Поршневая группа

Поршневой ДВС имеет один из самых высоких КПД, самый широкий диапазон мощности (от 100 Вт до 80 МВт) и может работать на самых различных видах топлива (природный, промышленный и синтетический газ, газовый конденсат, бензин, керосин, спирты, эфиры, некоторые растительные масла, газойль, дизельное топливо, соляровое масло, мазут и всеядные, способные работать попеременно как на легких, так и на тяжелых нефтяных топливах). Поршневой ДВС не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо само образует рабочее тело, компактнее и легче, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов. Такие свойства обусловили массовое использование поршневых ДВС в энергетике и на транспорте. Доля ДВС производства энергии на транспорте составляет порядка 80 %, и всей энергии в мире – порядка 30 %.

Недостатки поршневой группы

Однако, такие преимущества компенсируются целым рядом недостатков.

1. Поршневые двигатели реализуют возвратно-поступательную кинематику, что приводит к потере энергии на инерции поршневой группы, а остановка поршня в верхней и нижней мертвых точках обуславливают проблемы со смазкой и отводом тепла маслом в зонах остановки поршневых колец.
2. Кроме того, нагарообразование в камере сгорания продуктами неполного сгорания и лакообразование на стенках цилиндра от деструкции масла способны существенно увеличивать зазоры в ЦПГ и КШМ за счет абразивного изнашивания, что приводит к потере характеристик двигателя: снижению мощности, увеличению расхода топлива, повышению токсичности отработавших газов, снижению ресурса масла и дальнейшему ухудшению условий сгорания топлива.

Профилактика лучше ремонта

Для снижения негативных факторов работы поршневого ДВС и обеспечения заданного ресурса применяют целый ряд мероприятий по направлениям:

• организация оптимального рабочего процесса сгорания топлива (управлением фазами, объемом подачи топлива, обеспечение необходимого избытка воздуха и качественного смесеобразования);

• выбор материалов деталей и технологических решений, обеспечивающих их надежность;

• управление подачей смеси, топлива и отвода отработавших газов;

• обеспечение качества смазки деталей трения, отвода тепла маслом из зон высокой температуры;

• предотвращение нагаро- и лакообразование, диспергирование частичек продуктов неполного сгорания и вынос их из зон трения в фильтр масла;

• организация отвода тепла от двигателя и поддержание оптимальной температуры.

Наиболее напряженным узлом ДВС является цилиндропоршневая группа как элемент камеры сгорания, где мгновенная температура достигает 1500 °С, а температура донышка поршня, поршневых колец, цилиндра и головки клапана – 300 °С.

Причины стука поршня