Поршень

Поршень - алюминиевый литой. При изготовлении строго выдерживается масса поршней. Поэтому при сборке двигателя подбирать поршни одной группы по массе не требуется.

По наружному диаметру поршни разбиты на пять классов (А, В, С, D, Е) через 0,01 мм. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму. По высоте она коническая, а в поперечном сечении - овальная. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу, на расстоянии 55 мм от днища поршня.

По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса (1, 2, 3) через 0,004 мм. Классы диаметров поршня и отверстия под поршневой палец клеймятся на днище поршня (см. рис. Маркировка поршня и шатуна).

Поршни ремонтных размеров изготавливаются с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. На днищах этих поршней ставится маркировка в виде треугольника или квадрата. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 мм, а квадрат - на 0,8 мм.

Стрелка на днище поршня показывает, как правильно ориентировать поршень при его установке в цилиндр. Она должна быть направлена в сторону привода распределительного вала.

Поршневой палец

Поршневой палец - стальной, полый, плавающего типа, т.е. свободно вращается в бобышках поршня и втулке шатуна. Палец фиксируется в поршне двумя стальными стопорными кольцами.

По наружному диаметру пальцы подразделяются на три класса через 0,004 мм. Класс маркируется краской на торце пальца: синяя метка - первый, зеленая - второй, а красная - третий класс.

Поршневые кольца

Поршневые кольца - изготовлены из чугуна. Верхнее компрессионное кольцо - с хромированной бочкообразной наружной поверхностью. Нижнее компрессионное кольцо скребкового типа. Маслосъемное кольцо - с хромированными рабочими кромками и с разжимной витой пружиной (расширителем).

На кольцах ремонтных размеров ставится цифровая маркировка "40" или "80", что соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 или 0,8 мм.

Шатун - стальной, кованый. Шатун обрабатывается вместе с крышкой и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер 6 (см. рис. Маркировка поршня и шатуна) цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны.

В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. По диаметру отверстия этой втулки шатуны подразделяются на три класса через 0,004 мм (так же, как и поршни). Номер 5 класса клеймится на верхней головке шатуна.

По массе верхней и нижней головок шатуны подразделяются на классы (см. табл. Классы шатунов по массе верхней и нижней головок), маркируемые краской на стержне шатуна. На двигатель должны устанавливаться шатуны одного класса по массе. Подгонять массу шатунов можно удалением металла с бобышек на головках до минимальных размеров 16,5 и 35,5 мм (рис. Места, на которых допускается удалять металл при подгонке массы верхней и нижней головок шатуна).

Классы шатунов по массе верхней и нижней головок

Масса головок шатуна, г			Цвет маркировки

На современном рынке присутствует большое количество поршней как отечественных, так и зарубежных производителей. Вне зависимости от места изготовления изделия, поршень ДВС должен соответствовать требованиям каждой конкретной модели двигателя. Так, поршень Ваз, входящий в комплект, не должен отличаться по своей массе более чем на ±2,5 грамма. Именно это обстоятельство снизит вибрацию запущенного двигателя. В розничной торговле принято реализовывать поршни одной весовой категории. При необходимости осуществляется подгонка поршней по массе.

Стоит отметить, что зазор, имеющийся между поверхностью поршня и цилиндром должен быть равен величине, установленной для конкретной модели двигателя. По номинальному размеру поршни подразделяются на 5 классов, различие между ними - 0,01 мм. Все классы маркируют буквами на днище изделия - (А, В, С, D, Е). Как запчасти поставляют только поршни классов - А, С и Е. Этих размеров вполне достаточно для подбора деталей к любому блоку цилиндров и обеспечения необходимых зазоров. Модели поршней ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 выпускаются только в трех классах - (A, B, C), размер шага - 0,01 мм. Помимо номинальных имеются 2 ремонтных размера поршней, которые имеют увеличенный наружный диаметр на 0,4 и 0,8 мм. На их днище имеется маркировка в виде треугольника (1й ремонтный размер) и квадрата (второй). Стоит отметить, что до 1986 г. Ремонтные размеры ничем не отличались от современных. Для двигателя 2101 можно было подобрать изделие на 0,2мм., 0,4мм. и на 0,6 мм., а для 21011 - 0,4 мм. и 0,7 мм.

Изготовление поршней осуществляется из сплавов алюминия. Имеющийся в них кремний позволяет снижать коэффициент теплового расширения, а, следовательно, и увеличивать износостойкость изделия. Сплавы, содержащие 13% кремния именуют эвтектическими, а те, где его содержание выше - заэвтектическими. С увеличением процентного содержания кремния в сплаве увеличиваются теплопроводные характеристики изделия, но, в то же время, происходит ухудшение его литейных и механических свойств. Дабы улучшить их, в сплавы вводят легирующие медь, марганец, хром и никель.

Отметим 2 основных способа изготовления заготовок поршня . Первая - отливка в специальную форму (кокиль) наиболее распространена. Второй - ковка или горячая штамповка.

После механической обработки изделие проходит термическую обработку с целью повышения его твердости, износостойкости, прочности, а так же для снятия остаточного напряжения металлов. Благодаря своей структуре кованый металл повышает прочностные характеристики изделия. Однако классическая конструкция кованых изделий, имеющая высокую юбку, получается достаточно тяжелой. Помимо этого, кованые детали не могут быть использовать в своем составе термокомпенсирующие пластины и кольца. Увеличивается объем, что приводит к росту тепловой деформации, потому происходит необходимость увеличения зазора между поршнем и цилиндром. Следовательно, растет их износ, шум и расход масла. Кованые поршни оправдывают свое применение лишь в той ситуации, когда в большинстве своем двигатель автомобиля эксплуатируют на предельных режимах.

Сегодня прослеживаются несколько основных тенденций в технологическом конструировании поршней: уменьшается их вес, все чаще используются тонкие поршневые кольца , снижается компрессионная высота, используются короткие поршневые пальцы , применяются новейшие защитные покрытия. Все вышеперечисленные характеристики находят свое отражение в Т-образной конструкции поршня. Эти изделия имеют уменьшенную по площади направляющей части и высоту юбку. Изготавливаются из заэвтектических сплавов, имеющих высокое содержание кремния. Поршни, имеющие Т-образную форму, практически всегда изготавливаются методом горячей штамповки.

Прежде чем принять решение об изготовлении определенной конструкции поршня, разработчик в обязательном порядке анализирует поведения узлов шатунно-поршневых групп. Фактически детали современного двигателя рассчитываются на пределе возможностей конструкций и материалов. Здесь предпочтение отдается конструкциям, имеющим минимальную стоимость, способную обеспечить утвержденный ресурс изделия. Именно поэтому отклонения от штатного режима работы двигателя приводит к сокращениям в ресурсе определенных деталей и узлов.