«Моторист-конструктор» или как правильно собрать двигатель? ч. 2

Не проверишь — не поедешь

Лакмусовой бумажкой, позволяющей отличить моториста-профессионала от дилетанта, является отношение к контрольно-измерительным операциям при сборке узла. И дело не только в том, что измерение геометрии каждой детали требует терпения и скрупулезности. Необходимо понимать смысл этих операций, а для этого моторист должен четко знать технологию ремонтных операций, не входящих непосредственно в процесс сборки двигателя, например, как шлифуют коленчатый вал или растачивают и хонингуют блок цилиндров.

Зачем, спросите? Ведь расточник по размеру поршней может сам определить диаметр цилиндров, а после обработки блока проконтролировать результат.

Действительно, может. Только ответственность за сборку, а значит, и за работу двигателя после ремонта несет моторист-механик. Так что делайте выводы, стоит ли тратить время на контрольные замеры, или ими можно пренебречь.

Это должен знать каждый

Как правило, специалист начинает сборку шатунно-поршневой группы с проверки блока цилиндров. И не случайно: блок цилиндров — основа всего двигателя. На него монтируется большинство моторных деталей и узлов. Брак, допущенный при ремонте цилиндров, может существенно затормозить процесс сборки двигателя.

Как известно, изношенные цилиндры растачивают и хонингуют в увеличенный (ремонтный) размер. При этом, помимо необходимой точности размеров, обязательным являются определенная микроструктура и рельеф поверхности цилиндров. Об этом нередко забывают, а зря. Идеальный с точки зрения геометрии цилиндр склонен к ускоренному износу при нарушении технологии хонингования или использовании несоответствующего инструмента. Та же участь уготована и другим деталям ЦПГ — в первую очередь поршневым кольцам.

Растачивание цилиндров обычно выполняют на вертикально-расточном станке. При этом необходимо обеспечить перпендикулярность поверхности цилиндра к оси постелей коленчатого вала. Особое внимание уделяется окончательному размеру после расточки. Величина припуска под хонингование должна быть не менее 0,06-0,08 мм. Дело в том, что при растачивании резец деформирует поверхность металла, завальцовывая графитовые зерна, содержащиеся в чугуне (графит, выходящий на поверхность, обеспечивает низкое трение поршневых колец и, соответственно, малый износ колец и самих цилиндров). Если припуск окажется слишком малым, то после хонингования графитовые зерна не вскроются.

Препятствовать открытию зерен графита могут и неправильно выбранные режимы хонингования, условия подачи смазки в зону хонингования, тип смазывающего материала.

Хонингование цилиндров выполняют на вертикально-хонинговальных станках. Суть этой операции вовсе не в заглаживании рисок от резца, как ошибочно полагают некоторые механики. При хонинговании за счет вращения и возвратно-поступательного движения головки с абразивными брусками на поверхности цилиндров намеренно создается шероховатость в виде сетки рисок определенной глубины, способных удерживать масло и тем самым смазывать поршневые кольца и поршни.

Очень важен угол хонингования — угол между рисками, образованными при поступательном движении головки. Оптимальные значения угла хонингования — 40-80 o , что обеспечивается правильным подбором соотношения частоты вращения и скорости возвратно-поступательного движения хонголовки. При малом угле не удается добиться нужного профиля поверхности, что ведет к полусухому трению и возрастанию износа деталей. Большие углы обычно дают увеличение расхода масла.

Для получения необходимого микропрофиля поверхности, а именно сравнительно глубоких впадин и сглаженных выступов, хонингование выполняется в несколько операций (переходов). Черновое хонингование выполняют абразивными брусками с зернистостью 150, съем металла составляет около 0,06 мм. Далее следует чистовое хонингование брусками с зернистостью 280 (съем приблизительно 0,02 мм). И, наконец, отделочное хонингование брусками зернистостью 400-600 со съемом менее 0,005 мм (так называемое платохонингование).

Именно такая технология обеспечивает сглаживание выступов, фактически приближая профиль поверхности к той, какая будет после приработки деталей. В последние годы финишные операции хонингования стали заменять обработкой поверхности с помощью специальных абразивных щеток, дополнительно заглаживающих заусеницы на краях впадин (рисок).

Как проверить блок цилиндров?

Качество ремонта поверхности цилиндров (например, микропрофиль поверхности и выход графита на ней) в условиях авторемонтного предприятия проверить проблематично — для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование (включая специальный прибор для определения шероховатости и микропрофиля поверхности). Поэтому ремонт цилиндров обычно осуществляется в специализированных мастерских, располагающих соответствующим оборудованием. А задача автосервиса — проверить размеры цилиндров на соответствие нормативным требованиям.

Начиная сборку шатунно-поршневой группы, моторист обязан проверить геометрические размеры — диаметр цилиндра в трех поясах (верхней, средней и нижней части цилиндров), причем в двух направлениях — продольном (вдоль оси коленвала) и поперечном. Измерения проводятся при помощи нутрометра. Все погрешности, включая любые отклонения формы, должны укладываться в допуск 0,011-0,018 мм в зависимости от величины диаметра цилиндра.

Для блоков с установленными в нем гильзами требуется еще ряд проверок. Верхняя плоскость бурта гильз должна выступать над плоскостью блока на 0,05-0,1 мм для «мокрых» и 0-0,1 мм для «сухих» гильз. Кроме того, опорные поверхности бурта на гильзе и выточки в блоке должны быть плоскопараллельны, а фаска на выточке должна быть больше, чем радиус перехода от бурта к цилиндрической части на гильзе (в противном случае гильза может треснуть). «Мокрые» гильзы, помимо этого, должны легко вставляться в свои гнезда на блоке (поверхность гнезд необходимо предварительно хорошо очистить). «Сухие» гильзы, напротив, запрессовываются в блок с натягом около 0,05 мм, причем поверхности сопряжения гильзы и блока должны быть гладкими, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт и герметичность.

Верхний край цилиндров после ремонта может быть острым, что затрудняет установку поршней с кольцами и даже может спровоцировать поломку колец. Поэтому этот край следует обязательно притупить, сделав с помощью шабера небольшую фаску.

После всех проверок следует убедиться, что блок чистый, а на поверхности цилиндров не осталось грязи и абразивных частиц. Последние особенно опасны — плохо промытый после хонингования блок цилиндров не «проедет» и половины своего ресурса. Эффективные способы мойки цилиндров — ультразвук, керосин, масло, содовые растворы и специальные моющие средства. Бензин применять нельзя — абразив он не удаляет, зато весьма пожароопасен.

Как проверить поршень и шатун?

При сборке требуется правильно измерить размер юбки поршня, чтобы определить рабочий зазор поршня в цилиндре. Для этого используют микрометр или более точный прибор — измерительную скобу.

У подавляющего большинства поршней иностранного производства (поставляемых производителями комплектующих для двигателей) размер поршня выбит на днище, причем нередко указывается и минимально допустимый зазор поршня в цилиндре. Так что задача моториста — проверить, насколько замеры соответствуют нормативам (проверка обязательна, поскольку иногда встречаются отклонения). Отечественные поршни требуется проверять «с пристрастием» — разброс размеров в одном комплекте может оказаться весьма значительным.

Разница между диаметром цилиндра и размером поршня составляет искомый зазор: практика показала, что оптимальной является величина зазора, превышающая минимально допустимое значение на 0,01-0,02 мм.

Иная ситуация с поршнями, имеющими антифрикционное графитовое покрытие юбки (оно имеет характерный черный цвет). Если у поршня покрытие сплошное, то истинный размер юбки будет меньше измеренного на толщину слоя покрытия 0,015-0,02 мм. Поршни с покрытием, нанесенным трафаретным способом, замеряются в специальных точках, где графитовый слой отсутствует.

Шатун перед сборкой проверяют на отсутствие деформации стержня: оси отверстий верхней и нижней головок должны быть параллельны. Допустима непараллельность осей 0,02 мм на измерительной базе 100 мм. Лучше всего использовать для этого специальное измерительное приспособление. Другие способы проверки (на плите, с помощью стержня, вставляемого в отверстия верхней головки сразу нескольких шатунов, лекальной линейкой) не обеспечивают необходимой точности. Кроме того, проверяют посадку пальца в шатуне: у «плавающих» пальцев зазор обычно лежит в пределах 0,01-0,02 мм, а у фиксированных пальцев натяг составляет в среднем 0,02-0,04 мм.

Сборка поршней с шатунами выполняется различными способами в зависимости от того, какой тип пальцев используется. «Плавающий» палец входит в отверстие бобышки поршня «от руки». Важно только не перепутать направление установки деталей и не забыть смазать палец маслом. Далее следует установить в канавки новые стопорные кольца, причем их стыки должны быть ориентированы в направлении движения поршней, иначе кольцо может выскочить из канавки при работе двигателя. По этой же причине нельзя использовать стопорные кольца, бывшие в употреблении.

У некоторых старых отечественных двигателей посадка пальца в поршне может быть слишком плотной. Использовать молоток для «заколачивания» пальцев нельзя, достаточно прогреть поршни до 60-80 o С, и пальцы войдут «от руки».

В конструкциях с фиксированным пальцем сборка сложнее. Во-первых, необходима оправка, обеспечивающая точную установку пальца по середине поршня. Кроме того, шатун следует нагреть в муфельной печи или в крайнем случае на электроплите до 280-320 o С, чтобы палец свободно вошел в отверстие его верхней головки. Ни в коем случае нельзя использовать открытое пламя для нагрева шатуна, а также «забивать» палец молотком, что иногда практикуется в некоторых мастерских.

Проверка поршневых колец

Бывает, что производители поставляют поршни без поршневых колец. Учитывая большое количество модификаций, которые имеют некоторые двигатели, желательно проверить высоту и радиальную ширину поршневых колец на предмет их соответствия канавкам поршней.

Зазор между торцами кольца и канавки можно определить различными способами, но проще всего установить кольцо в канавку и воспользоваться набором щупов. Торцевой зазор должен составлять в среднем 0,05-0,1 мм. Если зазор оказывается свыше 0,12 мм, то это означает, что кольцо или канавка поршня имеют недопустимые отклонения размеров.

Не менее важно проверить зазор в замках колец, для чего кольца поочередно устанавливают в верхнюю часть цилиндра. Зазор в замке замеряют с помощью набора щупов. Он составляет в среднем 0,4-0,6 мм.

Установка колец на поршень

Это простая, но ответственная операция — неаккуратность может привести к поломке кольца (чаще всего ломаются средние кольца) или значительному росту расхода масла у отремонтированного двигателя (если нарушить ориентировку колец).

На верхних кольцах направление сборки обычно обозначается словом ТОР (вершина). Стороной с этой надписью кольцо должно быть обращено к днищу поршня. Средние кольца скребкового типа монтируются скребком вниз. У колец с фаской на внутренней поверхности фаска чаще всего обращена вверх.

При установке колец особое внимание следует обращать на наборные маслосъемные кольца с двухфункциональным пружинным расширителем — важно, чтобы при монтаже дисков кольца звенья расширителя у стыка не встали внахлест.

Среднее и верхнее кольца устанавливают на поршень после монтажа маслосъемного. Для того чтобы не сломать и не деформировать кольца, желательно пользоваться специальными клещами. После установки колец необходимо проверять легкость их вращения в канавках.

Установка поршней в блок цилиндров

Прежде чем начинать этот этап сборки, следует установить кольца так, чтобы их замки располагались под углом 120 o . При этом стык пружины коробчатого маслосъемного кольца должен быть развернут на 180 o относительно замка самого кольца, а стык расширителя — на 120 o относительно замков дисков наборного кольца.

Поверхность цилиндра, юбки поршней, кольца и шатунные вкладыши смазывают маслом, после чего кольца обжимают с помощью специальной оправки — ленточной или конической. Устанавливая поршни с шатунами в цилиндр, следует проверить направление сборки (обычно на поршнях иностранного производства ставится стрелка, указывающая на передний носок коленвала). Далее поршни проталкиваются в цилиндр легкими ударами рукоятки молотка. При этом надо следить, чтобы поршень продвигался без усилий, иначе можно сломать кольца (чаще всего ошибки на этой операции приводят к поломке коробчатого маслосъемного кольца или недопустимой деформации дисков наборного кольца).

После затягивания болтов крышек шатунов обязательно контролируется величина выступания днища поршней над верхней плоскостью блока (при положении поршней в ВМТ). Это значение определяется заводом-изготовителем двигателя. Если таких данных нет, то, с учетом толщины прокладки, зазор между поршнем и головкой блока не должен быть меньше 1 мм.

На этом сборка шатунно-поршневой группы закончена. Однако деталям ЦПГ еще предстоит обкатка на пониженных оборотах и нагрузках. При этом детали взаимно прирабатываются, загрязняя масло частицами износа, вследствие чего первую замену масла и масляного фильтра проводят не позднее, чем через 500 км пробега после ремонта.

Устройство автомобилей

Подвижные детали КШМ

Поршневая группа

Поршневая группа образует подвижную стенку рабочего объема цилиндра. Именно перемещение этой «стенки», т. е. поршня, является показателем работы, выполненной сгоревшими и расширяющимися газами.
Поршневая группа кривошипно-шатунного механизма включает в себя поршень, поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные), поршневой палец и фиксирующие его детали. Иногда поршневую группу рассматривают вместе с цилиндром, и называют цилиндропоршневой группой.

Поршень

Требования, предъявляемые к конструкции поршня

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через поршневой палец шатуну. При этом он совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Условия, в которых работает поршень:

• высокое давление газов (3,5…5,5 МПа для бензиновых, и 6,0…15,0 МПа для дизельных двигателей);
• контакт с горячими газами (до 2600 ˚С);
• движение с переменой направления и скорости.

Возвратно-поступательное движение поршня вызывает значительные инерционные нагрузки в зонах прохода мертвых точек, где поршень изменяет направление движения на противоположное. Инерционные силы зависят от скорости перемещения поршня и его массы.

Поршень воспринимает значительные усилия: более 40 кН в бензиновых двигателях, и 20 кН – в дизелях. Контакт с горячими газами вызывает нагрев центральной части поршня до температуры 300…350 ˚С. Сильный нагрев поршня опасен возможностью заклинивания в цилиндре из-за температурного расширения, и даже прогоранием днища поршня.

Перемещение поршня сопровождается повышенным трением и, как следствие, изнашиванием его поверхности и поверхности цилиндра (гильзы). Во время движения поршня от верхней мертвой точки к нижней и обратно сила давления поверхности поршня на поверхность цилиндра (гильзы) изменяется и по величине, и по направлению в зависимости от такта, протекающего в цилиндре.

Максимальное давление поршень оказывает на стенку цилиндра при такте рабочего хода, в момент, когда шатун начинает отклоняться от оси поршня. При этом сила давления газов, передаваемая поршнем шатуну, вызывает реактивную силу в поршневом пальце, который в данном случае является цилиндрическим шарниром. Эта реакция направлена от поршневого пальца вдоль линии шатуна, и может быть разложена на две составляющие – одна направлена вдоль оси поршня, вторая (боковая сила) перпендикулярна ей и направлена по нормали к поверхности цилиндра.

Именно эта (боковая) сила и вызывает значительное трение между поверхностями поршня и цилиндра (гильзы), приводящее к их износу, дополнительному нагреву деталей и снижению КПД из-за потерь энергии.

Попытки уменьшить силы трения между поршнем и стенками цилиндра осложняются тем, что между цилиндром и поршнем необходим минимальный зазор, обеспечивающий полную герметизацию рабочей полости с целью не допустить прорыв газов, а также попадание масла в рабочее пространство цилиндра. Величина зазора между поршнем и поверхностью цилиндра лимитируется тепловым расширением деталей. Если его сделать слишком малым, в соответствии с требованиями герметичности, то возможно заклинивание поршня в цилиндре из-за теплового расширения.

При изменении направления движения поршня и процессов (тактов), протекающих в цилиндре, сила трения поршня о стенки цилиндра меняет характер – поршень прижимается к противоположной стенке цилиндра, при этом в зоне перехода мертвых точек поршень совершает удары по цилиндру из-за резкого изменения величины и направления нагрузки.

Конструкторам, при разработке двигателей, приходится решать комплекс проблем, связанных с описанными выше условиями работы деталей цилиндропоршневой группы:

• высокими тепловыми нагрузками, вызывающими температурное расширение и коррозию металлов деталей КШМ;
• колоссальным давлением и инерционными нагрузками, способным разрушить детали и их соединения;
• значительными силами трения, вызывающими дополнительный нагрев, износ и потери энергии.

Исходя из этого, к конструкции поршня предъявляются следующие требования:

• достаточная жесткость, позволяющая выдерживать силовые нагрузки;
• тепловая стойкость и минимальные температурные деформации;
• минимальная масса для снижения инерционных нагрузок, при этом масса поршней в многоцилиндровых двигателях должна быть одинаковой;
• обеспечение высокой степени герметизации рабочей полости цилиндра;
• минимальное трение о стенки цилиндров;
• высокая долговечность, поскольку замена поршней связана с трудоемкими ремонтными операциями.

Особенности конструкции поршня

Поршни современных автомобильных двигателей имеют сложную пространственную форму, которая обусловлена различными факторами и условиями, в которых работает эта ответственная деталь. Многие элементы и особенности формы поршня не заметны невооруженным глазом, поскольку отклонения от цилиндричности и симметрии минимальны, тем не менее, они присутствуют.
Рассмотрим подробнее – как устроен поршень двигателя внутреннего сгорания, и на какие хитрости приходится идти конструкторам, чтобы обеспечить выполнение требований, изложенных выше.

Поршень двигателя внутреннего сгорания состоит из верхней части – головки и нижней – юбки.

Верхняя часть головки поршня – днище непосредственно воспринимает усилия со стороны рабочих газов. В бензиновых двигателях днище поршня обычно делают плоским. В поршневых днищах дизелей часто выполняют камеру сгорания.

Днище поршня представляет собой массивный диск, который соединяется с помощью ребер или стоек с приливами, имеющими отверстия для поршневого пальца – бобышками. Внутренняя поверхность поршня выполняется в виде арки, что обеспечивает необходимую жесткость и теплоотвод.

На боковой поверхности поршня прорезаны канавки для поршневых колец. Число поршневых колец зависит от давления газов и средней скорости перемещения поршня (т. е. частоты вращения коленчатого вала двигателя) – чем меньше средняя скорость поршня, тем больше требуется колец.
В современных двигателях, наряду с ростом частоты вращения коленчатого вала, наблюдается тенденция к сокращению числа компрессионных колец на поршнях. Это обусловлено необходимостью уменьшения массы поршня с целью снижения инерционных нагрузок, а также уменьшения сил трения, отнимающих существенную долю мощности двигателя. При этом возможность прорыва газов в картер высокооборотистого двигателя считается менее актуальной проблемой. Поэтому в двигателях современных легковых и гоночных автомобилей можно встретить конструкции с одним компрессионным кольцом на поршне, а сами поршни имеют укороченную юбку.

Кроме компрессионных колец на поршне устанавливают одно или два маслосъемных кольца. Канавки, выполненные в поршне под маслосъемные кольца, имеют дренажные отверстия для отвода моторного масла во внутреннюю полость поршня при снятии его кольцом с поверхности цилиндра (гильзы). Это масло обычно используется для охлаждения внутренней поверхности днища и юбки поршня, а затем стекает в поддон картера.

Форма днища поршня зависит от типа двигателя, способа смесеобразования и формы камеры сгорания. Наиболее распространена плоская форма днища, хотя встречаются выпуклая и вогнутая. В некоторых случаях в днище поршня выполняют углубления для тарелок клапанов при расположении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). Как упоминалось выше, в днищах поршней дизельных двигателей нередко выполняют камеры сгорания, форма которых может различной.

Нижняя часть поршня – юбка направляет поршень в прямолинейном движении, при этом она передает стенке цилиндра боковое усилие, величина которого зависит от положения поршня и процессов, протекающих в рабочей полости цилиндра. Величина бокового усилия, передаваемого юбкой поршня, значительно меньше максимального усилия, воспринимаемого днищем со стороны газов, поэтому юбка выполняется относительно тонкостенной.

В нижней части юбки у дизелей часто устанавливают второе маслосъемное кольцо, что позволяет улучшить смазывание цилиндра и уменьшить вероятность попадания масла в рабочую полость цилиндра. Для уменьшения массы поршня и сил трения ненагруженные части юбки срезают по диаметру и укорачивают по высоте. Внутри юбки обычно выполняются технологические приливы, которые используются для подгонки поршней по массе.

Конструкция и размеры поршней зависят главным образом от быстроходности двигателя, а также от величины и скорости нарастания давления газов. Так, поршни быстроходных бензиновых двигателей максимально облегчены, а поршни дизелей имеют более массивную и жесткую конструкцию.

В момент перехода поршня через ВМТ изменяется направление действия боковой силы, которая является одной из составляющих силы давления газов на поршень. В результате поршень перемещается от одной стенки цилиндра к другой – происходит перекладка поршня . Это вызывает удар поршня о стенку цилиндра, сопровождающийся характерным стуком. Чтобы уменьшить это вредное явление поршневые пальцы смещают на 2…3 мм в сторону действия максимальной боковой силы; при этом боковая сила давления поршня на цилиндр значительно уменьшается. Такое смещение поршневого пальца называется дезаксажем .
Применение в конструкции поршня дезаксажа требует соблюдения правил монтажа КШМ — поршень должен устанавливаться строго по меткам, указывающим, где передняя часть (обычно это стрелка на днище).

Оригинальное решение, призванное снизить воздействие боковой силы, применили конструкторы двигателей фирмы «Фольксваген». Днище поршня в таких двигателях выполнено не под прямым углом к оси цилиндра, а немного скошено. По мнению конструкторов, это позволяет оптимальнее распределить нагрузку на поршень, и улучшить процесс смесеобразования в цилиндре при тактах впуска и сжатия.

Для того, чтобы удовлетворить противоречивые требования герметичности рабочей полости, предполагающие наличие минимальных зазоров между юбкой поршня и цилиндром, и предотвращения заклинивания детали в результате теплового расширения, в форме поршня применяют следующие конструктивные элементы:

уменьшение жесткости юбки за счет специальных прорезей, компенсирующих ее тепловое расширение и улучшающих охлаждение нижней части поршня. Прорези выполняют на той стороне юбки, которая наименее нагружена боковыми силами, прижимающими поршень к цилиндру;

принудительное ограничение теплового расширения юбки вставками из материалов с меньшим, чем у основного металла, коэффициентом температурного расширения;

придание юбке поршня такой формы, чтобы в нагруженном состоянии и при рабочей температуре она приняла форму правильного цилиндра.

Последнее условие выполнить непросто, поскольку поршень нагревается по всему объему неравномерно и имеет сложную пространственную форму – в верхней части его форма симметрична, а в районе бобышек и на нижней части юбки имеются ассиметричные элементы. Все это приводит к неодинаковой температурной деформации отдельных участков поршня при его нагреве во время работы.
По этим причинам в конструкции поршня современных автомобильных двигателей обычно выполняют следующие элементы, усложняющие его форму:

днище поршня имеет меньший диаметр по сравнению с юбкой и наиболее приближено в поперечном сечении к правильной окружности.
Меньший диаметр сечения днища поршня связан с его высокой рабочей температурой и, как следствие, с большим тепловым расширением, чем в районе юбки. Поэтому поршень современного двигателя в продольном сечении имеет слегка коническую или бочкообразную форму, зауженную к днищу.
Уменьшение диаметра в верхнем поясе конической юбки для поршней из алюминиевого сплава составляет 0,0003…0,0005D, где D – диаметр цилиндра. При нагреве до рабочих температур форма поршня по длине «выравнивается» до правильного цилиндра.

в районе бобышек поршень имеет меньшие поперечные габариты, поскольку здесь сосредоточены массивы металла, и тепловое расширение больше. Поэтому поршень ниже днища имеет в поперечном сечении овальную или эллиптическую форму, которая при нагреве детали до рабочих температур приближается к форме правильной окружности, а поршень по форме приближается к правильному цилиндру.
Большая ось овала располагается в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Величина овальности колеблется от 0,182 до 0,8 мм.

Очевидно, что на все эти ухищрения конструкторам приходится идти, чтобы придать поршню в нагретом до рабочих температур состоянии правильную цилиндрическую форму, обеспечив тем самым минимальный зазор между ним и цилиндром.

Наиболее эффективным способом предотвращения заклинивания поршня в цилиндре вследствие его теплового расширения при минимальном зазоре является принудительное охлаждение юбки и вставка в юбку поршня элементов из металла, имеющего низкий коэффициент температурного расширения. Чаще всего применяются вставки из малоуглеродистой стали в виде поперечных пластин, которые при отливке поршня помещаются в зону бобышек. В некоторых случаях вместо пластин применяются кольца или полукольца, заливаемые в верхнем поясе юбки поршня.

Температура днища алюминиевых поршней не должна превышать 320…350 ˚С. Поэтому для увеличения теплоотвода переход от днища поршня к стенкам делают плавным (в виде арки) и достаточно массивным. Для более эффективного теплоотвода от днища поршня применяют его принудительное охлаждение, брызгая на внутреннюю поверхность днища моторное масло из специальной форсунки. Обычно функцию такой форсунки выполняет специальное калиброванное отверстие, выполненное в верхней головке шатуна. Иногда форсунка устанавливается на корпусе двигателя в нижней части цилиндра.

Для обеспечения нормального теплового режима верхнего компрессионного кольца его располагают значительно ниже кромки днища, образуя так называемый жаровой или огневой пояс. Наиболее изнашиваемые торцы канавки под поршневые кольца часто усиливают специальными вставками из износостойкого материала.

В качестве материала для изготовления поршней широко применяют алюминиевые сплавы, основным достоинством которых является небольшая масса и хорошая теплопроводность. К недостаткам алюминиевых сплавов можно отнести невысокую усталостную прочность, большой коэффициент температурного расширения, недостаточную износостойкость и сравнительно высокую стоимость.

В состав сплавов кроме алюминия входят кремний (11…25%) и добавки натрия, азота, фосфора, никеля, хрома, магния и меди. Отлитые или отштампованные заготовки подвергают механической и термической обработке.

Значительно реже в качестве материала для поршней используют чугун, поскольку этот металл значительно дешевле и прочнее алюминия. Но, несмотря на высокую прочность и износостойкость, чугун обладает сравнительно большой массой, что приводит к появлению значительных инерционных нагрузок, особенно при изменении направления движения поршня. Поэтому для изготовления поршней быстроходных двигателей чугун не применяется.