что такое вытеснитель на поршне
Поршня с вытеснителями 4g18, почему они не нужны!
Данную запись сочинил, так как наблюдаю не очень грамотные решения по увеличению степени сжатия, в частности мотора 4g18.
Прикладываю рисунки для пояснения и фото самой камеры сгорания.
1 В положении поршня с вытеснителем в ВМТ видим детонационные щели.
В этих местах будут в первую очередь возникать очаги детонации. В них больше неравномерности продувки и горения топливно-воздушной смеси. То есть порог детона с такими поршням раньше!
2 Очень тщательно надо подойти к расчету самого вытеснителя, недоход поршня 4g18 0,35мм, прокладка 0,35мм. Если высота и диаметр превышает минимальный размер в диаметре камеры сгорания, то будет постоянно встреча. Датчик детона будет постоянно звенеть!
Если необходимо зажимать наш мотор 4g18, то правильнее это делать фрезеровкой ГБЦ.
Расчет есть в моей записи про доработку ГБЦ: www.drive2.ru/l/8438663/
Но надо учитывать, что при смещении ГБЦ относительно коленвала двигаются фазы газораспределения. В нашем случае на запаздывание. Для точной настройки используют разрезные шестерни и выставляют вал/валы с помощью рейки и микрометра.
Про такие элементарные вещи почему надо поршня максимально облегчать, а не наращивать на них «мясо», даже не рассказываю.
Нужно больше мощности! Часть третья
В предыдущих двух записях было всё подготовлено для апсайзинга и, вроде бы, дело за малым — поставить поршневую, но это далеко не так…
Для начала была снята поршневая, требующая замены. Отворачиваем головку, выставляем поршень в ВМТ и видим…
Недоход 1.5 миллиметра и просто кучища нагара на днище поршня (любителям лить М8В в бенз привет). Головку не сфоткал в этот момент, но, как ни странно, нагара на ней такого небыло — был просто налёт, который смылся очистителем для карба.
Хона нет, задиры и царапки присутствуют
Снимаем поршень с шатуна…
Прихватывало его неоднократно, примём особо жестоко со стороны впуска и это очень странно…
Впринципе пофик, т.к. цилиндр всёравно в расточку буду отдавать, а поршень на металлолом. У нас есть новая поршневая, которую нужно готовить к установке, а готовить там немало
Первое, что было сделано — увеличено продувочное окно в поршне. В стоке оно 17мм, но с помошью развёрток, напильников и шкурки увеличиваем его до 22мм
Это совсем немного улучшит наполнение горючей смессью камеры коленвала, т.к. не будет моментов, когда впускное окно в гильзе будет закрыто
Затем устанавливаем временно поршень на шатун, накидываем на него цилиндр, переводим в ВМТ, и, отмечаем как нужно подпилить юбку поршня, чтобы в ВМТ впускное окно было полностью открыто. Снимаем, подпиливаем, снова ставим и радуемся тому, что с поршнем мы разобрались
В результате юбка была подпислена на 1мм. Как видно на фото, в ВМТ впускное окно полностью открыто
Далее начались работы с цилиндром…
Т.к. сборка конвейерная, то естесственно во всех делалях ни о какой подгонке говорить нельзя, поэтому нужно было совместить продувочные каналы горловины картера и рубашки цилиндра, а также убрать «лишнюю» дюралы во впускном канале, которая собой немного (по 1мм с каждой стороны) закрывала продувочное окно в гильзе. Т.к. у меня нет бор-машинки, то пришлось всё делать старым дорым проверенныйм напильником, а точнее надфилями. Всё впринципе достаточно просто, но это долго и муторно. Фотки «до и после» не делал. На эту работу ушло несколько долгих зимних вечеров
Также не стоит забывать, что шпишьки, на которые крепится цилиндр в диаметре 10мм, а вот отверстия для этих шпилек в самом цилиндре 11мм, и, соостветственно, даже совместив каналы, при установке цилиндр немного сдвинется и вся наша работа пойдёт коту под хвост. Чтобы этого не произошло, были выточены шпильки с расширением у нижнего основания
Далее нужно было решить вопрос с головками. Их у меня две разных по объёму, но ниодна из них не подходила под новый цилиндр, т.к. на нём гильза над рубашкой выступала всего 1,5мм, а привалочная плоскость на обоих головках была утоплена в тело на 3мм, и при установки головка телом упиралась в рубашку цилиндра и привалочная плоскость не касалась гильзы
Сначала я попробывал всё это дело поправить точильным камнем… 5 вечеров шорканья им дали результат — я сточил 0,4мм. Тут я понял, что для приведения одной головки в нужное состояние мне нужно не менее 25 дней, а головок у меня две… Вобщем я начал искать мастерские по ремонту гбц, чтобы мне фрезернули головки на станках. И тут оказалось самое забавное то, что если на сайте такой компании указано без прайса «делаем любые работы», то эти компании нифика не умеют, ну или не хотят уметь) Таких оказалось 3 штуки — все они меня послали со словами «ну мы не знаем как закрепить эти головки в станке». Последняя четвёртая оказалось не такой — на сайте был прайс-лист на работы без всяких «делаем всё», но я решил рискнуть и поехать туда. Мастер при виде головок от моего мопеда, немного выпучил глаза, спросил от чего сеи железяки и удивился, что ещё кто-то ковыряет такой металлолом так тщательно) Затем спросил что именно нужно сделать, отметил всё маркером, написал записочки и воткнул их во свечные отверстия каждой головки. Потом со словами «я смутно представляю как их крепить в станке, но завтра придут парни, которые что-нть придумают». Счастья моему небыло предела)
На следующий день уже забрал отфрезерованные детали
Теперь, когда всё готово, нужно определиться с тем какой толщины прокладку нужно изготовить под цилиндр. Берём паранит произвольной толщины и вырезам прокладку, ставим порщень на шатун, накидываем цилиндр и смотрим, чтобы недохода поршня небыло вовсе, а в НМТ нижние кромки продувочных и выпускного каналов были вровень с днищем поршня
Мне повезло с первого раза и мне подошла прокладка из паранита толщиной 0.4мм
После того, как прокладка подогнана, можно собирать и примерять головку.
Вкручиваем шпильки, мажем герметиком горловину картера (необязательно), одеваем прокладку, мажем прокладку герметиком (необязательно), одеваем кольца на поршень, мажем канавки колец маслом (обязательно), мажем гильзу маслом (обязательно) и одеваем гильзу на поршень
Одеваем головку… Вот тут, то и случилось то, что я и предполагал… 175-ая головка не подходит, если всё делать по-феншую, описанному абзацем выше. Т.к. привалочная плоскость сей головки 6мм, а толщина стенок гильзы 4мм, то 2мм пливалочной плоскости торчат в цилиндр и поршень в ВМТ упирается в эти 2мм привалочной плоскости. Выходы из этой ситуации следующие:
— Сделать недоход (опытным путём выяснилось, что нужен недоход в 1 мм)
— Подложить медное (аналогично предыдущему пункту, т.е. кольцо толщиной в 1мм)
— Поставить 200-ую головку
Все варианты мне не нравились, т.к. во всех случаях я получал уменьшение степени сжатия, а она мне нужна не менее 12-ти. Но делать нечего, и т.к. математически всё высчитывать мне было очень неохото, то я прибегнул к старому проверенному способу — проверить маслом )
Первый вариант (недоход + 175-ая головка) самый простой — выразаем прокладку нужной толщины из паранита, собираем цпг, ставим поршень в ВМТ и через свечное отверстие шприцем заливаем масло в камеру сгорания. Было залито что-то около 19 кубов, и степень сжатия при такой КС будет около 11,4. Нам этого мало и из-за более толстой прокладки поршень на 1мм уходил ниже нижних кромок продувочных окон, а из этого следовало, что полезный ход поршня убавился на 1мм. Иными словами — этот вариант полный отстой.
Второй вариант (медное кольцо + 175-ая головка) по степени сжатия также получится 11,4, но в нём хотя бы с полезным ходом всё нормально, т.е. каналы открываются ровно на столько на сколько нужно. Итого — вариант лучше чем первый, но тоже не нравится.
Третий вариант (200-ая головка) оказался неожиданным, т.к. в КС залилось всего 17 кубиков масла и степень сжатия получилась 12,6, т.е. какраз ровно столько сколько мне и нужно. Неожиданно в том плане, что при математическом расчёте в пердыдущей записи я не учёл, что днище поршня сферическое, т.е. посути днище поршня ещё и является вытеснителем, и степень сжатия 9,5, указанная в паспорте, получается только при недеходе в 1.5мм + медное кольцо 0.5мм. А это ровно столько был недоход на старой поршневой (см. первое фото)
В итоге было решено отказаться от 175-ой головки и поставит 200-ую, т.к. с ней я получаю нужную степень сжатия и красивую, ровную камеру сгорания
Фото окончательно собранного мотора не делал, т.к. смысла нет, ибо он точно такой же с виду как и был ранее)
V8 Ч.24: Поршни с вытеснителями, часть первая.
Мысль с повышением степени сжатия витала давно, для реализации есть несколько выходов:
1. Самый простой, это фрезеровка ГБЦ на 2,2мм на гбц старого образца от изначальной СЖ 6,7, много не выжмешь, в лучшем случае получим СЖ 7,9. (Маловато будет, маловато.)
2. Поршни с вытеснителями, тут две ветви:
— Поршни под заказ.
— Использование поршней 53х (402х) с последующей фрезеровкой плоскости. ( годно только на 4,7л так как 523й поршень ниже на 4мм)
3. Сочетание первого и второго методов, в итоге на выходе получаем СЖ порядка 9,5-10едениц + — это мой выбор.
Поршни под заказ, были отклонены, так как найти кто изготовит подобные не вышло, а ковка сильно бьет по карману. (дополнение, есть контора в РФ, которая готова изготовить подобные литые поршни, цена вопроса 24000руб+, Ковка порядка 35000руб)
В итоге взор пал на поршни ЗМЗ 53
Сами поршни бывают нескольких видов, нового и старого образца, у старого жаровой пояс 6мм, у нового 8-10мм, нам нужны последние.
Были приобретены поршни КМЗ и отправлены на доработку.
С днища поршня по бокам снимается 3,5мм середина остается как есть и служит вытеснителем с приданием формы под камеру сгорания. Чертежик прилагается.
Все бы нечего, но меня терзали сомнения по поводу противовесов и длинной юбки поршня 53го.
И как оказалось не зря.
Был взят для наглядности коленвал с 88м ходом 523й и поршень 53й с 66м шатуном.
Вставляем и смотрим.
Противовес коленвала упирается в поршень и не дает шатуну дальше залезть.
Это не удивительно когда есть возможность сравнить 53й и 532й поршни, можно наглядно увидеть разницу.
Болгарку в руки и вперед, безжалостно кромсать поршень. (все равно на выброс)
Итог, нужно сфрезеровать энную часть юбки и сделать проточку по краю по 10мм с боков (дабы не кромсать усилители сильно) на 53м поршне, по подобию 523го полностью укоротить юбку. Теоретически прочность не должна сильно пострадать в таком случае.
V8 Ч.27: Поршни с вытеснителями, часть третья. (развесовка и С.Ж.)
Была обточена юбка поршней, по образцу 523го:
Так же выведен вытеснитель:
Выводился до оптимального состояния, без понижения степени сжатия существенного, скругления по вытеснителю дадут уменьшения мертвых зон, способствуют лучшему перемешивание смеси и препятствуют детонации.
Полировались наждачной бумагой: 240, 350, 500, 800, 1500. (полировку до зеркала, считаю бессмысленной.)
Развесовка
Поршни 53 КМЗ (фрезерованные под 4,7л):
1. 519гр 700мг
2. 521гр 115мг
3. 522гр
4. 517гр 200мг
5. 524гр
6. 516гр 200мг
7. 519гр
8. 521гр 700мг
(вес до выведения вытеснителя)
Вес пальцев: 146гр один, 149гр один, остальные по 147гр.
Общий вес палец+поршень подгонялся под 662гр, к сожалению вывести полностью до грамма не вышло, пилить некуда уже, разброс 2гр, макс. 3гр у одного, будут убираться путем обточки пальцев.
Степень Сжатия
Для вычисления степени сжатия, пришлось измерять объем вытеснителя, для этого была вылита форма из воска с парафином, края пластилин, это для плотной фиксации с оргстеклом.
Результат 20куб.см +- погрешность формы 2куба.
Поправка, прокладка 10,4куб.см
Далее проливка камеры сгорания в ГБЦ
ГБЦ старого образца, изначальная заявленная заводом степень сжатия 6,7:1
Три проливки, итог 80-82кубов С.Ж. вышла 6,8:1-6,7:1 (не исключена погрешность, так как проливка осуществлена шприцем, а не бюреткой) на 4,7л с плоским поршнем будет 7,4:1
Плюс вытеснитель того 60куб.см а это финальная степень сжатия 9,3:1
Но надо учитывать что это без фрезеровки ГБЦ, а если снять 2мм за 10ку улетишь в легкую.
Что такое поршневая группа: общая теория и поршни СТК
Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.
Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.
Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуются.
Требования, которым должна соответствовать эта деталь:
Очертания поршня за более сто пятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.
Устройство поршня
В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение.
Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.
«Жаровым поясом» (огневым) называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.
Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведёт к его прогоранию.
По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец к цилиндру и к поверхностям канавок.
Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.
Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня.
«Юбкой», называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности.
Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока. Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий.
На поверхность юбки (или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.
Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена.
Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015 мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует контакту со стенками цилиндра.
Одним из факторов, определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения.
Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.
Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.
В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ.
На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова.
В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании. У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции, основанных на новых научных разработках.
Когда речь заходит об отечественных машинах (ВАЗ, Приора и пр.) приходиться всерьёз рассматривать компанию СТК и её продукцию. Самара Трейдинг Компани (сокращённо – «СТК») не случайно стала одним из самых популярных производителей поршневых групп. Всё дело исключительно в производстве, ведь оно уникально в своём роде.
Самым сложным и, в то же время, важным технологическим процессом при изготовлении поршневых систем является литьё. Однородность и прочность материалов, жаростойкость и твёрдость – всё это играет важнейшую роль. Стоит какому-то коэффициенту отклонится на 1% и поршень застрянет в цилиндре, шатун может легко искривиться и даже заклинить, нарушив целостность и исправность всего силового агрегата.
Полуавтоматические устройства и специальные высокотехнологические станки позволяют компании СТК осуществлять литьё поршней на высочайшем уровне. Данной технологии нет равных, на протяжении долгих десятилетий и благодаря кропотливой работе инженеров фабрика создаёт самые качественные поршневые кольца и поршни. Несмотря на автоматизацию всех процессов, процедура изготовления каждого поршня контролируется людьми. Каждый продукт проходит целую линейку тестов.
Стоит лишь посетить любую станцию техобслуживания и задать вопрос автомеханику «Какой поршень идеально подойдёт отечественному автомобилю?», и вы услышите ответ: «СТК». Всё дело в том, что каждый механик желает выполнить работу так, чтобы клиент не возвращался к нему и не приходилось нарушать гарантийные обязательства.
Несмотря на лидирование компании СТК существуют и другие неплохие аналоги, например, Кострома-мотордеталь. В сравнении с китайскими и европейскими поршнями, Кострома хорошо показала себя в отечественных машинах, однако сама конструкция этого поршня не способна уберечь водителя от самой зловещей неисправности – столкновения поршня и клапанов.
Безвытковые Поршни СТК, содержащие специальные проточки, не влияют пагубно на клапана головки блока цилиндров. Поэтому в случае гидравлического удара, даже при срыве цепи газораспределительного механизма, когда поршни «летят» вверх, а клапана – вниз, исход их столкновения невозможен, если в двигатель установлены поршни СТК. Всё благодаря специальным канавкам, проточенным в головке каждого поршня – новшеству инженеров самарской компании.
Если ваш автомобиль уже давно б/у, его компрессия вас вовсе не радует и вы отлично понимаете, что настало время менять поршневую, помните: оптимальными для двигателя будут поршневые группы Самара Трейдинг Компани (СТК).
Более подробно про поршни СТК можно прочесть здесь и здесь.