10.1. Потери на трение в цилиндропоршневой группе и подшипниках

Наибольшие потери в двигателе вызваны трением поршня в цилиндре. Условия смазки стенок цилиндра являются далеко неудовлетворительными. Слой масла на стенке цилиндра при положении поршня в НМТ находится под действием горячих отработавших газов. Для уменьшения расхода масла маслосъемное кольцо снимает часть его со стенки цилиндра при движении поршня к НМТ, однако слой смазки между юбкой поршня и цилиндром сохраняется.

Наибольшее трение вызывает первое компрессионное кольцо. При движении поршня к ВМТ это кольцо опирается на нижнюю поверхность поршневой канавки поршня и давление, возникающее при сжатии, а затем сгорании рабочей смеси, прижимает его к стенке цилиндра. По-скольку режим смазывания поршневого кольца наименее благоприятен вследствие наличия сухого трения и высокой температуры, то потери на трение здесь являются самыми высокими. Режим смазывания второго компрессионного кольца является более благоприятным, но трение остается значительным. Поэтому число поршневых колец также оказывает влияние на величину потерь трения цилиндропоршневой группы.

Другой неблагоприятный фактор - прижатие поршня вблизи ВМТ к стенке цилиндра давлением газов и силами инерции возвратно-поступательно движущихся масс. У высокооборотных автомобильных двигателей инерционные силы имеют большую величину, чем газовые. Поэтому наибольшую нагрузку шатунные подшипники имеют в ВМТ такта выпуска, когда шатун растянут инерционными силами, приложенными к его верхней и нижней головкам.

Сила, действующая вдоль шатуна, раскладывается на силы, направленные по оси цилиндра и нормально к его стенке.

Подшипники качения в двигателе выгодно использовать при больших действующих на них усилиях. Целесообразно, например, размещать коромысла клапанов на игольчатых подшипниках. В качестве подшипников поршневого пальца в шатуне раньше также применяли роликовые подшипники, особенно в двухтактных двигателях большой мощности. Поршень и подшипник поршневого пальца двухтактного двигателя в большинстве случаев подвергаются нагрузке только в одном направлении, поэтому в подшипнике скольжения не может образовываться требуемая масляная пленка. Для хорошего смазывания подшипника скольжения в верхней головке шатуна на всей длине его втулки в этом случае выполняются поперечные смазочные канавки, расположенные на таком расстоянии друг от друга, чтобы при качании в этом месте могла образоваться масляная пленка.

Для получения малых потерь на трение в цилиндропоршневой группе необходимо иметь поршни, обладающие небольшой массой, малое число поршневых колец и защитный слой на юбке поршня, предохраняющий поршень от задира и заклинивания.