Поршневые кольца двигателя
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) поршневые кольца (ПК) служат для уплотнения между стенками цилиндра (гильз) и поршнем, за счет них создается компрессия в цилиндрах. Если при сборке в мотор забыть поставить ПК, двигатель не заведется, так как не будет обеспечено необходимое сжатие рабочей топливовоздушной смеси.
Рекомендуем: Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах для Лады Весты
В легковых автомобилях на каждом поршне стандартно устанавливаются по три кольца – два компрессионных и одно маслосъемное, причем, маслосъемные ПК могут быть наборными, то есть, состоять из нескольких элементов. Компрессионные поршневые кольца (КПК) служат для создания компрессии в цилиндрах, всегда изготавливаются из высокопрочного чугуна с различными присадками. Наибольшей прочностью обладает верхнее КПК, так как оно работает в самом тяжелом температурном режиме и испытывает максимальные нагрузки.
Маслосъемные поршневые кольца двигателя (МПК) нужны для отвода масла от стенок цилиндров, если кольца не будут выполнять свою функцию, двигатель будет расходовать масло. МПК могут быть как чугунными, так и стальными, причем, чугунные ПК почти всегда изготавливаются цельными, а вот стальные маслосъемные кольца бывает только наборными (составными). Стальное МПК на один цилиндр состоит из:
- двух пружинных стальных колец;
- осевого расширителя;
- радиального расширителя.
Каким он должен быть?
Поршень имеет два вида колец: компрессионные (не пропускают сгоревшие газы) и маслосъемные (снимают излишки масла со стенок цилиндра). По своей конструкции они не сплошные, а имеют разрез, который позволяет ободу не заклинивать при нагреве. Также разрез способствует упругому прижатию к стенкам цилиндра. Очень важную роль в работе колец и цилиндра имеет наличие теплового пространства в замках. Допустимый его диапазон от 0.3 до 0.6 миллиметров. Не соблюдение диапазона может привести к отсутствию и большим повреждениям в цилиндре.
Гораздо лучше цениться косой срез. Так как давление на стенки происходит равномернее за счет то, что его края немного тоньше.
Полезно знать о промежутках в замках. Иногда механики пытаются сделать тепловое пространство в замках минимальным до 0.2 миллиметров. Это не редко приводит к тому, что появляются задиры колец и цилиндров. И это естественно, так как при нагревании детали пространство в замке становится меньше (или полностью отсутствует) и оно врезается в стенки цилиндра.
Самый простой замок с прямым разрезом имеет один недостаток – его концы имеют высокое давление на цилиндр, точнее на его стенки. Это приводит, прежде всего, к утечке масла и к преждевременному износу стенок.
Для того, чтобы подытожить вышесказанное, перечислим, какие же характеристики должны быть у поршневых колец и каков должен быть тепловой зазор поршневых колец:
- Регуляция температуры. Это одна из важнейших функций, поскольку большая масса тепла, которое поглощается поршнем в период сгорания, будет отводиться. Если такого отвода тепла не будет – поршень расплавится за считанные секунды.
- Давление. Основная функция состоит в том, чтобы уплотнять. И полная реализация этой характеристики возможна только при соответственном давлении. Когда давление появляется, оно влияет на поршневые круги, а они в свою очередь прижимается к стенкам цилиндра. Чтобы прижатие было равномерным – необходимо равномерное распределение и правильный зазор в поршневых кольцах.
- Надежность и подача масла – маслосъемные. У них есть две маслосъемных перемычки, которые отвечают за необходимое количество подачи масла в размере 1-2 мкм. Если масло подается правильно – тогда расход его не большой, так же как и расход горючего. При этом будет максимально соблюдаться правило износа и срок службы будет увеличиваться.
В итоге, хотелось бы пожелать каждому автомобилисту и водителю, независимо от того, у него дизель или бензин, проверять самостоятельно или обращаться к специалистам в таком вопросе. Особенно, если речь идет об автомобилях с большим пробегом и больше 5 лет постоянной езды.
Техника промера
Выше не было сказано, что такое вертикальный или осевой зазор. Суть этого параметра станет ясна в ходе выполнения действий:
- Поднесите кольцо к боковой поверхности цилиндра;
- Установите кольцо внешней стороной в ту прорезь, которая для него предназначена;
- При помощи комплекта щупов определите величину зазора (см. рис.).
На схеме показано, как нужно измерять вертикальный зазор.
Именно так всегда промеряют осевой зазор колец
Теперь определим, какой зазор остаётся на поршневых кольцах между концами, если они, то есть кольца, находятся внутри цилиндра. Само кольцо погружают в моторное масло, а затем его нужно сдвигать по стенкам одного из цилиндров – того же, где оно будет «трудиться»:
Зазор промеряют, когда кольцо зажато стенками цилиндра
Для выполнения этой операции обычно используют поршень, если последний уже был демонтирован. Смысл в том, чтобы довести кольцо примерно до того уровня, на котором оно находится при работе мотора. Допустим, расточка блока производилась недавно. Тогда кольцо перемещают вниз на 3-5 мм (этого достаточно). А дальше, используя комплект щупов, операцию доводят до завершения.
Моторное масло, используемое для смазки колец, может быть любым. В двигателе успешно сгорает всё!
Это интересно: Вентилятор охлаждения двигателя: принцип работы, неисправности
Поршневые кольца
Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются с минимальным зазором в специальных канавках, выполненных на внешней поверхности поршня. Поршневые кольца являются уплотнительным элементом ЦПГ, посредством которого удается добиться необходимой герметизации камеры сгорания в устройстве поршневых двигателей.
Поршневые кольца бывают двух типов:
- компрессионные поршневые кольца;
- маслосъемные поршневые кольца;
Современные бензиновые и дизельные двигатели обычно имеют 3 кольца:
- первое (верхнее) компрессионное кольцо;
- второе (нижнее) компрессионное кольцо;
- маслосъемное кольцо;
Высокофорсированные бензиновые агрегаты могут иметь только 1 компрессионное кольцо, в то время как на поршне дизельного мотора могут быть установлены 3 компрессионных кольца.
- Применение компрессионного поршневого кольца позволяет реализовать скользящее герметичное соединение и создать эффективное уплотнение лабиринтного типа между поршнем и стенками цилиндра. Благодаря использованию компрессионных поршневых колец удается избежать прорыва отработавших газов из камеры сгорания в избыточном количестве. Допустимым количеством прорывающихся газов на ДВС с исправной ЦПГ считается показатель до 1%.
- Поршневые кольца дополнительно отвечают за регулирование количества моторного масла, которое остается на стенках цилиндров для смазывания самих колец и поршней, и препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания. Указанную функцию выполняет маслосъемное, а также частично второе компрессионное кольцо.
- Еще одной функцией поршневых колец является охлаждение поршней, которое обеспечивается благодаря отводу тепла от поршня путем передачи избытков нагрева на стенки цилиндров.
Кольца в цилиндрах двигателя работают в крайне тяжелых условиях, так как постоянно испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине к материалу изготовления, конструкции поршневых колец и способу их крепления на поршне выдвигаются особые требования. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна или упругой легированной стали. Для улучшенной износостойкости на поверхность компрессионного кольца в процессе производства наносят дополнительное покрытие. Материалом такого покрытия выступает хром или молибден.
Поршневые кольца имеют специальный замок. Замок поршневого кольца фактически представляет собой разрез. Благодаря такому замку упругое кольцо способно разжиматься и сжиматься подобно пружине.
Другими словами, поршневое кольцо представляет собой не окружность, а имеет дугообразную форму с зазором между концами в области разреза. После того, как поршневое кольцо устанавливается в цилиндр, происходит его сжатие. Зазор в области замка уменьшается до показателя 0.1- 0.5 мм, который определен конструкцией двигателя. При этом величина разреза не позволяет поршневому кольцу срываться с посадочного места на поршне.
Величина зазора поршневых колец для каждой модели двигателя является строго определенным параметром. Увеличение зазора поршневых колец приводит к разгерметизации и прорыву газов из камеры сгорания. Результатом становится потеря мощности двигателя. Уменьшение зазора поршневого кольца может привести к заклиниванию кольца в цилиндре двигателя после теплового расширения.
Заклинивание поршневых колец вызывает поломку самих колец, образование задиров на зеркале цилиндров и другие повреждения. Также некоторые производители предлагают специальные поршневые кольца без зазоров.
Маслосъемные кольца устанавливаются под компрессионными, отличаются более сложной конструкцией. Маслосъемное кольцо имеет форму короба с двумя гранями, а также внутренние щели. Грани выполняют функцию скребка, посредством которого лишнее масло удаляется со стенок цилиндра. Через щели маслосъемного кольца смазка отводится к поршневым дренажным отверстиям.
Среди наиболее распространенных неисправностей отмечается износ, разрушение и потеря подвижности поршневых колец. К ускоренному износу и разрушению часто приводит детонация и перегрев двигателя, потеря подвижности возникает в результате закоксовки поршневых колец. Подобная неисправность также называется залеганием поршневых колец, при этом первыми обычно залегают маслосъемные кольца.
Поршневые кольца ваз 2106
Замена
Итак, после того, как крышка поддона снята, можно взять головку на 14 с воротком и открутить две гайки крепления крышки шатуна. Более наглядно это показано ниже:
Когда обе гайки откручены, можно рукой снимать крышку, она обычно без всяких проблем легко вынимается:
Затем с определенным усилием необходимо надавить на болт шатуна рукой или даже ручкой молотка:
До того момента, пока поршень не выйдет с обратной стороны цилиндра наружу. Примерно это будет выглядеть следующим образом:
Делать это стоит довольно аккуратно, чтобы не повредить ни сам поршень, ни стенки цилиндра:
Далее можно приступать к снятию и замене поршневых колец, если цилиндры еще без выработки. Для этого аккуратно поддеваем ногтем или пальцем край кольца и выводим его из канавки поршня:
И аккуратно проворачиваем кольцо до тех пор, пока оно полностью на освободится из канавки:
После того, как все кольца, как компрессионные, так и маслосъемные сняты, можно измерить зазор, вставив их в цилиндр, и вставив щуп в отверстие между двумя краями:
Номинальным зазором колец является диапазон значений от 0,25 до 0,45 мм. Максимально допустимый зазор, при котором необходимо срочно менять кольца, является 1,0 мм.
Если значения превышают номинальные, производим замену колец на новые. После чего можно устанавливать все детали, в обратном снятию порядке
Стоит обратить особе внимание, что при установке колец их замки должны быть направлены в разные стороны для большей герметичности цилиндра
Установка
Подразумевается, что зазор между кольцом и площадкой посадочной канавки уже проверен и соответствует нормам.
Разложите поршни в сборе с шатунами и новые поршневые кольца в таком порядке, чтобы набор колец соответствовал данному цилиндру, на котором будет измеряться зазор в стыке.
Вставьте в первый цилиндр верхнее кольцо и протолкните днищем поршня внутрь, так, чтобы кольцо внутри цилиндра стало перпендикулярно его оси. Кольцо должно находиться в нижней части цилиндра, в положении, соответствующем нижней мертвой точке.
Зазор в стыке поршневого кольца измеряется щупом. Сравните результат с установленным значением.
Если зазор больше или меньше установленного, то повторите измерение, чтобы убедиться в возможности установки кольца.
Если зазор слишком мал, то его надо увеличить, так как в противном случае в процессе работы двигателя произойдет смыкание торцов кольца, что может вызвать серьезные поломки
Зазор в стыке поршневого кольца можно увеличить осторожно подпилив торцы тонким надфилем. Зажмите надфиль в тиски с мягкими губками и осторожно поводите по нему кольцо, удаляя лишний материал
Зазор может превышать установленный, но должен быть не более 1 мм.
Следует повторить измерение, чтобы убедиться в пригодности кольца.
Повторите измерения для каждого кольца, устанавливаемого в первый цилиндр, а также для каждого из колец, устанавливаемых в другие цилиндры.
После измерения зазоров в стыке колец и его корректировки, кольца можно устанавливать на поршни.
Первым устанавливается маслосъемное кольцо (самое нижнее на поршне).
Это кольцо состоит из трех деталей.
Установите в канавку разделитель/ расширитель.
Установите нижнюю направляющую маслосъемного кольца. При установке направляющих пользоваться приспособлением для одевания колец нельзя, так как возможна их поломка. Один конец направляющей вставьте в канавку поршня, между разделителем и горизонтальной площадкой канавки, и, прочно удерживая его, заведите пальцем в канавку второй конец кольца. Точно также установите вторую направляющую.
После установки всех деталей маслосъемного кольца убедитесь, что верхняя и нижняя направляющие свободно проворачиваются в канавке. Расставьте стыки маслосъемного кольца в соответствии с рисунком.
Следующим устаналивается среднее кольцо (номер 2). На этом кольце отштампована метка «R», которая должна быть обращена в сторону днища поршня.
Как подобрать
Зазор в поршневых канавках для верхнего 0,04-0,07, для нижнего 0,03-0,06 ; если зазор между цилиндром и поршнем более 0,15 то следует подбирать иную поршневую группу.
Как работают и зачем нужны тепловые зазоры поршневых колец
Существует два типа колец – уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные, оба показаны на приведенном рисунке
Само название говорит об их назначении:
- уплотнительные служат для обеспечения герметичности камеры сгорания, предупреждая проникновение из нее продуктов сгорания в картер двигателя;
- маслосъемные предназначены для удаления излишней смазки со стен цилиндра.
На старых, малооборотистых двигателях их стояло по пять-шесть штук (в зависимости от марки мотора), но на современных ДВС обычно используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.
Несмотря на различие в конструкции и назначении, у них есть одно общее – замок. Фактически так называется имеющийся промежуток между концами незамкнутой окружности. Говоря о замке, стоит помнить, что одно из его назначений – компенсировать тепловые расширения, возникающие в кольцах во время их работы.
Большинство материалов при нагревании удлиняется. При монолитной конструкции кольца, установленного в цилиндр двигателя, будут возникать напряжения, вызывающие его деформацию. Избежать этого позволяет свободное пространство между концами на кольцах.
Каким может быть допустимый зазор? При установке на поршень его величина в замке должна составлять от 0,6 до 0,3 мм.
Кроме того, надо знать, что требуется выдерживать допустимый боковой зазор между кольцом и стенкой. Необходимо обеспечить его значение в диапазоне от 0,08 до 0,04 мм.
Зачем это нужно? Для понимания того, как работает уплотнительное кольцо, приведен рисунок ниже.
Под воздействием давления отработанные газы, проходя в канавке между поршнем и кольцом, воздействуют с его внутренней стороны и увеличивают усилие прижима к цилиндру. Именно для подобной цели нужен зазор, в том числе тепловой, разделяющий боковые поверхности этих элементов.
Таким образом, обеспечив в замке допустимый зазор при установке колец (между их концами, а также боковой поверхностью и поршнем), будут созданы условия для нормальной работы мотора в значительном интервале температур. Кроме того, этому способствует и правильная взаимная их установка, показанная на рисунке ниже. Главное – обеспечивается разнесенное положение замков между собой.
Маслосъемные кольца ставятся ниже компрессионных. Их назначение – удалять со стенки цилиндра излишки масла. Его недостаток приведет к повышенному износу деталей, а избыток – к попаданию в камеру сгорания и образованию там нагара. Как работает такое кольцо, показано ниже.
Излишки масла снимаются со стенок цилиндра и отводятся в картер двигателя.
Таким образом, поршневые кольца создают оптимальные условия для сгорания топлива в ДВС, что во многом обеспечивается их конструкцией. Кроме того, во время установки в замке создается допустимый зазор, что сохраняет их работоспособность при значительном изменении условий работы ДВС.
Конструкция современного бензинового или дизельного мотора такова, что только совместная согласованная работа отдельных узлов и механизмов позволяет получить ожидаемые характеристики. И если рассматривать сгорание топлива, то обеспечение для этого оптимальных условий зависит от поршневых колец, а также от того, насколько выдержаны тепловые зазоры в замке при установке на поршень.
Зазор на поршневых кольцах: промеряем и оцениваем
Когда производится ремонт двигателя, владельцы авто часто спрашивают, какой зазор должен быть на поршневых кольцах. Этот вопрос распадается на два отдельных. Как для компрессионных, так и для маслосъёмных поршневых колец нормируются два параметра – вертикальный (осевой) зазор и величина зазора в замке. Оба параметра должны находиться в определённых пределах, но заметим сразу, что слишком большой осевой зазор, равно как чрезмерный зазор в замке – это ерунда по сравнению с тем, что будет, если установить кольцо с очень малым концевым зазором. В последнем случае, конечно, речь шла о зазоре в замке – по-другому его называют «концевым», и об этой величине мы должны рассказать подробней.
Зачем на поршне три кольца?
Два верхних кольца, устанавливаемых в канавки поршней, нужны для поддержания компрессии. На рисунке эти элементы обозначены цифрами «1» и «2». А нижнее кольцо, обозначенное как «3», является маслосъёмным:
Меньше, чем 3 кольца на поршне, в 4-тактных ДВС не используется
При работе двигателя происходит разогрев деталей, от нагрева металл расширяется, а величина всех зазоров уменьшается. Если зазор между концами кольца будет меньше, чем рекомендовано изготовителем, то после прогрева такое кольцо царапает стенки цилиндра. Замеры нужно производить без разогрева детали, причём само кольцо обязательно помещают в цилиндр:
Промер зазора нельзя выполнить, не имея доступа к блоку цилиндров
Чтобы узнать величину зазора, используют специальные щупы (планки). Обычно рекомендуемые величины находятся в следующих пределах: 0,2-0,5 мм. И всё же, обязательно сверьтесь с документацией!
Все знают, какой зазор является рекомендуемым для двигателей ВАЗ: на поршневых кольцах, создающих компрессию, он должен быть равен 0,25-0,4 мм (не меньше 0,25 мм). Для маслосъёмных колец подходят другие значения – 0,25-0,5 мм. Как видите, нижний предел здесь является одинаковым, но это верно не для всех ДВС.
Техника промера
Выше не было сказано, что такое вертикальный или осевой зазор. Суть этого параметра станет ясна в ходе выполнения действий:
- Поднесите кольцо к боковой поверхности цилиндра;
- Установите кольцо внешней стороной в ту прорезь, которая для него предназначена;
- При помощи комплекта щупов определите величину зазора (см. рис.).
На схеме показано, как нужно измерять вертикальный зазор.
Именно так всегда промеряют осевой зазор колец
Теперь определим, какой зазор остаётся на поршневых кольцах между концами, если они, то есть кольца, находятся внутри цилиндра. Само кольцо погружают в моторное масло, а затем его нужно сдвигать по стенкам одного из цилиндров – того же, где оно будет «трудиться»:
Зазор промеряют, когда кольцо зажато стенками цилиндра
Для выполнения этой операции обычно используют поршень, если последний уже был демонтирован. Смысл в том, чтобы довести кольцо примерно до того уровня, на котором оно находится при работе мотора. Допустим, расточка блока производилась недавно. Тогда кольцо перемещают вниз на 3-5 мм (этого достаточно). А дальше, используя комплект щупов, операцию доводят до завершения.
Моторное масло, используемое для смазки колец, может быть любым. В двигателе успешно сгорает всё!
Номиналы для разных ДВС Lifan
При установке новых моторных колец, не имеющих внешних дефектов, промер осевых зазоров проводить не обязательно. Как раз потому в литературе по ремонту значения этих зазоров не приводят. А вот зазор в замке кольца нужно измерять и оценивать, пользуясь рекомендациями изготовителя. Ниже перечислены предельные значения зазоров в замке.
Solano 620
Мотор седана Solano 620-й модели – это аналог двигателя Toyota 4A-FE, объём которого равен 1,6 л. Так что будем пользоваться рекомендациями этой компании (Toyota):
- Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
- Нижнее компрессионное (AE-92, AT-180): 0,150 – 0,400 (1,000);
- Нижнее компрессионное (AE-101, AT-190): 0,350 – 0,600 (1,200);
- Маслосъёмное: 0,100 – 0,500 (1,100).
В скобках указано предельное максимальное значение. При его превышении нужно проводить капремонт – растачивать блок и так далее.
Кроссовер X60
Здесь у нас находится двигатель, как в кроссовере Toyota RAV4 (1,8). Поэтому снова воспользуемся рекомендациями фирмы Toyota:
- Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
- Нижнее компрессионное: 0,350 – 0,600 (1,200);
- Маслосъёмное: 0,150 – 0,500 (1,050).
Надеемся, вопросов здесь не возникнет. Значения подходят для двигателя 1ZZ-FE (1,8 л).
17.10.1. Измерение отверстий цилиндров
| Рис. 447. Измерение диаметра отверстия цилиндра. Вставьте нутромер вертикально в отверстие цилиндра и постепенно опускайте его вдоль отверстия цилиндра в перпендикулярном положении относительно стенок |
Для измерения отверстий цилиндров требуется нутромер (рис. 447). Мы хотели бы предупредить вас, что пользоваться таким прибором непросто, так как при наклоне измерительных наконечников вы получите неверные результаты измерения. Если у вас нет нутромера или вы не умеете им пользоваться, то вы не сможете провести следующие работы. В этом случае лучше обратиться на СТО.
Измерения отверстия цилиндра следует проводить в продольном и поперечном направлении. При помощи нутромера измерьте диаметр цилиндра на расстоянии 10 мм от верхнего края отверстия цилиндра, а затем на расстоянии 10 мм от нижнего края отверстия цилиндра. Проведите еще один замер в центре отверстия цилиндра. Всего получится шесть результатов измерений. Запишите все полученные значения и сравните их с данными, приведенными в таблице регулировок и контроля. Помните, что нутромер в отверстии цилиндра должен располагаться под правильным углом, потому что даже малейший перекос ведет к получению неверных результатов измерений. Если нутромер вставлен, как это показано на рис. 447, то он может наклониться вправо или влево, в ходе проведения измерений. Стрелка прибора при этом будет постоянно возвращаться к средней величине, о которой и идет речь при измерении диаметра отверстия цилиндра.
| Рис. 448. Схема измерения отверстий цилиндров. Проведите измерения в каждом отверстии цилиндра в направлениях A (поперечное направление измерения) и B (продольное направление измерения). Измерения следует проводить в трех местах, а именно на глубине 1, 2 и 3 |
Запишите все 6 результатов для каждого цилиндра. Если вы нарисуете схему, похожую на рис. 448, то результаты измерений для большей наглядности лучше заносите в нее. Диаметр цилиндра нигде не должен отличаться больше чем 0,08 мм от номинального размера.
| Рис. 449. Измерение диаметра поршня |
Чтобы измерить зазор поршней, измерьте диаметр поршней (рис. 449) и запишите полученные значения всех диаметров поршней. Для определения зазора следует высчитать разницу между диаметром отверстий цилиндров и диаметром поршней.
В двигатель могут быть установлены поршни двух увеличенных (ремонтных) размеров, для чего необходимо расточить блок цилиндров.
carmanz.com
