«У форсованому двигуні застосовані ковані поршні ...». Знавцям тюнінгу ця фраза знайома, згадка про кованих порушених часто зустрічається в описі конструкцій спортивних двигунів.
Поршні двигуна - одна з найскладніших і навантажених деталей. Сучасна тенденція в спортивному тюнінгу - зростання максимальних обертів двигуна. Отже доводиться боротися за масу поршня, адже чим легше поршень, тим менше він під дією бічних складових сил інерції притискається до поверхні циліндра. А значить, менше будуть механічні втрати, вище потужність, як правило, більше ресурс і вище максимально допустимі обороти двигуна.
У боротьбі за зниження маси поршень придбав оригінальну форму, але геть втратив простоту. По-перше, як відомо, метал при нагріванні розширюється, причому поршень розширюється нерівномірно, більше в напрямку, паралельному осі поршневого пальця, і менше - в площині гойдання шатуна.
Відбувається це через те, що металу в області бобишек-припливів під поршневий палець більше, і тому якщо, припустимо, поршень був би циліндричним в холодному стані, то при нагріванні до робочої температури він стане овальним. По-друге, спідниця поршня при роботі двигуна теж нагрівається нерівномірно, і теж перетворитися в вигнуту, як кажуть фахівці, «корсетную». Точно також поводиться і конусна спідниця поршня двигуна.
Все це призводить до скорочення зони контакту поршня з поверхнею циліндра, підвищеного зносу, а в гіршому випадку - забіяку, Прихоплювання поршнів і заклинювання двигуна. Але ж крім нагріву, поршень піддається і тиску газів, і впливів сил інерції, і під їх впливом теж деформується.
Зрозуміло, що поршень повинен бути якомога легше, міцніше і якомога менше змінювати свою форму при нагріванні і інших впливах.
Ось типовий портрет сучасного поршня для двигуна автомобіля або мотоцикла. Він (поршень) відливається з алюмінієвого сплаву з додаванням кремнію і в холодному стані має овальну форму, щоб при нагріванні поршня, в силу згаданих вище причин, наблизитися до циліндричної. А для того, щоб оптимізувати за формою пляма контакту спідниці поршня з циліндром, профіль спідниці поршня роблять бочкоообразним, причому з запасом, щоб поршень зберіг форму барильця і в гарячому стані.
Крім того, з метою звести до мінімуму температурну деформацію поршня, в тіло поршня заливають сталеві, термокомпенсирующих вставки, які покликані утримувати область бобишек від надмірного розширення. Головний недолік литих поршнів - процес лиття не вільний від великого відсотка технологічного браку, всередині металу майбутнього поршня залишаються порожнечі, виникають тріщини. Та й твердість сплаву після лиття і загартування відносно не висока: 80 одиниць за шкалою Бринеля.
Тому, щоб дотримати необхідну міцність литого поршня, його масу доводиться збільшувати. Наприклад звичайний заводський поршень для 16V двигуна ВАЗ, одержуваний литтям в кокіль, важить 370 грам. Як альтернатива заводським, литим поршням з'явилися ковані поршні. В принципі їх правильніше називати штампованими, тому що поршні отримують не багаторазової обробкою тиском, а одноразової. Заготівля поршня поміщається в матрицю, притискається пуансоном і напівфабрикат поршня готовий. Природно, остаточну форму поршня він придбає тільки після механічної обробки.
Штампування поршня під тиском дозволяє зміцнити метал і одночасно зробити поршень набагато легшим, міцним, надійним і довговічним.
При цьому виникає проблема неможливості (вірніше великої складності) запрессовки в поршень термокомпенсирующих вставок і внаслідок цього необхідність в більш ретельному підборі профілю поршня.
Зусилля в 250 тонн і температура 500 градусів, підтримувана системою індукційного нагріву, робить чудеса: метал майбутнього поршня, немов пластилін, за кілька секунд розтікається між матрицею і пуансоном, приймаючи форму заготовки поршня. Оскільки процес виготовлення поршня протікає при постійній температурі, називається він ізотермічної штампуванням. Постійний нагрів грає тут велику роль, адже якщо температура в зоні матриці впаде, то можлива недоштамповка поршня, ті нерівномірний розподіл металу.
Якщо температура підвищиться, то алюміній майбутнього поршня просто почне плавитися. В результаті ізотермічного штампування з попередньо деформованого металу і наступного циклу гарту і обов'язкового старіння, виходить заготовку під майбутній кований поршень з високими механічними характеристиками - твердість 130 одиниць і відсутність технологічного браку типу каверн, раковин і тріщин. Комплект наділених поршнів версії «Тюнінг» важить на 50 грам легше, порівняно зі стандартними, заводськими ВАЗівської поршнями.
для порівняння - стандартний, литий поршень ВАЗ від 16V двигуна (праворуч) і спортивний, Т-подібний, кований поршень виробництва СТІ. Комплект таких поршнів важить на 550 грам легший, ніж комплект стандартних, литих поршнів ВАЗ.
комплект кованих поршнів версії «Тюнінг» для 8V двигуна ВАЗ, кільця поршня 1,5 / 2,0 / 3,947мм, поршневий палець 22мм.
комплект кованих поршнів версії «Тюнінг» для 16V двигуна ВАЗ, кільця поршня 1,5 / 2,0 / 3,947мм, поршневий палець 22мм.
Т-образний кований поршень 16клапанного двигуна ВАЗ з витіснювачем (для збільшення ступеня стиснення) під кільця 1,2 / 1,5 / 2,0 мм, палець діаметром 19мм. Довжина пальця 50,2мм. Компресійна висота поршня 24,3мм.
ВАЗ-івські поршневі кільця з висотою 1,5 / 2,0 / 3,947мм для стандартних поршнів поступилися місцем більш вузьким фірмовим виробам «Коlbenschmidt», «Маhle» (Німеччина). Так при діаметрі поршня 82,0мм, 82,4мм, 82,5мм, 83,0мм зараз найчастіше застосовують кільця 1,2 / 1,5 / 2,0 мм. А при діаметрі поршня 84мм: 1,2 / 1,5 / 2,0 мм або 1,5 / 1,5 / 2,0 мм
Вузькі кільця поршня забезпечують зниження тертя, особливо при високих частотах обертання. Для спортивних моторів національних гоночних класів, виробляються Т-образні поршні під 2а кільця, палець 18мм і висотою 40мм, що з точки зору зниження маси поршня дуже непогано. З тих же міркувань отвір в пальці поршня робиться не циліндричним, а конічним, розширюється до його торцях.
«Революційним» в національних гоночних класах став перехід на ковані поршні з 2ма кільцями, без середнього кільця. При цьому за рахунок одночасного зміни профілю поршня помітного зростання витрати масла не відбулося.
Like 26 Share: Follow this User
Prev Ремонт двигуна: скупий платить двічі Next Блок циліндрів. Форсування збільшенням обсягу