Поршни современных двигателей работают в чрезвычайно тяжелых условиях, характеризующихся:
– воздействием высокого давления газов;
– контактом с горячим рабочим телом;
– движением с переменной по величине и направлению скорости.
Воздействие силы давления носит ярко выраженный динамический характер. Газовые нагрузки вызывают значительные напряжения в материале поршней и обусловливают высокие удельные давления на рабочие поверхности, сопрягаемые с другими деталями.
Кроме того, нагрев и окисление капель топлива в дизеле в значительной степени протекают при недостатке кислорода. В указанных условиях из-за крекинга капель образуются частички углерода – сажа, а пламя характеризуется значительной степенью черноты и усиленной лучеиспускающей способностью. По этим причинам отдельные участки поршней дизелей могут нагреваться больше, чем поршни карбюраторных двигателей, не смотря на то, что соприкасаются с газами, имеющими меньшую среднюю температуру.
Нагрев поршня опасен, прежде всего, вследствие возможной потери его подвижности – «заклинивания», вызываемого значительным тепловым расширением. Кроме того, повышение температуры поршня лимитируется коксованием масла в зоне поршневых колец, а также снижением прочности материала.