Все о поршневых кольцах. Часть 2 – материалы изготовления.

Поршневые кольца установка

1 Перед установкой колец необходимо проверить зазор в их замках.

2 Разложите кольца по порядку в соответствии с нумерацией поршней/цилиндров.

3 Установите в первый цилиндр верхнее компрессионное кольцо. Протолкните его поршнем в глубь цилиндра, установив его у нижнего края цилиндра, на пределе хода поршня.

4 Измерьте зазор в замке набором плоских щупов. Лезвие щупа должно входить в замок кольца с небольшим натягом.

Рис. 20.4. Установив поршневое кольцо в цилиндр, замерьте зазор его замка с помощью набора плоских щупов

Сравните результаты с данными Спецификаций. У новых колец замок должен быть не меньше, чем указанный в Спецификациях. Маловероятно, чтобы оригинальные запасные части Toyota поставлялись бракованными; если зазор отличается от предписанного или кольцо в цилиндр «не лезет», проверьте, те ли кольца вы приобрели. Совершенно невероятно, если зазор в замках новых колец окажется слишком большим. Убедитесь в том, что вы взяли кольца нужного размера, именно для двигателя Toyota и именно той модели, а не для какого-нибудь иного.

5 Если зазор в замке кольца слишком маленький (что маловероятно для оригинальных запчастей Toyota), его нужно расширить, иначе в процессе работы двигателя концы кольца сомкнутся, приведя к серьезным повреждениям. В идеальной ситуации новые поршневые кольца должны обеспечивать необходимый зазор в замках и быть готовыми к установке. На худой конец, можно увеличить зазор, сняв немного металла с торца кольца тонким надфилем. Зажмите надфиль в тисках с мягкими губками и водите торцом кольца по надфилю, держа его строго перпендикулярно, снимая необходимое количество металла. Будьте осторожны – кольцо острое и хрупкое.

6 На новых кольцах нежелательно иметь и увеличенный зазор, свыше 1,0 мм. Если зазор слишком велик, проверьте еще раз, того ли размера кольца вы приобрели для конкретного двигателя и конкретного размера цилиндров. Возможно, износ цилиндра слишком велик или его неправильно расточили.

7 Повторите процедуру замера зазора для всех колец первого цилиндра, затем для колец остальных цилиндров. Не забудьте держать кольца и поршни в комплекте, чтобы они подошли при сборке к цилиндрам.

8 Теперь, когда все кольца проверена! и зазоры откорректированы, можно установить их на поршни.

9 При установке колец используется та же технология, что и при их снятии. Установите сначала пружину маслосъемного кольца в третью канавку (см. рис. 20.9,а).

Рис. 20.9,а. Установите пружину-расширитель маслосъемного кольца в третью канавку поршня…

Если пружина-расширитель имеет фиксирующий язычок, зацепите его за маслосгонное отверстие внутри канавки. При установке трехкомпонентного маслосъемного кольца установите тонкие нижнее маслосъемное кольцо, сместив его замок на 120° по отношению к замку расширителя, и верхнее маслосьемное кольцо, сместив его замок на 120° по отношению к замку нижнего кольца. Тонкие кольца («лапшу»! устанавливайте руками (см. рис. 20.9,б) – инструментом их можно сломать.

Рис. 20.9,б…а затем установите тонкие нижнее и верхнее маслосъемные кольца

При установке двукомпонентного маслосъемного кольца сначала установите пружину-расширитель, затем тонкое маслосъемное кольцо, сместив его замок по отношению к замку расширителя на 180°. Следующим устанавливайте второе компрессионное кольцо. Проследите, чтобы второе компрессионное кольцо было правильно установлено надписью «ТОР» или точкой, обращенной вверх, а скребком – вниз. Верхнее компрессионное кольцо устанавливайте последним, также меткой «ТОР» вверх. Расположите замки компрессионных колец таким образом, чтобы они были смещены на 120° по отношению к замкам маслосъемных колец, но при этом не находились над отверстиями поршневых пальцев (см. рис. 21.5,а-в).

Рис. 21.5,а. Расположение замков поршневых колец – двигатели выпуска до 2000 года рабочим объемом 2,0 л

Рис. 21.5,б. Расположение замков поршневых колец – бензиновые двигатели 2000 года выпуска рабочим объемом 1,8 л

Рис. 21.5,в. Расположение замков поршневых колец – бензиновые и дизельные двигатели выпуска с 2001 года рабочим объемом 2,0 л

Примечание. Разные производители поршневых колец могут давать и другие указания по их установке – следуйте их инструкциям. Не перепутайте компрессионные кольца местами – их можно отличить по форме сечений.

Смотрите видео: Правильная установка поршневых колец

Проверка состояния поршневых колец

Как вы уже поняли, режим работы колец является крайне тяжелым. Это связано с огромным давлением, трением и повышенное температурой. В связи с этим, происходит их естественный износ, который наступает, обычно, после 150 000 километров. Однако, многие водители утверждают, что их мотор выдерживал и по 500 000 километров. Такие результаты могут получиться только при очень правильной эксплуатации автомобиля, в остальных же случаях, износ колец наступает достаточно рано.

Выход из строя поршневых колец раньше положенного срока обычно наступает при использовании некачественного масла или его смешивании с другим

Немало важно, также, контролировать состояние воздушного и топливного фильтров, особенно, при езде по сильно запыленной дороге. Кроме всего прочего, не перегружайте и не перегревайте двигатель. Образование нагара, вследствие повышенных температур, способствует залеганию колец

Образование нагара, вследствие повышенных температур, способствует залеганию колец.

Как понять, что поршневым кольцам требуется ремонт? Для этого необходимо обратить внимание на расход масла. Повышенный расход смазочного вещества является самым первым признаком неисправности поршневых колец. Масло попадает в камеру сгорания и из выхлопной трубы появляется дым сизого цвета

Масло попадает в камеру сгорания и из выхлопной трубы появляется дым сизого цвета.

Кроме того, о неисправности поршневых колец можно судить по загрязнению свечей зажигания и утечке масла и его испарениям в местах установки прокладок и сальников.

Возможные неисправности поршневых колец, их внешние признаки и причины

Основная неисправность поршневых колец – износ (преждевременный износ) в процессе продолжительной (неправильной) эксплуатации авто. Кольца отечественных производителей рассчитаны на 150, а ведущих мировых – на 300 тыс. км. Однако иногда служат и до 500 тыс. км.

Но вот неправильная эксплуатация авто может эти пробеги существенно снизить. Причем возможно и лавинообразное разрушение поршневых колец в результате сильного перегрева двигателя или его работы при недостаточной смазке.

Первым признаком неисправности колец может быть:

  • потеря двигателем мощности (снижение тяги в результате снижения компрессии);
  • повышенный расход масла (черный выхлоп, сизый дым, протечка масла через уплотнители);
  • увеличение расхода топлива.

Причем они между собой взаимосвязаны. Заметим также, что эти признаки МОГУТ свидетельствовать о возможной неисправности колец. Но необязательно являться виновником этих нарушений в работе двигателя.

Более точная диагностика колец заключается в проверке компрессии в цилиндрах и состояния цилиндропоршневой группы с помощью сжатого воздуха.

Какие бывают поршневые кольца

Многим водителям знакомы принципы работы двигателя внутреннего сгорания. В нем много комплектующих, определяющих нормальное функционирование всех систем агрегата. Например, такие, казалось бы, незначительные детали, как поршневые кольца, выполняют достаточно важную функцию в работе мотора.

Если эти детали износились, это сразу отражается на производительности мотора, резко возрастает потребление топлива и моторного масла. Но для того, чтобы поставить новые кольца самостоятельно, нужно разобраться в их видах и особенностях. Если по незнанию поставить на поршень комплект не того диаметра или установить детали в неправильном порядке, это может быть чревато необходимостью капитального ремонта двигателя.

В данной статье мы рассмотрим, какие бывают их виды, что такое «тепловой зазор поршневых колец», как сделать оправку для их установки своими руками и некоторые другие моменты.

Замена поршней

Перед выполнением ремонтных работ ВАЗ 2106 прежде всего необходимо тщательно вымыть двигатель, чтобы исключить попадания внутрь мелких частиц и грязи. Демонтированный мотор лучше положить на надежную полку, расположенную на удобной высоте. Из инструментов для замены нужно приготовить:

  • наборы накидных и торцевых ключей;
  • набор головок;
  • динамометрический ключ;
  • специальное съемное приспособление для колец;
  • набор плоских щупов;
  • штангенциркуль;
  • нутромер;
  • молоток.

При разборке следует тщательно запоминать расположение всех деталей ВАЗ 2106, делать пометки, а лучше сфотографировать.

Этапы работы

  1. Сначала нужно снять головку блока цилиндров.
  2. Следующий шаг — снятие поддона для обеспечения доступа к коленвалу и шатунам.
  3. Затем ключом на «36» нужно провернуть коленвал пока не будут максимально выдвинуты гайки шатунов.
  4. Далее головкой на «14» откручиваем две гайки, удерживающие крышку шатуна, и снимаем крышку.
  5. Чтобы вытянуть поршень, нужно усилием руки или с помощью ручки молотка надавить на болт шатуна. Поршень должен выйти с обратной стороны. Разбирать нужно аккуратно, чтобы не повредить поршень и поверхности стенок цилиндра.
  6. Далее снимаем кольца с поршней, поддевая их пальцем или ногтем и вынимая из канавки. Проворачиваем изделие до тех пор, пока оно полностью не покинет канавку.

    Разжимаем пальцами зазор

  7. После снятия все детали нужно промыть керосином, а канавки тщательно вычистить. Поверхности все нужно протереть и проверить на наличие дефектов: царапин и трещин.
  8. С помощью нутромера делаются измерения износа: в четырех плоскостях в перпендикулярных направлениях. При превышении износа 0,15 мм или наличии царапин выполняется расточка блока до их полного удаления, а также подгоняются необходимые размеры.
  9. Далее подбираются шатуны и поршневые пальцы для замены. После подбора их нужно вставить. Для этого необходимо нагреть головку шатуна и надеть на шатун поршень. Палец следует вставлять с оправкой. В вертикальном положении шатунный палец не должен выпадать.
  10. Для вывода о необходимости замены деталей, нужно снять размеры зазоров между кольцами и цилиндром. Для этого изделия вставляются в цилиндр и измеряется зазор в замке, он не должен быть больше 0,45 мм.

    Как правильно измерить зазор

  11. Далее последовательно устанавливаются поршневые кольца с помощью специального приспособления.
  12. Замок первого кольца нужно установить на 30 градусов от оси пальца. На остальных замки устанавливаются относительно друг друга на 120 градусов.

    Схема расположения изделий

  13. Перед установкой детали нужно смазать машинным маслом. Сборка осуществляется в обратном порядке.

Выполняя самостоятельно замену поршневой группы на ВАЗ 2106, следует внимательно следить за последовательностью установки.

Какие материалы применяются для изготовления поршневых колец

При изготовлении колец применяются различные материалы, такие, как чугун, нержавеющая сталь, хром и молибден. Чугун сочетает в себе невысокую стоимость и достаточно высокие эксплуатационные характеристики, чем вызвано его широкое распространение.

В состав нержавеющей стали входит большое количество хрома для увеличения жаростойкости и сопротивляемости износу. Благодаря этому кольца из «нержавейки», как и хромированные, лучше сопротивляются высоким температурам, нежели чугунные. Поскольку первое компрессионное кольцо работает в условиях недостатка смазки, необходимо учитывать и этот фактор при выборе материала для него. Как нельзя лучше для покрытия подходит все тот же хром. Хромированные изделия намного лучше сопротивляются истиранию.

Статья в тему: Трещина в блоке или головке блока цилиндров, симптомы, как определить и заделать

Молибден применяется в качестве покрытия рабочей части колец с целью увеличения их ресурса

Помимо этого, молибденовые поршневые кольца быстрее прирабатываются к стенкам цилиндров, что особенно важно в случае их замены при проведении капитального ремонта двигателя

Как подобрать поршневые кольца

Подбор поршневых колец означает, что размеры поршневых колец в обязательном порядке должны соответствовать как размерам поршней, так и размерам цилиндров. Добавим, что производить подбор поршневых колец по размеру немного легче сравнительно с подбором самих поршней. Так происходит благодаря тому, что ремонтные поршневые компрессионные и маслосъемные кольца для различных моделей двигателей в большей или меньшей степени сегодня являются взаимозаменяемыми. Это означает, что можно приобрести как оригинальные поршневые кольца, так и подобрать детали стороннего производителя.

Подбор колец по размерам

Подбирать кольца необходимо с учетом следующих базовых параметров:

  • высота поршневого кольца;
  • диаметр поршневого кольца;

Любой качественный аналог, который имеет необходимые размеры, зачастую становится без всяких проблем. Для полной уверенности необходимо также учитывать радиальную ширину поршневых колец, а точнее соответствие данной ширины канавкам поршня. Другими словами, глубина канавок в отдельных случаях может оказаться недостаточной.

Что касается компрессионных колец, такие кольца конструктивно схожи, зачастую имеют одинаковую или практически одинаковую радиальную ширину, так что проблем после установки правильно подобранных по размеру колец из этой группы обычно не возникает. Подбор маслосъемных колец, напротив, требует повышенного внимания как к самой конструкции кольца (коробчатые, наборные маслосъемные кольца), так и дополнительного уточнения их радиальной ширины по специальным каталогам изготовителя колец.

Хотелось бы добавить, что подбирать поршневые кольца для дизельных двигателей сложнее. Компрессионные кольца для дизелей имеют молибденовое покрытие, а также отличаются трапецеидальным профилем, который дополнительно может иметь разные углы. Маслосъемные кольца в дизелях обычно коробчатые, но и данный факт необходимо проверять по каталогам, так как встречаются случаи установки на дизельный двигатель наборных колец.

Обратите внимание, что ставить на дизель поршневые кольца от бензинового двигателя крайне не рекомендуется. Одновременно с этим в отдельных случаях допускается вариант установки поршневых колец с дизеля на бензиновый мотор

Какие поршневые кольца лучше

Помимо выбора из доступных номинальных и ремонтных размеров колец потребуется также отдельно подобрать материал изготовления.  Вполне справедливо утверждение, что поршневые кольца для маломощного низкооборотистого двигателя, который был разработан 10-15 лет назад (даже при учете их полного соответствия по размерам), смогут нормально и долговременно функционировать в высокофорсированном силовом агрегате с турбонаддувом.

Дело в том, что материалы, нанесенное покрытие и допуски по геометрии колец вполне могут отличаться

На указанные факторы в процессе подбора следует обращать пристальное внимание, особенно в случае отсутствия точных данных в каталогах изготовителя.  Также следует добавить, что кольца для новых двигателей обычно хорошо работают в старых ДВС, но не наоборот

Верхнее кольцо является наиболее сильно нагруженным в процессе работы ДВС. По этой причине такие кольца изготавливаются из легированного чугуна, который также получает плазменное напыление хрома или молибдена. Хром имеет пористую структуру, что позволяет эффективно удерживать нужное количество моторного масла. Покрытие хромом или молибденом позволяет повысить уровень износостойкости колец, а также обеспечивает низкий коэффициент трения во время контакта со стенками цилиндра.

Достаточно качественными принято считать чугунные поршневые кольца. Такие детали выполнены из высокопрочного чугуна, который обладает улучшенными свойствами и активно противостоит износу. Маслосъемные кольца бывают хромированными, а также без покрытия хромом. Также в продаже представлены стальные кольца, дополнительно оборудованные пружинным элементом.

Хромированные кольца обычно устанавливаются на моторы с высокой степенью сжатия, что предполагает более серьезные нагрузки на ДВС и ЦПГ. Гражданские автомобили иностранного производства зачастую имеют поршневые маслосъемные кольца из нержавеющей стали. Такие кольца отличаются большим сроком службы, низким весом и приемлемой стоимостью.

Как менять кольца?

Из этой инструкции можно узнать, как ставить кольца на поршень ВАЗ и других автомобилей, в том числе и иномарок. Для замены демонтируют поддон картера. Затем отворачивают крышки шатунов, выталкивают шатуны. Снимают кольца с помощью специального инструмента.

Важно убрать из канавок нагар – чистить нужно до металла. Неочищенный нагар будет мешать установить новые кольца в посадочные места

Удобно очищать поршень обломком старой детали. Чтобы ускорить процесс удаления нагара, можно замочить поршень в димексиде или любой другой чистящей жидкости.

Теперь нужно рассмотреть, как ставить кольца на поршень. Здесь нужна внимательность и точность. Кольца очень хрупкие, а самым хрупким среди них считается среднее. В процессе установки деталь очень легко сломать

При установке важно правильно ориентировать кольца, иначе положительного результата от такой замены не будет, и даже наоборот – водитель столкнется с еще большим расходом масла

Первым делом устанавливают верхние кольца. На них указана маркировка “TOP”. Этой маркировкой элемент должен смотреть к днищу поршня. Деталь устанавливают скребком вниз. Кольца с фасками монтируют так, чтобы они смотрели по направлению вверх.

Если детали — наборные, маслосъемные с двухфункциональным пружинным расширителем, то первым делом устанавливают верхние и средние.

Есть и другой порядок установки колец на поршень. В этом случае сперва устанавливают маслосъемное. Сперва монтируют второе, затем первое. После этого устанавливают компрессионное

Второе компрессионное кольцо и маслосъемные детали следует ставить очень осторожно. Они очень хрупкие и не терпят чрезмерного разжима

Затем важно проследить за замками колец. Они должны быть друг к другу под углом 120 градусов

Если они сойдутся, то будет расход масла и появится дым из системы вентиляции картера.

Причины износа

Вот некоторые из признаков износа, на которые вам следует обратить внимание в первую очередь:

  • Повышенный расход топлива;
  • Значительный угар масла (уровень «мах-min» за тысячу километров пробега);
  • Выхлопные газы сизого оттенка;
  • Компрессия двигателя менее 9 .

К сожалению, если все эти признаки вы заметили в своем автомобиле, то двигателю может помочь только замена поршневой ваз 2101. Наиболее ответственным элементом в поршневой группе двигателя являются поршневые кольца, которые одновременно выполняют несколько функций:

  • Герметизация камеры сгорания (не допускают проникновение газов в картер двигателя);
  • Защита поршня от перегрева, путем передачи тепла от его головки к цилиндру, который интенсивно омывается охлаждающей жидкостью;
  • Равномерное распределение масляной пленки по поверхности цилиндра при этом, не допуская проникновения масла в камеру сгорания.

Для оптимальной работы кольца должны равномерно плотно прилегать ко всей поверхности цилиндра, однако, со временем геометрия цилиндра меняется, увеличиваются зазоры в канаках поршня, в стыках колец, нарушается их упругость. Как следствие герметизация нарушена, газы проникают в картер двигателя, и начинается повышенный износ всей поршневой группы.


Работа поршневых колец

По мере увеличения износа количество газов возрастает, вентиляция картера не справляется и в нем значительно повышается давление, которое способствует выдавливанию масла через сальники коленчатого вала, прокладки и гнездо трамблера. Данную малоприятную ситуацию может помочь исправить замена поршневых колец на ваз 2101, тем более что цена замены намного ниже, чем стоимость ремонта всего двигателя, так как для этой процедуры нам понадобятся только новые кольца и прокладки поддона и головки блока. Из специальных инструментов – оправка-обжимка поршневых колец и динамометрический ключ, хотя при ремонте своими руками можно справиться и без них, в конце концов, какая разница, откуда растут руки, если они золотые!

Тепловой зазор поршневых колец

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

  • между ПК и канавкой;
  • в стыке.

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

  • между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
  • между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
  • на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

  • между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
  • на стыке – 1,0 мм.

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

  1. между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
  2. между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
  3. на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

  1. между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
  2. на стыке – 1,0 мм.

Виды поршневых колец

Поршневые кольца бывают:

  • Компрессионными
  • Маслосъемными

Компрессионные кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания. Обычно на поршень устанавливают не более 3 таких колец, так как при этом возрастают потери на трение, а степень уплотнения поршня увеличивается не намного. Различают верхнее и второе компрессионные кольца.

У верхнего достаточно много различных вариаций. Например, такое кольцо может иметь преднамеренное перекручивание, когда нижняя и верхняя поверхности детали имеют небольшой наклон в канавках (кроме краев рабочей поверхности, которые взаимодействуют с отверстием цилиндра). Такая конструкция позволяет ускорить приработку поверхностей колец и стенок цилиндра, а также обеспечить уплотнение самой детали в верхней и нижней части посадочной канавки.

Помимо плоских и перекрученных колец существуют изделия с L-образным участком. Их уплотнительная способность зависит от силы давления газов, которая действует на заднюю часть большого выступа, имеющего форму буквы L. При высоком давлении в рабочем цилиндре эти кольца увеличивают усилие, прикладываемое к стенкам, например, после сгорания топливно-воздушной смеси или в такте сжатия. Когда давление в цилиндре невысокое, кольцо ослабляется, тем самым снижая износ и трение.

Второе компрессионное кольцо обеспечивает дополнительное уплотнение после маслосъемного. Оно служит для того, чтобы газы, идущие мимо верхнего кольца, не попадали в картер. Нагрузки и температуры в зоне второго кольца ниже, поэтому его конструкция и материалы имеют меньшее значение. Еще одной функцией второго компрессионного кольца является предотвращение детонации и проникновения излишков моторного масла в камеру сгорания.

Некоторые из таких деталей имеют скошенную конструкцию. Вверх они двигаются по слою масла, а при движении вниз удаляют его излишки.

Существует новая конструкция второго компрессионного кольца – без зазора. Такие детали ускоряют приработку двигателя при обкатке, а также незначительно повышают мощность силового агрегата на стенде. Это достигается благодаря максимальному уменьшению видимого зазора для прохождения газов. Потребность в таких кольцах обусловлена работоспособностью остальных колец

Например, если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает достаточную герметизацию, то важность второго беззазорного кольца уменьшается

Маслосъемные кольца снимают лишнее моторное масло, которое смазывает уплотнительные кольца, поршень и поверхность цилиндра. Они сконструированы таким образом, чтобы после их прохода на поверхностях оставалась небольшая масляная пленка толщиной в несколько микрон. В канавках маслосъемных колец предусмотрены прорези или радиальные отверстия, по которым излишки моторного масла возвращаются в поддон.

Выделяют 2 вида маслосъемных колец: составные с пружинами-расширителями и чугунные литые с прорезью. Составные включают два тонких кольца (верхнее и нижнее), а также осевой и радиальный расширители. Такие модели дешевле в производстве, поэтому их устанавливают чаще, чем литые чугунные. В некоторых случаях на поршне имеются два литых или составных кольца. Чугунные кольца для стабилизации прижима снабжаются специальным пружинным расширителем.

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

  • между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
  • между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
  • на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

  • между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
  • на стыке – 1,0 мм.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

  1. Головка поршня ДВС
  2. Поршневой палец
  3. Кольцо стопорное
  4. Бобышка
  5. Шатун
  6. Юбка
  7. Стальная вставка
  8. Компрессионное кольцо первое
  9. Компрессионное кольцо второе
  10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения.  Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца –  предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

  • разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
  • движением масла по змеевику в поршневой головке;
  • подачей масла в область колец через кольцевой канал;
  • масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Как понять, что нужна замена поршневых колец

На выход из строя поршневых колец указывают такие симптомы:

  • автомобиль расходует больше топлива, чем раньше;
  • повышается расход масла;
  • снижается мощность двигателя.

Поршневые кольца выполняют такие функции:

  • герметизация камеры сгорания, благодаря чему в картер не проникают газы;
  • защита поршня от перегрева. На головке поршня всегда концентрируется тепло, а кольца направляют его к цилиндру, который омывается ОЖ;
  • распределение масляной плёнки по поверхности цилиндра и предотвращение попадания масла непосредственно в камеру сгорания.

Чтобы работа колец была эффективной, требуется их равномерное прилегание ко всей поверхности цилиндра. Со временем цилиндр изменяет свою форму, зазоры в каналах становятся больше, упругость колец ухудшается. Это ведёт к нарушению герметизации и проникновению газов в картер, далее – к повышенному износу всей поршневой группы.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий