Компрессионные поршневые кольца

поршневые компрессионные кольца — DRIVE2

Компрессионные поршневые кольца предотвращают прорыв, т.е. утечку газов из надпоршневой полости, поддерживают давление или, как говорят, компрессию в цилиндре. По особенностям конструкции их подразделяют на: прямоугольные, конусные, скрученные, клиновидные, комбинированные и витые (рисунок).

Кольца прямоугольного сечения являются наиболее простыми (см. рисунок а). Однако, имея сравнительно широкую контактную поверхность, они с трудом прирабатываются к цилиндрам и плохо приспосабливаются к зеркалу в случае замены износившихся колец новым комплектом (В эксплуатации промежуточную смену изношенных колец делают без расточки цилиндров, если конусность и овальность их стенок находится в допустимых пределах).

Необходимость приработкиколец вызывается наличием зазоров-просветов между стенками цилиндра и наружнойобразующей кольца, которые при всей тщательности обработки практически всегдаимеют место. Если при опробовании в специальном калибре величина просвета непревышает 0,02мм, ано окружности соизмерима с дугой в 30°, то поршневое кольцо считают пригодным.Очевидно, чем больше просветы и шире наружная образующая кольца, темдлительнее бывает период приработки кольца, обеспечивающий полноесоприкосновение его с зеркалом цилиндра.

Конусные кольца характеризуются тем, что наружная сторона выполняется в виде усеченного конуса под углом в 0,5—3° к параллельным между собой боковым поверхностям (см. рисунок б). Такие кольца несколько удорожают производство, но зато сравнительно быстро прирабатываются к цилиндрам и лучше приспосабливаются к возможным неровностям зеркала, поскольку соприкасаются с ним только узким пояском. При установке конусного кольца в цилиндр надо следить, чтобы меньшее основание конуса было обращено в сторону днища поршня. Тогда при ходе поршня к н.м.т. контактный поясок кольца будет соскабливать (собирать) масло со стенок цилиндра, а при ходе к в.м.т. образующийся масляный клин отжимает его от зеркала. Это улучшает смазку верхней зоны стенок цилиндра и поршневых колец и уменьшает возможное проникновение масла в камеру сгорания.

Поршневые кольца с несимметричным сечением показаны на рисунке в. От прямоугольных они отличаются только тем, что на внутренней или наружной их стороне делают проточку (с внутренней стороны проточка заменяется иногда фаской).

Кольца с нарушенной симметрией сечения, имеющие проточку на образующей внутренней стороне, при установке в цилиндр несколько закручиваются, вследствие чего наружная образующая у них принимает форму усеченного конуса, как показано на рис. 2, в. Такие кольца называются скрученными, или торсионными. Они позволяют сочетать достоинства прямоугольных (простоту изготовления) и конусных колец, поэтому широко применяются в двигателях автомобильного типа. В частности, они используются для всех отечественных карбюраторных двигателей.

Несимметричные поршневые кольца с проточкой по наружной стороне имеют повышенное радиальное давление па стенки цилиндра, что улучшает их работоспособность.

При одевании на поршень несимметричных поршневых колец надо следить, чтобы проточка па внутренней стороне была обращена к днищу поршня, а наружная проточка — в сторону юбки.

Клиновидные или трапецеидальные кольца выполняются с непараллельными боковыми поверхностями, наклоняемыми друг к другу под углом примерно равным 5—10° (см. рисунок г). Сравнительно с другими они более сложны в производстве, причем в процессе износа зазоры у боковых поверхностей их прогрессивно возрастают. Однако эти серьезные недостатки полностью компенсируются тем, что клиновидные кольца хорошо сохраняют свою подвижность в канавке поршня в холодном состоянии, так как не склонны к закоксовыванию (пригоранию) и залеганию в канавке вследствие осмо-ления. Под действием газовых сил на боковые наклонные поверхности у них появляется горизонтальная составляющая сила (см. рисунок г), увеличивающая давление кольца па стенки цилиндра, что приобретает важное значение по мере износа колец и стенок канавки.

Клиновидные поршневые кольца чаще всего используются в качестве верхних компрессионных колец тракторных дизелей, где вероятность закоксовывания обычных колец бывает особенно высокой.

На автомобильных V-образпых дизелях применяются по три клиновидных кольца, у которых боковая (торцовая) поверхность, обращенная в сторону юбки, выполняется перпендикулярно к образующим поверхностям кольца (см. рисунок г). При одной наклонной боковой поверхности изготовление клиновидных колец несколько упрощается, а основное их достоинство — подвижность кольца в канавке поршня сохраняется.

Комбинированные поршневые кольца состоят из обычных прямоугольных чугунных колец 3, двух стальных пластинчатых колец 1 и радиального расширителя 2 (см. рисунок д). Стальные пластинчатые кольца, кроме функций уплотнения, уменьшают также износ стенок канавки поршня, а радиальный расширитель обеспечивает нужное давление колец на стенки цилиндра, вследствие чего они дольше сохраняют свою работоспособность.

Радиальные расширители или экспандеры изготовляют из тонкой стальной ленты, которой придают форму многоугольника, как показано на рисунке, д. Такая пружина, установленная в канавку поршня за кольца, поджимает их к стенкам цилиндра, обеспечивая нужное радиальное давление. Кольца с расширителями обычно не применяют в качестве верхних компрессионных колец, поскольку последние подвержены сравнительно высокому нагреву, снижающему упругость экспандеров. Комбинированные поршневые кольца из-за громоздкости не получили большого распространения.

Витые кольца, показанные на рисунке е, изготовляют из тонкой высокоуглсродистой стальной полированной ленты. Лента толщиной 0,7 мм навивается на ребро в специальном приспособлении в виде непрерывной спирали, которая разрезается потом на отдельные кольца. Кольцам придают тарельчатую форму, как показано на рисунке е, и ставят в канавку поршня в виде пакета, состоящего минимум из трех таких элементов со смещенными относительно друг друга замками. Кольца ставятся в канавку с некоторым натягом, что исключает осевое перемещение их относительно поршня и обеспечивает необходимое радиальное давление на стенки цилиндра. Установленные в цилиндр, они должны иметь строго цилиндрическую форму, прилегать к стенкам без просветов и оказывать на них по возможности равномерное давление.

Преимущества стальных витых колец заключаются в том, что отдельные'тонкие элементы, составляющие пакет, лучше прилегают к стенкам цилиндра, чем поставленное в эту канавку одно чугунное кольцо. На контактной поверхности со стенками цилиндра тонкие пластинки образуют кольцевые канавки, в которых накапливается масло, вследствие чего обеспечивается падежная смазка трущихся поверхностей и улучшается уплотнение цилиндра. К тому же перекрытие замков и плотное прилегание тонких тарельчатых колец к торцовым стенкам канавки поршня способствует уменьшению прокачки масла в камеру сгорания.

Витые стальные кольца рекомендуется устанавливать в нерас-точенные цилиндры вместо изношенных чугунных колец при ремонте двигателей. Иногда применяют их и для новых двигателей. К сожалению, они не могут быть использованы в качестве верхних компрессионных колец, поскольку в условиях повышенного нагрева утрачивают упругость и вследствие ограниченной контактной поверхности с зеркалом цилиндра не обеспечивают нужной интенсивности отвода тепла от головки поршня.

В двигателях с принудительным зажиганием в цилиндры устанавливают по 2—3 компрессионных кольца, а дизели, работающие с более высокими давлениями в цилиндре и самовоспламенением рабочей смеси, нуждаются в большем числе компрессионных колец. В быстроходных дизелях автомобильного типа ставят 3—4 кольца, а в тихоходных число компрессионных колец доводят до 5—6 на поршень. Иначе из-за утечки воздуха при пуске холодного двигателя в конце хода сжатия в цилиндре не удается обеспечить необходимый для самовоспламенения топлива нагрев рабочей смеси.

Компрессионные кольца современных автомобильных двигателей имеют высоту h, равную примерно 2—3 мм. С увеличением h возрастают потери на трение и ухудшается приспособляемость колец к зеркалу цилиндра, а с уменьшением h ухудшается тепло-отвод от головки поршня и увеличивается вероятность поломки колец при сборке. Высоту кольца выбирают сообразно с этими обстоятельствами.

Эффективность действия компрессионных колец предопределяется не только хорошим прилеганием их к стенкам цилиндра. Установленные в канавки поршня, они образуют «лабиринт», ограничивающий прорыв газов из цилиндра через систему зазоров, обязательных для его уплотнительного механизма. При сжатии, расширении и выпуске газы через торцовые зазоры и замки проникают вначале за верхнее поршневое кольцо, а когда на ходе впуска оно прижимается к верхней стенке поршневой канавки, перетекают в пространство между первым и вторым кольцами! Таким же образом газы проникают за второе, третье и другие кольца, постепенно утрачивая свое давление вследствие дросселирующего действия зазоров. Установлено, что в процессе работы быстроходных двигателей давление за кольцами составляет примерно 3/4 от давления Р в цилиндре за первым (верхним), 1/5 за вторым и около 1/10 за третьим компрессионными кольцами. Это значительно превышает собственное их радиальное давление.

Практика показывает, что эффективность лабиринтного уплотнения во многом зависит от тщательности обработки боковых (торцовых) поверхностей поршневых колец. Поэтому боковые поверхности колец подвергают многократной шлифовке, чтобы обеспечить их параллельность и высокую чистоту обработки, тогда как обработку наружной образующей кольца ограничивают чистовым (алмазным) обтачиванием. Если при ремонте двигателя возникает необходимость в некотором уменьшении высоты кольца, то металл надо снимать только с одной боковой поверхности и следить за тем, чтобы при сборке поршневой группы эта поверхность была обращена в сторону днища поршня. Иначе р

www.drive2.ru

Компрессионные поршневые кольца - что это такое?

Любое транспортное средство — сложное устройство, состоящее из целой кучи всевозможных деталей, как больших так и совсем мелких, о существовании которых неопытный водитель даже не подозревает. К последним относятся компрессионные поршневые кольца, которые несмотря на свой небольшой размер, выполняют немаловажную работу в жизнедеятельности автомобиля. Чем же примечательна эта деталь, мы Вам сейчас расскажем.

Компрессионное поршневые кольца - особенности и функции

Автомобильный поршень — это одна из основных деталей двигателя, так как с его помощью реализуется термодинамический процесс мотора. Основными элементами этой детали является поршневые кольца, обеспечивающие плотное соединение поршня со стенками цилиндра и создающие трение в двигателе (механические потери при этом составляют до 25% от общего числа).

Для их изготовления используется чугун и нержавеющая сталь. Первый вариант сочетается с чугунным материалом, использованным в блоках цилиндров, что благодаря структуре, позволяет ему уменьшать износ путем удерживания масла. Довольно широко распространены детали из пластичного чугуна (производный вариант от ковкового), который имеет способность к упругой деформации, что значительно облегчает процесс установки.

Кольца, в состав которых входит нержавеющая сталь, можно назвать усовершенствованным вариантом хромированных чугунных изделий. По сути, нержавеющая сталь — это материал, состоящий из большого количества хрома, поэтому нет ничего странного в том, что такие кольца обладают свойствами, аналогичными свойствам хромированных колец. Также, нержавеющая сталь способна противостоять высоким температурам, чем значительно превосходит хромированный чугун.

Выделяют два вида поршневых колец: компрессионные и маслосъемные. Разберемся для начала с компрессионными. Данное изделие в плане конструкции нельзя назвать сложным, так как представлено оно в виде незамкнутой окружности, имеющей небольшой зазор (достигает несколько сотых миллиметра). Поперечное сечение таких колец, обычно имеет прямоугольную форму, а край кольца оснащен либо фаской, либо цилиндрическим профилем (верхнее уплотнительное кольцо), либо имеет сужающуюся форму (второе кольцо). В ходе работы, благодаря зазору в канавке, эта деталь немного скручивается, что существенно облегчает приработку.

Такое кольцо применяется в поршневых двигателях в независимости от того, паровой он или внутреннего сгорания и выполняет три основные функции. Во-первых, компрессионные (верхние) кольца обеспечивают герметизацию камер сгорания, во-вторых, передают тепло через стенки цилиндра и фильтруют тепло, полученное от поршня, тем самым не допуская его перегрева, а в-третьих отлично уменьшают расход масла (если оно используется).

Обычно, на поршень не устанавливают больше трех таких колец, ведь степень его уплотнения увеличивается незначительно, а потери на трение возрастают существенно. Если взять, например, бензиновый двигатель с двухтактной системой, то здесь применяют лишь два компрессионных кольца, диаметр замка которых (так называют вырез в поршневом кольце), соответствует форме и расположению стопорного штифта — детали, предохраняющей от проворачивания и повышающей компрессию. Как видите, функциональную сторону использования компрессионных колец нельзя назвать незначительной, да и работу двигателя без них сложно представить.

Какая разница между компрессионными и маслосъемными кольцами?

В структуре и функциях компрессионных поршневых колец, мы с Вами уже немного разобрались, теперь поговорим о втором варианте — маслосъемных кольцах, которые используются немного реже. Так, например, бензиновые двигатели с двухтактной системой, в них просто не нуждаются, так как масло полностью сгорает вместе с топливом, а главная функция поршневого масло съемного кольца, как раз и заключается в снятии лишнего моторного масла. На сегодняшний день выпускают два вида таких деталей: чугунные (имеют литую конструкцию с прорезом) и стальные, в состав которых входят пружины расширители. Оба вида структурно отличаются от компрессионных, которые имеют цельную форму. В конструкцию маслосъемных колец входят: одно тонкое верхнее кольцо, два расширителя (радиальный и осевой) и нижнее кольцо. Исходя из вида двигателя и типа поршня, одновременно можно установить несколько таких колец, которые по отношению к компрессионным, монтируются на уровень ниже. Что касается функциональной стороны, то тут цели работы маслосъемных колец мало чем отличаются от аналогичных целей компрессионных и выражаются в следующем:

- герметизации камеры сгорания;

- увеличение уровня компрессии, благодаря чему двигатель запускается и стабильно работает;

- уменьшение расхода моторного масла автомобиля (относится к четырехтактным и дизельным двухтактным моторам), при чем должен поддерживаться достаточный уровень смазки всех скользящих элементов;

- ограждение отработанных газов от попадания в картер двигателя;

- отвод тепловых излишков от поршня, в процессе его работы, благодаря чему теплопередача через стенки цилиндров нормализуется, а сам поршень не перегревается.

Работа маслосъемных колец важна для нормального функционирования двигателей, особенно учитывая использование низкооктанового бензина и загрязнение моторным маслом камеры сгорания, головки поршней, что приводит к снижению мощности силового агрегата. Одна из главных задач компрессионных колец — не допустить пропускания лишней жидкости и воздуха в камеру сгорания. В этом они похожи с только что описанными маслосъемными кольцами, однако, для создания поршня, отличающегося высоким качеством и рабочей эффективностью, следует использовать узкие поршневые кольца, а компрессионные кольца лучше подпадают под это определение.

Если посмотреть на кольцо в свободном состоянии, то мы увидим, что оно имеет большой диаметр и находится немного под наклоном, от замка наружу. После его установки, такая конструкция позволяет более плотно прижиматься к стенкам, благодаря чему значительно повышается эффективность детали. Также, в процессе работы мотора, на кольцо воздействует сила рабочего газа и жидкости, которые постепенно проникают в канавки поршня вместе с давлением, во много раз превышающим силу натяжки самого кольца.

Как компрессионные кольца поршня выходят из строя?

Основной неисправностью поршневых колец, при чем как компрессионных так и маслосъемных, является их износ в процессе длительной эксплуатации транспортного средства. Указанный производителем ресурс отечественных автомобилей ровняется 150000 км., а кольца транспортных средств передовых мировых изготовителей могут служить и до 300000 км. (иногда еще больше).

Однако, не все что пишут правда, или же правда от части. При неправильной эксплуатации указанные цифры, могут значительно уменьшаться, тоесть поршневые кольца изнашиваются по ускоренной программе. Износ компрессионных колец происходит тогда, когда они вместе с поршнем постоянно двигаются вверх-вниз, взаимодействуя при этом с различными механическими деталями (поршневыми канальцами, стенками цилиндра и т. д.). Кроме того, на них воздействуют горячие отработанные газы и химические вещества (особенно сера), входящие в состав топлива (химический износ). В таком случае, для уменьшения уровня износа, поршневые кольца изготавливают из стойких материалов (таких как чугун) и обеспечивают им специальное покрытие (наносят хром, олово или нитриды).

Кроме изнашивания деталей, иногда встречаются разломы колец на несколько частей, а также их закоксовывание, причиной которого есть скопление в канавке не сгоревших частиц сажи, масла и других загрязняющих веществ.

Выходу из строя компрессионных поршневых колец способствует: несвоевременная смена моторного масла, воздушного фильтра (тем более эксплуатация автомобиля без него), использование некачественного топлива или поздняя замена топливного фильтра, тяжелые условия эксплуатации транспортного средства (например, в городских пробках, при кратковременных поездках, в частности в зимний период, когда мотор не успевает нормально прогреться).

Встречаются, также, случаи быстрого разрушения поршневых колец, причина чего кроется в сильном перегреве двигателя или в условиях ограниченной смазки. Как результат, кольца в цилиндре начинают клинить, на его стенках и поршне образовываются задиры, а поршневые кольца, вместе с перегородками между кольцевыми канавками, разрушаются. Выявить описанные проблемы довольно легко. Одним из признаков чрезмерного износа поршневых колец есть повышение уровня потребления масла. Когда двигатель малолитражного автомобиля расходует больше 0,5 л. масла на 1000 км., а при трогании с места, из системы выпуска наблюдается появление сизого дыма, можно смело предположить, что кольца находятся в плачевном состоянии. Также, об этом свидетельствует утечка масла через сальники, прокладки или другие уплотнители, повышенное давление кратерных газов, которое легко определить отсоединив шланг принудительной вентиляции. Для более точной диагностики проблемы, не лишней будет проверка компрессии в цилиндрах двигателя и проверка состояния цилиндропоршневой группы, методом утечки сжатого воздуха.

Что бы обеспечить двигателю стабильную работу, вполне достаточно одного кольца. Такую схему можно наблюдать на мотоциклах со слабым двигателем или скутерах. Правда, существуют автомобили, на поршнях которых устанавливают 5 колец, а иногда и того больше .Естественно, как и любая другая деталь они ломаются (чаще всего от больших и продолжительных нагрузок) или могут частично повредиться в процессе физического воздействия на автомобиль (например, аварии).

Если Вы решите проверить кольцо на излом, то сможете увидеть на поверхности места воздействия линии, указывающие на повреждение и дающие возможность оценки общего состояния поршня. При сильном износе поршня, заметными также будут трещины от термического напряжения, но поскольку находятся они на дне детали, то увидеть их немного сложнее.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

auto.today

Компрессионные и маслосъемные кольца поршней двигателя. Как работает и почему изнашивается? | SUPROTEC

Всё это стало возможным благодаря постоянному совершенствованию цилиндро-поршневых групп, и в частности самих поршневых колец, от которых зависит стабильная и эффективная работа силового агрегата и возможность максимально продлить его ресурс.

Виды и назначение колец поршней двигателя

Эти детали представляют собой разомкнутые кольца, имеющие так называемые «замки». Они устанавливаются на внешнюю часть поршней в двигателях внутреннего сгорания. Главными их задачами являются:

обеспечение герметичности самой камеры сгорания;
удаление излишек тепла от деталей, в частности от поршня;
создание условий для минимального расхода моторного масла.

По видам различают компрессионные и маслосъёмные кольца.

Компрессионные кольца. В свою очередь они делятся на верхние и нижние. Первые обеспечивают предварительную герметичность системы, а вторые – финишную герметичность работающего силового агрегата, когда газы уже прошли через верхние и промежуточные. В итоге отработанные газы не попадают в картер, уходят в выхлопную систему без всяких примесей, а двигатель работает равномерно, чётко и стабильно.

Маслосъёмные кольца предназначены для удаления излишек моторного масла с поверхностей цилиндров. Они с одной стороны удаляют лишнее масло, а с другой оставляют тончайший слой масляной плёнки, для того чтобы максимально минимизировать силу трения между поршнями и цилиндрами.

Как компрессионные кольца двигателей, так и маслосъёмные могут быть изготовлены из следующих материалов:

ковкого и пластичного чугуна – материала, который благодаря своей пористой структуре отлично удерживает масло, что, в свою очередь значительно снижает износ цилиндров;
хромированного чугуна – материала, обладающего повышенной степенью устойчивости, но требующего прецизионной точности обработки;
маркированной нержавеющей стали, обладающей аналогичными с чугуном характеристиками, которая производится по более простой, а значит и более дешёвой технологии;
молибденового чугуна – дорогого материала, но при этом обеспечивающего наивысшую степень износоустойчивости, как правило, такие детали используются в элитных или уникальных сверхскоростных авто.

При изготовлении каждое изделие получается путём максимально точной резки трубы из чугуна или стали. При этом заготовка используется с сечением овальной формы. Именно такая форма обеспечивает необходимую эпюру давления на цилиндр, что обеспечивает гарантию полного прилегания детали и её надёжную приработку. Если бы в качестве заготовки была бы использована труба с круглым сечением, то готовые изделия попросту бы не прилегали в местах у замков.

Кольца, установленные в канавках, разворачиваются таким образом, чтобы был образован угол между замками. Для трёх колец величина этого угла составляет 120°, а при двух – 180°.

В итоге получается, что эпюры давлений не совпадают, что обеспечивает равный износ по диаметру. Кроме того, таким образом обеспечивается так называемый «лабиринт», который снижает прорыв отработанных газов. Ранее для обеспечения равномерного угла между деталями на каждой из них были предусмотрены специальные фаски. Сегодня снижения силы трения добиваются посредством выпуска более тонких деталей, но при этом всё равно изделия выпускаются с ориентацией для установки.

Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.

Основные неисправности и способы их устранения

Надо понимать, что поршневые компрессионные кольца, равно как и маслосъёмные являются расходными деталями, которые на определённом этапе времени требуют замены. Во время эксплуатации они подвергаются трению о поверхности цилиндров, высоким температурам, различным химическим воздействиям, например серы, что особенно характерно для дизельных двигателей.

В качестве основных причин возникновения неисправностей, связанных с этими деталями можно назвать потерю упругости из-за нарушений режима обкатки или использования неоригинальных колец низкого качества. Из-за плохого прилегания и прорывов горячих газов кольцо попросту «садится», чем ещё больше усугубляет проблему. Надо понимать, что эти детали всегда находятся в экстремальных условиях – на них постоянно действуют ударные нагрузки от искровой детонации, которые вызывают вибрацию кольца в канавке. В свою очередь это приводит к тому, что увеличивается зазор компрессионного кольца, а, следовательно, растёт вероятность поломок этой детали. Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что кольца надо менять.

На практике эти детали могут «ходить» до 500 тыс. и, наоборот, гораздо раньше изнашиваться. Всё зависит от стиля вождения, качества используемого топлива и моторного масла, стабильности и качества подготавливаемой воздушно-топливной смеси, своевременного обслуживания авто и многих других причин. Только вот, когда наступает это самое время замены, по каким признакам можно определить превышение допустимой степени износа, и можно ли максимально отложить ремонт? Эти вопросы возникают у автолюбителей чаще всего.

В технической документации на автомобиль каждый производитель указывает величину пробега, при которой требуется замена маслосъёмных и компрессионных колец поршня. Величины пробега для машин отечественного автопрома обычно находятся в пределах порядка 150 тыс. км, а для автомобилей ведущих мировых брендов – порядка 300 тыс. км. Эти цифры носят рекомендательный характер.

По каким внешним признакам можно определить, что нужна замена поршневых колец и замена компрессионных колец?

Ответ на этот вопрос не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что внешние признаки неисправностей цилиндро-поршневых групп практически одинаковы, поэтому определить конкретную неисправность без «вскрытия» нереально. Общий подход такой. Если тяга резко уменьшилась, а нажатие на педаль газа не даёт достаточного ускорения, если мотор плохо запускается «на холодную» или даёт сбои при запуске «на горячую». Если замечено, что расход топлива увеличился, а из выхлопной трубы валит сизый или чёрный дым, то это свидетельствует об имеющейся неисправности. Потеря мощности говорит о снижении компрессии, сизый дым – повышенный расход масла, чёрный дым – перелив топлива. И не обязательно в этих случаях виноваты кольца.

В этих случаях вначале пытаются устранить проблему путём выставления правильного угла опережения зажигания, проверки и при необходимости замены свечей, диагностики работы датчика температуры охлаждающей жидкости, лямбда-зонда, другой электроники, отвечающей за подготовку смеси и правильную работу двигателя.

И только когда точно выявлено, что виновата поршневая группа, то приступают к ремонту, связанному с разборкой двигателя. При этом если автомобиль с большим пробегом, кроме устранения основной неисправности в случае большого износа колец, меняются и они.

Основными неисправностями этих элементов можно назвать следующие:

– выламывание перегородок между канавками;

– заклинивание в канавках – наиболее часто встречающаяся проблема;

– вертикальные задиры;

– повышенный износ верхних компрессионных колец;

– следы диагонального контакта на юбке поршня;

– вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца;

Что касается признаков неисправности поршневых колец (ПК) и способов устранения, то нагляднее будет увидеть их в таблице:

Наименование неисправности	Признаки/причины	Способы устранения
Выламывание перегородок между канавками ПК	Повышенный расход масла/Повышенное давление в камере сгорания, сильно увеличенная степень сжатия, слишком раннее зажигание.	Устранение причин, замена деталей, возможная замена ПК
Заклинивание ПК в канавках – закоксовывание	Повышенный расход масла, потеря мощности/Слишком высокая температура сгорания смеси, возможно заклинивание поршня	Регулировка зажигания, регилировка топливно-воздушной смеси, замена повреждённых деталей
Вертикальные задиры на ПК и юбке поршня	Повышенный расход масла/Абразивные материалы в масле	Очистка масляных каналов, замена масляного и воздушного фильтров. При повторном проявлении – замена ПК
Повышенный износ верхних компрессионных колец	Перерасход масла, потеря мощности/Вымывание топлива из канавок ПК	Проверка системы впрыска, замена ПК.
Следы диагонального контакта на юбке поршня	Повышений шум двигателя/Изгиб или перекос шатуна, «плавание» коленвала	Замена неисправных деталей, замена ПК
Вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца	Повышенный шум в двигателе, перерасход масла/Неправильная установка или поломка стопорных колец	Регулировка, устранение несоосности пальца и коленвала, замена поршней и, соответственно, ПК

Доказано, что износ поршневых колец прямо пропорционален запылённостью воздуха, который поступает в цилиндр. Заклинивание и закоксовывание колец случаются из-за скопления в канавках сажи, что является следствием применения некачественных моторных масел, несоблюдением сроков их замены, длительная езда с повышенным перерасходом масла из-за порванных или «задубевших» манжет клапанов. Часто возникают эти проблемы сразу после неправильного монтажа маслосъёмных колец при их замене. Есть вообще экзотические случаи неисправностей и просто поломок колец. Например, езда на растительном масле вместо качественной солярки.

Можно ли избежать ремонта?

Может показаться, что всё очень удручающе – лезть внутрь двигателя для замены колец долго, сложно и недёшево. Однако есть выход. Сегодня на вопрос, можно ли избежать замены колец в случаях их закоксовывания, отвечает автохимия. Многие производители выпускают специальные средства, которые предназначены для решения этих проблем. Средства являются быстродействующими. Они способны возвращать подвижность кольцам, очищать цилиндры, поршни, камеры сгорания, выравнивать компрессию, снижать уровень вредных выхлопов.

Все они делятся на две группы. Первая – присадки в топливо, которые обеспечивают так называемую «мягкую» раскоксовку – очень простой способ, который обычно соединяется с заменой масла и масляного фильтра. Второй – средства для «жёсткого» способа, который рекомендуется для применения продвинутым автомобилистам или в условиях СТО.

Практика показывает, что использование этих средств при перегревах двигателя, появлении «дымления», повышенном расходе моторного масла, в подавляющем большинстве случаев решает проблему и исключает дорогостоящий ремонт.

Вывод простой. Если появилась проблема, то не надо сразу спешить заменять кольца или пытаться ремонтировать двигатель, ведь можно попытаться её устранить с помощью химической «раскоксовки» или использовать восстанавливающий триботехнический состав «СУПРОТЕК».

suprotec.ru

Мат.часть Поршневые кольца — DRIVE2

Поршневые кольца по назначению делятся на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предупреждают прорыв газов в картер двигателя в процессах сжатия и расширения, а также из картера в цилиндров процессе впуска. Кроме того они служат для отвода тепла от поршня. Кольца нагреваются от соприкосновения с горячими газами, канавками поршня, а также от трения о зеркало цилиндра. Во время работы давление колец на стенки цилиндра увеличивается за счет того, что газы дополнительно прижимают его к стенкам цилиндра. Существуют также поршни с дополнительными отверстиями для еще большего прижатия кольца за счет сгоревших газов.

Поршневые кольца обычно изнашиваются гораздо раньше других деталей двигателя и именно их выход из строя определяет ресурс работы двигателя до ремонта. Поэтому конструкции колец и их производству уделяется повышенное внимание. Большинство поршневых колец изготавливают индивидуальной отливкой из легированного чугуна, затем обрабатывают по копиру для придания такой формы которая после установки в цилиндр обеспечивает заданную эпюру давления. При мелкосерийном производстве, например при ремонтных работах, отливается маслота (цилиндр заданной формы), которая затем обрабатывается по копиру и разрезается на отдельные кольца.

Известно что по мере износа давление кольца в зоне его замка снижается быстрее, чем в других зонах, В зоне 50-70 градусов от замка давление увеличивается. Поэтому для увеличения срока службы, а также для предотвращения радиальных вибраций форму кольца в свободном состоянии выбирают так, чтобы при установке в цилиндр в зоне замка давление было в несколько раз больше среднего (до 2.8) По мере износа давление в месте замка снижается но остается достаточно высоким, что существенно увеличивает их ресурс. Современные кольца чаще выполняют с увеличением давления замка в 1.6-1.8 раз.

Для увеличения ресурса поверхность верхнего компрессионного кольца, на которое действует повышенное давление газов покрывается пористым хромом, молибденом или другим износостойким материалом. Для лучшей при работки наружная поверхность выполняется конической (с углом до 10 градусов) или бочкообразной. Но при этом существенно увеличивается их стоимость.В массовом производстве для улучшения герметичности, особенно в период обкатки, применяются торсионные кольца. К кольце делаются прямоугольные или конические проточки. В верхнем компрессионном кольце проточка делается внутри сверху. При этом обеспечивается высокий ресурс. Во втором кольце проточка делается внизу снаружи. Компрессионное кольцо с наружной проточкой частично выполняет роль маслосъемного кольца. При установке кольца в цилиндр оно сжимается, обеспечивая повышенное давление в нижней части кольца и, следовательно, более быструю приработку в этой части. Для предотвращения залегания колец в канавках при отложении смол торцовые поверхности выполняются коническими.

Одним из основных показателей, характеризующих уровень износа и межремонтный пробег, является расход моторного масла на угар. Поэтому особое внимание уделяется конструкции маслосъемных колец. Один из вариантов чугунное кольцо со стальным расширителем в виде спиральной пружины. Другой, более часто встречающийся вариант-два стальных кольца и два расширителя, прижимающие кольца к цилиндру и к стенкам канавки. Существуют бифункциональные стальные расширители, обеспечивающие заданное давление на торцы канавки и на стенки цилиндра. Тонкие стальные как компрессионные, так и маслосъемные кольца с хромированной поверхностью обеспечивают хорошее прилегание к цилиндру даже при нарушении его геометрической формы, например при сильном износе или некачественно ремонте. Поэтому их часто применяют при ремонтных работах.

Для компенсации линейного расширения кольца выполняют разрезными. У большинства колец замок прямой. Чтобы уменьшить прорыв газов, иногда замок разрезают под небольшим углом или делают его ступенчатым. Однако при этом существенно усложняется производство. В двухтактных двигателях с контурной продувкой предусматривается такая фиксация колец, чтобы кольцо в зоне замка не попадало на впускное и продувочные окна цилиндра. Для фиксации кольца от поворота в поршень запрессовывается стопор

www.drive2.ru

Зачем нужны маслосъемные кольца. Маслосъёмные поршневые кольца

Маслосъемные кольца и колпачки являются одними из самых важных составляющих двигателя автомобиля. Чтобы провести грамотный ремонт, важно знать, что это за детали, как их найти и заменить.

Маслосъемные (или поршневые) кольца считаются самыми главными элементами двигателя внутреннего сгорания. Весь комплект, обычно, состоит из трех видов колец: верхнее компрессионное, компрессионно-маслосъемное и нижнее маслосъемное. Все они отвечают за большое количество параметров. К таковым относят: расход масла, топлива, мощность автомобиля, его запускная способность и токсичность выхлопных газов.

Главная функция поршневых колец – это отвод тепла от поршня. Если этого не произойдет, на поршне могут появиться различные дефекты или даже заклинивание. Кроме того, кольца обеспечивают максимальную герметичность камеры сгорания: не допускают попадание газов в картер двигателя и минимизируют попадание масла в камеру.

Кольца могут состоять из двух или трех составляющих. К числу первых относятся само кольцо и пружина, выполненная в виде спирали. За счет этого достигается максимальная гибкость элементов и наиболее плотное прилегание кольца. Конструкция, состоящая из трех элементов, содержит в себе распорную пружину и две пластинки, изготовленные из стали. Такое исполнение позволяет достигнуть максимальной герметичности по всему периметру прилегания колец и нашло применение в бензиновых двигателях.

Принцип работы маслосъемных колец

Компрессионное кольцо испытывает самые большие нагрузки, так как на него приходится самое большое давление газов и высокая температура. Такие кольца изготавливаются из легированных сталей, а на их поверхность наносят износостойкое покрытие.

а - внешний вид, б - расположение колец на поршне, в - составное маслосъемное кольцо; 1 - компрессионное кольцо, 2 - маслосъемное кольцо, 3 - плоские стальные диски, 4 - осевой расширитель, 5 - радиальный расширитель

При приближении к критической точке, количество масла в верхней части уменьшается, а давление и температура увеличивается. Скорость движения, при этом снижается, а остановка приводит полному разрыву смазочной пленки. Все это означает то, что компрессионное кольцо испытывает сухое трение, а значит, подвергается износу достаточно быстро.

Компрессионно-маслосъемные кольца подвергаются меньшим нагрузкам, однако выполняют сразу две функции: отвод моторного масла в картер и сохранение компрессии в цилиндре. В связи с этим, они имеют коническую форму с определенным углом наклона.

Маслосъемные кольца испытывают наименьшие нагрузки и отвечают только за отвод масла в картер двигателя. Для этого на них предусмотрено два пояса, между которыми собираются остатки масла и через специальную кромку в нижней части оно выводится в поддон двигателя.

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.

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.

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

Раскоксовка поршневых колец - для чего она нужна?

При обнаружении нагара необязательно нужно проводить замену поршневых колец. Опытные водители уже давно нашли проверенный способ, как быстро избавиться от нагара и вернуть к жизни залегшие кольца. Для этого готовится специальная смесь, в состав которой входит керосин и ацетон в равных количествах. Свечи зажигания выкручиваются, и в отверстия заливается приготовленная смесь. По истечению 9 часов, закрутите свечи и запустите мотор. После этого необходимо проехать около 15 километров на максимальных оборотах. В конце процедуры обязательно замените масло и воздушный фильтр.

Помимо использования народных рецептов, можно приобрести в магазине специальный раскоксыватель маслосъемных колец. Его действие, обычно, ограничивается 15 минутами.

Поднимите ту часть автомобиля, колеса которой являются ведущими (например, передний привод – передняя часть вывешивается). Установите последнюю передачу, выкрутите свечи и поворачивайте колесо до тех пор, пока поршни не встанут на среднее положение. Для контроля можно использовать метки, находящиеся на маховике коленчатого вала и блока. После этого, залейте раскоксыватель в свечные отверстия и выдержите время, согласно инструкции на этикетке. Для достижения лучшего эффекта, можно время от времени проворачивать колесо.

Последний этап заключается в том, чтобы провернуть двигатель кривым стартером на нейтральной передаче. Это действие необходимо для того, чтобы выдавить остатки жидкости и нагар и двигателя. Затем заверните обратно свечи и запустите мотор и дайте ему отработать на холостых оборотах 15 минут.

Не пугайтесь, если двигатель запустится не сразу, а из выхлопной трубы появится подозрительный дым. Все это является абсолютно нормальным явлением.

Замена поршневых колец своими руками - Видео

Раскоксовка может помочь избавиться только от появления нагара. Если кольца подверглись сильному износу, то они подлежат немедленной замене.

Приобретая новый комплект колец, отдайте предпочтение только качественным деталям. Не бойтесь высокой цены, так как дешевые аналоги могут заставить нормально работать двигатель всего несколько тысяч километров. Обратите внимание на то, чтобы материал изготовления колец совпадал с материалом двигателя. Это является одним из главных критериев.

На следующем шаге необходимо слить масло и демонтировать все узлы, которые не дают возможность вытащить поршни из блока. Снимите воздушный фильтр, топливный насос и открутите болты крепления распределителя зажигания. Затем снимите шестерню распределительного вала, открутите крышку ГБЦ и снимите ее. После этого открутите корпуса, закрепляющие подшипники распределительного вала.

Как только доступ как распределительному валу откроется, его вытаскивают вместе с сальником. Деталь устанавливается таким образом, чтобы по

zrmm.ru

Поршневые кольца по версии Kolbenschmidt — DRIVE2

Как отмечают специалисты Kolbenschmidt, поршневые кольца для двигателей внутреннего сгорания должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к динамичному линейному уплотнению. Они должны не только выдерживать тепловое и химическое воздействие, но и обладать определенными свойствами, а также выполнять следующий ряд функций:
· Предотвращение (уплотнение от) просачивания газа из камеры сгорания в картер, чтобы не уменьшались давление газа и, соответственно, мощность двигателя.
· Уплотнение, т. е. предотвращение просачивания смазочного масла из кривошипной камеры в камеру сгорания.
· Создание маслянистой пленки определенной толщины на стенке цилиндра.
· Распределение смазочного масла на стенке цилиндра.
· Стабилизация движения поршня (перекладка поршня). Прежде всего, у холодных двигателей, при достаточно большом рабочем зазоре поршня в цилиндре.
· Передача тепла (теплоотдача) поршня к цилиндру.

Свойства:
• Незначительное сопротивление трения для того, чтобы не пропадала слишком большая часть мощности двигателя.
• Хорошая сопротивляемость и износостойкость по отношению к термомеханической усталости, химическому воздействию и горячей коррозии.
• Поршневое кольцо не должно быть причиной усиленного износа цилиндра, так как из-за этого может уменьшиться продолжительность срока действия двигателя.
• Большая продолжительность срока действия, надежность при эксплуатации и эффективность затрат в течение всего периода эксплуатации.

Поршневые кольца решают три основные задачи.
Первая — это уплотнение от отработавших газов. Основная задача компрессионных поршневых колец состоит в том, чтобы предотвратить пропускание отработавших газов между поршнем и стенкой цилиндра в картер. У большинства двигателей этого можно достичь с помощью двух компрессионных поршневых колец, которые вместе образуют газовый лабиринт. Из-за своей конструкции уплотнительные системы поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания не обеспечивают 100%-ю герметичность, так что через поршневые кольца небольшое количество просачивающегося газа всегда попадает в картер. Речь идет о нормальном положении вещей, которого из-за конструкции невозможно полностью избежать. Однако, усиленной передачи отработавших газов мимо поршня и стенки цилиндра нужно в любом случае избегать. Это повлекло бы за собой снижение мощности, повышенный приток тепла в элементы конструкции и потерю эффекта смазки. Срок службы и работа двигателя были бы вследствие этого поставлены под вопрос.

Вторая задача — снятие масла и его распределение. Наряду с уплотнением между кривошипной камерой и камерой сгорания задачей поршневых колец является регулирование толщины масляной пленки. Масло посредством колец равномерно распределяется на стенке цилиндра. Его излишки счищаются в основном маслосъемным поршневым кольцом (3-е кольцо), а также и комбинированным и компрессионным поршневым кольцом (2-е кольцо).

Третья задача — это отвод тепла. Основная часть тепла, поглощенного поршнем во время сгорания, отводится от поршневых колец в цилиндр. Особенно компрессионные поршневые кольца играют существенную роль при теплоотдаче. Таким образом, верхнее компрессионное поршневое кольцо (в зависимости от конструкций двигателя) отводит уже 50 % принятой поршнем теплоты сгорания на стенку цилиндра. Без этого непрерывного отвода тепла при помощи поршневых колец в течение нескольких минут появился бы задир поршня во внутреннем диаметре цилиндра или алюминиевый поршень просто расплавился бы. С этой точки зрения становится совершенно понятно, что поршневые кольца все время должны иметь хороший контакт со стенкой цилиндра. Если во внутреннем диаметре цилиндра появляются отклонения от круглости или поршневые кольца блокируются в кольцевой канавке (нагарообразование, грязь, деформация), то это только вопрос времени, когда из-за отсутствия теплоотдачи поршень пострадает от перегрева.

В зависимости от выполняемых функций (решаемых задач) поршневые кольца могут быть различных видов. Эксперты Kolbenschmidt указывают: под цилиндрическими компрессионными поршневыми кольцами понимают кольца с прямоугольным поперечным сечением. Обе боковые поверхности кольца лежат параллельно друг к другу. Кольцо в этом исполнении является самым простым и самым распространенным видом компрессионных поршневых колец. Сегодня эта модель используется преимущественно в качестве первого компрессионного поршневого кольца у всех бензиновых, а также у некоторых дизельных двигателей для легковых автомобилей. Внутренние фаски и внутренние углы вызывают скручивание колец в установленном (натянутом) состоянии. Положение фаски и, соответственно, внутреннего угла в верхней кромке вызывает «положительное скручивание» колец.

Компрессионные поршневые кольца с маслосъемной функцией.
Конические компрессионные поршневые кольца — выполняют двойную функцию. Они помогают компрессионному поршневому кольцу при герметизации от газов и маслосъемному поршневому кольцу при удалении масляной пленки. У всех видов двигателей (для легковых и грузовых автомобилей, бензиновых и дизельных) конические компрессионные поршневые кольца вставляются в основном во вторую кольцевую канавку.

Поверхность этих колец имеет коническую форму. Отклонение угла по отношению к цилиндрическому компрессионному поршневому кольцу составляет, в зависимости от конструкции, примерно от 45 до 60 угловых минут. Из-за формы кольцо в начальном состоянии опирается только на нижнюю кромку и, таким образом, прилегает только в определённых местах к внутреннему диаметру цилиндра. Вследствие этого, в этом месте появляется высокое механическое давление на поверхность и происходит желаемое снятие слоя материала. Результат этого износа при приработке уже после небольшой продолжительности эксплуатации — совершенно круглая форма и, вместе с этим, хорошее уплотнение. После ста тысяч пробега коническая поверхность кольца изнашивается так, что коническое компрессионное поршневое кольцо берет на себя скорее функцию цилиндрического компрессионного кольца. Теперь кольцо, ранее изготовленное как коническое компрессионное, всё еще отлично выполняет уплотняющую функцию в качестве цилиндрического компрессионного поршневого кольца.
Вследствие того, что давление газа оказывает влияние на кольцо также и спереди (давление газа может проникать в щель между стенкой цилиндра и рабочей поверхностью поршневого кольца), усиление давление газа несколько уменьшается. Во время приработки кольца давление прижима немного уменьшено, и сама приработка происходит с меньшим износом.

Наряду с функцией в качестве компрессионных поршневых колец, конические компрессионные поршневые кольца обладают также хорошими маслосъёмными свойствами. Это происходит из-за смещенной назад верхней кромки кольца. При движении вверх от нижней к верхней мертвой точке кольцо скользит по масляной плёнке. Благодаря гидродинамическим силам (образование так называемого масляного клина) кольцо немного отделяется от поверхности цилиндра. При движении в противоположном направлении кромка кольца проникает глубже в масляную плёнку и, таким образом, отбрасывает масло, прежде всего, к кривошипной камере.
Положение фаски и, соответственно, внутреннего угла на нижней кромке вызывает здесь отрицательное скручивание колец.

Скребковые компрессионные поршневые кольца.
У скребкового компрессионного поршневого кольца нижняя кромка поверхности снабжена прямоугольной или затылованной выемкой, которая кроме герметизации от газов обладает также и функцией удаления масляной пленки. Выемка имеет определённый объем, в котором может собираться снятое масло, прежде чем оно направится обратно в масляный поддон.

Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо — это усовершенствованная модель скребкового компрессионного поршневого кольца, которая на момент сегодняшнего дня применяется в большинстве современных двигателей. Благодаря конической форме поверхности усиливается маслосъемный эффект.

Маслосъемные поршневые кольца были сконструированы только для того, чтобы распределять масло на стенке цилиндре и сни

www.drive2.ru

Поршневые кольца - RacePortal.ru

При этом необходимо отметить, что незначительная часть газов из камеры сгорания всё равно проникают во внутренне пространство картера даже нового, вполне исправного, двигателя. Уплотнение при помощи поршневых колец в технике называется уплотнением лабиринтного типа, в уплотнениях подобного типа всегда происходит некоторая утечка газов. Но эта утечка на исправном двигателе обычно лежит в диапазоне 0,5 – 1,0%. Находящиеся в картере двигателя газы называются картерными газами. По мере износа цилиндропоршневой группы двигателя количество картерных газов увеличивается.

Кроме уплотнения поршневые кольца выполняют ещё две задачи. Регулируют количество масла на стенках цилиндра, необходимого для смазывания, как самих колец, так и поршня, и отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра.

Предназначение поршневых колец:

Обеспечение герметичности между поршнем и стенками цилиндра. Регулирование количества масла, необходимого для смазывания соединения поршня и цилиндра, и предотвращения попадания масла в камеру сгорания двигателя. Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.

Эти три задачи поршневые кольца выполняю в очень тяжёлых условиях под воздействием высоких тепловых и механических нагрузок. Тепловое напряжение поршневых колец возникает под воздействием горячих рабочих газов и под воздействие трения колец о стенки цилиндра, происходящего в условиях масляного голодания в верхней части поршня. Успешное решение этих задач решается как за счёт конструкции колец, так и правильного подбора материала изготовления колец.

Тип колец Поршневые кольца делятся на два типа: Компрессионные,маслосъёмные.

1-Компрессионное кольцо

1.1-Молибденовая противоизносная вставка

2-Второе компрессионное кольцо

3-Маслосъёмное кольцо

3.1. Верхняя маслосъёмная пластина

3.2. Тангенциальный расширитель

3.3. Нижняя маслосъёмная пластина

Поршень с поршневыми кольцами Фотография разреза поршня современного бензинового двигателя с установленным на него типичным комплектом поршневых колец в соответствии со схемой, данной на верхнем рисунке. Компрессионные кольца обеспечивают необходимую герметичность, а маслосъёмные кольца регулируют количество масла на стенках цилиндра. Именно регулируют, а не полностью удаляют, поскольку полное или слишком большое удаление масла приведёт к масляному голоданию соединения поршня со стенками цилиндра в верхней части поршня и последующему заклиниванию поршня в цилиндре.

Ранее двигатели были тихоходными, и количество поршневых колец на одном поршне доходило до 5 – 7. Но почти все современные бензиновые двигатели и быстроходные автомобильные дизельные двигатели имеют на одном поршне всего три поршневых кольца – два компрессионных кольца и одно маслосъёмное. Хотя поршни двигателей форсированных спортивных автомобилей, постоянно работающие на высоких оборотах, могут иметь всего два кольца. А поршни дизельных автомобильных двигателей, для облегчения запуска, могут иметь четыре кольца, три из которых компрессионные.

Поршневые кольца - терминология

Концевой зазор в свободном состоянии
Концевой зазор в сжатом состоянии
Торсионная закрутка кольца после сжатия
Компрессионные поршневые кольца

Первое (верхнее) компрессионное кольцо, установленное в канавку поршня, находящегося в цилиндре двигателя, должно принять абсолютно круглую форму (это выполняется, если сама гильза цилиндра не имеет деформаций) и быть прижатым к поверхности цилиндра по всей наружной окружности поршневого кольца. Для обеспечения этого, упругое поршневое кольцо изготавливается не в виде правильной окружности, а в виде дуги переменного радиуса, большего, чем диаметр цилиндра и имеющее в свободном состоянии достаточно больший зазор (1) между концами кольца. При установке в цилиндр кольцо сжимается и зазор (2) в замке кольца становится 0,15 ÷ 0,5 мм. Точное и максимально допустимое значение этого зазора указывается в технической документации двигателя. Обеспечение регламентированной величины зазора очень важно, увеличенный зазор способствует прорыву газов в картер двигателя и снижению мощности. Но ещё опасней уменьшенный зазор в замке поршневого кольца.

Во время работы, в результате нагрева кольцо расширяется и при уменьшенном зазоре может произойти заклинивание поршневого кольца в цилиндре, что приведёт к образованию задиров на зеркале цилиндра, поломке межкольцевых перегородок поршня или поломке самого кольца. Поэтому допустимо небольшое увеличение зазора, но недопустимо уменьшение зазора в замке поршневого кольца.Ведущие производители поршневых колец производят кольца с постепенно уменьшающимся через 0,1 мм зазором, таких подбираемых размеров может быть до 15.

Некоторые производители поршневых колец выпускают «беззазорные» поршневые кольца. Разумеется, невозможно изменить природное свойство металлов к расширению при повышении температуры, кольцо, установленное в цилиндр двигателя без зазора, обязательно заклинит. Но многое можно решить за счёт удачной конструкции. В этом случае поршневое кольцо состоит из двух плоских колец, установленных друг на друга и повёрнутых относительно друг друга на 180º. При этом верхнее кольцо имеет форму буквы «L», а нижнее кольцо вставлено в выемку верхнего кольца, за счёт чего высота такого кольца получается не более высоты стандартного кольца.

Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.

Правильная установка поршневых колец Переменный радиус дуги поршневого кольца берётся не произвольно, а рассчитывается для обеспечения необходимой эпюры силы прижатия кольца к стенкам цилиндра. Во время работы поршневое кольцо изнашивается неравномерно. В результате экспериментов определено, что наиболее интенсивно кольцо изнашивается в районе замка. Поэтому первоначальное увеличение силы прижатия кольца в зоне замка увеличивает срок службы кольца. Но точно рассчитанная эпюра усилий кольца может измениться в результате непрофессиональной установки кольца на поршень. Современные, очень тонкие компрессионные поршневые кольца не допускается устанавливать на поршень руками. Для этого необходимо использовать специальное приспособление, обеспечивающее равномерное разжатие кольца по всей окружности и ограничение максимального разжатия. Установка кольца руками, с увеличенным и неравномерным расжатием, значительно сокращает срок службы кольца.

Прижатие компрессионных колец к стенкам гильзы цилиндра

На этом рисунке видно, что газы из камеры сгорания через зазор между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра и через зазор между стенкой перегородки и поршневым кольцом попадают во внутреннюю полость поршневого кольца. При этом давление во внутренней полости верхнего компрессионного кольца практически равно давлению в камере сгорания. За счёт давления газов на внутреннюю поверхность кольца происходит дополнительное прижатие поршневого кольца к стенкам цилиндра. Некоторая часть газов также попадает во внутреннюю полость второго компрессионного кольца. Поскольку первое компрессионное кольцо дросселирует давление газов, давление во внутренней полости второго компрессионного кольца мотет быть равно 30 – 60%, от давления во внутренней полости первого компрессионного кольца.

С учётом того, что все процессы в двигателе происходят достаточно быстро, давление из внутренних полостей поршневых колец не падает до следующего такта рабочего хода, это явление называется аккумулированием давления. Аккумулирование давления обеспечивает приемлемую работу поршневых колец, частично потерявших свою упругость в результате старения или перегрева. Потерявшие упругость поршневые кольца будут удовлетворительно работать на режиме высоких нагрузок двигателя, но при работе двигателя в режиме низких нагрузок поршневые кольца не обеспечат необходимое уплотнение. Поэтому, исправными можно считать поршневые кольца серийного легкового автомобиля, обеспечивающие прижатие к стенкам цилиндра за счёт собственной упругости.

Некоторые производители поршневых колец заявляют, что до 90% усилия прижатия поршневых колец возникает за счёт давления рабочих газов двигателя. Возможно, кольца с подобными технически характеристиками подойдут только для специальных спортивных двигателей, постоянно работающих в диапазоне высоких оборотов и высоких нагрузок, Но вряд ли такое кольцо будет успешно работать в двигателе серийного автомобиля. Специально подготовленные поршневые кольца, как и многие другие детали двигателя, могут улучшить работу двигателя на строго определённых режимах оборотов и нагрузки. Но при этом значительно ухудшить работу двигателя на остальных режимах.

Очень важным эксплуатационным размером является боковой зазор между кольцом и канавкой поршня, поскольку именно от него зависит давление в поршневой канавке. В среднем этот зазор равен 0,04 ÷ 0,08 мм. От величины этого зазора также зависят ударные нагрузки на перегородки поршневых колец и, соответственно, шумность работы двигателя, возрастающие при увеличении зазора или вероятность заклинивания (потери подвижности) поршневых колец при уменьшении зазора.

Многие автомеханики считают, что поршни не подлежат дальнейшей эксплуатации по причине износа направляющей части (юбки) поршня, но обычно износ направляющей части поршня незначителен. Разумеется, если поршень не работал в режиме масляного голодания, и на поверхности поршня и стенок цилиндров не образовались задиры. На самом деле поршень часто выбраковывается по причине недопустимого износа канавки верхнего компрессионного кольца.

При производстве и высота поршневых колец, и высота канавки поршня имеют некоторый разброс, поэтому, для обеспечения необходимого зазора, иногда бывает возможность подбора поршневого кольца необходимой высоты.

Форма второго компрессионного кольца отличается от формы первого компрессионного кольца. Иногда из-за своеобразной формы наружной поверхности второе компрессионное кольцо называется скребковым Это кольцо работает не только как компрессионное, но и участвует в регулировании количества масла на стенках цилиндров, то есть частично выполняет задачу маслосъёмного кольца. Нижняя часть рабочей поверхности второго кольца изготавливается в виде скребка, который при перемещении поршня вниз снимает со стенок цилиндра лишнее масло. Нижнее компрессионное кольцо работает в значительно более лёгких условиях. И температура в зоне кольца и давление газов на кольцо (соответственно сила прижатия кольца к стенке цилиндра) значительно ниже по сравнению с подобными показателями, оказывающими воздействие на верхнее кольцо. Оба компрессионные кольца допускается устанавливать только в одном положении. На верхней поверхности компрессионного поршневого кольца ставится метка «Т», «ТОР» или другие. Кольцо всегда устанавливается этой меткой вверх. Неправильно установленное поршневое кольцо, неправильно работает.

Маслосъёмные кольца устанавливаются ниже компрессионных поршневых колец. На поршни двигателей современных легковых автомобилей устанавливается всего по одному маслосъёмному кольцу. Хотя старые двигатели, особенно предназначенные для стационарного применения, использовали по несколько маслосъёмных колец.

Маслосъёмные кольца предназначены для регулирования количества масла, находящегося на стенках цилиндра. Тут не очень подходит русская поговорка: «Кашу маслом не испортишь». Масла на стеках цилиндра должно быть не как можно больше, а ровно сколько необходимо. Недостаточное количество масла приведёт к масляному голоданию и, вследствие этого, к повышенному износу поршневых колец, поршня и поверхности цилиндра. В некоторых тяжёлых условиях работы двигателя при наличии масляного голодания могут произойти задиры в соединение поршня с цилиндром, и даже полное заклинивание поршня в цилиндре. Так же нежелательно излишнее количество масла на стенках цилиндра. Лишнее масло, через компрессионные кольца попадает в камеру сгорания двигателя. Что приводит к повышенному расходу масла, образованию нагара на стенках камеры сгорания, клапанах и свече зажигания. Нагар от сгоревшего масла в камере сгорания и на клапанах значительно ухудшает некоторые технические характеристики двигателя. Во время работы двигателя система смазки разбрызгивает в нижней внутренней полости цилиндра большое количество смазки, необходимого для смазывания поршневого пальца и охлаждения поршня.

При перемещении поршня вниз, маслосъёмное кольцо своими кромками собирает излишнее масло со стенок цилиндра и через дренажные отверстия в канавке поршня направляет его во внутреннюю полость поршня. Далее масло стекает в масляный поддон, возвращаясь в систему смазки двигателя.

Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины. Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня. Иногда можно слышать мнение, что чем чище отполирована поверхность стенки цилиндра, тем меньше сила трения и тем лучше работает двигатель. На самом деле это не так.

Составные трёхкомпонентные маслосъёмные кольца оставные маслосъёмные кольца с различными типами расширителей

Различные типы тангенциальных расширителей составных маслосъёмных колец

Составное четырёхкомпонентное кольцо

Верхняя плоская пластина
Осевой расширитель
Радиальный расширитель
Нижняя плоская пластина

Материалы поршневых колец

К материалам, из которых изготавливаются поршневые кольца, предъявляются очень высокие требования. Во время работы температура верхнего компрессионного кольца достигает 300º С. При этой температуре кольцо должно сохранять эластичность, обладать низким коэффициентом трения по материалу, из которого изготовлены стенки цилиндров, и иметь высокую износоустойчивость. До 50 ÷ 60% всех потерь на трение в двигателе приходится на трение между поршневыми кольцами и стенками цилиндра.

Обычно компрессионные поршневые кольца двигателей серийных автомобилей изготавливаются из специальных сортов прочного легированного чугуна, но в последнее время компрессионные кольца, особенно высокофорсированных двигателей, изготавливаются из стали. Для повышения износостойкости компрессионных колец на них рабочую поверхность наносится хромовое или молибденовое покрытие. Пористый хром, применяемый для покрытия поршневых колец, удерживает на своей поверхности необходимое количество масла. Эти покрытия имеют не только высокую износостойкость, но и уменьшенный коэффициент трения в паре с чугуном, из которого изготовлен блок цилиндров или вплавленные гильзы цилиндров алюминиевого блока. На поршневые кольца молибден наносится методом плазменного напыления. Поскольку молибден достаточно дорогой металл, обычно он наносится только на верхнее компрессионное кольцо, при этом перед напылением молибдена на рабочей поверхности кольца делается тонкая пазовая проточка. По своим физическим качествам хромированные поршневые кольца несколько отличаются от поршневых колец с молибденовым покрытием.

Неисправности поршневых колец

Основной неисправностью поршневых колец является их износ в процессе продолжительной эксплуатации. Ресурс поршневых колец двигателей отечественных автомобилей приблизительно равен 150000 км. (Вернее состояние соединения между поршневыми кольцами и стенками цилиндров). Кольца современных автомобилей передовых производителей могут служить до 300000 км, правда, иногда приходится слышать от владельцев, что двигатель их автомобиля уже прошёл 500000 км. Пробег лучших грузовых автомобилей-тягачей может быть более 1000000 км. Но эти пробеги могут быть значительно уменьшены неправильной эксплуатацией. К ускоренному износу поршневых колец приводит несвоевременная замена масла в двигателе, использование не подходящего для этого двигателя или загрязнённого мала. Несвоевременная замена воздушного фильтра и, тем более, эксплуатация автомобиля вообще без воздушного фильтра или езда по пыльным дорогам. Применение некачественного топлива или несвоевременная замена топливного фильтра. К тяжёлым условиям можно отнести постоянную эксплуатацию автомобиля в городских пробках. Очень вредны для колец кратковременные поездки, при которых двигатель не успевает прогреться до нормальной рабочей температуры, особенно в зимнее время. Не допускается эксплуатация двигателя с высокими нагрузками, до его полного прогрева. Система управления двигателя некоторых высокофорсированных автомобилей не позволяет двигателю развивать полную мощность, пока температура масла в двигателе не достигнет установленного предела. Именно масла, а не охлаждающей жидкости системы охлаждения.

Бывают случаи быстрого, лавинообразного разрушения поршневых колец. Это может произойти или из-за сильного перегрева двигателя или в результате работы двигателя в условиях недостаточной смазки. В таких случаях возможно заклинивание колец в цилиндре, образование задиров на стенках цилиндра и поршне, разрушение поршневых колец и перегородок между кольцевыми канавками поршня. Такое состояние двигателя диагностируется достаточно легко. Признаком недопустимого износа поршневых колец является повышенное потребление масла. Если двигатель малолитражного автомобиля расходует более 0,5 литра масла на 1000 км и при этом при трогании с места после остановки перед светофором наблюдается появление из системы выпуска сизого дыма, можно предположить что поршневые кольца двигателя имеют недопустимый износ. В этом случае может наблюдаться повышенное давление картерных газов двигателя, которое можно определить, отсоединив шланг системы принудительной вентиляции картера двигателя. Также о большом давлении картерных газов свидетельствуют протечки масла через сальники, прокладки и другие уплотнения двигателя.

Для более точного диагностирования необходимо проверить компрессию в цилиндрах двигателя и проверить состояние цилиндропоршневой группы методом утечки сжатого воздуха.

Прямоугольное поршневое кольцо

Первоначально компрессионное поршневое кольцо в разрезе имело достаточно простую прямоугольную форму, но со временем форма колец стала значительно сложнее. Самый распространённый вид современных компрессионных поршневых колец.

Верхнее компрессионное кольцо

Первое (верхнее) компрессионное кольцо

Поршневые кольца -

Второе компрессионное кольцо

Кольцо имеет наружную (рабочую) поверхность, непосредственно соприкасающуюся со стенками цилиндра, внутреннюю поверхность, направленную в сторону центра окружности кольца и две боковые поверхности, верхнюю и нижнюю. В результате эволюции двигателя форма разреза кольца перестала быть прямоугольной. Для обеспечения большей долговечности кольца, его более быстрой притирке к поверхности цилиндра, уменьшения вероятности закоксовывания колец в канавках поршня и для обеспечения других рабочих характеристик кольца форма разреза кольца стала довольно сложной и очень разнообразной.

raceportal.ru

Кольца компрессионные – как представить их принцип работы? + видео » АвтоНоватор

Для начинающих автолюбителей это просто какой-то набор слов: компрессионные кольца поршневые. Чтобы было понятнее разберемся сначала, что собой представляет этот механизм.

Назначение компрессионного кольца в поршневом узле авто

Данное незамысловатое изделие представляет собой незамкнутую окружность, которая имеет небольшой зазор (по размерам он может достигать нескольких сотых миллиметра). Кольцо посажено в поршневом двигателе, будь он внутреннего сгорания или паровой. Вне зависимости от того, где используется, оно выполняет три главные функции. Во-первых, оно отлично уплотняет камеры сгорания. Во-вторых, является передатчиком тепла через стенки цилиндра – фильтрует тепло от поршня и не допускает перегрева. В-третьих, казалось бы, такой простой элемент, а он также отлично уменьшает расход моторного масла, если, конечно же, таковое используется.

Как видно, функции важные, поэтому в данный момент времени нельзя представить двигатель без поршневого кольца. Подробнее разберем устройство нашего элемента. Вне зависимости от типа, у всех имеется замок, он представляет собой стык между концом нашего кольца, которое сжимается до нескольких сотых миллиметров, когда поршень попадает в цилиндр. Компрессионные кольца служат для герметизации камеры, чтобы создавать нужный уровень компрессии. Чаще всего их поперечное сечение имеет прямоугольную форму, а на самом краю имеет цилиндрический профиль. Во время работы может незначительно скручиваться, тем самым облегая приработку.

Кольца компрессионные и маслосъемные – в чем разница?

Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные. Маслосъемные кольца используются далеко не везде. К примеру, в бензиновых двухтактных двигателях данная деталь не имеет смысла, так как масло выгорает вместе с топливом. Ведь главная функция маслосъемного кольца, это снятие лишнего моторного масла. Эти небольшие детали выпускаются двух разных видов: чугунные (литые с прорезом) и стальные (составные с использованием пружин-расширителей).

Компрессионное кольцо должно не допустить пропускания лишних жидкости и воздуха в камеру сгорания.

Плавно переходим к принципу работы компрессионных типов колец. При создании надежного поршня, который будет отличаться высоким качеством и эффективной работой, необходимо использовать узкие поршневые кольца. Стоит отметить, что в свободном состоянии кольцо имеет больший диаметр и идет под наклоном от замка наружу. Именно такая конструкция позволяет после того, как кольцо будет установлено, плотнее прижиматься к стенкам. За счет этого повышается эффективность нашей детали.

На кольцо также в процессе работы двигателя активно давят сила рабочего газа и жидкости. Они проникают в канавки поршня постепенно с давлением, которое в свою очередь во много раз превышает по силе натяжку кольца. Они выталкивают его из канавки наружу и тем самым, соответственно, сводят к минимуму всякого рода попытки рабочих газов заполнить кривошипную камеру.

Как может выйти из строя компрессионное кольцо поршня?

Для стабильной работы двигателя вполне хватает и одного кольца. Например, на скутерах или мотоциклах со слабым двигателем установлен поршень с одним кольцом. Но если не брать во внимание именно двигатель скутера, то на некоторых аппаратах установлены поршни с нагруженной рабочей частью, где могут использоваться на поршне 5 колец или даже больше.

Как и любая деталь автомобиля, поршневые кольца могу сломаться или каким-то образом повредиться во время аварии или другого физического воздействия на автомобиль. Чаще всего поршни ломаются от большого количества высоких нагрузок во время работы.

Во время проверки на излом вы сможете наблюдать на поверхности места воздействия растровые линии, которые могут позволить выявить повреждение и дать оценку общему состоянию поршня. При износе поршня можно также наблюдать трещины от термического напряжения. Как правило, они находятся на дне поршня и, конечно же, увидеть их, будет в разы сложнее.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

carnovato.ru

Поршневые кольца какие выбрать. Компрессионные 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.

Назначение поршневых колец

Не будем подробно разбираться в принципах работы двигателя внутреннего сгорания. Коснемся только вопроса соединения поршней и двигателя цилиндра. Как известно, оно является герметичным. Тем не менее, поршни легко скользят по внутренним кольцам цилиндра, не давая газам из надпоршневого пространства проникать в зазор между двумя поверхностями в картер агрегата.

Тем не менее, некоторая утечка газов все равно происходит даже на полностью исправном двигателе, но при качественных кольцах она составляет допустимую норму и никак не может повлиять на работу агрегата. В том случае, когда эти детали поршня значительно изнашиваются, количество проникающих в картер газов увеличивается.

Но существует и другое назначение, для выполнения ряда таких функций:

герметичное соединение поверхностей поршней и стенок цилиндра;
обеспечение нужного количества масла, находящегося на стенках цилиндра, и предотвращение его попадания в камеру сгорания;
кольца отводит тепло от поршней к стенкам цилиндра, что предотвращает их перегревание и коррозию.

Не трудно догадаться, что поршни выполняют свою задачу в крайне агрессивных условиях. С одной стороны, это экстремальные температуры, возникающие в процессе работы агрегата. С другой - условия масляного голодания в верхней части поршня. Данные задачи решаются за счет подбора материала для всех видов колец и их различная форма.

Важно! Качественные поршневые кольца должны быть достаточно узкими. Специалисты утверждают, что чем тоньше кольцо, тем эффективнее оно будет предотвращать вибрации поршней при высоких оборотах двигателя. Кроме того, они лучше справляются с трением в процессе хода поршня.

Но если двигатель имеет средние показатели мощности, то достаточно будет и обычных, более дешевых широких колец.

Конструкция поршневых колец

На большинстве моделей машин внутри двигателей для каждого поршня применяется по три кольца. Они имеют диаметр, превышающий размер самого поршня. Часть каждого из них вырезана. Этот вырез называется замком.

На поршне они устанавливаются таким образом, чтобы замки не располагались на одном уровне. Данные прорези - это расстояние между концами незамкнутых колец. Замки имеются исключительно на всех разновидностях данных деталей. Они предназначены для компенсации тепловых расширений, возникающих в процессе взаимодействия внутренних деталей двигателя.

Всем известно, что при воздействии высоких температур на металл, он имеет свойство расширяться. Если бы кольца имели монолитную конструкцию, они при нагревании увеличивали бы нагрузку на поршни и цилиндры.

Для чего нужен тепловой зазор в поршневых кольцах

Известно, что в процессе перемещения поршня, он воспринимает огромное давление. Это давление передается на коленвал. Именно наличие зазора в конструкции позволяет максимально передать это давление и полностью использовать его величину.

Кроме того, тепловой зазор обеспечивает минимальный контакт поверхностей поршня и цилиндра. В противном случае эти детали подвергались бы повышенному износу. Еще одна не менее важная функция - это обеспечение поверхностей оптимальным количеством масляной смазки. Масло проникает в зазоры, но при этом не попадает в камеру сгорания.

Важно! Необходимый тепловой зазор должен находиться в пределах 0,6-0,3 мм. Кроме того, следует позаботиться о допустимом боковом зазоре между кольцом и стенкой поршня. Нормой является

divtechno.ru

Залегание поршневых колец. Причины, последствия, ремонт или замена | SUPROTEC

Выражение «залегли кольца», это что?

Для начала разберемся, как устроена цилиндропоршневая группа. Во время работы двигателя поршень совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Между этими деталями обязательно должен быть зазор, чтобы трение не мешало движению.

В то же время контакт деталей поршень/цилиндр должен быть по возможности герметичным, чтобы:

максимально использовать энергию расширяющихся газов;
не пропускать продукты сгорания в картер;
при движении вниз снимать смазку, попавшую на внутреннюю стенку цилиндра.

Чтобы выполнить эти условия, на каждый поршень в большинстве случаев легковых автомобилей установлены три кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. Компрессионные кольца обычно «сплошные» в сечении, а маслосъемные имеют прорезь, в которой устанавливается пружина, снаружи у них кромка для съема и разрезы для удаления масла. Благодаря такой конструкции кольца пружинят и плотно прилегают к стенкам цилиндра.

Поршень имеет три канавки, ширина которых на сотые доли миллиметра больше толщины поршневых колец. Поэтому кольца всегда зафиксированы и имеют свободу движения, плотно закрывая зазор.

Когда в поршневых канавках скапливается нагар или кокс, он играет роль клея. Кольца просто приклеиваются к канавкам, теряют подвижность и не могут упруго прижиматься к стенкам цилиндра, происходит нарушение плотности сопряжения пары поршень/цилиндр. Это явление называется залеганием или закоксовкой. Почему залегают кольца, разобрались, теперь узнаем, как это все диагностировать.

Признаки залегших колец

Ранее выяснили, что, когда залегли кольца в двигателе, нарушается герметичность прилегания поршня к цилиндру. Из этого следует, что газы из камеры сгорания частично «пролетают» в образовавшийся зазор, не выполняя полезной работы, попадают в картер.

Симптомы, что залегли кольца, обуславливаются главным образом падением компрессии в камере сгорания из-за зазоров между поршневым стаканом и стенкой гильзы. Проблемы начинаются с ухудшения динамических характеристик автомобиля. Двигатель плохо реагирует на работу с педалью газа. Это основной признак.

Если залегли маслосъемные кольца, пленка смазки остается на внутренней поверхности цилиндра (кстати, компрессионные кольца залегают гораздо реже). Во время рабочего хода поршня, когда воспламеняются пары горючего, смазывающая жидкость сгорает. Масло расходуется на угар, а из выхлопной трубы идет дым синеватого цвета. Это второй признак.

Затрудненный запуск двигателя в любую погоду – еще один признак залегших колец. Коленвал с противовесами имеет большую массу, чтобы его провернуть нужно значительное усилие. К тому же масло стекло в поддон картера, на первых оборотах сила трения также препятствует движению поршня. Если один или несколько цилиндров не работают, пуск затруднен.

Увеличенный расход топлива также может быть признаком, что в двигателе залегли кольца. Из-за зазора между поршнем и цилиндром энергия горючего не используется полностью: компрессия недостаточна. Поэтому бортовой компьютер завышает обогащение топливовоздушной смеси, чтобы компенсировать недостаток тяги. Это приводит к перерасходу горючего.

Чем опасна ситуация, когда залегли кольца в двигателе

Главная опасность в том, что когда залегли поршневые кольца, двигатель функционирует в нештатном режиме:

неполное сгорание топлива, образование нагара;
сбой работы отдельных цилиндров;
выхлопные газы проникают в картер, деструкция масла;
масло сгорает, образовывая лаки и нагар.

Эти, кажущиеся незначительными, неисправности приводят к серьезным проблемам и дорогому ремонту.

Попадая в поддон картера, агрессивные выхлопные газы вступают в реакцию с маслом. Химический состав смазывающей жидкости изменяется, оно не может выполнять свои функции. В результате ускоряется износ трущихся деталей, ухудшается отвод тепла.

Масло, не убранное залегшим маслосъемным кольцом, сгорает, провоцируя локальный перегрев деталей. При длительной эксплуатации в таком режиме появятся задиры на гильзе и юбке поршня. Сгорая, масло оставляет нагар, из-за которого часто возникает детонация, возможен прогар поршня.

Что делать, если залегли кольца в двигателе

Ответ на данный вопрос банален: если довели двигатель своего «железного скакуна» до такого состояния, что залегли кольца, надо их раскоксовать - скажут на любом форуме. Для этого необходимо удалить нагар из поршневых канавок. Раскоксовку можно делать тремя способами:

механическим очищением нагара,
химическим растворением кокса,
при помощи специальных присадок в топливо.

Рассмотрим каждую процедуру подробнее. «Народные способы», связанные с риском повредить прокладки и сальники современного автомобильного мотора, упоминать не будем.

Механическая раскоксовка

Этот способ подразумевает частичную или полную разборку двигателя, потому что поршни, на которых залегли кольца, необходимо извлечь. Очищать детали нужно вручную, используя мягкие щетки, ветошь и растворитель, керосин или ацетон.

Места, до которых трудно добраться щеткой, необходимо тщательно прочистить с помощью небольших кусочков ваты или ветоши смоченных в растворителе. Мастера часто используют пинцеты и другие приспособления, чтобы удалить весь нагар. Только в этом случае раскоксовка считается качественной.

Данный способ требует хорошего знания устройства авто, и силового агрегата в частности. Нужно ведь не только разобрать, но и потом правильно собрать мотор. Это причина, почему лучше доверить такую работу профессиональным автослесарям, хоть это и немалостоящее удовольствие.

Химическая раскоксовка

Этот способ поможет, если залегли маслосъемные кольца, а что делать не знаете – нет ни навыков, ни инструментов, чтобы разбирать двигатель, и нет возможности обратиться в автосервис. Чтобы раскоксовать мотор с помощью химии, нужно только уметь выкручивать свечи зажигания.

Алгоритм химической раскоксовки залегших колец:

Прогреть двигатель до 80-90 °C.
Отсоединить провода питания, вывернув свечи.
Вывесить ведущий мост.
Рычаг КПП установить на максимальную скорость.
Провернуть коленвал так, чтобы все поршни встали в среднее положение.
Залить в цилиндры по 40 мл средства, завернуть свечи.
Подождать 60 минут, временами поворачивая вперед-назад ведущие колеса.
Убедившись, что вся жидкость просочилась вниз, запустить мотор на час в режиме ХХ.
Заменить масло и масляный фильтр.
Проехать 20-30 км с нагрузкой около 3000 оборотов.

Главные недостатки этого способа:

Нет возможности надежно проконтролировать, насколько хорошо удален кокс.
Агрессивная химия может повредить уплотнители и сальники двигателя.

Раскоксовка с помощью присадок

Это наиболее простой и безопасный вариант чистки двигателя, если залегли кольца, а что делать вы не знаете. Достаточно добавить в топливо или моторное масло специальную присадку – не нужно ничего выкручивать-закручивать, вывешивать и ждать. Просто и удобно. Сегодня на рынке представлены средства импортного и отечественного производства. Бренды из стран ЕС и США традиционно пользуются авторитетом, но относительно дороги. Продукция отечественных производителей дешевле, и часто не уступает западным аналогам.

Например, российская компания «Супротек» разработала линейку триботехнических составов, которые позволяют комплексно очистить мотор автомобиля. Промывки быстро удаляют самые стойкие загрязнения, а присадки в бензин и моторное масло поддерживают эффект «чистого двигателя» на протяжении длительного времени. «Очиститель топливной системы» Suprotec комплексно промывает камеру сгорания и топливную систему бензиновых моторов. Промывка добавляется в топливный бак. Ввиду высокой химической активности рекомендуется для разовой очистки, когда заметили симптомы, что залегли кольца в двигателе. Средство эффективно удаляет все виды нагаров из камеры сгорания, устраняя связанные с ними проблемы.

Чтобы закрепить эффект от «Очистителя топливной системы», рекомендуется использовать «Долговременную промывку двигателя» от «Супротек». Состав заливается в маслозаливную горловину. Это средство работает медленнее, но способно удалить самые стойкие отложения, к тому же оно абсолютно безопасно для резиновых и полимерных деталей. Из-за постепенного характера действия промывку необходимо добавлять в масло приблизительно за 200 километров до плановой замены масла.

Отличные результаты в профилактике такого явления как залегание поршневых колец показал триботехнический состав Suprotec Active. Эта присадка для добавления в моторное масло борется с корнем проблемы – она оптимизирует зазоры в узле кольцо-канавка-гильза. Это улучшает съем смазки со стенок цилиндра, препятствуя образованию нагара.

Конечно, совсем «убитый» двигатель никакая химия не спасет. Но если не запускать состояние автомобиля, в общем, и силового агрегата, в частности – вполне можно обойтись регулярным добавлением присадок в топливный бак или масляную систему. Это дешевле, чем ремонтировать мотор, когда залегли кольца или образовались задиры в ЦПГ.

Советы по профилактике

Основные причины закоксовки двигателя известны, она возможна, если:

автомобиль несколько месяцев простоял без движения, а потом его начали эксплуатировать,
постоянно совершаются только короткие поездки, когда мотор не успевает полностью прогреться;
используется некачественное моторное масло, либо регулярно превышается интервал замены.

Значит, чтобы снизить риск залегания поршневых колец, нужно придерживаться несложных правил:

Если машина долго простояла без движения, замените масло, прежде чем начнете на ней ездить.
Время от времени совершайте длительные поездки, чтобы мотор прогрелся, и отложения полностью выгорели.
Заливайте только рекомендованные производителем автомобиля сорта моторных масел.

Помните, что любую проблему легче предупредить, чем потом с ней бороться.

Признаки, причины и решения, если залегли кольца

Варианты решений расположены в порядке возрастания сложности выполнения. Если не помогает первый вариант, значит, проблема слишком серьезная.

Признаки проблемы	Причина	Решение
Падение компрессии.	Газы «пролетают» в зазор между поршнем и гильзой.	1. Использовать «Очиститель топливной системы» Suprotec, или «Долговременную промывку двигателя». 2. Выполнить химическую или механическую раскоксовку.
Из выхлопной трубы идет сизый дым.	Масло остается на стенках цилиндра и сгорает с топливом.
Затруднен пуск двигателя.	Мотор троит, недостаточная сила, чтобы провернуть коленвал.
Расход горючего увеличился.	Из-за троения ЭБУ повышает обогащение топливовоздушной смеси.

suprotec.ru

Компрессионные поршневые кольца

Цилиндрические компрессионные поршневые кольца

Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо

Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо с внутренней фаской

Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо с внутренним углом

Компрессионные поршневые кольца с маслосъёмной функцией

Коническое компрессионное поршневое кольцо

Под цилиндрическими компрессиоными поршневыми кольцами понимают кольца с прямоугольным поперечным сечением. Обе боковые поверхности кольца лежат параллельно друг к другу. Это исполнение кольца является самым простым и самым распространённым видом компрессионных поршневых колец. Сегодня эта модель используется преимущественно в качестве первого компрессионного поршневого кольца у всех бензиновых, а также у некоторых дизельных двигателей для легковых автомобилей,

Внутренние фаски и внутренние углы вызывают скручивание колец в установленном (натянутом) состоянии. Положение фаски и, соответственно, внутреннего угла в верхней кромке вызывает «положительное скручивание колец». Какое оно имеет действие, описано в главе Скручивание колец.

Эти кольца выполняют двойную функцию. Они помогают компрессионному поршневому кольцу при герметизации от газов и маслосъёмному поршневому кольцу при удалении масляной плёнки.

Важное указание: У всех видов двигателей (для легковых и грузовых автомобилей, бензиновых и дизельных) конические компрессионные поршневые кольца вставляются в основном во вторую кольцевую канавку.

Рис. 2

Поверхность конических компрессионных поршневых колец имеет коническую форму. Отклонение угла по отношению к цилиндрическому компрессионному поршневому кольцу составляет, в зависимости от конструкции, примерно от 45 до 60 угловых минут. Из-за формы кольцо в начальном состоянии опирается только на нижнюю кромку и, таким образом, прилегаеттолько в определённых пунктах к внутреннему диаметру цилиндра. Вследствие этого, в этом месте появляется высокое механическое давление на поверхность и происходитжелаемое снятие слоя материала. Результат этого износа при приработке уже после небольшой продолжительности эксплуатации - совершенно круглая форма и, вместе с этим, хорошее уплотнение. После пробега нескольких 100.000 км коническая поверхность кольца изнашивается так, что коническое компрессионное поршневое кольцо берёт на себя скорее функцию цилиндрического компрессионного поршневого кольца. Теперь кольцо, ранее изготовленное как коническое компрессионное, всё ещё отлично выполняет уплотняющую функцию в качестве цилиндрического компрессионного поршневого кольца.

Положение фаски и, соотв., внутреннего угла на нижней кромке вызываетздесь отрицательное скручивание колец (смотри главу 1.6.9 Скручивание колец).

Вследствие того, что давление газа оказывает влияние на кольцо также и спереди (давление газа может проникать в щель между стенкой цилиндра и рабочей поверхностью поршневого кольца), усиление давления газа несколько уменьшается. Во время приработки кольца давление прижима немного уменьшено, и сама приработка происходит с меньшим износом (рис. 2).

Наряду с функцией в качестве компрессионных поршневых колец, конические компрессионные поршневые кольца обладают также хорошими маслосъёмными свойствами. Это происходит из-за смещённой назад верхней кромки кольца. При движении вверх от нижней к верхней мёртвой точке кольцо скользит по масляной плёнке. Благодаря гидродинамическим силам (образование так называемого масляного клина) кольцо немного отделяется от поверхности цилиндра. При движении в противоположном направлении кромка кольца проникает глубже в масляную плёнку и, таким образом, отбрасывает масло, прежде всего, к кривошипной камере. У двигателей внутреннего сгорания конические компрессионные поршневые кольца вставляются также и в первую кольцевую канавку.

Коническое компрессионное поршневое кольцо с нижней внутренней фаской

Коническое компрессионное поршневое кольцо с нижним внутренним углом

Скребковые компрессионные поршневые кольца

Скребковое компрессионное поршневое кольцо

У скребкового компрессионного поршневого кольца нижняя кромка поверхности кольца снабжена прямоугольной или затылованной выемкой, которая кроме герметизации от газов обладает также и функцией удаления масляной плёнки. Выемка имеет определённый объём, в котором может собираться снятое масло, прежде чем оно сбежит обратно в масляный поддон.

У многих вариантов двигателя скребковое компрессионное поршневое кольцо использовалось раньше в качестве второго компрессионного поршневого кольца. На сегодняшний день вместо скребковых компрессионных поршневых колец используются преимущественно конические скребковые компрессионные поршневые кольца. Скребковые компрессионные поршневые кольца используются также для поршня компрессора в тормозных системах с пневматическим приводом. Там, главным образом, как первое компрессионное поршневое кольцо.

Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо

Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо - это усовершенствованная модель скребкового компрессионного поршневого кольца.

Благодаря конической форме поверхности усиливается эффект снятия масла. У поршневых компрессоров коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо вставляется не только во вторую, но также и в первую кольцевую канавку.

Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо с закрытым стыком

Для улучшения герметизации от газов выступ заканчивается не у самого стыка, а уже раньше. Таким образом, по сравнению с обыкновенным коническим скребковым компрессионным поршневым кольцом можно достичь уменьшения просачивания газов из камеры сгорания в картер двигателя (смотри также 1.6.5 Тепловой зазор).

Поршневые кольца с поперечным сечением в форме трапеции Трапециевидные или полутрапециевидные компрессионные поршневые кольца используются для того, чтобы препятствовать нагарообразованию и, вместе с тем, заклиниванию колец в кольцевых канавках. Особенно тогда, когда очень высокая температура появляется также и в кольцевой канавке, опасность состоит в том, что имеющееся в этой кольцевой канавке моторное масло под воздействием температуры образует нагар. У дизельных двигателей помимо возможного нагарообразования появляется также сажа. Она тоже приводит к отложениям в кольцевом пазе. Если бы поршневые кольца из-за этих отложений застряли, то горячие газообразные продукты сгорания беспрепятственно проходили бы между поршнем и стенкой цилиндра, при этом перегревая поршень. Результатом были бы расплавление головки поршня и сильные повреждения самого поршня. Из-за высоких температур и образования сажи трапециевидное компрессионное поршневое кольцо используется чаще всего для дизельных двигателей и вставляется в самую верхнюю, а иногда и во вторую кольцевую канавку.

Внимание

Трапециевидные или полутрапециевидные компрессионные поршневые кольца не могут вставляться в обыкновенные канавки прямоугольного сечения. При использовании поршневых колец с поперечным сечением в форме трапеции также и кольцевые канавки в поршне всегда должны иметь соответствующую форму.

Трапециевидное компрессионное поршневое кольцо

У трапециевидных компрессионных поршневых колец обе боковые поверхности кольца не лежат параллельно, а стоят друг против друга в виде трапеции. Угол составляет, как правило, 6°, 15° или 20°.

Полутрапециевидное компрессионное поршневое кольцо

У полутрапециевидных компрессионных поршневых колец нижняя боковая поверхность не имеет никакого угла, а с рабочей поверхностью кольца она образует прямой угол.

Функция очистки

Благодаря трапециевидной форме компрессионных поршневых колец и ихдвижению в кольцевой канавке из-за перекоса поршня (смотри главу 1.6.11 Движение поршневых колец) образования нагара растираются механическим путём.

axela-mazda.ru