня.

Роберт Тиг, владелец гоночной команды, эксплуатирующей двигатели Honda серии B, причем в последние три года – с поршнями новой конструкции, теперь уверенный их сторонник. 

Роберт говорит: «Эти поршни полностью устранили все проблемы, с которыми мы сталкивались ранее. Раньше после 5-6 заездов двигатель терял мощность, и приходилось разбирать и ремонтировать его. Теперь мы делаем по 20-30 заездов, а когда разбираем двигатель – поршни, как новенькие». 

Затем он добавляет: «При давлении наддува в 4 атм. двигатель развивает мощность до 1300 л.с. – это потрясающе!»

Брайан Фитцпатрик использует новые асимметричные поршни в своем победоносном двигателе Toyota 2JZ образца 1990 года, развивающем целых 2 000 л.с.! 

«Конечно, – говорит Фицпатрик, – некоторые детали двигателя не выдерживают такой мощности, но новые поршни не ломались ни разу. Поршни хорошо работают в комбинации с двойными турбокомпрессорами».

ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?

Пришлите свою статью


Сквозной прожиг днища поршня на бензиновых и дизельных двигателях

Причины появления дефекта

Причиной данного повреждения является местный перегрев. При этом следует делать различие между бензиновыми и дизельными двигателями.

Бензиновый двигатель:

  • Свеча зажигания имеет слишком низкое калильное число.
  • Имело место калильное зажигание, исходившее от перегретой свечи.

Дизельный двигатель:

Головка поршня перегрета, однако камера сгорания не повреждена. Наблюдается хорошее струйное распределение на днище поршня. Слишком высокий уровень температуры головки поршня может иметь следующие причины:

  • Форсунка охлаждающего масла деформирована, вырвана или не установлена (ошибка при монтаже).
  • Превышен интервал замены масла. В этом случае опасность полимеризации моторного масла возникает, прежде всего, при использовании биотоплива на основе рапсового и соевого масла, что может привести к засорению форсунок охлаждающего масла.
  • Посторонние включения, например, остатки прокладочных материалов и т. п., мешают требуемой циркуляции масла в контуре.

 

 

Устранение дефекта и профилактика

Бензиновый двигатель:

  • Необходимо использовать топливо исключительно с предписанным октановым числом.
  • Система впрыска, карбюратор и зажигание должны быть правильно отрегулированы.
  • Следует использовать только те свечи зажигания, которые рекомендованы производителем.
  • Необходимо исследовать систему впуска на предмет герметичности.

Дизельный двигатель:

  • Следует настроить количество и момент впрыска топлива в соответствии с рекомендациями производителя.
  • Требуется проверить топливные форсунки на герметичность, а также на правильность давления впрыска и струйного распределения.
  • При монтаже форсунок охлаждающего масла следует обращать внимание на их правильную установку.
  • При эксплуатации двигателя с биотопливом необходимо существенно сократить интервалы замены масла.
  • Необходимо тщательно прочищать масляные каналы в моторном блоке, на коленчатом валу и в головке цилиндра.
  • Следует проверить правильность работы редукционного клапана.

Пример прогара поршня BMW M52

 

Поршень ДВС функции,конструкция,виды,применение

Поршень двс

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.

norfin arcticthe hermitage st petersberg

Изучение искусства поршневых коронок

В чем разница между тарелкой, куполом и поршнем с плоским верхом? Мы рассмотрим, как форма головки поршня влияет на производительность вашего двигателя.

Поршни

для автомобильной промышленности производятся в конфигурациях с плоским верхом, куполом или тарелкой, но такое разнообразие конструкции головки не означает, что у производителей двигателей всегда будет выбор.

«Конструкция головки поршня определяется исключительно двумя факторами: требованиями к карману клапана и требованиями к компрессии», - объясняет Ник Д’Агостино.

В наши дни конструкция

Crown привлекает все больше внимания производителей двигателей, потому что этот поршневой элемент фактически является структурным дном камеры сгорания. Следовательно, он вносит свой вклад во все динамические процессы, необходимые для обеспечения успешного сгорания, включая качество входящего воздуха (завихрение, вращение и т. Д.), Перемещение пламени и распределение топлива с прямым впрыском (DI) и дизельными двигателями.

В двигателях старого поколения для более высокой степени сжатия требовались горные поршневые купола для заполнения головок с большими камерами.Однако теперь двигателестроители склоняются к небольшим камерам сгорания с поршнями с плоским верхом.

«Вот где действительно все происходит», - подчеркивает Д’Агостино, который определяет головку поршня как «все, что видит пламя».

Благодаря усовершенствованию гоночного топлива, конструкции головки блока цилиндров и усовершенствованной системы впрыска топлива, степени сжатия постоянно увеличиваются как в заводских, так и в гоночных двигателях (где это разрешено правилами). В двигателях старого поколения для более высокой степени сжатия требовались горные поршневые купола для заполнения головок с большими камерами.Однако теперь производители двигателей склоняются к небольшим камерам сгорания с поршнями с плоским верхом - или, по крайней мере, к поршням с ограниченными куполами - для достижения более высокого CR.

«Плоский верх - идеальный вариант, - говорит Д’Агостино. «Это будет ваш лучший сжигатель, самый эффективный с точки зрения эффективности сгорания. Когда нам нужно отличаться от этого, мы стараемся делать это как можно более тонко ».

Идеальная камера сгорания всегда будет предметом споров, но один ключевой консенсус заключается в том, что центрально расположенная свеча зажигания является наиболее эффективной.Такое расположение сводит к минимуму расстояние, необходимое для перемещения пламени ко всем точкам камеры, обеспечивает лучшую переднюю поверхность пламени и обычно требует меньшего опережения зажигания для достижения полного сгорания.

Плунжер с центральным креплением легче выполнить в полусферической камере для 2-клапанной головки блока цилиндров или в пятиклапанной камере в 4-клапанной головке. Еще больше проблем, особенно для разработчиков поршней, связано с расположением клиньев и расширенных клапанов, которые являются популярными уличными и гоночными двигателями V8. Принимая во внимание эту предпосылку, купольные поршни часто представляют собой самые сложные проблемы для разработчиков поршней.

«Когда вы делаете рабочий ход, фронт пламени будет сдерживаться большим куполом», - говорит Д’Агостино. «Один из наших шагов с куполообразным поршнем - это округлить его и сделать как можно более низким и широким. Низкие, широкие и широкие купола определенно более предпочтительны, чем высокий заостренный купол ».

Один из наших шагов при работе с куполообразным поршнем - это округлить его и сделать как можно более низким и широким. Низкие, широкие, широкие купола определенно более предпочтительны, чем высокий остроконечный купол.

Камеры сгорания VS Конструкция поршня

Такие проблемы не ограничиваются обычными головками Chevy с большими блоками и открытыми камерами сгорания объемом более 100 куб. См.Некоторые сообразительные гонщики берут бывшие в употреблении высокопроизводительные головки блока цилиндров NASCAR с небольшими камерами сгорания с высокой скоростью сгорания, которые были разработаны для работы только с необходимыми поршнями с плоским верхом 12: 1, и переделывают их в компрессор Comp Eliminator с высокой степенью сжатия или уличный. -установки гонок.

«Это происходит постоянно, и нам это нравится», - лучезарно улыбается Д’Агостино. «Возьмем, к примеру, головку Yates или SB2.2, которая пришла из бывшего подноса для чашек, где использовался поршень с плоским верхом и очень маленькой камерой, например, 37 или 40 куб. Теперь этот парень хочет 16: 1.Самая большая проблема, с которой вы столкнетесь, - это необходимость в клапанном кармане. Вы создаете отрицательную часть клапанного кармана объемом 12 см3. Теперь нужно попытаться установить купол там, где просто нет недвижимости ».

«Вы пытаетесь преодолеть глубину кармана клапана, но при соотношении 16: 1 вам нужен большой здоровый распределительный вал, который требует глубоких карманов клапана. В этот момент это превращается в битву за недвижимость, поскольку мы балансируем положительное и отрицательное, чтобы получить значение, которое будет иметь смысл для всех », - добавляет Д’Агостино.

Уравновешивание положительных и отрицательных объемов является критическим фактором при разработке головок поршней для двигателей с высокой степенью сжатия, оснащенных агрессивными распределительными валами.

«Что касается требований к распределительному валу и гнездам клапана, то размеры и глубина гнезда клапана, конечно, создают негатив. Одна из вещей, о которой мы много говорим, - это эффективный объем, - объясняет Д’Агостино. «Люди говорят, что у них есть том короны или объем посуды. Мы смотрим на это как на общий эффективный объем, потому что карманы клапана также создают негатив. У нас действительно будут поршни с куполом, но все же с отрицательным эффективным объемом. У них может быть положительный купол объемом 4 куб. См, но у них есть отрицательный клапан объемом 10 куб. См.Это по-прежнему отрицательный эффективный объем 6 куб. См, даже несмотря на то, что он имеет форму куполообразного поршня ».

Один ход мысли состоит в том, что купол поршня должен быть точным зеркальным отображением камеры сгорания, которая называется перевернутым куполом. Это может быть достигнуто путем сканирования камеры сгорания используемой головки блока цилиндров.

Добавьте закиси азота в эти головки с маленькой камерой, и в спешке они могут стать некрасивыми.

«Мы увидим некоторых людей, которые используют закись азота или что-то в этом роде в этих меньших камерах, и они постоянно сжигают поршни, потому что предел погрешности при настройке очень мал.Чем сильнее компрессия, тем быстрее все сгорит », - говорит д’Агостино.

Даже при головках с большой камерой понимание динамики управления искрой и перемещения пламени имеет решающее значение для поршней, у которых объем купола поршня приближается к 50 куб.

«Одна из вещей, на которую мы обращаем внимание с нашими поршнями купола, - это высота купола. Мы дойдем до точки убывающей отдачи, когда я, возможно, смогу перенести вас с 14: 1 до 15: 1, но я собираюсь создать такую ​​гору, чтобы это пламя и топливо переместились, что это не стоит это », - говорит д'Агостино.«В большинстве случаев нам придется вернуться к клиенту и сказать:« Хорошо, это лучший дизайн на 14, чем на 15 »».

Когда достигнута правильная глубина кармана клапана, инженеры по разработке поршней могут использовать уникальные элементы конструкции для улучшения потока воздуха в цилиндр.

«Что касается открытия клапанов в кармане, мы можем увеличить диаметральный зазор в кармане, чтобы дать немного передышки. Если мы нуждаемся в сильном сжатии, то пространство вокруг клапана становится очень критичным », - говорит Д’Агостино.«Нам нужно втянуть это и сохранить близкий радиус и близкий диаметральный зазор. Подобно созданию складского магазина, я должен оставаться с плоским верхом. Но я хочу запустить как можно больший клапан. Мне нужно создать узкий зазор кармана и минимальную глубину кармана клапана, чтобы я мог максимизировать сжатие ».

Размещение верхнего кольца

Глубина кармана клапана может повлиять на другие элементы конструкции поршня, даже на расположение канавки верхнего кольца. Один из наиболее эффективных приемов работы с поршнем - разместить верхнее компрессионное кольцо ближе к головке поршня.При правильном проектировании производители двигателей добились увеличения компрессии на пол-пункта, что очень полезно в высококонкурентных системах без наддува, таких как Stock Eliminator.

«Размещение верхнего кольца зависит от требований к карману клапана», - говорит Д’Агостино. «Представьте две линии, одна из которых представляет плоскость клапана, а другая - верхнюю кольцевую канавку. В конечном итоге эти две линии встретятся, если они продолжат движение. Эти линии пересекутся ».

Некоторые гонщики просят разместить только верхнюю канавку компрессионного кольца.На 100–120 дюймов ниже головки поршня, не опасаясь проблем с надежностью.

«У вас оно высоко, но у вас очень узкое кольцо радиальной ширины», - добавляет Д’Агостино. «По мере того, как вы сужаете эту канавку, вы вытягиваете ее из гнезда клапана, создавая там толщину материала. Это одна из уловок, которые используют парни, чтобы добиться сжатия ».

Придвинуть кольцо ближе к куполу поршня - еще один способ, которым гонщики увеличивают сжатие.

Еще один трюк с поршнем в высоконагруженных двигателях - имитировать профиль головки клапана на стороне сгорания.Некоторые впускные клапаны имеют довольно глубокие тарелки на головке клапана, чтобы уменьшить вес клапана, но этот трюк также открывает камеру сгорания и снижает CR.

«Мы можем разместить центральную точку клапана и с помощью нашего оборудования для проверки уловить особенности тюльпана», - говорит Д’Агостино. «Затем мы кладем это в карман для клапана, чтобы получить обратно пару кубиков».

Закалка

Тема закалки, вероятно, возникнет при обсуждении конструкции днища поршня.Это не так критично для форсированных двигателей, где производители двигателей довольствуются гашением от 0,080 до 0,100 дюйма, но безнаддувные двигатели продолжают использовать все возможные пути выработки энергии и стремятся к гашению от 0,030 до 0,035 дюйма.

«Вроде если это принудительная индукция, гаснет все, но в окно не гаснет. Опять же, я думаю, что вы могли бы поговорить с множеством разных специалистов по двигателям и получить там несколько разных теорий. Является ли это наиболее эффективной возможностью и наилучшей возможностью для выработки энергии? Не всегда, - говорит Д’Агостино.«С сумматором мощности, даже уличным автомобилем с турбонаддувом, это больше касается выживания, чем ситуаций с мощностью, как например, Engine Masters, где мы постоянно работаем над максимальным VE.

«Я считаю, что наиболее часто используются приложения, в которых сжатие ограничено и приходится запускать плоскую вершину», - добавляет Д’Агостино. «Когда вы попадаете в ситуации с куполом, все превращается в испытательные образцы и камерные формы. Вы смотрите на радиус на задней части купола. Очищает ли камеру поршневой камень? Он собирается ударить? Вы собираетесь зажимать клапан? Теперь вы углубляетесь в создание двигателя, потому что это подходит каждой части, чтобы быть конкретной.”

Толщина прокладки может изменить уравнение при проектировании поршня для клапанного зазора и закалки.

«Если это маленькая камера, малый блок, я ограничен в том, что могу сделать. А потом он хочет установить прокладку головки 0,035 дюйма. Теперь мне нужно дать вам больше карманов для клапанов, потому что вы собираетесь столкнуться, и именно здесь мы начинаем ходить туда-сюда с покупателем », - объясняет Д’Агостино. «Хорошо, у вас также закалка на 0,035 дюйма, а поршень на нулевой отметке. О, вы собираетесь вставить алюминиевый стержень, который имеет тенденцию растягиваться при температуре, проходящей через свои циклы.Теперь я должен опустить поршень в отверстие 0,010 дюйма. Там было много сжатия, так что вы можете воспроизводить его туда и обратно ».

Фирмы OE затрачивают сотни часов на проектирование области барабана двигателя с прямым впрыском. Как вы можете видеть на этих поршнях LT1, площадь вокруг барабана регулируется для добавления или удаления сжатия.

Рекомендации по прямому впрыску

Конструкция головки поршня может быть более сложной при работе с двигателями с прямым впрыском, но те производители поршней, которые уже занимаются спортивными компактными двигателями и дизельными двигателями, имеют преимущество на раннем этапе.Многие из этих проектов предполагают повышение компрессии заводских двигателей, но Д’Агостино предупреждает, что штатная топливная система может не поддерживать такой шаг. Однако приоритеты разработчика поршней по-прежнему будут начинаться с очистки клапанов, затем работать с потребностями в топливе, прежде чем обращаться к выигрышу от сжатия.

«Конструкция короны становится очень важной для конкретных желобов. Используйте, например, LT, у него есть специальный желоб, который является ключом к холостому ходу, начальному запуску (OMIT и тому подобное).Это не столько вопрос мощности, сколько критически важно с точки зрения выбросов, - говорит Д’Агостино. «Производители оригинального оборудования проводят сотни часов исследований и разработок, поэтому мы работаем с образцом оригинального оборудования и выбираем те места. Что касается формы распыления, расположение форсунки остается постоянным. Заводная головка поршня, выходящая снизу, не повлияет на форму распыления или угол конуса. Это все функция того, что указано выше. Все, что мы действительно можем повлиять, это то, что мы создаем событие сгорания в нужном месте на поршне.”

Поршни тарелки

Поршни

Dish представляют наименьшее количество проблем для инженеров, потому что они в основном используются в приложениях с форсированными двигателями, которые часто не требуют распредвалов с большим подъемом или высокой степени сжатия. Но есть наука о дизайне коронки, и одним из первых вариантов является форма углубления. Ходят мысли, что это должно быть точное зеркальное отображение камеры сгорания, которая называется перевернутым куполом. Другой выбор - симметричная тарелка с постоянным профилем или, возможно, традиционная D-образная тарелка с закругленным краем.

Поршни Dish представляют наименьшее количество проблем для инженеров, поскольку они в основном используются в системах с форсированными двигателями, которые часто не требуют распредвалов с большим подъемом или высоких степеней сжатия.

«Удачи в достижении общего согласия по этому поводу», - шутит Д’Агостино. «В качестве примера двигателя, который должен был быть подвержен детонации, скажем, бензиновый насос Chevy LS с турбонаддувом, и он должен был работать на улице, я бы подошел к сферической тарелке на нем вместо зеркальное отображение или обратный купол, чтобы обеспечить более мягкую форму посуды и больший поток, чтобы помочь в более эффективном прожиге.Я не хочу фронта пламени, я не хочу, чтобы у топлива была возможность лужей. Я бы добавил мягкие края и сделал переход очень плавным ».

Когда дело доходит до конструкции днища поршня, выбор будет зависеть от требований различных приложений, поскольку инженеры обращаются к подъему кулачка и степени сжатия, а также к другим факторам, связанным с топливом и зажиганием. Кроме того, они по-прежнему должны обеспечивать долговечность при сохранении веса, когда это возможно.

«Мы постараемся максимально приблизить его к плоской конструкции», - резюмирует Д’Агостино.

Влияние формы короны поршня на характеристики потока в цилиндре двигателя с прямым впрыском

Образец цитирования: Сурешкумар, Дж., В., Г., Малликарджуна, Дж., И Говиндараджан, С., «Влияние формы головки поршня на характеристики потока в цилиндре в двигателе с прямым впрыском - исследование CFD», SAE Technical Бумага 2013-01-2797, 2013, https://doi.org/10.4271/2013-01-2797.
Загрузить Citation

Автор (ы): Дж.Сурешкумар, Ганешан V, Дж. М. Малликарджуна, Шринивасан Говиндараджан

Филиал: Ucal Fuel Systems, Ltd., I I T Madras, I I T Madras, руководитель отдела исследований и разработок - Retd. UCAL FUEL SYSTEMS LTd.

Страниц: 12

Событие: 8-я Международная конференция и выставка SAEINDIA по мобильности и Конгресс по проектированию коммерческих автомобилей 2013 (SIMCOMVEC)

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Охлаждение поршня

Охлаждение поршня

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Необходимо контролировать максимальную температуру поршня, чтобы предотвратить преждевременный износ поршня и повреждение двигателя. Поршень может охлаждаться струей масляного распылителя, направляемой в нижнюю часть поршня, или маслом, протекающим через охлаждающий канал или галерею, встроенную в поршень.

Температура поршня

Максимальная температура поршня - или, более конкретно, определенных ключевых областей поршня, таких как канавка верхнего кольца и обод барабана - должна контролироваться, чтобы предотвратить преждевременный износ и выход из строя поршня и последующее повреждение двигателя.Около 3-5% энергии топлива в покоящихся камерах сгорания и 6-8% в камерах вихревого типа передается на поршень. Если поршень не охлаждается, до 60% этого тепла может проходить через область поршневого кольца в рубашку охлаждения. Дополнительное тепло передается через юбку в рубашку охлаждающей жидкости и от нижней части поршня через брызги / туман масла к картерному маслу [371] . Если поршень охлаждается маслом, значительная часть этого тепла уносится маслом, уменьшая относительное количество, которое проходит через область кольца.На фиг.1 показано влияние этой теплопередачи в поршне бензинового двигателя и поршне [3466] дизельного двигателя с масляным охлаждением.

Рисунок 1 . Максимальное распределение температуры в поршне дизельного двигателя с бензиновым и масляным охлаждением

(Источник: Mahle)

Температура поршня бензинового двигателя самая высокая в центре днища поршня и снижается к верхней поверхности. Для поршней дизельных двигателей и бензиновых двигателей DI с поршнем в форме чаши максимальная температура возникает на краю чаши, а оттуда падает к центру чаши и к верхней площадке.В дизельных двигателях температурный профиль по окружности обода камеры в значительной степени определяется количеством и ориентацией отверстий для впрыска, давлением впрыска, временем и продолжительностью впрыска, а также геометрией камеры сгорания. Самые высокие температуры вокруг обода чаши возникают в местах, которые совпадают с центром горящих форсунок дизельного топлива. В результате неравномерного ввода тепла через эти «лепестки горения» характерен волнообразный профиль температуры. Разница между максимальной и минимальной температурой по окружности обода чаши в некоторых случаях может превышать 40 ° C.

Тепловая нагрузка на поршень и результирующий температурный профиль влияют на работу поршня и, если превышаются максимальные пределы температуры, могут привести к отказу компонентов и повреждению двигателя. Три критических эффекта: [3466] :

  • Усталостная прочность поршня. Повышенная температура поршня снижает сопротивление усталости поршня. В некоторых алюминиевых поршневых сплавах потеря сопротивления усталости может достигать 80% по сравнению со свойствами при комнатной температуре.Черные металлы менее чувствительны при температурах до 400 ° C.
  • Если температура в зоне поршневого кольца становится слишком высокой, это может привести к пластической деформации и повышенному износу, особенно в первой канавке поршневого кольца. Кроме того, закоксовывание смазки может привести к отложению нагара в кольцевой канавке, который может действовать как изолятор или вызывать прилипание кольца.
  • Радиальная деформация поршня. Это влияет на шум, потери на трение и зазоры между поршнем и другими компонентами.Если не соблюдаются достаточные зазоры во всех возможных условиях работы двигателя, это может привести к заклиниванию поршня или контакту с клапанами.

Некоторые типичные значения температуры для поршней легковых автомобилей: [3466] :

  • Центр днища поршня (бензиновый двигатель, левый впрыск) 270–310 ° C
  • Чаша днища поршня (бензиновый двигатель, непосредственный впрыск) 270–350 ° C
  • Обод чаши (дизельный двигатель, непосредственный впрыск) 350–400 ° C
  • Опорная поверхность 200–250 ° C
  • Отверстие под палец (зенит) 200–250 ° C
  • Верхняя кольцевая канавка (струйное охлаждение, канал охлаждения соляного керна) 200–280 ° C
  • Канавка верхнего кольца (охлаждаемая опора кольца) 180–230 ° C
  • Канал охлаждения (зенит) 250–300 ° C

Основная причина охлаждения поршня - это контроль температуры в нескольких из вышеперечисленных ключевых областей.Температуры поршней масштабируются в зависимости от выходной мощности двигателя, так что во избежание чрезмерных температур поршня выходная мощность двигателя может быть ограничена соображениями температуры поршня, рис. 2. На этом рисунке показана номинальная мощность на единицу площади поршня (π · отверстие 2 / 4) для двигателей, обследованных в 1990-е годы [371] .

Рисунок 2 . Мощность двигателя на единицу площади поршня для двигателей примерно 1990-х годов

Примечание: для диаметра отверстия / хода ~ 1, 1,0 МВт / м 2 ~ 10 кВт / л

В приложениях с более низкой удельной мощностью, оснащенных алюминиевыми поршнями, проводимость материала высока, а площадь поверхности, контактирующая с гильзой, достаточно велика, чтобы поршень можно было эксплуатировать без охлаждения или с масляной струей, направленной на дно поршня без превышения максимального размера поршня. температуры.В случае поршней из черных металлов это, как правило, невозможно из-за меньшей площади поверхности, контактирующей с гильзой, и низкой теплопроводности материала; масляное охлаждение необходимо [371] .

###

Что такое фрезерование под коронкой?

Фрезерование под коронкой - это специальная функция, которая может максимизировать как прочность, так и вес. Вот подробное описание того, как это работает.

Гоночные поршни включают в себя изрядное количество тонких эффективных технологий; большая часть из них предназначена для оптимизации кольцевого уплотнения и увеличения срока службы поршня в тяжелых условиях эксплуатации.Гладкие плоские кольцевые канавки, нестандартные профили юбок, газовые порты, кованые боковые рельефы и размещение штифтов - все это часть рецепта гоночного поршня, но в некоторых случаях требуется еще больше усилий для оптимизации работы поршня. Новые поршни LS2K Race Series от Diamond являются примером поршня, подвергнутого полному фрезерованию под коронкой.

Многие гоночные поршни являются готовыми к употреблению, поскольку они удовлетворяют конкретным и популярным требованиям и продаются в значительных объемах. Эти поршни обладают проверенными характеристиками и, как правило, требуют очень небольшой подготовки, кроме проверки зазора между клапаном и поршнем и между поршнем и стенкой.Тем не менее, удивительное количество поршневых приложений требует дополнительных процедур для полной оптимизации их рабочих характеристик; Среди них - точная операция, называемая фрезерованием коронок.

Поковки поршней представляют собой кованые алюминиевые заготовки очень простой формы. Многие штамповочные заготовки подходят для операций механической обработки, которые позволяют создавать поршни для двигателей различных марок с аналогичными габаритными характеристиками.

Почему это сделано

Фрезерование под коронкой - это именно то, на что это похоже.Фрезерование выполняется на нижней стороне днища поршня для достижения равномерной толщины днища, устранения концентраторов напряжений в наиболее слабых местах и ​​облегчения поршня. В некоторых случаях поковка может не идеально соответствовать области применения, поэтому ее фрезеруют, чтобы исправить различия. Это часто случается с двигателями с наддувом или азотом, а также с двигателями, для которых у производителя нет бланка.

Фрезерование под коронкой - это индивидуальная процедура, уникальная для каждого поршня. Его основная цель - удалить ненужный материал для достижения равномерной толщины головки и облегчить поршень.Это помогает исправить проблемы с балансировкой и устраняет факторы, вызывающие стресс в критических областях.

В случаях, когда специальные поршни изготавливаются для необычного проекта реставрации, иногда можно начать с существующей поковки и модифицировать ее в соответствии с необходимыми требованиями. Такие поршни по индивидуальному заказу требуются гораздо чаще, чем можно было ожидать, и Diamond отлично справляется с этими потребностями. Подбирая кузнечную заготовку к правильному размеру отверстия и размещению штифта, они также могут определить положение пакета колец и использовать фрезерование под коронкой для создания поршня лучшего качества, чем в исходном варианте.

Какие области поршня фрезерованы

Большинство операций фрезерования ограничены областью, определяемой юбками и выступами пальцев. Здесь удаляется материал для достижения желаемой толщины коронки. Операция фрезерования включает в себя методы смешивания для устранения концентраторов напряжений. Основная цель - добиться равномерной толщины коронки для оптимальной прочности и веса. Для этого поршень моделируется в Solidworks, а проблемные области определяются на экране, чтобы разработчик поршня мог внести соответствующие корректировки.Выявляются самые слабые места, и их избегают, чтобы поршень сохранял максимальную прочность.

Фрезерование под коронкой обычно не влияет на посадочные поверхности колец или предохранительные клапаны, но в некоторых случаях за пределами выступов штифта могут быть участки и небольшие карманы, которые также подвергаются минимальному фрезерованию, если это будет сочтено полезным. Однако его можно использовать для изменения центра тяжести поршня. И он также используется для согласования веса существующих поршней или поврежденных поршней, чтобы позволить заказчику избежать повторной балансировки.

Этот поршень подвергся внутреннему и внешнему фрезерованию под коронку, а также фрезерованию вокруг выступов пальцев на запястье и внутри юбок.

Области применения, которые выигрывают от фрезерования под коронкой

Chrysler Hemi - хороший тому пример, потому что он по своей природе однобокий с неравными перепусками клапанов на разной высоте. Фрезерование под коронкой помогает исправить состояние и сбалансировать поршень на пальце. В то время как у Chevy большого блока может быть купол объемом 45 куб. См, у Chrysler 426 - купол объемом 100 куб. См из-за камер и высокого / низкого расположения клапанов. Chrysler - яркий тому пример, но фрезерование под коронкой может применяться к любым поршням для достижения требуемых заказчиком весовых и прочностных характеристик.

Специалисты по продажам алмазных поршней запросят у клиента степень сжатия, частоту вращения двигателя, ход, длину штока и расчетную мощность, чтобы определить наилучший способ фрезерования поршня. Они рекомендуют минимальную толщину короны 0,120 дюйма и, как правило, больше в зависимости от конкретного применения, особенно если двигатель усилен или дополнен закисью азота. Многие клиенты хотят облегчить свои поршни, но слишком малая толщина головки приведет к растрескиванию и поломке из-за прогиба.Технические представители направят клиента в правильном направлении для обеспечения удовлетворительных результатов.

Обратите внимание, как было использовано фрезерование под короной для закругления опоры, проходящей между бобышками пальца. На ощупь эта квадратная деталь идеально круглая.

Требования к конкретным приложениям могут не предусматривать наличие кованых заготовок для удовлетворения потребностей заказчика, поэтому фрезерование становится необходимым. Помимо облегчения поршня, цель состоит в том, чтобы сделать площадь под клапанными карманами равной по толщине общей головке, а также сгладить все поверхности, чтобы исключить образование скоплений напряжений.Все детали обработаны трехмерным фрезерованием, чтобы сгладить закругленные углы и устранить любые области, где может возникнуть трещина из-за изгиба при высокой нагрузке сгорания.

Поршни для восстановления под заказ

Старые автомобильные двигатели с большой высотой сжатия часто требуют изготовления поршневых заготовок, изготовленных по индивидуальному заказу, со специальными параметрами. В некоторых случаях это включает двигатели, которые управляются поршнем, а не штоком, и они обрабатываются по всей длине юбок. Нижняя головка фрезерована для уменьшения веса, поскольку многие из этих поршней слишком тяжелые.И они часто включают в себя более тяжелые кольца, поэтому фрезерование для снижения веса является полезным.

Фрезерование под коронкой также можно использовать для уменьшения общего веса поршня. Обратите внимание на то, что это хорошо обработано между контактной площадкой кольца и выступом штифта. Материал здесь не нужен для прочности и может быть подвергнут механической обработке для облегчения.

Поршни для восстановительных двигателей, изготовленные по индивидуальному заказу, часто изготавливаются из заготовок, поэтому они подвергаются полной механической обработке. Разработчик поршня может указать толщину коронки при программировании, и фрезерование коронки будет выполняться как часть процесса.Результатом является стабильный, сбалансированный поршень, оптимизированный для двигателя и намного превосходящий оригинальные поршни.

Diamond поддерживает библиотеку программирования, поэтому разработчики поршней могут войти в Solidworks, чтобы определить объем операции фрезерования под короной любого заданного поршня. Красные области на экране показывают инженеру толщину и то, что он может сделать, чтобы исправить ее для оптимальной однородности коронки. Иногда учет баланса также важен для кривошипа, потому что на ходу кривошипа недостаточно места для тяжелого металла.

Профессиональные производители двигателей и специалисты по восстановлению часто склоняются к процедурам фрезерования под коронкой для удовлетворения своих специальных потребностей, но любой гонщик или производитель двигателей может воспользоваться преимуществами, которые включают более легкий, более отзывчивый вращающийся узел, прочную прочность поршня, более простую балансировку и возможность получить поршни практически для любого применения.

Знакомство с поршнями | Успешное земледелие

На своей ферме я выращиваю сладкую кукурузу на свежем рынке, но это не мешает мне узнать о методах выращивания других культур.Я всегда считал, что все, чему ты можешь научиться, имеет ценность. Дополнительным преимуществом новых знаний является то, что я могу применить их к чему-то еще в моей работе. Цель этой статьи - предоставить вам информацию, чтобы, если вам когда-либо придется покупать новый поршень для двигателя, вы можете сделать это как образованный потребитель.

Анатомия поршня

Каждый поршневой двигатель использует поршень для передачи химической энергии от сгорания механической работе, выполняемой коленчатым валом.Расширение топливно-воздушной смеси использует поршень как платформу для противодействия давлению сгорания в цилиндре, которое затем передает энергию коленчатому валу через шатун. Из-за формы поршня специалисты по двигателям часто называют его пробкой.

Следующие термины описывают части поршня.

Корона. Это верхняя часть поршня, обращенная к камере сгорания в головке блока цилиндров. Заводная головка может быть плоской с вырезом для клапанов или без него.Это поршень с плоским верхом. Если заводная головка утоплена, значит, это выпуклый поршень. В зависимости от конструкции может быть утоплена вся корона или только область, отражающая форму камеры сгорания. Обратной стороной выпуклого поршня является выдвижной или куполообразный поршень. Этот стиль имеет арку, обращенную к камере сгорания головки блока цилиндров. Куполообразные поршни редко, если вообще когда-либо, используются в двигателях сельского хозяйства.

У многих дизелей плоская дека на ГБЦ. Таким образом, вся камера сгорания находится в углублении в днище поршня.Газовый двигатель всегда имеет камеру сгорания в головке блока цилиндров, но современные конструкции отражают значительную часть этой области в слегка утопленной тарелке. Это сделано для улучшения движения смеси и увеличения скорости пламени.

Кольцо земли. Это область на стороне поршня от днища до верхнего поршневого кольца, а затем материал между кольцами на стороне поршня. Кольцевой участок от верхнего кольца до короны также идентифицируется как объем щели.Это область, куда будет перемещаться топливно-воздушная смесь, а пламя - нет.

В современных газовых двигателях верхнее кольцо расположено очень близко к головке (более тонкое кольцо), так что объем щели уменьшается (что является основным источником выбросов углеводородов). В старых двигателях верхнее кольцо обычно располагалось дальше от короны (увеличенная посадка кольца), чтобы тепло сгорания не попадало на кольцо для долговечности. Если двигатель сильно взорвется (стукнет) под нагрузкой, приземление верхнего кольца выйдет из строя и сломается, повредив цилиндр.

Канавка под кольцо. Это канавка, выточенная в поршне, где находятся кольца. Они изготавливаются с определенным размером, и набор колец, который вы используете, должен совпадать с этим.

Высота сжатия. Это расположение центра отверстия под палец по отношению к заводной головке. Это будет размер, например, 1,150 дюйма. Это означает, что центр отверстия под штифт составляет 1,150 дюйма при измерении от заводной головки. Высота сжатия поршня зависит от длины шатуна, хода коленчатого вала и высоты деки блока (расстояние от центральной линии коленчатого вала до места крепления головки блока цилиндров).

Юбка. Это область под отверстием под штифт до нижней части поршня, которая при взгляде сбоку напоминает женскую юбку. Его цель состоит в том, чтобы направлять поршень во время его движения в отверстии цилиндра и предотвращать его раскачивание, когда коленчатый вал вращается по дуге вращения, а осевая нагрузка прижимает его к стенке цилиндра. Нижняя часть юбки также является местом измерения поршня. Этот размер определяет размер отверстия цилиндра. Это называется зазором поршня до стенки.

3 конструкции поршня

Поршни изготавливаются из алюминия и могут считаться литыми (разлитыми в форму), кованными (запрессованными в форму) или заэвтектическими (алюминий, смешанный с силиконом).

Литые поршни считаются самой слабой конструкцией, но их производство наименее затратно из-за низкой скорости теплового расширения. Литые поршни имеют меньший зазор по отношению к стенке цилиндра. Это приводит к снижению шума двигателя (особенно при холодном двигателе) и снижению расхода масла во время прогрева.

Кованые поршни - самая прочная конструкция, но их производство дороже. Эти поршни также требуют большего зазора, поскольку их скорость расширения выше. Звук, который издает кованый поршень в холодном состоянии, называется хлопком поршня . Расход масла при коротких рабочих циклах с коваными поршнями намного выше, чем с литыми.

Гиперэвтектические поршни являются относительно новыми (за последние 20 лет) и имеют более прочную конструкцию, чем литые поршни.Заэвтектические поршни производят меньше шума и потребляют меньше масла по сравнению с коваными поршнями. Это связано с посадкой, близкой к установке литого поршня. Некоторые исследования показали, что заэвтектические поршни могут быть более хрупкими, чем литые или кованые поршни, что делает их плохим кандидатом для того, чтобы выдержать приступ сильной детонации, не поднимая приземление кольца.

Размеры поршня

Промышленность предлагает размеры отверстий 0,020, 0,030, 0,040 и 0,060 дюйма. Стандартное отверстие - это размер, на который изначально был рассчитан двигатель.

Если цилиндр изношен или поврежден, его сначала необходимо расточить до нужного размера, а затем довести до окончательного размера, чтобы использовать новый поршень. Если в поврежденное отверстие устанавливается втулка, то можно использовать поршень стандартного размера.

Изготовители на заказ могут изготовить поршень в точном соответствии с требованиями. Эти поршни всегда будут коваными и во много раз дороже серийных поршней с обычно предлагаемыми размерами внутреннего диаметра.

При восстановлении двигателя ваша цель - сделать стенку цилиндра как можно более толстой.Следовательно, вам нужно выбрать поршень с наименьшим увеличением диаметра, при этом производя желаемую коррекцию диаметра цилиндра.

Выбор замены

Логика, которую я использую при покупке поршня, заключается в том, чтобы посмотреть, какой метод изготовления был использован первоначальным производителем. Если бы это была кованая конструкция, я бы использовал поршень в таком стиле. Если на заводе двигатель оснащен литым поршнем, вы можете либо вернуться к этой конструкции, либо перейти на кованый или заэвтектический поршень.Если двигатель будет работать в тяжелых условиях в течение продолжительных периодов времени, например, при работе системы орошения, то я бы перешел на кованый поршень для прочности и не беспокоился о шумах при работе на холоде или расходе масла.

Напротив, если двигатель будет часто запускаться из холодного состояния, а затем работать только в течение коротких периодов времени и никогда не накапливать много рабочего тепла (например, грузовик, используемый для кормления крупного рогатого скота), я бы посоветовал купить в качестве замены поршневой поршень. литой конструкции, так как обеспечивает плотную посадку и меньший расход масла.Имейте в виду, что, когда масло проходит мимо колец (как это может происходить с незакрепленным поршнем), оно образует нагар на опорной поверхности и кольцевых канавках, что со временем приведет к прилипанию масла и компрессионных колец.

Надеюсь, вам никогда не придется покупать новые поршни. Если вы это сделаете, от правильного выбора будет зависеть успех восстановления.

Корона поршня | Scientific.Net

Влияние образования оксидного слоя на головке поршня с помощью микродугового окисления на характеристики двигателя с искровым зажиганием

Авторы: А.Велаван, К. Сараванан, М. Викнесваран

Резюме: В настоящем исследовании были проведены эксперименты для сравнения влияния образования оксидного слоя на днище поршня, покрытого методом микродугового окисления (МДО) с поршнем без покрытия, на характеристики сгорания и выбросы двигателя с искровым зажиганием с впрыском в порт, работающего на бензине. . Технология нанесения покрытия с помощью микродугового оксидирования (МДО) представляет собой современный процесс формирования слоя оксида керамики на подложке из химически активного металла (основного металла) путем электрохимического и электротермического окисления в щелочном электролитическом растворе.Методом МДО на днище поршня был сформирован оксидный слой толщиной 72 мкм. Этот оксидный слой действует как тепловой барьер, уменьшая отвод тепла в цилиндре и увеличивая срок службы поршня, выдерживая высокую температуру и давление, возникающие во время сгорания. Пламя сгорания регистрировалось с помощью анализатора сгорания AVL для анализа развития и распространения пламени в цилиндре двигателя. Из изображений пламени было замечено, что распространение пламени происходило быстрее в поршне, покрытом МДО, по сравнению с поршнем без покрытия.Это связано с более высокой локальной температурой внутри камеры сгорания, которая возникла из-за низкой теплопроводности слоя МДО. Также было обнаружено, что выбросы окиси углерода (CO) и углеводородов (HC) были уменьшены в результате эффективного сгорания топлива, в то время как выбросы NOx увеличились из-за повышения температуры сгорания поршней с покрытием MAO. Ключевые слова: электротермическое окисление, распространение пламени, микродуговое окисление, головка поршня, термобарьер.

31 год

Экспериментальные исследования дизельного двигателя с модификацией днища поршня с использованием оптимального альтернативного топлива

Авторы: Аккараджу Х.Киран Тежа, Раяпати Суббарао

Аннотация: Недостатки, связанные с биотопливом, можно свести к минимуму, внося изменения в камеру сгорания. Модификация камеры сгорания достигается за счет создания воздушного зазора между головкой поршня и корпусом поршня, причем верхняя часть головки выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Эксперименты проводятся на дизельном двигателе с латунью в качестве материала днища поршня и каранджой в качестве испытательного топлива, которое, как было установлено, является лучшим альтернативным топливом на основе испытаний, проведенных до модификации.Проведены исследования характеристик двигателя с модифицированной камерой сгорания, состоящей из поршня с воздушным зазором, с воздушным зазором 2 мм и латунной головкой, при заправке маслом каранжи. Проведены сравнительные исследования двух конфигураций двигателя с модификацией и без нее при моменте впрыска 29 o bTDC. Графики производительности, теплового баланса и выбросов составлены в зависимости от тормозной мощности. Расход топлива увеличился с модификацией. Механический и объемный КПД в обоих случаях одинаковы.С модификацией снизились показания и термический КПД тормозов. Но приятно видеть, что выбросы HC и CO демонстрируют положительную тенденцию. Таким образом, настоящее исследование указывает на возможность улучшений при модификации поршня и обеспечении изоляции воздушного зазора.

830

Характеристика теплопередачи днища поршня с термобарьерным покрытием для двигателя с прямым впрыском сжатого природного газа

Авторы: Ахмад Джалалудин Хельмисях, Шахрир Абдулла, Мариям Джамила Газали

Аннотация: Сжатый природный газ с прямым впрыском (CNGDI) в двигателе создает высокую температуру и давление, что в конечном итоге приводит к высокому термическому напряжению.Материал днища поршня не выдерживает высоких температур и работает неэффективно из-за неправильной теплоотдачи. Утепляя поверхность, а именно; термобарьерное покрытие (TBC), такое как частично стабилизированный оксид циркония на основе оксида иттрия (YPSZ), может снизить теплопередачу на поршень и привести к повышению его долговечности. Следовательно, в этом исследовании было использовано покрытие YPSZ / NiCrAl, чтобы отличить головки поршней от непокрытых головок поршней с точки зрения способности снижать термические нагрузки на поршень, используя метод конечных элементов и испытание на установке горелки.Несколько образцов коронок поршней из алюминиевого сплава AC8A были покрыты связующим элементом из NiCrAl и ZrO 2 -7,5Y 2 O 3 , а именно YPSZ в качестве верхнего покрытия, с использованием технологии воздушно-плазменного напыления и были оценены с помощью горелочной установки. тестовое задание. Результаты показали, что долговечность покрытия YPSZ / NiCrAl может выдержать испытание, а тепловой поток для днища поршня с покрытием YPSZ / NiCrAl уменьшился примерно на 98% по сравнению с днищем поршня без покрытия. Кроме того, чем ниже значение градиента теплового потока, тем выше термостойкость.

304

Влияние экстремальных температур на головку поршня с покрытием для двигателя CNGDI

Авторы: Хельмисях Ахмад Джалалудин, Шахрир Абдулла, Мариям Джамила Газали, Булан Абдулла, Ник Росли Абдулла

Аннотация: Из-за высокой температуры и плохой теплоотдачи материал днища поршня в двигателе, работающем на сжатом природном газе с системой прямого впрыска (CNGDI), может вызывать высокие термические напряжения и не выдерживать высокие температуры и работать эффективно.Путем изоляции с помощью термобарьерного покрытия (TBC), такого как частично стабилизированный оксид циркония на основе оксида иттрия (YPSZ), теплопередача на поршень может быть уменьшена, что приведет к увеличению срока службы поршня. Таким образом, в этом исследовании было использовано покрытие YPSZ, чтобы отличить головку поршня от непокрытой головки поршня с точки зрения способности уменьшать термическое проникновение в поршень. Подробный анализ методом конечных элементов (FEA) был проведен для определения местоположения горячих точек с помощью профилей распределения тепла.Короче говоря, было замечено, что горячие точки были в основном сконцентрированы на ободе чаши поршня. Тепловой поток для покрытого YPSZ / NiCrAl покрытия из FEA продемонстрировал уменьшение примерно на 98% по сравнению с головкой поршня без покрытия.

281

Анализ сопряженных термических и механических нагрузок в поршне морского дизеля типа 6S50MC-C

Авторы: Цзи Ву, Шу Линь Дуань, Чжань Хуа Ву, Хуэй Син, Цинь Ан Лю

Аннотация: В данной статье исследуется двухтактный судовой дизельный двигатель 6S50MC-C компании MAN Diesel.Проанализирована интенсивность воздействия тепловой нагрузки, механической нагрузки и связанных нагрузок. В качестве граничных условий распределения температурного поля в первую очередь рассчитываются средняя температура и средний коэффициент теплопередачи. На основе температурного поля в ANSYS получается тепловая интенсивность. Затем в исследовании анализируется распределение напряжения и деформации при приложении механической нагрузки и связанных нагрузок. При анализе различных нагрузок максимальное напряжение составляет 696 МПа при тепловой нагрузке, 191 МПа при механической нагрузке и 659 МПа при сопряженных нагрузках.Максимальная деформация составляет 1,011 мм при тепловой нагрузке, 0,147 мм при механической и 1,022 мм при сопряженной нагрузке. Интенсивность соответствует требованиям дизайна. Концентрация напряжений и деформация днища поршня в основном вызваны тепловой нагрузкой. Для уменьшения разрушительного воздействия тепла требует усиления охлаждения и прогрева главного двигателя.

1909 г.

Анализ сопряженной теплопередачи днища поршня, поршневых колец и гильзы цилиндра

Авторы: Цзи Ву, Шу Линь Дуань, Чжан Хуа Ву, Ли Дуй Вэй, Хуэй Син

Аннотация: дизельный двигатель 6S50MC-C компании MAN Diesel представляет собой двухтактный судовой дизельный двигатель.В качестве граничных условий распределения температурного поля в первую очередь рассчитываются средняя температура и средний коэффициент теплоотдачи. Проанализирована совместная теплопередача днища поршня, поршневых колец и гильзы цилиндра. В ANSYS получены стабильное температурное поле и переходная теплопередача при пуске дизельного двигателя. Максимальная температура на верхней кромке днища поршня составляет 413,55 ° C. 59,5% от общего количества тепла высокотемпературного топливного газа поглощается охлаждающим маслом.Температура днища поршня эффективно снижается за счет шейкерного охлаждения. Нагрузку дизельного двигателя следует увеличивать медленно, чтобы предотвратить концентрацию напряжений. Для уменьшения разрушающего воздействия требуется усиление охлаждения и прогрев главного двигателя.

204

Влияние термобарьерного покрытия на головку поршня для сжатого природного газа с двигателем прямого впрыска

Авторы: А.Дж. Хелмисиах, Шахрир Абдулла, Мариям Джамила Газали

Аннотация: Верхняя поверхность поршня, обычно известная как головка поршня, представляет собой часть двигателя, которая постоянно подвергается воздействию экстремальных температур и давлений во время сгорания. Для уровня степени сжатия сжатый природный газ с системой прямого впрыска (CNGDI) обычно использует диапазон степени сжатия между бензиновыми и дизельными двигателями, создавая чрезвычайно высокие температуру и давление, которые приводят к высоким тепловым напряжениям.Следовательно, головка поршня подвергается прямому сгоранию из-за вертикального движения поршня, что приводит к различным возможным повреждениям из-за термических напряжений. В отличие от двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, при сжигании природного газа в камере сгорания создается сухая среда, что затрудняет охлаждение двигателя. Без хорошей теплопередачи материалы днища поршня вскоре не смогут выдерживать высокие температуры и работать эффективно. В качестве альтернативы, любой вид изоляции внутри камеры сгорания, такой как нанесение керамического покрытия, может защитить поверхность днища поршня и повлиять на общий процесс сгорания, а также улучшить характеристики двигателя и выброс выхлопных газов.Уменьшая теплопотери в расточке цилиндра, можно также повысить более высокий тепловой КПД двигателя за счет применения поверхностной теплоизоляции, а именно: термобарьерное покрытие (ТБП). Таким образом, в этом исследовании было использовано покрытие на керамической основе из TBC, частично стабилизированного оксидом иттрия (YPSZ) диоксида циркония (YPSZ) для сравнения с традиционной покрытой оловом (Na2SnO3) и непокрытой головкой поршня с точки зрения концентрации тепла. Кроме того, был выбран набор среднего значения температуры сгорания двигателя CNGDI. Подробный анализ с использованием метода анализа конечных элементов (FEA) был использован для определения местоположения горячих точек с помощью профилей распределения температуры.Было отмечено, что максимальный тепловой поток днища поршня без покрытия был намного выше, чем у днища поршня с покрытием из олова и YPSZ. Значение теплового потока достигло примерно 62% уменьшения из-за более низкого уровня проводимости днища поршня.

1830 г.

Корона поршня

для 96-03 Caterpillar C12: автомобильная промышленность


В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • У нас есть сертифицированные специалисты ASE, которые ответят на все ваши технические вопросы.
  • Создан в соответствии со спецификациями OEM, обеспечивает правильную посадку и функционирование.
  • Равное или лучшее качество по сравнению с оригинальным комплектующим по гораздо более низкой цене.
  • Изображение (-я) предназначено только для иллюстрации и может не отражать фактическую часть.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *