Инженеры нашли выход. В головке блока, в местах, обращенных к цилиндрам, и по числу их имеются неглубокие выемки, где происходит воспламенение сжатого горючего. Эти выемки и являются камерами сгорания.
Форма камеры выбрана не случайно. Она должна быть такой, чтобы при сжатии происходило завихрение горючей смеси. Зачем нужно завихрение? Оказывается, оно способствует наиболее полному перемешиванию бензина с воздухом и лучшему распространению пламени.
Нижняя часть блока цилиндров вместе с крышкой-поддоном называется картером. В картере крепится кривошипный механизм и механизм газораспределения, а в поддоне помещается масло для смазки трущихся частей двигателя.
На рисунке показаны коленчатый вал, маховик, шатунно-поршневая группа и механизм газораспределения. Коленчатый вал имеет коренные и шатунные шейки. Шатунная шейка и две прилегающие к нему щеки образуют кривошип или колено. Вал вращается на коренных шейках, на коренных подшипниках, которые устанавливаются в картере двигателя. На заднем конце вала имеется фланец, к нему крепится маховик. На переднем конце укреплена распределительная шестерня, находящаяся постоянно в зацеплении с шестерней распределительного вала.
На специальных подшипниках в картере вращается коленчатый вал. Подшипники именуются коренными, число их в различных двигателях бывает различным – от трех и более, в зависимости от его размеров и мощности. Для облегчения ремонта и замены изношенных подшипники снабжены съемными вкладышами, покрытыми уменьшающим трение сплавом. Хорошо и удобно.
В особенно трудных условиях работает поршень, а значит, он должен быть прочным. Металлами, которые лучше противостоят высокой температуре, разному давлению продуктов горения, а также являются стойкими в отношении действия газов, зарекомендовали себя чугун и алюминий. Правда, алюминиевые поршни имеют перед чугунными некоторые преимущества: они легче и лучше отводят теплоту.
Поршень имеет форму стакана, перевернутого вверх дном. Верхняя часть его называется головкой, а нижняя – юбкой. В головке сбоку имеются канавки для упругих компрессионных и маслосъемных колец.
При работе двигателя масло в картере разбрызгивается, попадает на стенки цилиндров. На стенки – хорошо, но масло нельзя допускать в камеру сгорания. Если оно проникнет туда, то на днище поршня, на клапанах и стенках камеры сгорания образуется нагар. К тому же масло может забрызгать свечи и тогда не будет искры. Вот маслосъемные кольца и служат для того, чтобы во время движения поршня счищать масло со стенок цилиндра и сбрасывать его в картер.
Это семейство деталей образует шатунно-поршневую группу. Поршень напоминает собой стакан, изготовленный либо из алюминиевого сплава, либо отлитый из чугуна. Верхняя часть его называется головкой, а нижняя – юбкой. Головка заканчивается днищем. На теле поршня имеются канавки для компрессионных и маслосбрасывающих колец. Кольца изображены над поршнем. Шатун состоит из верхней и нижней головок и тела.
Компрессионные же кольца, наоборот, имеют целью не пропустить горючую смесь и газы из цилиндра в картер. А что же поршень? Оказывается, сам он выполнить эту задачу не в состоянии. И вот почему. При работе двигателя поршень нагревается и, значит, расширяется. Если бы диаметр поршня точно соответствовал диаметру цилиндра, то при расширении его бы просто заклинило. Чтобы избежать этого, поршень делается немного меньше диаметром, чем диаметр цилиндра, следовательно, между его стенкой и стенкой цилиндра имеется небольшой зазор. Таким образом, в первые минуты работы двигателя, пока поршень не нагрелся, в этот зазор могут свободно уходить и горючее, и газы. Но не уходят, а препятствуют этому компрессионные кольца. А что же, они разве не расширяются? Кольца, конечно, тоже расширяются, но они не сплошные, имеют разрез с зазором. При нагревании кольцо удлиняется, а диаметр не изменяется – заполняется только зазор.
Интересно, что в расчете на расширение поршня форма его стакана не круглая, а овальная. Почему?
Опять по той же причине: избежать заклинивания.
Мы уже знаем, что поршень соединяется с шатуном с помощью специального прочного стального пальца. В тех местах поршня, где находятся отверстия для пальца, стенки стакана для прочности утолщены. А раз здесь больше металла, то и расширение при нагревании будет значительнее. Вот почему в местах крепления пальца поршень вроде бы немного сдавлен.