Поршень Kolbenschmidt

Правильний вибір поршнів для двигуна

Кожний автомобільний двигун внутрішнього згоряння використовує поршні для передачі теплової енергії від згоряння паливної суміші у камері згоряння на колінвал. Він своєю чергою перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертовий рух для створення крутного моменту. Тож є нагода перед тим як купити поршні у магазині Avto100, підійти до вибору зі знанням всіх тонкощів запчастини.

Що таке поршень та навіщо він потрібен?

Як вже говорилось раніше, поршень призначений для передачі енергії на колінвал, аби заставити його обертатись. Дуже великої енергії, яку викликає вибух суміші палива та повітря, спричинений іскрою на свічці запалювання або тиском у дизельних моторах.

Оскільки поршень безпосередньо залучений до роботи двигуна у кожному з чотирьох тактів, він змушений витримувати шалені навантаження, аби ефективно передавати енергію на колінвал:

1. Такт стиснення — поршень швидко рухається до верхньої мертвої точки під час герметично заблокованої камери згоряння клапанами. Форсунки тим часом впорскують паливо під тиском від 15 до 200 МПа. Тиск у камері згоряння стрімко зростає.
2. Такт згоряння палива — коли поршень доходить до ВМТ, іскра на свічках запалювання призводить до вибуху та згоряння пального, гази розширюються, витискаючи поршень донизу, температура у камері сягає 1500-2000 градусів.
3. Робочий хід поршня — поршень під дією розширених газів опускається до нижньої мертвої точки та провертає колінвал.
4. Такт випуску — через відкритий випускний клапан поршень виштовхує у систему вихлопу відпрацьовані гарячі гази.

Окрім високого тиску поршень повинен витримувати сильні коливання температур — від декількох тисяч градусів під час згоряння палива, до різкого падіння до 80-100 градусів суміші повітря та палива на такті впуску. Саме тому важливо, аби поршень відповідав дуже жорстким вимогам:

• стійкість до високих температур;
• мінімальне теплове розширення;
• здатність витримувати значний тиск та механічні навантаження;
• стабільність лінійних розмірів під час роботи;
• надійне утримування поршневих кілець;
• мінімальна вага, аби запобігти виникненню інерційних сил.

Ці та інші вимоги примушують інженерів шукати ефективні рішення щодо матеріалів, з яких виготовлено поршні, та його конструкції.

Конструкція та матеріали виготовлення поршнів

Умови роботи поршнів у кожного двигуна можуть сильно відрізнятись. Наприклад, умови у камері згоряння звичайного атмосферного бензинового двигуна малої або середньої потужності, та у циліндрах дизельного турбомотора, де тиск та температури кратно вищі.

Тож матеріал та спосіб виготовлення поршнів сильно впливають на характеристики запчастини та сферу використання. Різні типи сплавів мають різні характеристики, а спосіб виготовлення (лиття, кування тощо) впливають на довговічність, міцність, стійкість до температур та вагу.

Литі поршні виготовляються шляхом заливання розплавленого металу певного складу до готової форми. Після охолодження заготовка, яка майже відповідає необхідній конфігурації та розмірам, виймається, після чого потребує точної обробки. 

Мінімальна обробка оптимізує такі параметри, як собівартість виготовлення та ціна поршня на ринку. Загалом литі поршні досить витривалі до перепадів температур та сильного нагрівання, легкі та зносостійкі. Поршні з таким способом виготовлення досить доступні, що робить їх оптимальним вибором для використання у серійних атмосферних двигунах малої та середньої потужності. Найбільш відомі бренди — MAHLE, INA-FOR та німецькі KOLBENSCHMIDT.

Якщо ж для двигуна потрібні дуже міцні, легкі та витривалі поршні, потрібно шукати ковані запчастини. Ковані поршні розроблені для потужних моторів з високими обертами та високим ступенем стиснення. Їх виготовляють за методикою нагрівання алюмінієвого сплаву та штампування за допомогою спеціального преса. 

Інколи використовують компромісне рішення — гіперевтектичні поршні зі збільшеним вмістом кремнію. Власне, звідси походить і їх назва, евтектична точка це перевищення вмісту кремнію у сплаві 12-відсоткового порогу. Така кількість кремнію значно підвищує твердість, міцність термостійкість матеріалу та зменшує коефіцієнт теплового розширення. Це дозволяє зменшувати теплові зазори у поршневій групі, що є перевагою при використанні у двигунах з високою потужністю та високими обертами.

Як підібрати та де купити якісні поршні?

Перш за все правильний підбір поршнів для двигуна базується на точному вимірі діаметра гільз у блоці циліндрів. Треба розуміти, що діаметр гільзи впливає на низку важливих параметрів мотора:

• об'єм двигуна;
• ступінь стиснення;
• загальну потужність;
• параметри палива;
• ремонтний чи стандартний розмір поршнів.

У магазина Avto100 можна купити поршні як стандартного розміру, так і ремонтних розмірів. Останні збільшуються в діаметрі відносно стандартного з кроком приблизно у 0,25 мм залежно від моделі двигуна. Отже, аби вибрати та купити комплект поршнів, потрібно точно знати діаметр вже підготовленої та відшліфованої гільзи. 

У виборі завжди допоможуть фахівці магазину запчастин, а підібрати базовий комплект поршнів простіше всього за VIN-кодом автомобіля, або за роком випуску та типом двигуна.