Общая конструкция поршневой группы сформировалась при появлении первого двигателя внутреннего сгорания. С тех пор все компоненты поршневой группы не утратили своих функций.
Поршневая группа МТЗ, ЮМЗ — важнейший компонент любого двигателя внутреннего сгорания.
Именно в этой части основная нагрузка приходится на преобразование энергии расширяющегося газа в энергию вращения коленчатого вала. Характеристики, которыми должен обладать поршень, трудно согласовать и технически сложно достичь.
Требования, которые должны быть выполнены в этой части:
Температура камеры сгорания может достигать более 200 ° С, а температура поршня не должна превышать 350 ° С без потери прочности материала.
После сгорания бензиновоздушной смеси давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер.
При таком давлении сила, действующая на днище, превысит 4 тонны. Толщина стенки и головки поршня должна выдерживать большие нагрузки. Однако любое повышение качества продукции приведет к увеличению динамической нагрузки на компоненты двигателя, что приведет к усилению конструкции и повышению качества двигателя;
Зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и способность двигаться с минимальными потерями на трение. Но при этом в зазоре необходимо учитывать тепловое расширение, чтобы исключить возможность заклинивания.
Производство должно быть достаточно дешевым и соответствовать условиям массового производства.
За более чем 150-летнюю историю двигателя внутреннего сгорания контур поршня практически не изменился.
Для этого требуется определенная толщина масляного слоя в зазоре между поршнем и стенкой цилиндра. Кроме того, небольшой зазор приведет к увеличению трения, что приведет к повышенному тепловыделению деталей, ускоренному износу и возможному заеданию.
Слишком большой зазор увеличивает шум двигателя, увеличивает динамическую нагрузку на сопрягаемые детали и ускоряет износ. Поэтому размер зазора выбирается согласно рекомендациям конкретного типа двигателя.
В истории двигателей ВАЗ с поршневой конструкцией прослеживается влияние нескольких европейских школ дизайна.
В первых моделях двигателей ВАЗ использовалась «итальянская» конструкция. Поршень отличается большой высотой сжатия и широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем жести.
Немецкие компании участвуют в разработке последующих проектов. Высота сжатия поршня уменьшена. Юбка имеет микропрофиль — специальный профиль канавки для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 имеют Т-образный профиль и предназначены для установки «тонких» поршневых колец. Поэтому, сравнивая модели 2101 и 21126 снаружи, можно понять общую тенденцию улучшения дизайна на основе новых научных разработок.
В процессе работы разные части поршня нагреваются неравномерно, поэтому чем выше температура, тем больше объем металла и больше тепловое расширение. В связи с этим на нижнем уровне размер меньше диаметра средней части. Поэтому в продольном сечении профиль будет сужаться. Нижняя часть юбки также может иметь меньший диаметр. Это позволяет образовывать масляный клин в пространстве между юбкой и цилиндром при движении вниз, тем самым улучшая центрирование в цилиндре.
