Все о поршневых кольцах. Часть 3 – покрытие колец.

Почему залегают кольца

Чтобы разобраться с причинами залегания, следует вспомнить, как они работают. Поршневые кольца располагаются в канавках поршня. Сами канавки достаточно широки, чтобы кольца могли достаточно свободно двигаться. Надетые на поршень кольца не прилегают к нему вплотную, а наоборот, разжимаются. Таким образом, разжимающая сила заставляет их плотно прилегать к стенкам цилиндра, обеспечивая высокое давление внутри камеры сгорания в конце такта сжатия.

Это влечет за собой все обозначенные в начале статьи симптомы: затрудненный запуск двигателя, особенно в мороз и падение мощности из-за залегания компрессионных колец, а также повышенный расход масла и топлива и густой синий дым из выхлопной трубы, в чем виноваты маслосъемные кольца.

Причин появления отложений в канавках несколько:

  • автомобиль очень долгое время не эксплуатируется, в результате чего моторное масло теряет свои свойства, густеет и начинает играть роль клея;
  • на машине часто совершаются короткие поездки, в течение которых двигатель не успевает полностью прогреться. В этом случае в цилиндрах образуется большое количество нагара, который не успевает полностью выгорать по причине слишком малого времени работы мотора;
  • некачественное моторное масло, которое выгорает намного интенсивнее, чем смазка высокого качества.

Монтаж и демонтаж поршневых колец

Проведите тщательную очистку бывшего в употреблении поршня от прилипшей грязи

Обращайте внимание особенно на то, чтобы кольцевые канавки были свободны от масляного нагара и грязи. Прочистите при необходимости отверстия для обратного стока масла с помощью сверла или другого подходящего для этого инструмента

Обращайте внимание на то, чтобы не повредить боковые поверхности канавки при удалении из них масляного нагара. У нижней боковой поверхности канавки речь идёт об уплотняющей поверхности

При эксплуатации повреждения из-за царапин могут повлечь за собой чрезмерный расход масла или усиленный прорыв газов из камеры сгорания в картер двигателя.

Для монтажа и демонтажа поршневых колец непременно используйте специальные щипцы для ихустановки. Другие вспомогательные средства, как, напр., петли из провода или отвёртки повреждают и поршневое кольцо и поршень.

Никогда не натягивайте кольца рукой (исключение: маслосъёмные поршневые кольца со стальными пластинками). Существует не только опасность излома кольца, его деформации и растяжения, но и риск получить ранение от острых краев кольца, если оно разломается.

Быстрое надевание поршневого кольца рукой без того, чтобы его сломать, доказывает, правда, ловкость механика, повреждает, тем не менее, поршневое кольцо в большинстве случаев уже при монтаже.

Рис. 3

Монтажный набор для поршневых колец

Никогда не натягивайте кольца на поршень показанным способом (рис. 1). Если кольцо деформируется и больше не лежит ровно в канавке, то оно больше не вращается в этой канавке, изнашивается только с одной стороны или не совсем достаточно уплотняет. Тем не менее, дело обстоитхуже, если с колец с молибденовым покрытием слой молибдена сходит или надламывается. Если потеря скользящего слоя не происходит уже при монтаже, то это случается самое позднее при обкаткедвигателя. Скользящий слой отделяется и повреждает поршень и поверхность цилиндра. Поршень заедает в диаметре цилиндра, потому что горячие отработавшие газы продуваются между поршнем и стенкой цилиндра. Оторвавшиеся частички повреждают поршень и рабочие поверхности цилиндра.

Избегайте излишнего снятия и надевания поршневых колец. При каждом монтаже кольца немного деформируются. Не снимайте кольца с уже ранее собранных поршней снова, чтобы, например, ихзаново измерить. Соблюдайте последовательность монтажа колец. Сначала монтируется маслосъёмное поршневое кольцо, затем второе, после него — первое компрессионные поршневые кольца

Обращайте внимание при монтаже на маркировку. «Тор» означает, что эта сторона должна указывать наверх, к камере сгорания

Если Вы не уверены, или нет маркировки «Тор», тогда вставляйте кольцо с надписью наверх. «Тор» не значит, что речь идёт о первом компрессионном поршневом кольце.

Рис. 2

Проверьте, могут ли кольца свободно прокручиваться (вращаться) в кольцевых канавках.

Проверьте, исчезаетли полностью кольцо по всей длине окружности в кольцевой канавке, т.е., рабочая поверхность кольца не должна выходить за пределы юбки поршня

Это важно, так как при недостаточном зазоре на дне канавки(неправильное кольцо или нагар на дне канавки) работа кольца не гарантирована

При монтаже маслосъёмных поршневых колец, состоящих из двух частей, всегда обращайте внимание на положение спирального витого пружинного расширителя (рис. 6)

Концы расширителя всегда должны быть расположены напротив стыка поршневого кольца.

Рис. 6

У состоящих из трёх частей колец правильное положение пружины-расширителя является обязательным для выполнения функции удаления масляной плёнки (рис. 1 и 2). В любом случае перед монтажом проверьте также у поршня с уже вставленными кольцами положение пружины-расширителя. Во время транспортировки концы пружины находятся в ненатянутом состоянии и могут находить друг на друга. Обе цветных маркировки на концах пружины должны быть видны (рис. 3). Если они не видны, то концы пружины перекрываются внахлёстку и кольцо не функционирует. Все стыки маслосъёмного поршневого кольца, состоящего из трёх частей (обе стальные пластины и пружина-расширитель), должны вставляться смещёнными на 120° по отношению друг к другу.

Сместите стыки поршневого кольца готового для монтажа поршня таким образом, чтобы они лежали примерно 120° по отношению друг к другу. Они помогают поршню и, соответственно, кольцам при первом запуске двигателя. Причина: при первом запуске двигателя сжатие несколько ниже, так как поршневые кольца ещё не приработались. При помощи смещения стыковых концов по отношению друг к другу можно помешать тому, чтобы при первом пуске двигателя слишком много газов просачивалось из камеры сгорания в картер двигателя и, вследствие этого, двигатель плохо заводился.

Коротко о поршнях: как подобрать поршень к цилиндру

Начнем с того, что зазор между поршнем и цилиндром определяется четко прописанными нормами. Для деталей в новом двигателе такой зазор составляет от 0.05 до 0.07 мм. Для моторов, которые находятся в эксплуатации, зазор между поршнем и цилиндром не должен быть больше отметки в 0.15 мм.

Восстановление ЦПГ двигателя потребует расточки блока цилиндров в ремонтный размер, после чего производится подбор поршня из группы так называемых ремонтных поршней. Главным требованием к процессу расточки цилиндров является итоговый результат, максимально приближенный к четко указанному ремонтному размеру.

Также необходимо учитывать, что размер после расточки блока дополнительно уменьшится в среднем на 0.03 мм после процесса нанесения хона (хонингование поверхности цилиндра). По этой причине при хонинговке цилиндров нужно придерживаться такого диаметра, чтобы после установки поршня зазор был максимально приближен к 0.045 мм, что является показателем зазора применительно к новым деталям.

Чтобы точно подобрать новый поршень по размерам необходимо сначала провести дефектовку цилиндров и поршней. Для замера диаметров поршня и цилиндра потребуются измерительные приборы:

Далее подбор осуществляется на основании специальной таблицы, в которой указаны номинальные размеры цилиндров и поршней. Диаметр ремонтных поршней получил специальное деление по классам в зависимости от наружного диаметра детали. Всего таких классов 5, каждый класс обозначен литерами от A до E в алфавитном порядке (А, B, C, D, E) через 0.01 мм размера. Также деление по классам предусматривает изменение диаметра отверстия под поршневой палец через каждые 0.004 мм.

Данная информация о классификации ремонтных поршней наносится в виде маркировки на днище поршня. Цифровое обозначение указывает на категорию отверстия под палец, а буквенное обозначение указывает на принадлежность поршня к тому или иному классу (класс ремонтного поршня)

Также в процессе подбора номинальных размеров или ремонтного размера поршневой дополнительно необходимо обращать внимание на массу поршня. Поршни могут иметь как стандартную массу, так и увеличенный или сниженный на несколько грамм вес

Параллельно с подбором новых поршней необходимо подбирать ремонтные поршневые кольца, которые также имеют ремонтные размеры.

Проверка поршневых колец при ремонте двигателя после пробега автомобилем 60 000 — 80 000 км

Хотя срок службы поршневых колец составляет0 км пробега автомобиля, рекомендуется во всех случаях разборки двигателя при пробеге более 20 000 км заменять поршневые кольца. Это, с одной стороны, исключит необходимость повторной разборки двигателя после сравнительно небольшого пробега автомобиля, а с другой стороны, будет являться профилактикой для повышения общего срока службы двигателя.

Если зеркала цилиндров имеют незначительные износы и не требуют ремонта, то вместо прежних поршневых колец могут быть использованы ремонтные кольца нормального размера или увеличенные по диаметру на 0,25 мм. Выбор тех или иных колец определяется величиной зазора в замке, измеряемого у кольца, установленного в тот цилиндр, в котором оно будет работать. Поршневые кольца нормального размера допустимо использовать, если зазор в их замке не превышает 0,75 мм. В противном случае нужно воспользоваться кольцами, увеличенными на 0,25 мм, обеспечив зазоры в их замках не менее 0,4 мм. Для этого допускается припиловка стыков замка.

В случаях, когда зеркала цилиндров требуют ремонта, прежние поршневые кольца заменяют ремонтными кольцами, имеющими увеличенные внешние диаметры.

Таблица. Комплекты поршневых колец для ремонта (количество на один двигатель)

Номер комплектаРемонтный размер кольцаНоминальный наружный диаметр кольца, ммДиаметр калибра для наружных операций, D1 + (0,6 — 0,8) мм
407-1000101 -РНормальное75,87575,875
407-1000101-РЗУвеличенное на 0,25 мм76,12576,125
407-1000101-Р6Увеличенное на 0,5 мм76,37576,375
407-1000101-Р8Увеличенное на 1,0 мм76,87576,875
407-1000101-Р9Увеличенное на 1,5 мм77,37577,375

В таблице даны номера комплектов ремонтных поршневых колец (для запасных частей) как нормального, так и ремонтных размеров. При этом кольца нормального размера и увеличенные на 0,25 мм предназначены для работы в цилиндрах, зеркала которых не требуют ремонта. Соответственно кольца, увеличенные на 0,5; 1,0; 1,5 мм, предназначены для цилиндров, отремонтированных расшлифовкой или расточкой. Эти кольца устанавливают на увеличенные поршни одинаковых с кольцами ремонтных размеров.

Таблица. Ремонтные размеры цилиндров

Ремонтные размеры цилиндров, ммНомера и размеры поршнейТехнология ремонта цилиндpoв
75,875-75,925408-1004015 нормального размераНе ремонтируется или только хонингование
76,375—76,425408-1004016-Р6 увеличенные на 0,5 ммРасточка, шлифование и последующее хонингование
76,875-76,1925408-1004015-Р8-А увеличенные на 1,0 ммТо же
77,375-77,425408-1004015-P9-А увеличенные на 1,5 мм» »

Таблица. Основные параметры поршневых колец нормального и ремонтных размеров

ПараметрыКомпрессионные кольцаМаслосъемные кольца
верхнее и среднеенижнее
Высота, мм2,173—2,1852,165—2,1853,97—3,99
Радиальная толщина, мм3,2-3,43,2-3,43,2—3,34
Зазор в замке кольца, установленного в калибр, имеющий внутренний диаметр D, мм0,41-0,760,41—0,760,41—0,76
Разность диаметров в направлениях А А и В В при обжатии кольца лентой до получения зазора в замке 0,41—0,76 мм0,2—0,60,2—0,60,2-0,6
Упpугость кольца, сжатого лентой до получения зазора в замке 0,41—0,76 мм, кг1,3-1,81,3—1,81,4-2,0

Геометрические параметры поршневых колец даны в таблицах выше. Во всех случаях замены поршневых колец необходимо:

  1. В две верхние канавки на днище поршня устанавливать компрессионные кольца, имеющие на внутренней цилиндрической поверхности проточку, обращенную в сторону днища поршня.
  2. В третью канавку на днище поршня устанавливать компрессионное кольцо с проточкой (на наружной цилиндрической поверхности), обращенной в сторону юбки поршня.
  3. Маслосъемное кольцо устанавливать в четвертую канавку на днище поршня.
  4. После замены колец необходимо соблюдать правила обкатки двигателя.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются с минимальным зазором в специальных канавках, выполненных на внешней поверхности поршня. Поршневые кольца являются уплотнительным элементом ЦПГ, посредством которого удается добиться необходимой герметизации камеры сгорания в устройстве поршневых двигателей.

Поршневые кольца бывают двух типов:

  • компрессионные поршневые кольца;
  • маслосъемные поршневые кольца;

Современные бензиновые и дизельные двигатели обычно имеют 3 кольца:

  • первое (верхнее) компрессионное кольцо;
  • второе (нижнее) компрессионное кольцо;
  • маслосъемное кольцо;

Высокофорсированные бензиновые агрегаты могут иметь только 1 компрессионное кольцо, в то время как на поршне дизельного мотора могут быть установлены 3 компрессионных кольца.

  1. Применение компрессионного поршневого кольца позволяет реализовать скользящее герметичное соединение и создать эффективное уплотнение лабиринтного типа между поршнем и стенками цилиндра. Благодаря использованию компрессионных поршневых колец удается избежать прорыва отработавших газов из камеры сгорания в избыточном количестве. Допустимым количеством прорывающихся газов на ДВС с исправной ЦПГ считается показатель до 1%.
  2. Поршневые кольца дополнительно отвечают за регулирование количества моторного масла, которое остается на стенках цилиндров для смазывания самих колец и поршней, и препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания. Указанную функцию выполняет маслосъемное, а также частично второе компрессионное кольцо.
  3. Еще одной функцией поршневых колец является охлаждение поршней, которое обеспечивается благодаря отводу тепла от поршня путем передачи избытков нагрева на стенки цилиндров.

Кольца в цилиндрах двигателя работают в крайне тяжелых условиях, так как постоянно испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине к материалу изготовления, конструкции поршневых колец и способу их крепления на поршне выдвигаются особые требования. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна или упругой легированной стали. Для улучшенной износостойкости на поверхность компрессионного кольца в процессе производства наносят дополнительное покрытие. Материалом такого покрытия выступает хром или молибден.

Поршневые кольца имеют специальный замок. Замок поршневого кольца фактически представляет собой разрез. Благодаря такому замку упругое кольцо способно разжиматься и сжиматься подобно пружине.

Другими словами, поршневое кольцо представляет собой не окружность, а имеет дугообразную форму с зазором между концами в области разреза. После того, как поршневое кольцо устанавливается в цилиндр, происходит его сжатие. Зазор в области замка уменьшается до показателя 0.1- 0.5 мм, который определен конструкцией двигателя. При этом величина разреза не позволяет поршневому кольцу срываться с посадочного места на поршне.

Величина зазора поршневых колец для каждой модели двигателя является строго определенным параметром. Увеличение зазора поршневых колец приводит к разгерметизации и прорыву газов из камеры сгорания. Результатом становится потеря мощности двигателя. Уменьшение зазора поршневого кольца может привести к заклиниванию кольца в цилиндре двигателя после теплового расширения.

Заклинивание поршневых колец вызывает поломку самих колец, образование задиров на зеркале цилиндров и другие повреждения. Также некоторые производители предлагают специальные поршневые кольца без зазоров.

Маслосъемные кольца устанавливаются под компрессионными, отличаются более сложной конструкцией. Маслосъемное кольцо имеет форму короба с двумя гранями, а также внутренние щели. Грани выполняют функцию скребка, посредством которого лишнее масло удаляется со стенок цилиндра. Через щели маслосъемного кольца смазка отводится к поршневым дренажным отверстиям.

Среди наиболее распространенных неисправностей отмечается износ, разрушение и потеря подвижности поршневых колец. К ускоренному износу и разрушению часто приводит детонация и перегрев двигателя, потеря подвижности возникает в результате закоксовки поршневых колец. Подобная неисправность также называется залеганием поршневых колец, при этом первыми обычно залегают маслосъемные кольца.

Правильная установка поршневых колец

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Думаете, на этом все? Нет!

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

Начинаем с верхних поршневых колец.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как результат, вы получите сгоревшие кольца и износ поршневой.

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

Функции поршневых колец

Поршневые кольца предназначены выполнять функции:

  1. Герметизация поршневого пространства, с сохранением давления верхними компрессионными кольцами.
  2. Отвод тепла от стенок гильзы.
  3. Снижение расхода масла.

Проверка зазора в замках внутри цилиндров

Замок поршневого кольца — стык между двумя концами, которые способны сжиматься до сотых частей миллиметра. Концы имеют прямой или косой срез, при прямоугольном сечении профиля.

Маслосъёмные кольца предназначены снимать со стенок цилиндра излишки моторной смазки. Рассчитаны оставлять на зеркале тонкий слой плёнки, настолько малый, что измеряется микронами. Конструкция предусматривает радиальные, сквозные щели, через которые снимаемое со стенок масло сливается в картер.

Выпускаются из литого чугуна с прорезями или расширителями. Представляют два кольца (верхний, нижний), пару радиальных или осевых расширителей.

О тепловом зазоре

Поршневые кольца

Общим элементом колец считаются замки, поскольку целевая задача компенсировать тепловое расширение во время работы. Замки претерпевают давление газов, температурные нагрузки, другое инертное воздействие. Это напряжение берёт на себя мизерное расстояние между концами колец.

Для чего же нужен тепловой фактор?

Представим отсутствие зазора между пролётами мостов, железнодорожных рельсов или компенсаторов на магистральных трубопроводах. Солнечный нагрев, расширение, например металла рельсов, не имеющих зазора при укладке, приводит к неизбежному их изгибу со всеми вытекающими последствиями.

Итак, свободное вращение колец исключает стыковые соприкосновения внутри канавки поршня. Конструкция предусматривает разрезы, упреждающие заклинивание от перегрева. Эта особенность способствует плотному касанию к зеркалу цилиндра.

Кстати, предпочтение отдаётся деталям с косыми срезами концов. Прямые концы обладают большим давлением на стенки, что преждевременно выводит из строя гильзу, способствуя утечке масла.

Процедура установки

Фирменные изделия проверенных производителей имеют удобную маркировку, благодаря которой понятно, как правильно установить поршневые кольца. На одной из сторон написано «TOP», что на английском означает «верх». Эта сторона должна быть направлена к камере сгорания или верхней части поршня.

Обозначение на сторонах колец

Обычно используют два метода установки. Один из них более безопасный, а второй чаще применяют или большие профессионалы или абсолютные новички. Оба подойдут для самостоятельного применения во время ремонта.

Установка с помощью металлических пластин

В первом случае понадобится нарезать несколько плоских кусочков жестянки, толщиной примерно от 0,3 до 0,5 мм. Три или четыре таких листа располагают по диаметру поршня. На них надеваются кольца. И опускаются до уровня прорези. Потом оправка для поршневых колец из пластин вынимается, и колечко садится в нужный паз. Способ прекрасно подходит для любого мастера.

Монтаж поршневого кольца

Второй вариант требует определенного опыта и умения. Он заключается в том, что нужно пальцами развести зазор, увеличивая внутренний диаметр кольца до той степени, чтобы пропустить через него поршень и установить в нужный паз. Минусы заключаются в том, что часто неопытные слесари ломают много колец, применив большее усилие, чем нужно.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий