2.2.6.2 Конструктивні особливості поршнів.
Днище –є частиною головки, до функцій якого входить формування камери згоряння і відведення основної частки теплоти, що сприймається поршнем від робочого тіла.
Конструкція днища поршнів визначається типом двигуна та формою камери згоряння. Поршні з плоским днищем або з невеликим циліндровим виїмкою найбільш поширені в карбюраторних двигунах. Така конструкція полегшує технологію виготовлення поршня. В останніх конструкціях карбюраторних двигунів набули поширення поршні з відлитою на торці головки камерою згоряння спеціальної форми (рисунок 2.64).
Малюнок 2.64. Конструкція головки поршнів ВАЗ-2108, 21083, 2110:
1 камера згоряння; 2-заниження під клапани.
У двотактних карбюраторних двигунах для утворення оптимальної форми камери згоряння та покращення продування циліндрів поршні роблять з опуклими, увігнутими або фасонними днищами.
У дизельних двигунах найчастіше камера згоряння розташовується в головці поршня. Її геометричні параметри суворо узгоджуються з розташуванням форсунки, кількістю та розподілом за обсягом камери факелів палива, що розпилюється, а обсяг визначається прийнятим ступенем стиснення. Приклади конструкцій головок поршнів дизельних двигунів наведено малюнку 2.65.
Малюнок 2.65. Конструкції головок поршнів дизельних двигунів.
2.2.6.3 Профіль зовнішньої поверхні.
Зазори між елементами поршня та дзеркалом циліндра при прогрітому двигуні є одним з найважливіших параметрів працездатності деталей поршневої групи. Проблема стабілізації величини зазорів у поєднанні поршень – циліндр ускладнюється тим, що коефіцієнт лінійного розширення поршнів з алюмінієвих сплавів у 1,5…2 рази перевищує цейпоказник для чавунних гільз циліндрів. Тепловий стан поршня на різних режимах роботи ДВЗ істотно варіюється. Його температура змінюється від мінімальної при пуску та прогріві холодного двигуна до максимального на режимах найбільших навантажень. З огляду на стабільного теплового стану циліндра ця обставина визначає суттєві зміни величин зазорів при різних режимах роботи. Стабілізація зазору в поєднанні спідниця поршня - дзеркало циліндра є однією з технічних проблем, що важко вирішувати.
Головці поршня за його твірною (подовжній переріз) надається одна з наступних форм: ступінчаста, конічна, бочкоподібна. Враховуючи характер розподілу температури по висоті головки, така її конфігурація дозволяє досягти штатного теплового стану надати їй циліндричну форму.
Спідниці поршня в поздовжньому перерізі надається бочкоподібна форма. Це дозволяє уникнути удару кромки торця спідниці при перекладці поршнів і врахувати особливості її термічної деформації внаслідок нерівномірності розподілу температури по висоті.
У процесі роботи двигуна на спідницю поршня діє бічна сила у напрямку перпендикулярному до осі пальця і відбувається її овалізація, що є наслідком нерівномірності розподілу навантаження по її периметру (зона навантаження – дуга з кутом 80…100°). Ця обставина, а також нерівномірність деформації поршня від тиску газів на днищі та при тепловому розширенні призводять до того, що робоча частина спідниці набуває форми овалу з великою віссю у напрямку осі пальця. Для нейтралізації цього явища спідниця поршня у поперечному перерізі виконується овальної форми з малим діаметром по осі поршневого пальця. В цьому випадку при штатному тепловому стані форма спідниці наближається доциліндричної (див. рисунок 2.66).
Малюнок 2.66. Поздовжній та поперечний профілі поршня.
У таблиці 2.4 наведено значення величин овальності поршнів (на діаметр) та допуски на їх виконання.