ремонт и эксплуатация

 

Устройство Двигатель Трансмиссия Ходовая Рулевое Тормоза Кузов Электрика Схемы
 
 

Устройство поршня



устройство поршня и его составляющих частей

Названия и термины применяемые в руководстве по поршням

А

Абразив

эффект шлифования/истирания

Асимметрично

не зеркально, несимметрично

Б

Бочкообразность

слегка выпуклая форма поршня в зоне юбки

В

Вихревая камера

часть камеры сгорания в дизельных двигателях непосредственного впрыска. В отличие от предкамеры выходное отверстие камеры больше и входит тангенциально в вихревую камеру. При сжатии протекающий в камеру воздух из-за формы вихревой камеры подвергается сильному завихрению, что способствует хорошему горению.

Волокнистый элемент усиления

волокнистый элемент усиления края углубления поршней дизельных двигателей с непосредственным впрыском. Перед литьем в литейную форму поршня вкладывается волокнистое кольцо из алюминиевого оксида, в которое в процессе литья проникает жидкий алюминий. Это повышает стойкость края углубления к образованию трещин. Волокнистые элементы усиления возможны только при методе литья с прессованием, в котором алюминий под высоким давлением (ок. 1000 бар) впрессовывается в литейную форму.

Выступающая длина поршня

выступающая длина поршня дизельного двигателя в верхней мертвой точке за торцевую поверхность цилиндра. Выступающая длина является важным размером, который при капитальном ремонте двигателей должен быть точно соблюден и проверен, чтобы была обеспечена правильная степень сжатия и поршень в работе не сталкивался с головкой блока цилиндров.

Г

Газы, проникшие в картер двигателя из камеры сгорания

газы утечки, которые при сгорании проникают мимо поршневых колец в картер двигателя. Количество газов при этом тем выше, чем хуже уплотнение поршня в цилиндре.

Графитовые зерна

вложение графита в основной материал в пластинчатом графитовом чугуне (сером чугуне). Если надрезанные при чистовой обработке зерна очищаются хонинговальными щетками, то там может отложиться масло для смазки поршней.

Д

Двигатель с

непосредственным

впрыском

двигатели, в которых топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

Двигатель с

принудительным

воспламенением

четырехтактный двигатель, изобретенный в 1878 году Николаусом Эрнстом Аугустом Отто. На разговорном языке, как правило, этим имеется в виду бензиновый двигатель.

Движение поршня вверх

перемещение поршня от коленчатого вала в направлении головки блока цилиндров (во время такта сжатия и выброса в 4-тактном двигателе)

Движение поршня вниз

перемещение поршня в направлении коленчатого вала во время такта всасывания и рабочего такта (4-тактный двигатель)

 

Детонационная стойкость

стойкость топлива для двигателей с принудительным воспламенением (бензин) к самовоспламенению.

Деформация материала

изменение структуры и в связи с этим формы юбки поршня в работе поршня (см. «сборочный зазор поршня»)

З

Директивы по ОГ

Зазор между днищем поршня в в.м.т. и головкой блока цилиндров

национальные или международные законодательные предписания по ограничению выбросов ОГ автомобилей

оставшееся расстояние между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров. При капитальном ремонте двигателя необходимо всегда обращать внимание на то, чтобы зазор между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров был соблюден согласно указаниям изготовителя (см. к этому также «выступающая длина поршня»).

Зазор между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров может быть также определен с помощью свинцовой проволоки. Она вкладывается при сборке в цилиндр и двигатель один раз прокручивается. Свинцовая проволока при этом давится до плоского состояния и может быть затем измерена. Размер, который определяется на основе раздавленной проволоки, является зазором между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров.

Зазор при сборке поршня

зазор между поршнем и цилиндром, который обеспечен при свободном ходе нового поршня в цилиндре при сборке и во время работы.

Новый поршень подвергается в течение первых рабочих часов еще остаточной деформации или уменьшению. С одной стороны, это вызвано нагревом и еще возникающими от этого изменениями структуры, с другой же стороны механической нагрузкой. Максимальный размер поршня, имеющийся всегда в зоне юбки, поэтому подвергается определенным изменениям в фазу обкатки, зависящим от конструктивного исполнения и состава материала и специфичной нагрузки. Это совершенно обычное поведение алюминиевых поршней в работе и не является причиной предъявления претензий. При повреждениях поршня, возникших в результате недостаточной смазки, перегрева или перегрузки двигателя, юбка поршня получает пластичную деформацию, что приводит к еще более сильным деформациям и изменениям размеров.

В случае повреждений для оценки износа часто используют сборочный зазор поршня или после повреждения определяют расчетом сборочный зазор, что неправильно, хотя поршень уже не имеет свои первоначальные форму и размеры. Часто считается, что максимальный размер поршня на юбке слишком мал и говорят, что поршень изношен, хотя тонкие риски обработки или графитовые зерна/ покрытие на юбке поршня сохранены в полном объеме.

Эти размеры поршней, определяемые на бывшем в работе поршне и рассчитанный из этого сборочный зазор не могут служить оценке качества работ по ремонту двигателя или качества материала или размеров поршня в новом состоянии.

Если сборочный зазор слишком мал, в общем может появиться только задир от недостаточного зазора (см. пункт 3.1.1 Задиры от недостаточного зазора). Если сборочный зазор слишком большой, то в холодном состоянии двигателя появляется незначительно больше шума из-за качания поршня. Задиры поршня, повышенный расход масла или другие повреждения вследствие этого возникнуть не могут.

Сборочный зазор нельзя перепутывать с рабочим зазором поршня. Рабочий зазор появляется только после теплового расширения поршня, измерить его невозможно.

к

Кавитация

вымывание материалов, находящихся в воде или других жидкостях. При образовании разряжения и в зависимости от температуры на поверхности появляются паровые пузырьки также как и при кипении, которые сразу лопнут. При этом водяной столб действует большими усилиями на материал и отрывает малейшие частицы материала из поверхности. Пузырьки образовываются в результате вибраций или же сильным разряжением.

Калильное зажигание

самовоспламенение топливно-воздушной смеси перед собственным процессом зажигания свечью. Калильное воспламенение при этом вызвано накаленными элементами (уплотнение головки блока цилиндров, свеча зажигания, выпускной клапан, масляный нагар и т. п.).

Качание поршня

перекладка поршня в цилиндре от нагруженной стороны к ненагруженной стороне и наоборот. Качание поршня занимает после шума горения второе место по громкости в поршневых двигателях внутреннего сгорания.

м

Мертвая точка

точка, в которой изменяется направление движения поршня при его перемещении вверх или вниз в цилиндре. Различают верхнюю и нижнюю мертвые точки.

Места истирания

первый контакт пар скольжения, возникающий в результате нарушения смазочной пленки. В отличие от задира в местах истирания изменяется структура поверхности, но еще не очень сильно изменяются размеры.

Место истирания

первая стадия задира при нехватке смазочного масла или начинающемся уменьшении зазора

Металлическая прослойка

оторванный или сжатый материал, покрывающий рабочую поверхность цилиндра при неправильной или неполной чистовой обработке цилиндра (хонингование/крестообразное шлифование)

н

Нагруженная сторона

та сторона поршня или цилиндра, на которой поршень в такте всасывания и в рабочем такте перемещается вниз. Нагруженная сторона расположена всегда противоположно направлению вращения коленчатого вала.

Направление качания

направление вращения вокруг оси поршневого пальца. В связи с тем, что поршень вращается не вокруг этой оси, а лишь качается в цилиндре, здесь также говорят о направлении качания.

Насос-форсунка

специальная конструкция в дизельных двигателях непосредственного впрыска, в которой форсунка и система создания давления (насос) образовывают единый блок и встроены непосредственно в головку блока цилиндров. Давление впрыскивания создается поршнем насоса, который в отличие от распределительного или рядного ТНВД управляется непосредственно кулачковым валом двигателя. Форсунки управляются электрически. Время впрыска и количество впрыскиваемого топлива управляются электронно от блока управления.

Ненагруженная сторона

та сторона поршня или цилиндра, на которой поршень в такте всасывания и в рабочем такте перемещается вверх. Ненагруженная сторона расположена всегда в направлении вращения коленчатого вала.

Несоосность шатуна

непараллельность осей коленчатого вала и поршневого пальца.

Нехватка смазки

нехватка смазки появляется, если масляная пленка слишком тонкая и не может выполнять свою функцию в полном объеме. Причиной этому является недостаточное количество масла, обрыв масляной пленки или разбавление масляной пленки топливом. В результате этого появляется сначала полусухое трение и в дальнейшем трение или заедание деталей.

о

Образование металлической прослойки

сжимание материала на рабочей поверхности цилиндра затупишвимися хонинговальными брусками или слишком сильным давлением хонингования

Общий топливопровод высокого давления «common rail»

название систем непосредственного впрыска дизельного топлива современной конструкции. При этом клапаны впрыска питаются топливом через общий топливопровод высокого давления.

Октановое число

Октановое число топлива (ROZ - октановое число, определенное по исследовательскому методу) показывает, после скольких секунд топливо в специально разработанном для этого испытательном двигателе переходит от нормального сгорания в детонационное сгорание.

Октановое число двигателя (MOZ - октановое число, определенное по моторному методу) дает информацию о том, при каком октановом числе топлива двигатель в работе переходит от нормального сгорания в детонационное сгорание.

п

Перекладка поршня

перекладка поршня в цилиндре от нагруженной стороны к ненагруженной стороне и наоборот При движении поршня вверх он прилегает к ненагруженной стороне цилиндра и переходит к нагруженной стороне в зоне верхней мертвой точки.

Переполнение топливом

чрезмерная подача топлива в камеру сгорания. Топливо осаждается в результате некачественного распыления или слишком богатой смеси на конструктивных элементах и может разбавлять масляную пленку или смывать ее с рабочей поверхности цилиндра, что может привести к нехватке смазки, к истиранию или задирам.

Плато-хонингование

чистовая обработка при шлифовании цилиндра, при которой вершины поверхности материала отрезаются и создается так называемое плато. Это сглаживает поверхность, улучшает характеристику при обкатке и понижает износ.

Поверхность сжимания

часть днища поршня, которая в работе очень близко подходит к головке блока цилиндров. Смесь в конце такта сжатия выдавливается из все более узкой краевой зоны в середину камеры сгорания, что приводит к завихрению газов и тем самым к улучшению горения.

Поломка от воздействия силы

поломка, возникающая при перегрузке за десятки долей секунды без предыдущей трещины. Поверхности излома имеют матовую, зернистую поверхность без истирания.

Полусухое трение

если между парами скольжения, механически отделенных друг от друга, ослабляется масляная пленка. Отдельные вершины материала одного элемента из-за этого вступают в контакт с вершинами материала сопряженного элемента и трутся металлически. Полусухое трение называется также полужидкостным трением.

Поршни с охлаждающими каналами

поршни с залитыми в днище поршня охлаждающими каналами. В этот охлаждающий канал во время работы поддается масло через сопла масляного охлаждения.

Посадка «Pressfit»

сухая гильза цилиндра, впрессовываемая с помощью специально предусмотренного для того средства скольжения в базовое отверстие цилиндра. При этом речь идет за немногими исключениями о полуфинишных гильзах, т. е., отверстие цилиндра подлежит еще финишной обработке расточкой и хонингованием.

Посадка «Slipfit»

сухая гильза цилиндра, которая может быть вручную вставлена в блок цилиндров. Они, как правило, уже прошли чистовую обработку, т.е отверстие цилиндра больше не требует расточки и хонингования.

Постоянное

детонационное горение

детонационное воспламенение, постоянно имеющееся в работе двигателя.

Предкамера

часть камеры сгорания в дизельных двигателях непосредственного впрыска. Топливо впрыскивается в предкамеру, где оно воспламеняется. В связи с тем, что количество кислорода в предкамере ограничено, там сжигается только небольшая часть топлива. В результате создаваемого в предкамере избыточного давления оставшаяся несгоревшая часть топлива вдувается в цилиндр, где она сжигается с остатками имеющегося кислорода.

Прохождение трещины

направление трещины

Процент вскрытия зерен графита

количество вскрытых при щеточном хонинговании зерен графита. Приемлемое значение при этом составляет >= 20 %.

Прямоточная продувка

двигатели, в которых труба всасывания расположена напротив выпускного коллектора. Поток газа в двигателе поэтому не поворачивается.

Пятно контакта поршня

внешний вид на юбке там, где юбка поршня прилегает к цилиндру.

р

Работающий в наклонном положении поршень

поршень, который от скрученного или изогнутого шатуна имеет перекос в цилиндре и при разборке имеет характерное, несимметричное пятно контакта.

Рабочий зазора поршня

Рабочий зазор появляется во время эксплуатации после теплового расширения конструктивных элементов. Поршень по своим конструктивным признакам и различной толщине стенки подвергается изменению формы при нагреве. При этом поршень расширяется в зоне большой толщины материала сильнее, что необходимо соответственно учесть в конструкции.

Разбавление масла

О разбавлении масла говорят, если масло разбавлено топливом. Это состояние может возникнуть при частой эксплуатации на коротких расстояниях или при нарушениях в системе смесеприготовления, в системе зажигания или при недостаточном сжатии механическими проблемами двигателя. Несгоревшее топливо отлагается на стенке цилиндра, перемешивается там с маслом и таким образом попадает также в масляный поддон. Вязкость и смазочная способность масла снижается, а износ и расход масла повышаются.

Разбрызгиваемое масло

масло, которое в работе по назначению выходит из подшипников коленчатого вала и предназначенное для смачивания и смазки рабочих поверхностей цилиндра маслом снизу.

Растровые линии

линии, имеющиеся на поверхностях усталостного излома и вызванные более или менее быстрым развитием излома. Поломка проходит поэтапно. Для каждого дальнейшего поломанного куска образовывается растровая линия.

Регулирование с кислородным датчиком

система регулирования в электронной системе бензинового двигателя для контроля и регулирования состава смеси.

с

Сборочный комплект

ремонтный комплект, включающий гильзу цилиндра и поршень

Следы качения

следы износа на боковых поверхностях поршневых колец, возникших в результате попадания пыли или грязи в двигатель. Отложившиеся в канавке для поршневых колец загрязнения вызывают в канавке и на боковой поверхности поршневого кольца характерные следы износа, появляющиеся из-за того, что кольцо вращается в работе и в результате этого загрязнения оставляют в поверхности повторяющиеся следы.

Смещение осей

конструктивное смещение оси поршневого пальца на несколько миллиметров в направлении ненагруженной стороны поршня. Перекладка поршня в верхней мертвой точке в связи с этим происходит перед самим воспламенением. Благодаря этому перекладка поршня происходит менее шумно и более плавно, чем при перекладке от начинающегося горения и под намного более высокой нагрузкой. В дизельных двигателях смещение оси поршневого пальца по термическим соображениям может быть предусмотрено также на нагруженной стороне.

т

Тангенциальное напряжение

сила, которая давит поршневое кольцо в установленном состоянии к стенке цилиндра.

Требуемая детонационная стойкость

Требуемая детонационная стойкость двигателя вытекает из его конструктивных признаков. Детонационная стойкость повышается с повышением степени сжатия, температуры двигателя, опережения зажигания, коэффициента наполнения, нагрузки двигателя и неблагоприятным исполнением камеры сгорания. Октановое число двигателя (MOZ - октановое число, определенное по моторному методу) должно быть всегда на несколько баллов ниже октанового числа имеющегося в распоряжении топлива, чтобы исключить детонационный режим двигателя во всех режимах работы.

У

Упрочняющая вставка

залитое в алюминиевые поршни стальное кольцо, в который врезается канавка первого кольца. Первое, иногда и второе, компрессионное кольцо, таким образом, находится в износостойкой канавке, в результате чего возможны более высокое рабочее давление и тем самым также более высокая нагрузка. Упрочняющие вставки используются принципиально в поршнях для дизельных двигателей, но и все больше в двигателях с принудительным воспламенением.

Усталостная поломка

поломка, возникающая не внезапно от перегрузки материала, а развивающая более или менее быстро. Скорость поломки в работе может длиться от нескольких секунд до нескольких часов. Поломка начинает развиваться медленно в связи с трещиной, повреждением или вибрациями, а не развивается внезапно. Характерным признаком усталостной поломки является тот факт, что поверхность излома не имеет равномерный матовый серый цвет, а растровые линии, документирующие поэтапное развитие поломки.

X

Ход расширения

рабочий такт

Хонинговальная структура

характерный шлиф, появляющийся при крестообразном шлифовании (хонинговании).

Хонингование

чистовая обработка цилиндра путем крестообразного шлифования

ц

Цетановое число

показатель склонности дизельного топлива к воспламенению. Склонность к воспламенению при этом тем выше, чем выше цетановое число.

Цилиндры с ребрами

цилиндры, прежде всего в двигателях с воздушным охлаждением, которые на наружной стороне оснащены ребрами для охлаждения двигателя.

ш

Шатун горячего прессования

шатун, в котором поршневой палец жестко соединен с шатуном. При сборке поршня с шатуном нагревают бобышку шатуна, а поршневой палец сильно охлаждают. В результате усадки пальца и расширения бобышки шатуна возникает зазор, позволяющий вставить поршневой палец вручную. При последующем остывании или нагревании конструктивных элементов зазор исчезает и палец зажимается в шатуне. При посадке пальца в бобышку шатуна нет необходимости в нагреве поршня.

Шлаковый остаток

остаток шлака, отложившийся при горячей деформации деталей двигателя в процессе производства (клапаны, поршневые пальцы и т. д.) в материале и вызывающий при определенных обстоятельствах в последующей эксплуатации двигателя ослабление материала и тем самым также поломку.

щ

Щеточное хонингование

последний процесс при хонинговании. Поверхность цилиндра освобождается от вершин и грата, зерна рафита вскрываются и очищаются.

э

Электронный тюнинг

модификация программного обеспечения блока управления двигателем для повышения мощности двигателя.

Эрозия

съем материала вследствие кинетической энергии воздействующих на поверхность твердых, жидких или газообразных веществ.











    Поршни и их повреждения
Поршень
Задиры из-за недостаточного зазора
Задиры из-за работы всухую
Задиры из-за перегрева
Нарушения режима сгорания
Поломки поршня и поршневых колец
Поломки поршневого пальца
Повреждения на стопорах пальцев
Задиры в бобышках поршневых пальцев
Стук поршня
Цилиндры и гильзы цилиндров
Чрезмерный расход масла
О новых алюминиевых поршнях