Руководство по установке поршня и шатуна, проверка его размеров
Схема установки поршня и шатуна
Все посадочные и рабочие поверхности необходимо смазать перед установкой.
1 — Болты заменить, смазать моторным маслом резьбу и поверхность прилегания 60 Нм +90°
2 — Крышка шатуна пометить для повторной установки, пометить краской принадлежность к цилиндру,
3 — Вкладыши подшипника, следить за прочной посадкой стопорных выступов, заменять после каждого снятия, для обработанных шатунных шеек коленвала имеются ремонтные вкладыши: → Электронный каталог запчастей
4 — Шатун, заменять только весь комплект, пометить краской принадлежность к цилиндру, осевой зазор на шатунную пару: в новом состоянии 0,20 … 0,27 мм, предельный допуск осевого зазора: 0,30 мм, проверка радиального зазора
5 — Поршневой палец
6 — Стопорное кольцо 2 шт.
7 — Поршень
8 — Поршневые кольца, Измерить тепловой зазор, снимать и устанавливать с помощью клещей для поршневых колец, монтажное положение: при установке маркировка „TOP“, или сторона с надписью должна быть обращена к днищу поршня, разместить замки со смещением на 120°.
Монтажное положение поршня
Осторожно!
Опасность разрушения покрытия днища поршня.
Для правильной установки уже работавших поршней отметить соответствие поршня цилиндру на днище поршня, для этого использовать краску. Не наносить насечки кернером или аналогичными инструментами на днище поршня.
Монтажное положение:
Стрелки на днищах поршней обращены в сторону ременных шкивов.
Большие выемки под клапаны -1- обращены к центру двигателя A13-10314
Пометить шатуны
Если Шатун заменять то только в сборе.
– Промаркировать краской для обратной сборки шатуны и крышки нижних головок шатунов для обозначения их соответствия друг друга и цилиндру -стрелка- A13-10178
Монтажное положения шатуна
Выступы -стрелки- на отшлифованных поверхностях пар шатунов „1 и 2“, „3 и 4“, „5 и 6“, а также „7 и 8“ должны быть обращены друг к другу. A13-10179
Масляная форсунка охлаждения поршня
1 — Масляная форсунка
2 — Вставить болты с резьбовым лаком и затянуть моментом 9 Нм; резьбовой лак
Указание
Запрещается деформировать жиклеры поршня.
Деформированные жиклеры поршней заменить.
Проверка поршней и диаметра цилиндров
– Измерить с помощью микрометра для наружных измерений 75 … 100 мм примерно в 15 мм от нижнего края, под прямым углом к оси поршневого пальца. Максимально допустимое отклонение от номинального размера: 0.03 мм.
Для установленного блока цилиндров требуется подобрать соответствующие поршни. V13-0862
Размеры поршеня Ø мм
Номинальный размер стадии производства I 84,490 1)
Номинальный размер стадии производства II 84,590 1)
1) в размерах учитывается напыление (толщина 0,01 мм). Покрытие изнашивается.
Измерение внутреннего диаметра цилиндра
– При помощи нутромера -VAS 6078- провести замеры перекрестно в трех местах в поперечном направлении -A- и продольном направлении -B-.
Максимально допустимое отклонение от номинального размера: 0.08 мм. V13-0280
Диаметр цилиндра Ø мм
Номинальный размер стадии производства I 84,510 ± 0,005
Номинальный размер стадии производства II 84,610 ± 0,005
Измерить зазор замка поршневого кольца
– Установить поршневое кольцо сверху, под прямым углом к стенке цилиндра, и вставить его до нижнего отверстия цилиндра, на расстоянии около 15 мм от его края.
– Для этого использовать поршень без колец. V13-0016
Поршневое кольцо новое мм Предельный допуск мм
1. компрессионное кольцо 0,20 … 0,35 0,80
2. компрессионное кольцо 0,20 … 0,40 0,80
Маслосъемное кольцо 0,20 … 0,40 0,80
Измерить разность высоты поршневых колец
– Перед проверкой очистить кольцевую канавку поршня V13-0462
Поршневое кольцо новое мм Предельный допуск мм
1. компрессионное кольцо 0,035 … 0,085 0,200
2. компрессионное кольцо 0,005 … 0,045 0,150
Маслосъемное кольцо 0,010 … 0,050 0,200
Проверка радиального зазора шатунов
Порядок работ
– Снять крышки шатунов.
– Очистить крышки подшипников и коренные шейки.
– Положить измерительную полоску Plastigage в соответствии с шириной подшипника на цапфу и во вкладыши подшипников.
– Установить крышки шатунов и затянуть моментом 60 Нм без доворота. Коленвал не проворачивать.
– Снова снять крышки шатунов.
– Сравнить ширину полоски Plastigage со шкалой:
Радиальный зазор:
нового: 0.020 … 0.069 мм.
Предельно допустимая величина: 0.120 мм.
Заменить болты шатуна.
Замена поршней в 4-цилиндровом моторе
04.10.2018 
Поршни СТК и кольца SWP – лучшие для отечественных авто
Верхний сегмент цилиндропоршневой группы в четырехтактном моторе можно разделить на две основные секции:
- головка цилиндра;
- система цилиндр — поршень.
Они обе требуют особого внимания и строгого выполнения определенных шагов для обеспечения правильной работы всего силового агрегата. Иными словами, каким бы «прокаченным» и модернизированным не был ваш автомобиль, какая бы новейшая электроника не была внедрена в его электрическую сеть, качество езды и работы всей машины зависит прежде всего от состояния головки цилиндров, поршня и самого цилиндра.
Для написания этой статьи был заменен прогоревший поршень на специальный поршень из комплекта СТК. Комплект включает кольца, палец, стопорные кольца и инструкции по установке. Поршни доступны в размерах A, B и C, чтобы соответствовать размеру вашего цилиндра, когда система выходит из строя и требует замены компонент.
Поршень СТК 82.0 с антифрикционным покрытием Приора
Разборка
Чтобы подготовиться к демонтажу головки и цилиндра, вам необходимо снять сиденье, газовый баллон, выхлопную систему и карбюратор (или корпус дроссельной заслонки). Несмотря на то, что не всегда требуется снятие подрамника и воздушной подушки, однако, в большинстве случаев, это облегчает доступ к двигателю.
Как только эти основные компоненты будут удалены, вам следует удалить любые другие узлы, прикрепленные к головке или цилиндру, такие как направляющие кабеля сцепления, сапоги свечей зажигания и прочие электрические соединения.
Извлечение подрамника и воздушной подушки
Затем снимите крышку кулачка, постепенно откручивая болты, пока они не ослабнут. При этом следует убедиться, что ваши распределительные валы не полностью сжимают пружины клапанов. Сделайте это прежде, чем ослаблять крышки кулачков. Это можно сделать медленно, проворачивая коленчатый вал. После снятия крышек кулачков ослабьте и снимите натяжитель кулачковой цепи (ремень ГРМ). Это даст вам возможность полностью освободить цепь синхронизации. Теперь вы можете полностью снять распредвалы, тщательно обработать их и проверить на дефекты.
До упора снимите крышку кулачка и болты головки
Теперь вы можете ослабить болты головки поэтапно – не откручивайте их слишком быстро, резьбу можно сбить не только при агрессивном закручивании. Снимите головку и положите ее в сторону, осторожно обработайте детали. Затем сделайте то же самое для болтов цилиндра и осторожно удалите его. Когда вы удаляете цилиндры, поршень будет оставаться на шатуне, поэтому он помогает удерживать соединительный стержень (палец) в неподвижном состоянии, особенно когда вы отделяете цилиндр от поршня. Это достаточно хорошая процедура, так как позволяет прикрыть отверстия тряпкой для предотвращения попадания внутрь мусора или незакрепленных деталей.
В завершении процедуры разборки снимите один фиксатор пальца из поршня с помощью отвертки или маленького ключа. Выдвиньте контактный штифт и снимите поршень с малого конца шатуна. Будьте очень осторожны и сосредоточены, так как этот процесс достаточно щепетильный.
Опять-таки, часто при извлечении пальца из поршня могут возникнуть проблемы, особенно, если имел место клин поршня – палец впрессован и сделать это очень непросто. Поршни СТК, как пример лучших поршней для отечественных машин, никогда не вызывают проблем у пользователей.
Очистка
При разборке вам необходимо очищать все старые прокладочные материалы и уплотнительные поверхности от масла, пыли и мелкого мусора. Очистке подлежит также основание для цилиндра, верхняя и нижняя поверхности самого цилиндра и нижняя поверхность головки, которая плотно прилегает к цилиндру.
Для очистки больших и особо сложных участков успешно используется бритвенное лезвие. Однако будьте осторожны и не оставляйте на поверхности глубокие канавки или царапины. Кроме того, следите за своими пальцами, лезвия ножей очень легко соскакивают с металлических поверхностей.
Что следует помнить:
- Во-первых, не думайте, что обыкновенным лезвием вы не сможете оставить канавку на поверхности прочного металла цилиндра – практика показывает, что возможно все;
- Во-вторых, очень часто для упрощения и ускорения процедуры очистки используют наждачную бумагу; этого нельзя делать, даже «нулевка» запрещается, так как полученная поверхность (какой бы гладкой она не казалась) не создаст абсолютно герметичное соединение с другой поверхностью.
Заключительная чистка обычно включает использование очистителя карбюратора или аналогичного химического чистящего средства (на основе бензина, растворителя или уайтспирита) и тряпки для достижения абсолютно чистых, зеркальных и плоских поверхностей.
Подготовка цилиндра
Прежде, чем вы перейдете к замене поршня, необходимо подготовить цилиндр, проверить компоненты на износ и измерить его показатели. Следует убедиться, что все его параметры находятся в пределах спецификации (обратитесь к руководству за правильными характеристиками). Если на цилиндре минимальный налет маслянистых смол, в нем нет канавок, и он находится в пределах спецификации, он подходит для замены поршня. Все дело в том, что не бывает нормальных поршней в нерабочих цилиндрах. Иными словами, если с вашим цилиндром проблемы, то поршень так или иначе выходит из строя – гнутся (заваливаются) кольца, он прогорает и т.д.
Советуем ознакомится с детальной видео инструкцией:
Всегда используйте алмазную шлифовальную щетку для шлифовки стенок цилиндра. Если вы не уверены в том, что выполняете какую-либо работу по подготовке цилиндров правильно, обратитесь в надежное СТО, где может быть выполнена любая подготовительная работа; в любом случае работа с уже снятым цилиндром обойдется в разы дешевле, чем полировка его поверхности внутри автомобиля.
Существует множество разных поршней, поэтому убедитесь, что габариты отверстия соответствуют размеру поршня, который вы устанавливаете.
Цилиндр ВАЗ 2106 готов к установке поршня СТК
Пересборка
Если у вас есть подготовленный цилиндр, значит пришло самое время чтобы… нет, не устанавливать поршень, а дважды проверить зазор между поршнем и стенкой и зазор между кольцами. Для зазора «поршень-стенка» следует применять микрометр. Измерьте размер поршня на юбке, на 90 градусов от отверстия для пальца, в точке на юбке, которая составляет 1/4 высоты поршня снизу. Поршни СТК имеют специальную маркировку, позволяющую вам узнать все необходимые показатели. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать допустимый диапазон зазора между поршнем и стенкой. При измерении кольцевого зазора установите верхнее кольцо и второе кольцо примерно на 1/4 дюйма в отверстие. Используйте измерительный щуп, чтобы убедиться, что зазор между кольцами находится в пределах норм, указанных в инструкциях вашего поршневого комплекта. Кольца предварительно помечены, однако всегда рекомендуется проверять зазор самостоятельно.
Установите кольца на поршни в правильном порядке. Обратитесь к инструкциям, прилагаемым к комплектам поршней, чтобы убедиться, что вы устанавливаете кольца правильно и по месту. После этого установите один проводной замок в поршень, не забудьте убедиться, что он правильно установлен.
Слой моторного масла на стенку цилиндра можно наносить пальцами. Затем нанесите слой масла на наружную поверхность вашего нового поршня (на внешнюю сторону колец, на кольцевой ремень и на юбки). Многие забывают наносить масло, полагая, что оно и без того самостоятельно подается из картера. Это ошибка, так как масло попадет внутрь лишь на разогретом двигателе. Движение поршня в «сухом» цилиндре очень часто заканчивается неприятностями – в лучшем случае кольца будут разбиты, в худшем – прогорит поршень, а цилиндр придёт в полную негодность.
Поршень и палец СТК в сборе
Установка поршня может выполняться несколькими способами, но в нашем случае мы установили поршень в цилиндр, прежде чем присоединять его к шатуну. В любом случае, убедитесь, что ваш поршень обращен в правильном направлении; что выхлопные клапаны выравниваются с выхлопной стороной головки. Кроме того, убедитесь, что ваши кольца находятся в правильном положении, когда вы вставляете поршень в цилиндр.
Мы не зря так много пишем слов «убедитесь», «удостоверьтесь», «проверьте». Да, в других статьях на других ресурсах этого не указывают, однако мы это делаем специально, ведь у нас есть опыт. Автор этой статьи около 10 лет назад лично наблюдал как в мотоцикле в течение 10 секунд уничтожается поршень, кольца, палец, коленвал и оба клапана. Проблема обошлась в 1000 долларов, а все потому что поршень был вставлен механиком не той стороной. Можно себе только представить какие могут быть последствия подобной ошибки на автомобильном 4-цилиндровом двигателе. Внимательность никогда не бывает лишней.
Перед установкой новой прокладки и повторной установкой цилиндра убедитесь, что поверхность чистая, а картер освобожден от мусора. Когда цилиндр демонтирован у вас есть уникальная возможность проверить состояние коленчатого вала и его постелей
Затем заложите новую базовую прокладку на корпусе, правильно выровняйте ее. Установите поршень (который должен оставаться в цилиндре) на шатун, выровняв отверстия и сдвинув новый штифт (поместите слой масла перед установкой) полностью, пока он не остановится напротив предварительно установленного однопроводного замка.
Новые безвтыковые поршни СТК успешно установлены
Теперь вы находитесь на том этапе, когда вам следует установить головку блока цилиндров. Не забудьте установить прокладку и переустановить все ранее удаленные элементы.
Установка поршня в цилиндр
Что следует учитывать при установке поршня в отверстие цилиндра? Что делать, если поршень не вставляется в цилиндр? Можно ли использовать молоток? И почему обязательно следует проверить оправку? Ответы вы найдете здесь.
- Тщательно очистите уплотнительную поверхность блока цилиндров от фрагментов уплотнительных прокладок, если она не была подвергнута обработке во время ремонта двигателя.
- Тщательно удалите из резьбовых отверстий загрязнения, масло и охлаждающую жидкость, если она в них имеется.
- Выполните все работы по очистке до того, как поршни будут устанавливаться в цилиндры.
- Смажьте все поверхности поршня свежим моторным маслом, в том числе поршневой палец и шатунный подшипник.
- Учтите направление установки поршня (установочные маркировки на днище поршня, клапанные карманы).
- Очистите отверстие цилиндра ветошью и также смажьте его моторным маслом.
- Проверьте вашу оправку для поршневых колец на отсутствие повреждений и вмятин. Если таковые имеются, замените инструмент.
- При установке поршня следите за тем, чтобы оправка или коническая монтажная гильза ровно прилегали к уплотнительной поверхности головки блока цилиндров.
- Не устанавливайте поршни в цилиндры двигателя без использования соответствующего монтажного инструмента (опасность получения травмы, риск повреждения колец).
- При установке поршня не допускается применение значительной силы. Если поршень не заходит в цилиндр, необходимо обязательно проверить оправку. Не располагайте место открытия ленты оправки таким образом, чтобы оно совпадало со стыковыми концами колец.
- Если для монтажа используется рукоятка молотка, то на днище поршня может воздействовать только собственная масса молотка. Ни в коем случае не пользуйтесь молотком, чтобы с силой вогнать им поршень в цилиндр. Даже если поршневые кольца не сломаются от этого прямо в процессе установки поршня, они всё равно могут деформироваться, что не позволит им выполнять свои функции надлежащим образом во время работы двигателя.
- Установка поршня в цилиндр с применением силы может привести к повреждению не только поршневых колец, но и самого поршня. Это в особенной степени относится к поршням бензиновых двигателей, у которых жаровые пояса или перемычки между кольцами, как правило, очень тонкие и легко разрушаются под воздействием ударов. В результате, уже после непродолжительной эксплуатации, происходит потеря мощности и возникает необходимость проведения дорогостоящего ремонта.
- После установки поршней следите за тем, чтобы в цилиндры не попали песок и загрязнения. При необходимости накройте отверстия цилиндров чистой ветошью или заполните ей отверстия цилиндров, чтобы не допустить попадания в них загрязнений. Особенно это касается тех случаев, когда работы выполняются в пыльной среде и/или под открытым небом.
Рис. 1. Слишком большая фаска по краю цилиндра: при монтаже поршневое кольцо зажимается между лентой монтажной оправки и цилиндром, блокируя поршень.
Рис. 2. Фаска небольшого размера по краю цилиндра: поршневое кольцо скользит вдоль зазора. xx
Ключевые слова :
Группы продуктов :
ЗАГРУЗКА
Регистрация для получения бюллетеня
Поиск торговцев
онлайн-каталог
Группы продуктов на ms-motorservice.com
Гильзы цилиндров
MS Motorservice International GmbH
Wilhelm-Maybach-Straße 14-18
74196 Neuenstadt
Germany
Тел: +49 (0) 7139 / 9376 — 33 33
Факс: +49 (0) 7139 / 9376 — 28 64
Использование куки и защита данных
Группа Motorservice использует на Вашем устройстве файлы куки с целью оптимального оформления и постоянного улучшения своих веб-страниц, а также в статистических целях. Здесь Вы найдете дополнительную информацию об использовании куки, наши Выходные данные и Указания по защите персональных данных.
Нажатием кнопки «OK» Вы подтверждаете, что Вы приняли к сведению информацию о файлах куки, заявление о защите данных и выходные данные. Ваши настройки в отношении файлов куки для данного веб-сайта Вы можете изменитьв любое время [ссылка]
Установки приватности
Мы придаем большое значение прозрачности в вопросе защиты персональных данных. На наших страницах Вы получите точную информацию о том, какие настройки Вы можете выбрать и какие функции они выполняют. Выбранную Вами настройку Вы можете изменить в любое время. Независимо от выбранной Вами настройки, мы не будем определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах). Информацию об удалении файлов куки Вы найдете в справке Вашего браузера. Дополнительная информация приводится вЗаявлении о защите данных.
Как правильно установить поршни и шатуны
Если вы собираете V-образной двигатель, то следует иметь в виду: если нижняя головка шатуна имеет с одной стороны более широкую фаску, то она должна быть обращена к галтели (закруглению) шатунной шейки коленчатого вала.
Если же шатуны предназначены для использования с коленчатым валом, без четко выраженных галтелей, то они могут быть и без несимметричных фасок. Тогда ориентация шатуна может определяться по положению «замков» вкладышей: обращенных наружу блока или внутрь (в сторону распредвала – если он находится в развале блока цилиндров).
К примеру, «замки» вкладышей SBC и BBC должны быть обращены наружу. У других вкладышей «замки» могут быть направлены внутрь. На работу собственно вкладышей расположение «замков» не оказывает никакого влияния. Надо лишь правильно ориентировать шатун.
Если же на нижней головке шатуна отсутствуют фаски с обеих сторон, то вкладыш должен быть смещен от галтели шатунной шейки, чтобы его край не попал на закругление.
Сквозные отверстия в верхней и нижней головках шатуна
Часто шатун имеет на нижней головке сквозное отверстие, которое нужно для смазки стенки цилиндра. Эти отверстия предназначены не для смазывания распределительного вала, как полагают некоторые.
Бывает, что отверстие расположено только с одной стороны нижней головки шатуна. Подобные шатуны надо устанавливать так, чтобы отверстие в нижней головке было обращено в сторону распределительного вала (в сторону развала блока цилиндров).
Отверстие в верхней головке шатуна (будь оно сверху или под сбоку – углом) служит для смазки поршневого пальца. Поэтому его ориентация в двигателе роли не играет.
«Замки» шатунных вкладышей
«Замки» (фиксирующие выступы) на вкладышах и соответствующие пазы на нижней головке шатуна и его крышки нужны лишь для правильного позиционирования вкладышей. От «проворота» вкладышей они не спасают, поскольку вкладыши в своей «постели» фиксируются за счет натяга, возникающего при правильной затяжке крепежных болтов крышки нижней головки.
«Правильные» вкладыши, при надлежащем монтаже, слегка выступают за линию разъема нижней головки. Поэтому, после затягивания болтов, они надежно фиксируются в «постели».
В последнее время во многих двигателях используют «беззамковые» вкладыши (примером могут служить двигатели Chrysler 3.7L и 4.7L). За счет устранения операций по механической обработке пазов в шатуне и его крышке, а также «замков» на самих вкладышах снижаются затраты на их изготовление. При монтаже подобных вкладышей их надо ставить строго посередине нижней головки шатуна.
Рис. 1 Если в V-образном двигателе на одну шатунную шейку коленчатого вала монтируют два шатуна, то сторона нижней головки шатуна с более узкой фаской должна быть обращена к соседнему шатуну…
Рис. 2 … в этом случае бОльшая фаска на нижней головке шатуна оказывается обращенной в сторону галтели шатунной шейки коленчатого вала.
Рис. 3 Фиксирующий выступ («замок») на вкладыше и соответствующий ему паз в нижней головке шатуна нужны только для того, чтобы правильно установить вкладыши в шатуне. «Замки» никогда не удержат вкладыши от проворачивания в шатуне, если при сборке были допущены какие-либо нарушения. К примеру: болты нижней головки шатуна не затянуты как следует или отверстие в нижней головке потеряло свою форму.
Рис. 4 Вкладыши фиксируются в шатуне только за счет радиального усилия, которое возникает от натяга установленных вкладышей, когда крепежные болты нижней головки затянуты надлежащим моментом. Чтобы получить требуемый натяг вкладыш сделан чуть длиннее своего посадочного места. Поэтому, когда вы «от руки» установите вкладыш в «постель», он будет немного выступать над плоскостью разъема. Так и должно быть – ни в коем случае не надо подпиливать или подрезать края вкладышей!
Crush Height Each Half Bearing — выступание вкладышей над плоскостью разъема
Bearing — вкладыш
Cap — крышка нижней головки шатуна
Radial Pressure — радиальное усилие
Рис. 5 Измерять максимальный диаметр поршня надо в строго определенном месте, поскольку юбка поршня имеет «бочкообразный» профиль и результаты измерений, по высоте поршня, будут существенно различаться.
Рис. 6 Сквозное отверстие на боковой поверхности ВГШ (верхней головки шатуна) (верхнее фото) может указывать на прессовую посадку пальца в шатуне. На втором фото показан тот же самый шатун, но снаружи. А вот отверстие сверху ВГШ (третье фото) служит для улучшения смазки «плавающего» поршневого пальца.
Рис. 7 На днище поршня обычно есть специальные метки (например, изображена стрелка и надпись «FRONT» — как на фото) помогающие правильно сориентировать поршень при сборке двигателя.
Рис. 8 Если поршни предназначены для V-образного двигателя, то обычно с «изнанки» таких поршней ставят метку «L» — если их монтируют в левый ряд цилиндров или «R» — для правого ряда цилиндров.
Смещение шатуна
Существуют двигатели, у которых стержень шатуна смещен относительно верхней или нижней головок (если смотреть на шатун сбоку – «в профиль»). Подобные шатуны применяют в V-образных двигателях, у которых левый и правый ряды цилиндров стоят «со сдвигом», вперед и назад, относительно друг друга. В зависимости от конкретной модели двигателя, стержень шатуна может иметь смещение 2,5 мм или даже более.
Если есть какие-то сомнения, то при монтаже обратите внимание, что верхняя головка шатуна центрируется по поршню – в бобышках под палец.
Нужно ли в двигателях с вращением против часовой стрелки устанавливать поршни в «обратную» сторону?
На двигателе с обратным вращением – когда коленвал вращается против часовой стрелки, если смотреть с передней части двигателя – шатуны обычно устанавливаются так же, как и в обычном моторе, коленвал которого вращается по часовой стрелке. То есть, бОльшая фаска нижней головки шатуна все равно будет обращена к галтели шатунной шейки.
Однако, если применяются поршни со смещенным поршневым пальцем, то в этом случае поршень должен быть установлен «назад» (развернут на 180 град) относительно его «стандартного» положения. Поршневой палец в подобном поршне смещен к нагруженной стороне юбки поршня.
В двигателе с вращением по часовой стрелке нагруженная сторона цилиндра обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне) стороне.
В двигателе с обратным вращением давление на стенку цилиндра от поршня направлено в другую сторону: со стороны выхлопа – слева и со стороны впуска – справа. Если поршни симметричны (т. е. не имеют смещенного пальца), то их ориентация зависит только от цековок под клапанные тарелки на днище – они должны быть сориентированы в соответствии с положением клапанов.
Конструкция юбки поршня
Форма, площадь и масса юбки поршня играют важную роль в потерях на трение и стабилизации поршня при перекладке в верхней и нижней мертвых точках. Здесь мы покажем роль нагруженных и ненагруженных сторон поршня и разработку асимметричных юбок, предназначенных преимущественно для снижения веса.
Левая и правая стороны поршня при работе двигателя нагружены по-разному. Поэтому конструкция юбки поршня играет важную роль в распределении воспринимаемых нагрузок – с точки зрения прочности и веса поршня.
Юбка поршня должна выдерживать давление на стенку цилиндра при одновременном уменьшении трения. А ее площадь должна быть такой, чтобы быть прочной, обеспечивая при этом стабильность поршня, чтобы свести к минимуму «раскачивание» относительно оси пальца, когда поршень движется вверх-вниз. Причем нагруженная поверхность юбки испытывает наибольшую нагрузку на такте расширения.
Если коленчатый вал вращается по часовой стрелке (глядя на двигатель спереди), то нагруженная поверхность юбки поршня обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне).
Менее нагруженная сторона юбки воспринимает усилие на такте сжатия. Эта разница в нагрузках обусловлена положением, углом между шатуном и поршнем, при его перемещении.
За весь рабочий цикл разница в нагрузке на разные стороны юбки поршня различается в десять раз! Причем, нагрузка на юбку поршня может варьироваться в зависимости от хода поршня, длины шатуна и максимального давления в цилиндре.
Поэтому асимметричные поршни должны быть специальными – для левого и правого ряда цилиндров. На днище поршня в таком случае наносятся стрелки или иные метки, указывающие на переднюю часть двигателя.
Рис. 9 На этом фото показаны асимметричные поршни для левого и правого рядов цилиндров V-образного двигателя. Их особенностью является расширенная часть юбки поршня на нагруженной стороне и зауженная – на стороне с меньшей нагрузкой.
Рис. 10 Другой пример асимметричного поршня. Обратите внимание, как сближены бобышки под поршневой палец, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Кроме того, хотя это почти невозможно заметить глазом, ось пальца смещена к нагруженной стороне поршня (в сторону более широкой части юбки) на 0,50 мм – для уменьшения дисбаланса из-за разницы в массе «узкой» и «широкой» частей юбки.
Нагруженная сторона юбки поршня
Когда поршень движется вниз на такте расширения, он испытывает значительное сопротивление, пытаясь провернуть коленчатый вал. С ростом нагрузки увеличивается и сопротивление. При этом нагруженная сторона юбки поршня воспринимает боковое давление, которое увеличивает нагрузку (с ростом трения и износа) на соответствующей стороне стенки цилиндра.
Если на днище поршня имеется какая-либо метка (к примеру точка, или стрелка, или надпись «Front»), важно установить поршень в соответствии с этой меткой, обычно указывающей на переднюю часть двигателя.
Ненагруженная сторона юбки поршня
Эта часть юбки поршня противоположна нагруженной стороне. Она работает, когда поршень движется вверх на такте сжатия, из-за сопротивления, создаваемого сжимаемой топливно-воздушной смесью. Основная ее задача, в том, чтобы обеспечить стабильность поршня при движении в цилиндре. Поэтому эта часть юбки может быть поуже, для экономии веса.
Так что, для точной настройки в распределении этих сил между разными сторонами юбки были разработаны асимметричные поршни, которые имеют более широкую юбку на нагруженной стороне и зауженную юбку с противоположной стороны. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузок на юбку поршня, одновременно снижая массу поршня.
В качестве примера можно привести «асимметричную» (или Т-образную) конструкцию поршней FSR компании JE Pistons, которые имеют расширенную часть юбки на нагруженной стороне, а со стороны бобышек юбка отсутствует вовсе, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Подобные поршни изначально разрабатывались для гоночных двигателей.
Еще одним преимуществом подобных поршней является улучшение условий работы поршневых колец. Но, в основном, подобная конструкция юбки, в сочетании со слегка смещенным пальцем, позволяет существенно снизить потери на трение.
Рис. 11 Из этой схемы видно, как определить нагруженную и ненагруженную стороны юбки поршня.
Thrust Load — действие боковой силы
Minor Thrust Side — ненагруженная сторона цилиндра
Major Thrust Side — нагруженная сторона цилиндра
Красная изогнутая стрелка — направление вращения коленчатого вала
Рис. 12 На этом фото хорошо видно, как различается ширина юбки поршня на нагруженной (слева) и ненагруженной (справа) сторонах поршня.
Рис. 13 Компьютерное моделирование показывает, как распределяются механические нагрузки в поршне, возникающие при работе двигателя на частичных нагрузках. (Чем темнее цвета – тем меньше нагрузка, а чем ярче – тем больше).
Рис. 14 А на этой схеме видно, как нагружен поршень сразу после воспламенения смеси.
Рис. 15 Здесь поршень показан снизу. На этой схеме хорошо видно, что во время рабочего хода наиболее нагружены верхние части отверстий под поршневой палец (они выделены красным цветом) и элементы юбки поршня, непосредственно примыкающие к ним.
Рис. 16 Тонкий слой антифрикционного покрытия (темного цвета) на юбке поршня помогает удерживать масло и снижает трение между поршнем и цилиндром – особенно при холодном запуске мотора.
Смещение пальца
Асимметричные поршни также могут иметь смещение поршневого пальца. При этом ось пальца смещена от оси поршня к нагруженной стороне примерно на 0,51 мм. Это небольшое смещение «балансирует» поршень, компенсируя разницу в массе юбки, а также снижая усилие, прикладываемое к нагруженной стороне поршня.
Опять же, ссылаясь на опыт компании JE Pistons, асимметричный поршень позволяет сделать поршневые пальцы короче, жестче и легче (примерно на 10 грамм).
Заключение
Надеемся, эта статья поможет вам лучше ориентироваться в тонкостях сборки двигателя. Помните, что лучше всего пометить поршни и шатуны перед разборкой. Грамотные ответы на ваши вопросы и помощь в технических проблемах с двигателями – наша главная задача.