Поршень воспринимает давление газов в цилиндре во время рабочего хода и выполняет вспомогательные такты (впуск, сжатие и выпуск).

В поршне различают: днище 7 (рис. 29), воспринимающее давление газов, головку 8 с канавками 4 для поршневых колец 5 и 6 и боковые стенки - юбку 10, служащую для направления движения поршня и передачи бокового давления на стенки цилиндра.

Рис. 29 - Поршень двигателя ЗИС-120:
1 - замковое кольцо; 2 - канавка; 3 - бобышка; 4 - канавки для поршневых колец; 5 - компрессионные кольца; 6 - маслосъемное кольцо; 7 - днище; 8 - головка; 9 - разрез; 10 - юбка; 11 - поршневой палец.

Днище чаще всего плоское. Головка поршня 10 (см. рис. 27) выполняется с утолщенными стенками.

Поршневой палец устанавливается в отверстиях двух бобышек 3 (рис. 29). Бобышки делаются в головке поршня или ниже ее, соединяясь с ней в последнем случае приливами.

Поршни отливаются чаще всего из алюминиевых сплавов (двигатели ГАЗ-51, ЗИС-120, М-20 и др.) и реже из чугуна (двигатели ЗИС-5М, ЯАЗ-204).

Чтобы ускорить приработку поршней в новом двигателе и избежать задиров при больших нагрузках, поршни покрывают тонким слоем олова (так называемые луженые поршни - двигатели ГАЗ-51, М-20, ЯАЗ-204).

Во время работы двигателя поршень (в особенности из алюминиевых сплавов) расширяется от нагревания в большей степени, чем цилиндр. Поэтому между поршнем и цилиндром приходится оставлять зазор. Для того чтобы уменьшить этот зазор, избежать стуков и перекосов поршней при непрогретом двигателе и заклинивания их при рабочей температуре, применяют поршни, у которых: а) юбка имеет разрез, позволяющий ей слегка пружинить при расширении поршня от нагревания; б) юбка овальной формы; большая ось овала располагается в плоскости действия боковых сил, создающих давление поршня на стенки цилиндра (т. е. в плоскости качания шатуна).

На рис. 29 показан поршень с косым разрезом 9 по всей длине юбки, а на рис. 30 - с П-образными разрезами, не доведенными до нижнего обреза боковой овальной юбки.

Рис. 30 - Поршень двигателя ГАЗ-51

Однако и при минимальных зазорах между поршнем и цилиндром неизбежна утечка газов из цилиндра. Чтобы избежать этой утечки, в верхних канавках головки поршня устанавливают несколько разрезных пружинящих колец, плотно прижимающихся к стенкам цилиндра. Эти поршневые кольца 5 (см. рис. 29) называются компрессионными (или газоуплотнительными).

Чтобы воспрепятствовать попаданию масла в камеру сгорания, где оно бесполезно сгорает, оставляя нагар, в одном или в двух нижних поршневых кольцах 6 выполняется ряд прорезей. Избыток масла, снимаемый этими кольцами со стенок цилиндра, через прорези в кольце и отверстия в канавке стекает внутрь поршня и возвращается в картер двигателя. Эти поршневые кольца называются маслосъемными.

Встречаются маслосъемные кольца без прорезей. В этих случаях по окружности поршня протачивается специальная канавка, в которой собирается масло, снимаемое кольцом. Через отверстия в поршне масло из канавки возвращается в картер двигателя.

В двигателе ЗИС-5М, имеющем чугунные поршни, кроме компрессионных и маслосъемных поршневых колец, дополнительно устанавливается маслозадерживающее кольцо ниже поршневого пальца. Назначение этого кольца - задерживать масло между поршнем и стенками цилиндра. Образующаяся здесь масляная подушка играет роль амортизатора, не допускающего возникновения вибраций поршня и стуков в цилиндре вследствие зазора между поршнем и стенками цилиндра.

В некоторых двигателях (ЯАЗ-204) между поршневыми кольцами и канавками устанавливаются стальные пружинящие кольца-расширители. Их назначение - обеспечить плотное прилегание колец к стенкам цилиндра при износе и уменьшении упругости колец.

Поршневые кольца делают из специального чугуна, причем для повышения износоустойчивости верхнее поршневое кольцо иногда покрывают слоем пористого хрома, а остальные кольца лудят для ускорения и улучшения качества приработки (двигатели ГАЗ-51, ЗИС-120, М-20).

Поршневой палец 11 (см. рис. 29) шарнирно соединяет поршень с верхней головкой шатуна. Изготовляют его из углеродистой или легированной стали пустотелым для уменьшения веса (легированная сталь содержит в отличие от простой углеродистой больше обычных примесей кремния, марганца и т. д. или специальные добавки хрома, никеля, ванадия и других элементов, улучшающих свойства стали).

Осевое смещение поршневого пальца и порча им стенок цилиндра предотвращается чаще всего:

а) двумя пружинящими разрезными замковыми кольцами 1, находящимися в канавках 2 бобышек около концов пальца (например, в двигателях ГАЗ-51, ЗИС-120, М-20);

б) одним разрезным замковым кольцом 1 (рис. 31, а), установленным в выточке верхней головки шатуна и входящим наполовину в кольцевую канавку на наружной поверхности пальца (двигатель ГАЗ-ММ).

Рис. 31 - Способы крепления поршневого пальца в верхней головке шатуна:
а - замковым кольцом; б - стяжным болтом; 1 - замковое кольцо; 2 - стяжной болт.

При наличии замковых колец палец, поворачиваясь в головке шатуна или в бобышках поршня (плавающий палец), изнашивается более равномерно.

В некоторых же двигателях (ЗИС-5М) поршневой палец наглухо зажимается стяжным болтом 2 (рис. 31,6) в разрезной верхней головке шатуна. Стяжной болт входит в углубление на поверхности пальца и препятствует его смещению относительно верхней головки шатуна. При таком креплении палец поворачивается только в бобышках поршня, поэтому в бобышках устанавливают обычно бронзовые втулки.