Все о поршневых кольцах. Часть 1 — принцип работы.

Как подбирать поршневые кольца?

Замена поршневых колечек – это одна из операций капитального ремонта

Купить лицензионную оригинальную деталь безусловно важно, но это не единственный вопрос, на котором стоит фокусироваться. Основа капремонта – грамотная дефектовка с использованием поверенного измерительного инструмента высокой точности

Не нужно быть экспертом, чтобы понимать, что одно дело заменить кольца на малом пробеге (60-80 тыс. км) по причине закоксовки, а совсем другое – замена колечек по причине физического износа, наступающего на пробеге, близком к проведению капремонта. Так вот, в первом случае, достаточно просто заменить комплект уплотнений, а во втором – необходимо детально осматривать всю «поршневую».

Предмет осмотра – это весьма обширная тема, излагать которую – удел отдельной статьи. Поэтому, остановимся на паре поршень-цилиндр. К моменту капремонта наступает такой износ цилиндров, при котором заводские кольца не в состоянии обеспечивать надежное уплотнение. Тогда говорят о том, что цилиндры необходимо расточить, а кольца и поршни – заменить на аналоги с ремонтными размерами.

Подробности о ремонтных размерах обычно указываются в книге по эксплуатации

Для покупки поршневых колец важно знать точную марку двигателя и размеры поршня/цилиндра. Фирма выбирается на свой вкус, но лучше оригинала обычно не отыскать

При этом важно овладеть навыками отличия подделки от оригинала. В их числе – осмотр кромок колечек (все должны быть одинаковыми), замка (цвета побежалости и грубой обработки не допускаются) и пр.

Как заменить поршневые кольца самостоятельно

Конечно, замена колец – процедура довольно трудоемкая. Она требует аккуратности и определенных умений, но по большому счету сложного в ней ничего нет (если не снимать двигатель). Для этого нужно:

  • снять головку блока цилиндров, соблюдая все рекомендации производителя автомобиля;
  • слить масло, снять защиту маховика и поддон картера двигателя;
  • снять маслозаборник;
  • провернув коленвал, установить нужный поршень в нижнюю мертвую точку;
  • открутить крышку шатуна и снять ее;
  • вытащить поршень вместе с шатуном из цилиндра, толкая его вверх деревянной рейкой;
  • очистить поршень от нагара. По его маркировке установить класс поршня, приобрести соответствующий ему новый комплект поршневых колец;
  • каждое новое кольцо перед установкой сначала вставляется в цилиндр для проверки зазора в замке. Зазор должен соответствовать величине, указанной в руководстве по эксплуатации автомобиля. Если он меньше необходимого, то торцы замка аккуратно подпиливаются надфилем;
  • поршни тщательно очищаются от нагара. Отверстия, предназначенные для слива масла, также прочищаются подходящей деревянной палочкой. Очищенные канавки смазываются чистым моторным маслом;
  • одеваются кольца начиная с маслосъемного. На одной из сторон кольца стоит маркировка «ТОР» (вверх), которая указывает, как оно должно быть установлено в поршень. Замки должны устанавливаться через 120 градусов относительно друг друга. Это исключит сквозное проникновение через них газов. Нельзя одевать кольца «витком», такая установка может сопровождаться появлением микротрещин, которые приведут к их поломке;
  • произвести сборку в обратной последовательности, параллельно очищая все чистой ветошью и смазывая свежим моторным маслом. Поршни должны устанавливаться именно в те цилиндры, откуда они были сняты. Также и крышки шатунов с шатунными вкладышами должны надеваться на те же шатуны, с которых их сняли.

Если износ шатунных вкладышей позволяет использовать их повторно, то замену делать не стоит, так как для этого понадобится расточить шейки коленвала. Самостоятельно такую работу без опыта качественно выполнить не получится.

Инструменты, необходимые для проведения работ

Для замены колец понадобятся:

  • наборы рожковых и накидных ключей, а также вороток с удлинителем и головками номиналом от 10 – 19;
  • динамометрический ключ;
  • спец. обжим (оправка).

Кроме того, понадобится герметик устойчивый к воздействию масла. Он пригодится во время установки прокладок поддона картера и клапанной крышки.

И вроде бы ничего сложного в перечисленных выше действиях нет, если замену производить не снимая двигатель с автомобиля. Однако есть нюансы, без учета которых двигатель с новыми кольцами долго не проработает. Когда цилиндр достигает предельной стадии износа, на поверхности его зеркала образуется «ступенька». Ударившись об нее, новое кольцо либо сразу сломается, либо получит трещину, которая в итоге все равно приведет к его поломке. Кроме того, канавки старого поршня также имеют износ, поэтому притирка новых колец к цилиндру будет затруднена или вовсе невозможна. Это значит, что дефектовку поршневой группы и цилиндров лучше доверить профессионалам.

Расточкой и хонингованием цилиндров также должны заниматься квалифицированные специалисты. К тому же эту работу выполнить без снятия двигателя невозможно. Поэтому перед тем как браться за дело, стоит хорошо подумать, реально оценить свои силы и возможности. Чтобы результатом ремонта не стала замена поршневой группы в целом, или того хуже – не пришлось бы сдавать двигатель в капитальный ремонт.

Установка натяжителя цепи ГРМ

Если у вас двигатель 157QMJ серии — делаем следующее: отворачиваем на корпусе натяжителя заглушку; вставляем в нее тонкую плоскую отвертку и начинаем закручивать болтик пока шток натяжителя не зайдет внутрь корпуса.

Не отпуская отвертки с одновременным придерживанием корпуса натяжителя, свободными пальцами — вставляем натяжитель в цилиндр, прикручиваем его болтами и только потом отпускаем отвертку и заворачиваем на место заглушку.

Если у вас двигатель 139QMB серии, то делаем так: выкручиваем из корпуса натяжителя заглушку и вынимаем пружину; задвигаем внутрь корпуса шток; устанавливаем в цилиндр натяжитель; вставляем в корпус пружину и заворачиваем заглушку.

После установки поршневой не забываем произвести регулировку тепловых зазоров клапанов и обкатать двигатель.

Как правильно проверять маслосъемные кольца

Если посмотреть на рабочие условия маслосъемных колец, то сразу становится понятно, как несладко приходится этим деталям. Зачастую стандартного комплекта хватает примерно на 150 000 км пробега, правда, некоторые автомобилисты утверждают, что их автомобили проездили и 500 км без всякой замены. Кто знает, возможно, это и так, ведь продолжительность жизни этих деталей зависит от эксплуатационных условий транспортного средства. Если же машина вынуждена работать чуть ли не на пределах своих возможностей, то понятно, что поломки двигателя следует ожидать намного раньше.

На «здоровье» маслосъемных колец существенно сказывается и несвоевременная замена масла, особенно, если используемая смазочная жидкость относится к категории «низкокачественных». Чаще всего применение такого масла проявляется в залегании колец. Также следует следить и за состоянием воздушного и топливного фильтров.

Определить необходимость замены маслосъемных колец можно по нескольким характерным признакам их износа. Во-первых, расход масла существенно увеличивается, а во-вторых, в начале движения или после кратковременных остановок (к примеру, в пробках или на светофорах) из выхлопной трубы могут появляться клубы сизого дыма.

Более того, к тревожным признакам износа стоит отнести испарения и протечки масла, а если «новая» жидкость еще и потемнела быстро, то избежать замены колец точно не получится. Не лишним будет проверить свечи зажигания: в нормальном состоянии они должны быть чистыми, а если это не так, то, скорее всего, придется посетить сервис или заняться ремонтом самостоятельно.

При обнаружении любого из названных признаков износа, необходимо сразу провести диагностику маслосъемных колец. Выполнение этой процедуры не займет много времени и не потребует каких-то особых знаний. Все, что от вас требуется, – отсоединить шланг вентиляционной системы, и если давление картерных газов окажется повышенным, значит, кольца уже не справляются со своими обязанностями.

Что нужно для проверки маслосъемных колец

В случае с маслосъемными кольцами, необходимый набор инструментария определяется способом диагностики этих элементов. Если вы проводите экспресс-диагностику, то есть проверяете маслосъемные кольца «здесь и сейчас», то для реализации задуманного вам не понадобится практически никаких специальных инструментов. Достаточно будет стандартного набора, включающего в себя отвертки, тиски, плоскогубцы и прочие элементы, имеющиеся в арсенале автомобилиста. Но если вы решили удостовериться в неисправности маслосъемных колец на практике, то дополнительно придется подготовить кусок прозрачной трубки и прозрачный фильтр (именно прозрачный, так как лишь с его помощью мы сможем увидеть, летит с двигателя грязь или нет).

Отсоединив трубку отсоса картерных газов, следует подсоединить в разрыв фильтр вместе с кусочком шланга. После недели активной езды вы заметите, как в баночке фильтра скапливается масло, и если с маслосъемными кольцами и правда не все в порядке, то она может доверху наполниться буквально за несколько дней.

Признаки износа колец

Работа поршневых колец сопровождается постоянным трением о стенки цилиндра. Поэтому они постепенно изнашиваются, а это влияет на работу силовой установки. За счет снижения уплотняющей функции колец в цилиндрах падает компрессия. В результате:

  1. Силовая установка теряет мощность.
  2. уменьшается динамика набора скорости автомобилем.
  3. повышается расход топлива.
  4. появляется «жор» масла.
  5. возникают проблемы с запуском мотора.

В современных автомобилях ресурс поршневых колец достигает 1 млн. км пробега. Но это возможно только при правильной эксплуатации автомобиля и регулярного проведения технического обслуживания с заменой расходных материалов.

Правильная установка поршневых колец

Рано или поздно ваш мотор износится и потребует либо смены поршневых колец, либо поршневой в целом.

Вроде поменять поршневые кольца – это рядовая задача, доступная каждому, кто мало-мальски знаком с устройством и принципом работы примитивного четырехтактного мотора. Но, к сожалению, люди страшатся потратить 15 минут своего невероятно драгоценного времени на прочтение литературы и запихивают все в мотор по принципу (а так и стояло. наверное, работать будет). Ну, флаг вам в руки и скорейшего обращения в сервис.

Итак, берем поршень и видим 3 проточки под установку поршневых колец. Никаких ограничительных стопоров на 4-тактных моторах нет, как на 2-тактных двигателях, например.

На 4-тактных моторах есть два вида поршневых колец. Первые два, которые устанавливаются в две верхние проточки, являются компрессионными. Исходя даже из названия понятно, что они отвечают за наличие компрессии в вашем моторе и должный удерживать собой газы, образовывающиеся в момент вспышки за счет горения топлива в камере сгорания.

Следующие три кольца являются маслосъемными. Тут тоже сразу ясно их предназначение. Они отвечают за снятие масла, которое покрывает стенки цилиндра в тот момент, когда поршень возвращается вниз. Если эти кольца будут пропускать, то масло будет оставаться на стенках цилиндра, а это чревато тем, что мотор начнет поджирать масло, и, естественно, появится дым.

Как устанавливать первично? Да, в принципе, как и стояли с завода, в том же порядке, но во избежание ошибок показываем еще раз.

Первоначально ставим главное маслосъемное кольцо: то, которое имеет волнообразную структуру. Установить его проще некуда, так как оно самое эластичное из всех.

Дальше ставим верхнее и нижнее ТОНКИЕ маслосъемные кольца. Они немного тверже, но с их установкой тоже не должно возникнуть проблем.

Теперь ставим поршневые компрессионные кольца: те, которые более толстые и «твердые». Первоначально устанавливаем нижнее, затем верхнее. Поставить их немного сложнее, так как они менее эластичны и более твердые. Сломать вам их вряд ли удастся, но вот при совершенно кривых руках погнуть их проще некуда.

Думаете, на этом все? Нет!

Дело в том, что кольца еще нужно правильно расположить на поршне, чтобы замки колец (место пропила) не попадали друг на друга. Проще говоря, нужно, чтобы пропил нижнего кольца не был расположен прямо над пропилом верхнего кольца.

Начинаем с верхних поршневых колец.

Замок нижнего кольца располагаем посередине над полостью клапана, например, впускного (можно и выпускного, тут разницы нет).

Замок же верхнего кольца располагаем строго в противоположной стороне от нижнего кольца. Соответственно, если замок нижнего кольца над полостью под впускной клапан, то замок верхнего над полостью под выпускной клапан.

Теперь переходим к маслосъемным кольцам. Эти кольца точно так же нужно расположить, чтобы ни один замок не совпал. Поэтому верхнее кольцо располагаем над отверстием под поршневой палец, с правой стороны.

Второе же (то, которое нижнее) располагаем с противоположной стороны, также примерно посередине отверстия под поршневой палец.

Последнее же волнообразное маслосъемное кольцо ставим в любую из четырех получившихся секций между отверстием под палец и полостью под клапан.

А теперь к вашему вопросу: что за ерунду нам тут втирает автор? И зачем так кропотливо выставлять положение всех 5 колец?

Объясняем. Все это мы делали, чтобы не получилось так, что когда один замок располагался над другим, через эти замки не проходят газы (в случае с поршневыми кольцами) и не оставалось на стенках масло (в случае с маслосъемными кольцами).

Если брать во внимание поршневые кольца, то это потеря компрессии и пропуск раскаленных рабочих газов до маслосъемных колец, которые не рассчитаны на такие внезапно появившиеся высокие рабочие температуры. Как итог, кольца после определенного времени могут сгореть. Если же обратиться к маслосъемным кольцам и совпадению замков на них, то у нас не будет полностью сниматься масло: оно будет доходить до поршневых колец, что приведет к закоксовыванию канавок колец, и как итог они залягут, а потом сгорят

Если же обратиться к маслосъемным кольцам и совпадению замков на них, то у нас не будет полностью сниматься масло: оно будет доходить до поршневых колец, что приведет к закоксовыванию канавок колец, и как итог они залягут, а потом сгорят.

Как результат, вы получите сгоревшие кольца и износ поршневой.

Итог: выставить замки колец перед установкой – это дело 2 минут, а срок службы мотора данная операция может продлить на десятки часов.

Знакомимся с маслосъемными кольцами

Итак, поршневые кольца, к которым относятся и маслосъемные, играют огромную роль в устройстве транспортного средства. Состоит этот комплект из трех элементов: верхнее компрессионное, компрессионно-маслосъемное и нижнее маслосъемное кольцо. От их работоспособности зависит множество параметров: это и разгонная мощность, и токсичность выхлопных газов, и пусковые свойства движка, и расход топлива с маслом

Так что следить за их состоянием очень важно

Итак, главная функция таких колец – отвод теплоты от поршня. В противном случае на нем появятся различные дефекты – прогары, задиры – что приведет к некорректной работе. Деталь будет заклинивать в цилиндре. Еще благодаря им обеспечивается герметичность камеры сгорания, а следовательно, минимизируется перемещение газов из цилиндра в картер и в обратном направлении. Кроме того, регулируется смазывание сопрягаемых элементов. Ведь и масляное голодание, и его избыток приводят к негативным последствиям. А поступление жидкости в камеру сгорания должно быть очень ограниченным либо же исключено полностью.

Прежде чем говорить о неисправностях, замене и раскоксовке маслосъемных колец, уделим немного внимания их конструкционным особенностям. Неразъемные детали на сегодняшний день утратили свою популярность и даже сняты с производства. Из-за повышенной жесткости они не могут достаточно прилегать к поверхности и тщательно удалять масло.

Существуют детали, состоящие из двух и трех частей. В комплект первых входит само кольцо и спиральная пружина. К их достоинствам относится повышенная гибкость, благодаря которой обеспечивается плотное прилегание к стенкам цилиндра. Пружина настолько прижимается к внутренней стороне кольца, что конструкция получается цельной. Трехэлементные кольца состоят из распорной пружины и двух стальных пластинок. В основном они нашли свое применение в бензиновых моторах. К плюсам следует отнести максимально плотное прилегание по всему периметру.

Принцип работы

Основной задачей маслосъемных колец служит отведение масла. Излишки смазки направляются через специальные каналы в полость поршня, а затем стекают в поддон картера.

Существует несколько вариантов устройства колец:

  1. Неразъемные сделаны из чугуна с проточкой по внешнему диаметру и канавками для отвода масла. Главным недостатком таких деталей является малая упругость и слабое прилегание к цилиндру.
  2. Состоящие из двух частей. Основная задача такой сборки – управление количества масла. Небольшая часть его уходит на мертвых точках. Конструкция состоит из самого кольца и пружины – расширителя. Круглая деталь изготовлена из стали или серого чугуна. По внутреннему диаметру выполнена полукруглая проточка для установки расширителя. Устанавливается спиральная или пластинчатая пружина радиального расширения. Его функция повышать упругость сборки, а также обеспечивать равномерное прилегание к цилиндру. Кроме этого, внешние кромки кольца обладают фасками. Они работают по принципу скребка – угол улучшает отведение масла. Дополнительное хромирование рабочих поясов кольца увеличивает его долговечность. Это актуально для дизельных моторов с их повышенной степенью сжатия.
  3. Наборные из трех частей. Для бензиновых двигателей они имеют наибольшее распространение. Конструкция состоит из двух стальных пластин и разжимающей их распорной пружины. Она может иметь осевое, радиальное и тангенциальное расширение.

Плоские хромированные детали толщиной до 0,7 мм независимы друг от друга. Это позволяет им равномерно прилегать к стенкам цилиндра, а также не допускать попадания масла в камеру сгорания. Так возрастает риск обеднения смазки рабочей пары агрегата. Производители двигателей решили этот вопрос уменьшив диаметр компрессионных колец.

Зазор в замке

Прорезь в поршневом кольце принято называть замком. Этот зазор  необходим, но он создает и очевидную проблему – в этом месте газы из цилиндра могут спокойно проникать в картер. Поэтому он должен иметь минимальную ширину при сборке, но не нулевую – из-за неравномерности теплового расширения цилиндра, кольца и поршня замок может свестись, после чего кольцо сломается.

Для каждого конкретного двигателя, исходя и из материалов, и из рабочего диапазона температур задается минимальный тепловой зазор в замке – при сборке мотора проверяем зазор в замке, чтобы он был не меньше нижнего порога номинала.

Износа кольца и цилиндра приводит к тому, что кольцо «расходится», зазор в замке растет, как растут и потери давления и масло проникает в камеру сгорания. Исходя из этого, задается максимальный размер зазора, при превышении которого кольцо заменяется новым.

Сравним величины номинального зазора для разных двигателей:

  • ВАЗ-2108: 0,25-0,45 мм;
  • ГАЗ-24: 0,25-0,6 мм;
  • Honda CR-V (мотор K20A4): 0,2-0,35 мм.

О чем нам говорят эти цифры? Минимальный предел зазора в замке нового кольца у отечественных двигателей близок, но вот максимальный выше в моторе с меньшей степенью форсировки: потери давления при этом сохраняются терпимыми. У японского же мотора материалы подобраны лучше, охлаждение верхнего кольца эффективнее, поэтому снижается минимальный размер,  и «вольностей» при сборке допускается меньше. Максимальный предел при дефектовке отличается – на моторах ВАЗ он составляет 1 мм, ГАЗ – 1,2 мм, у «Хонды» же верхнее компрессионное кольцо считается изношенным уже при зазоре 0,6 мм, с каким еще можно было бы собирать новый мотор двадцать четвертой «Волги».

Зазор в замке – это важный показатель при дефектовке мотора. Заводя кольцо на разную высоту, где цилиндр изнашивается по-разному, можно без нутромера узнать степень износа: в верху, где кольцо не соприкасается со стенками, цилиндр сохраняет номинальный диаметр, и именно в этом месте зазор в замке отображает износ кольца. Опускаясь ниже, кольцо расширяется, указывает на увеличение диаметра цилиндра ближе к середине, затем снова сужается. Грубо, но достаточно показательно  рассчитываем разницу в диаметрах цилиндра на разной высоте, отталкиваемся от измеренного зазора.

Предположим, номинальный диаметр цилиндра – 78 мм, что соответствует окружности 122,522 мм. Измеренный зазор в замке при установке кольца вверху – 0,4 мм, длина самого кольца – 122,122 мм. Теперь опускаем его к центру цилиндра и измеряем зазор 0,8 мм – из окружности 122,922 мм получаем диаметр 78,25 мм. Такой метод не учитывает то, что цилиндр становится бочкообразным или яйцевидным, и в середине кольцо прилегает к стенкам не всей поверхностью. Тем не менее, изменение зазора в замке указывает нам, что проблема двигателя не в износе колец, которые просто заменить: потребуется расточка цилиндров.

Что такое поршневые кольца, их назначение

Поршневые кольца представляют собой упругие незамкнутые элементы, которые устанавливаются в специальные канавки на корпусе поршня. Изготавливают их из стали или чугуна повышенной прочности, а сверху покрывают легирующим материалом. Легирующее покрытие еще больше увеличивает прочность, а также снижает скорость износа.

Обычно в поршень вставляются 3 кольца: 2 компрессионных (занимают 2 верхних канавки) и 1 маслосъемное (нижняя канавка). Задача компрессионных колец – не допустить прорыва раскаленных газов вдоль поршня в картер двигателя. Маслосъемное – снимает лишнее масло с зеркала цилиндра, не давая ему попасть в камеру сгорания. Кроме того, кольца снижают температуру поршня, передавая практически половину тепла его поверхности на стенки цилиндра.

Когда поршневые кольца перестают справляться с возложенными на них задачами, ввиду своего износа, двигатель автомобиля сигнализирует об этом проявлением соответствующих симптомов.

Признаки износа поршневых колец

О том, что износ дошел до критической стадии, свидетельствует синий или черный дым из выхлопной трубы. Это указывает на то, что излишки масла попали в камеру сгорания мимо маслосъемного кольца и сгорели там вместе с топливом. Черный дым, выходящий из трубки вентиляции картера, говорит о том, что компрессионные кольца из-за износа допускают прорыв газов из камеры сгорания в его полость.

Критический износ сопровождается снижением компрессии (способность удерживать давление) в цилиндрах двигателя. Это означает, что часть газов, образовавшихся при сгорании топливной смеси, которая должна была толкать поршень, прорвалась в картер, не совершив полезную работу. Именно это приведет к падению давления в цилиндре, следовательно, двигатель потеряет часть мощности. Наблюдается повышенные расход масла.

Проверяется компрессия специальным прибором – компрессометром. Когда номинальные значения давления неизвестны (нет инструкции по эксплуатации), сначала оно измеряется в сухом цилиндре, затем через свечное отверстие заливается немного моторного масла, и замер делается заново. Если компрессия повысится, значит, требуется замена колец. Подобные признаки могут наблюдаться и в случае их «залегания».

Такую проблему, если случай не сильно запущен, можно исправить при помощи специальных присадок к топливу. Двигатель, имеющий карбюраторную систему, можно попробовать очистить спреем для удаления нагара, который впрыскиваются непосредственно в карбюратор. Если удаление нагара с камеры сгорания эффекта не дало, то выход только один – замена поршневых колец и чистка канавок.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий