Подбор поршневых колец
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Подбор поршневых колец

suslikrus › Blog › Поршневые кольца по версии Kolbenschmidt

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 снимать его излишки. Для улучшения уплотняющей и маслосъемной функции маслосъемные кольца имеют обычно два рабочих пояска. Каждый из этих поясков снимает лишнее масло со стенки цилиндра. Таким образом, как на нижней кромке маслосъемного поршневого кольца, так и между поясками появляется определенное количество масла, которое должно быть устранено из области кольца. При перекладке поршня в пределах внутреннего отверстия цилиндра уплотнение функционирует тем лучше, чем ближе друг к другу находятся оба кольцевых рабочих пояска.

Прежде всего, то масло, которое снимается с верхнего маслосъемного пояска и появляется между кольцевыми рабочими поясками, должно быть устранено из этой области, так как иначе оно попадет за пределы маслосъемного поршневого кольца и тогда должно будет устранено вторым компрессионным поршневым кольцом. С этой целью маслосъемные поршневые кольца, неразъемные или состоящие из двух частей, имеют либо продолговатые прорези, либо отверстия между кольцевыми рабочими поясками. Через эти отверстия в самом кольце, снятое с верхнего рабочего пояска, масло выводится на его обратную сторону. Теперь дальнейший отвод снятого масла может происходить различными способами. Один из методов — доставка масла через отверстия в маслосъемной канавке на внутреннюю сторону поршня, чтобы оно могло оттуда капать в масляный поддон. При так называемых прорезях в оболочке снятое масло доставляется через выемку вокруг бобышки на внешнюю сторону поршня. Комбинация обеих конструкций также находит применение. Для отвода снятого масла оказались пригодными обе конструкции. В зависимости от формы поршня, способа сгорания или цели применения используется как одно, так и другое исполнение кольца. Теоретически нельзя отдать предпочтение одной из этих конструкций. Решение, какой метод подходит лучше для определенного поршня, устанавливается в процессе различных проверок на практике.

Усиление давление прижима давлением сгорания, которое действует на компрессионные кольца во время работы двигателя.
Около 90% общего усилия прижима первого компрессионного кольца создается давлением сгорания во время рабочего такта. Давление распределяется, как показано на рисунке, за компрессионными кольцами и придавливает их еще сильнее к стенке цилиндра. Увеличение усилия прижима оказывает влияние преимущественно на первое компрессионное кольцо, но продолжает действовать в ослабленной форме также и на второе компрессионное кольцо. Давление газа для второго компрессионного кольца регулируется благодаря изменению стыкового зазора первого компрессионного кольца. Из-за немного большего стыкового зазора создается, например, большее давление сгорания на тыльной стороне второго компрессионного кольца, что так же и здесь усиливает прижатие. При большем количестве компрессионных колец, начиная со второго компрессионного кольца, не происходит ни какого увеличения давления прижима с помощью давления газа сгорания.

Маслосъемные поршневые кольца работают на основе их начального напряжения. Из-за особенной формы колец давление газа не может действовать здесь в качестве усилителя прижима. Кроме того, распределение силы в поршневом кольце зависит от формы рабочей поверхности поршневого кольца.

Во время холостого хода, из-за худшего заполнения камер сгорания, давление прижима колец давлением газа увеличивается не так сильно. Это особенно заметно у дизельных двигателей. Двигатели, которые долго работают на холостом ходу имеют повышенный расход масла, так как маслосъемная функция страдает при отсутствии поддержки давлением газа. Часто двигатели при повышении оборотов после длительной фазы холостого хода выбрасывают из выхлопа голубые облака масла, так как масло накопилось в камере сгорания и в выпускной системе.

marat32 › Блог › ПОДБОР И УСТАНОВКА ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ НА ПОРШЕНЬ

Поршневые кольца устанавливаются на поршень только после соединения поршня с шатуном.
Если повторно устанавливаются снятые поршни, тщательно очистите их, особенно канавки для поршневых колец и отверстия для удаления масла, расположенные в канавке поршневого кольца.
Поршень устройство автомобиля
Снятый поршень
Очистить канавки поршня от отложений углерода можно при помощи специального приспособления или при помощи куска старого поршневого кольца. При прочистке канавок поршневых колец проявляйте осторожность и не допускайте снятия металла поршня.
Поршень — очистка поршневых канавок
Поршень — очистка кольцевых канавок
Поршень, устройство автомобиля
Очистка колцевых канавок при помощи приспособления
Перед установкой колец в канавки поршня проверьте концевой зазор замка поршня в цилиндре и боковой зазор между кольцом и стекой канавки поршня.
Проверка зазора в замке кольца:
Вставьте поршневое кольцо в цилиндр. Для установки кольца в положение, перпендикулярное оси цилиндра, выровняйте кольцо в цилиндре при помощи перевёрнутого поршня. При установке нового кольца в цилиндр, который не растачивался, протолкните кольцо на глубину хода поршня, поскольку в своей верхней части цилиндр может иметь из-за износа увеличенный диаметр.
Поршневое кольцо — установка кольца в цилиндр
При помощи набора плоских щупов замерьте зазор в замке поршневого кольца.
Зазор должен соответствовать техническим нормам, указанным в заводской инструкции. Этот зазор лежит в пределах 0,5 ? 0,15 мм (обычно 0,4 мм) в зависимости от диаметра поршня. Если зазор меньше установленной нормы, его можно отрегулировать подпиливанием торцов замка кольца.

Читать еще:  Кто изобрел автомат первый

Поршневые кольца — проверка зазора замка
Поршневые кольца — замок кольца
Специальные приспособления для подпиливания торцов замка при помощи алмазного круга. Такие приспособления применяются в условиях предприятия по капитальному ремонту двигателя.
Поршневые кольца — замок кольца
Осевой (вертикальный) зазор между торцевой поверхностью кольца и канавкой поршня:
При помощи набора плоских щупов проверьте зазор между торцевой поверхностью кольца и поверхностью канавки. Для проведения этой проверки нет необходимости устанавливать кольцо на поршень. Зазор проверяется по всей окружности поршня. Сравните величину зазора с указанной в заводской инструкции. Обычно этот зазор равен 0,04 ? 0,08 мм. Если зазор больше установленной нормы, замените поршень или подберите кольцо увеличенной толщины

Поршневые кольца — проверка зазора
Установка колец на поршень:
Поршневые кольца устанавливаются на поршень после соединения поршня с шатуном при помощи поршневого пальца.
Внимательно рассмотрите компрессионные кольца и определите, какое из кольцо верхнее, а какое второе. Найдите на кольцах метку, указывающую какой стороной кольца должны устанавливаться в сторону днища поршня (вверх).
Метки могут иметь вид: «ТОР», «Т», «•» или «?».
Поршневые кольца — метки
Обычно информация о метке и о способе определения верхнего кольца имеется на упаковке набора поршневых колец.
Первым устанавливается маслосъёмное кольцо.
При установке коробчатого маслосъёмного кольца с расширителем в виде спиральной пружины, замок пружины необходимо сместить на 180? относительно замка самого кольца.

При установке составного маслосъёмного кольца сначала установите расширитель (расширители). Убедившись, что расширитель встал правильно, установите нижнее пластинчатое кольцо и потом верхнее пластинчатое кольцо. Расположите замки пластинчатых колец под углом 180? относительно друг друга.

Детали составного маслосъёмного кольца устанавливаются руками, без применения специального приспособления.

Определите, какое из компрессионных колец является нижним, и какой стороной его необходимо устанавливать в сторону днища поршня.
Осторожно, при помощи специального приспособления, установите кольцо.

Внимание:
Не устанавливайте компрессионные поршневые кольца руками. Используйте для установки колец специальное приспособление. Установленное руками кольцо может быть безвозвратно испорчено, при этом не существует возможности достоверно убедиться в исправности кольца.

Не разжимайте концы компрессионных колец более чем это необходимо для установки колец на поршень.

Поршневые кольца — установка
Таким же способом установите верхнее компрессионное кольцо.
Убедитесь, что все кольца легко, без заеданий вращаются в своих канавках по всей окружности и при сжатии кольца полностью могут быть утоплены в канавки, без выступания за пределы поверхности поршня.
Еще раз проверьте зазор между боковой поверхностью компрессионных колец и стенкой канавки поршня (по вертикали).
Непосредственно перед установкой поршня с кольцами в цилиндр установите замки всех поршневых колец под углом 120?

Часто в руководстве по ремонту автомобиля указывается направление замков поршневых колец, в этом случае устанавливайте поршневые кольца в строгом соответствии с указаниями руководства. Но если подобные указания в руководстве по ремонту отсутствуют необходимо соблюдать общие правила.

Не располагайте замки поршневых колец посередине опорных поверхностей поршня, особенно основной поверхности. Не располагайте замки поршневых колец на стороне торцевых поверхностей поршневого пальца.

Поршневые кольца — установка
Непосредственно перед установкой собранной шатунно-поршневой группы ещё раз убедитесь, что замки поршневых колец расположены правильно.

Подбор поршневых колец: размеры и материалы изготовления

Капитальный ремонт или тюнинг двигателя обычно предполагает необходимость полной разборки ДВС для замены элементов ЦПГ и КШМ. В ходе выполнения работ в ряде случаев необходимо растачивать блок цилиндров, затем производится хонингование цилиндров. Далее требуется точный подбор поршней по размерам гильз, параллельно меняются поршневые кольца, поршневые пальцы и шатуны, производится замена или ремонт коленчатого вала и т.д.

Замена поршневых колец и самих поршней на бензиновом или дизельном моторе предполагает максимальное уплотнение щелевых зазоров. В данной статье мы поговорим о том, как правильно сделать подбор поршней, а затем подобрать к ним подходяще по размеру поршневые кольца.

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.

Как подобрать поршневые кольца

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

Подбор колец по размерам

Подбирать кольца необходимо с учетом следующих базовых параметров:

  • высота поршневого кольца;
  • диаметр поршневого кольца;

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

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

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

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

Какие поршневые кольца лучше

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

Дело в том, что материалы, нанесенное покрытие и допуски по геометрии колец вполне могут отличаться. На указанные факторы в процессе подбора следует обращать пристальное внимание, особенно в случае отсутствия точных данных в каталогах изготовителя. Также следует добавить, что кольца для новых двигателей обычно хорошо работают в старых ДВС, но не наоборот.

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

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

Как выбрать поршневые кольца: защита от подделки

В процессе подбора деталей необходимо в обязательном порядке придерживаться ряда правил и советов, которые помогут избежать приобретения поддельных запчастей. Начнем с того, что запчасти-заменители производства известных брендов не должны иметь слишком низкую стоимость по сравнению с оригинальными деталями.

Читать еще:  Состав дизельного топлива

Для изготовления качественной продукции производитель должен использовать качественные материалы и задействовать современные технологии производства. Перед поиском неоригинальных заменителей рекомендуется предварительно ознакомиться со стоимостью аналогичных оригинальных запчастей.

Поршневые кольца должны быть упакованы в фирменную упаковку. Сама коробка должна быть аккуратно склеена. Надписи на коробке должны иметь четкий и одинаковый шрифт, штампы, голограммы (при известном факте использования такой защиты на оригинальной упаковке). Фасуют детали в небольшие пакеты из полиэтилена, укладывая по три кольца.

На указанном пакете должны присутствовать следующие обозначения:

  • номер комплекта;
  • модель двигателя;
  • размер поршневых колец;

Косвенным признаком также является общее количество пакетов с кольцами. Это количество должно соответствовать количеству цилиндров конкретного двигателя, для ремонта которого предназначен данный ремкомплект.

Еще перед покупкой рекомендуется подробно осмотреть расширительные пружины. Указанные пружины должны быть с переменным шагом витков, а также обладать отшлифованной поверхностью в области торцов и наружного диаметра. Отсутствие таких признаков может указывать как на низкое качество изготовления деталей, что сильно отразится на сроке службы, так и на подделку.

Не лишним будет провести проверку профиля и высоты выступов. Если выступы минимальны или полностью отсутствуют, тогда кольца могут являться не новыми, а бывшими в употреблении. Для надежности воспользуйтесь микрометром, чтобы определить номинальный и ремонтный размер колец.

Во время подбора компрессионных колец тактильно прощупайте фаску, которая находится на одной или обеих сторонах по наружному диаметру кольца. На изделиях низкого качества указанные фаски отсутствуют. На качественных кольцах также просматриваются торцы, которые по оттенку светлее и имеют слегка закругленную форму.

Хромированные поршневые кольца и кольца без такого покрытия по цвету идентичны, но вариант с нанесенным хромом отличается от аналога без хрома особыми выступами. На кольцах без покрытия такие выступы несимметричны. Наличие хрома также придает компрессионным кольцам характерный матовый оттенок, в то время как поршневые кольца без хрома имеют стальной отблеск.

Советы и рекомендации

Вполне очевидно, что наиболее удобным при подборе вариантом будет использование оригинальных поршневых колец. Под оригинальными следует понимать поршневые кольца, которые позиционируются в качестве оригинальных запасных частей самим заводом-изготовителем двигателя. При этом доступные в продаже оригинальные детали не всегда позволяют реализовать поставленные задачи во время тюнинга или ремонта двигателя. В таких случаях требуется осуществить грамотный подбор из группы высококачественных аналогов.

  • При подборе неоригинальных поршневых колец желательно выбирать такие кольца, которые изначально предназначены для двигателя с похожими характеристиками. Под такими характеристиками следует понимать объем, мощность, степень форсировки двигателя, максимальные обороты коленвала, степень сжатия и т.д.
  • Необходимо отметить, что установка так называемых «мягких» колец, которые имеют меньший ресурс, позволяет минимизировать износ стенок цилиндров, тем самым увеличивая ресурс БЦ. Параллельно с этим производить замену поршневых колец в этом случае потребуется в среднем каждые 35-45 тыс. пройденных километров, что ставит под сомнение целесообразность подобного решения. Поршневые кольца хорошего качества имеют ресурс около 170-220 тыс. км. При их замене на таких пробегах двигателю все равно зачастую требуется ремонт коленвала, восстановление ЦПГ и т.д.

Напоследок добавим, что правильно подобранные и профессионально установленные неоригинальные поршневые кольца могут в отдельных случаях проработать дольше по сравнению с оригинальными деталями. Также стоит учитывать, что качественные аналоги обычно стоят на 10-25% дешевле.

Взаимозаименяемость поршневых колец – Энциклопедия японских машин

При ремонте двигателей автомобилей различных марок и моделей иногда возникают ситуации, когда нужной детали найти быстро не удается. Как правило, это означает, что нужно делать заказ, – и тогда требуемую деталь можно получить только через 5 – 12 дней из-за границы. В некоторых случаях подобный срок может оказаться нежелательным или даже неприемлемым. А есть ли способ найти альтернативные решения?

Оказывается, да, есть. По некоторым моторным деталям прослеживается явная аналогия их основных размеров у двигателей, выпускаемых или выпускавшихся различными фирмами. Например, поршневые кольца различных моделей двигателей в ряде случаев частично или полностью взаимозаменяемы. А это значит, что круг поисков существенно расширяется и вероятность найти нужные кольца значительно увеличивается. Тем более что номенклатура поршневых колец, выпускаемых различными фирмами, если не безгранична, то, по меньшей мере, огромна.

Конечно, «крутые» профессионалы, «фыркающие» при одном лишь виде детали, не имеющей «фирменной» упаковки компании-изготовителя автомобиля, могут обвинить автора в непрофессионализме и многих других смертных грехах. Так вот, этот материал – не для них. Лучше пусть займутся своим делом – заменой коленчатых валов, шатунов, блоков или головок цилиндров, которые они боятся ремонтировать, даже если те имеют незначительные дефекты. Для остальных же сообщаем некоторые подробности.

Основными размерами, по которым можно подобрать поршневые кольца, являются их высота и, конечно, диаметр цилиндра. Если найден вариант, имеющий такие же размеры, то с вероятностью 90 – 95% он подойдет. Но, чтобы быть уверенным на все 100% , нужно еще учесть следующее.

– Радиальная ширина выбранных колец должна соответствовать канавкам поршня, то есть нужно, чтобы глубина канавок не оказалась слишком малой. В подавляющем большинстве случаев компрессионные кольца у различных двигателей имеют очень близкую радиальную ширину и практически всегда подходят, чего нельзя сказать о маслосъемных кольцах. Для последних вряд ли, например, удастся замена штатного наборного кольца с двухфункциональным расширителем на коробчатое (см. «АБС-авто», июль 1998 г.), которое имеет значительно большую ширину. Поэтому помимо размеров при подборе колец необходимо уточнить их конструкцию, а лучше всего – их радиальную ширину по специальным каталогам фирм-производителей колец (Federal Mogul, Goetze, Kolbensсhmidt, Perfect Circle и другие).

– Определенное значение имеют материалы и покрытие колец. Так, желательно, чтобы у найденных колец покрытие соответствовало оригиналу. Нарушение этого правила может привести к снижению их ресурса, а в некоторых случаях (например, при установке нехромированных колец в алюминиевые цилиндры, не имеющие твердого покрытия) – вообще к неработоспособности колец. Эти вопросы также можно уточнить по каталогам.

– Очень трудно подобрать кольца для дизелей. У многих моделей верхние кольца имеют молибденовое покрытие и трапецеидальный профиль, причем нередко с различными углами, а маслосъемные кольца, как правило, коробчатые (наборные ставит, пожалуй, только Ford). Эта информация может быть уточнена в каталогах фирм-производителей колец. Нецелесообразно также устанавливать на дизель кольца от бензиновых моторов, хотя обратная замена допустима.

Во всех случаях очень желательно, чтобы двигатель, кольца от которого использовались, имел примерно те же основные параметры, что и двигатель, на который эти кольца установлены. Речь идет в первую очередь об удельной (так называемой литровой) мощности и максимальной частоте вращения, определяющих степень форсирования двигателя. Очевидно, кольца от «тихоходного» мотора выпуска 20-30 летней давности вряд ли подойдут к современному многоклапанному двигателю с наддувом – не те окажутся материалы и покрытия, да и требования к геометрии колец могут быть разными. Так что эти факторы следует учитывать при подборе колец, когда нет точных каталожных данных по их материалу и покрытию. Но, в любом случае, кольца от более новых моделей при соответствии размеров подойдут к более старым.

Если найденные кольца удовлетворяют всем перечисленным выше условиям, ходить они будут ничуть не меньше штатных. Здесь приводится таблица с некоторыми вариантами возможной замены колец для различных моделей двигателей европейских, японских и американских автомобилей. Иногда подобные способы замены позволяют не только подобрать «дефицитные» кольца, но и заметно сэкономить, используя более дешевые аналоги (разу- меется, речь не идет о продукции сомнительного происхождения). Отметим также, что количество вариантов может быть существенно (в несколько раз) увеличено, если есть возможность доработки колец шлифованием их торцев. Но это тема отдельного разговора.

Диаметр
цилиндра,
мм
Высота
колец,
мм
Марка автомобиля / Модель двигателя
73.0 1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
Nissan/E10
Mazda/TC
Toyota/2E
Nissan/A10, A12
Toyota/1A, 2A
74.0 1.5-1.5-4.0 Honda/EV, EW Mitsubishi/4G12
75.0
75.5
1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-4.0
Honda/D13, D15, D16
Mitsubishi/4G15
Opel/1,3I
+0.5 Honda/D13, D15
Toyota/1G, 4K
0.5 Opel/13I

0.5 Toyota/1G, 4K
76.0 1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-2.8
NIssan/E13, E15, E16
Diahatsu/CB

Nissan/GA16
0.5 Mitsubishi/4G15
77.0
78.0
1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-4.0
Honda/EP, EK
Mazda/NA, VB
Mazda/UC
Nissan/CA16
80.0
80.5
1.75-2.0-3.0
1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
Nissan/CD17
Mitsubishi/4G37, 4G62
Mitsubishi/4D56
0.5 VW/1X, 1Y
Toyota/1S
Toyota/12R
81.0
82.0
1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-4.0
Honda/B18, B20
Ford(US)/114
Mazda/F6
General Motors/97, 98
+0.5 Mitsubishi/4G37, 4G62 +0.5 Toyota/1S
83.0 1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
Nissan/CA18
Nissan/L16,Z16, L24
Peugeot/XU5
Toyota/5M до 1982 г.
Toyota/5M, 7M
84.0 1.5-1.5-4.0
1.5-2.0-4.0
2.0-2.0-4.0
Toyota/4A, 21R
BMW/M20
Isuzu/G180,4ZB1
Toyota/21R-U
Mitsubishi/4G52
Toyota/1C
84.5
85.0
2.0-2.0-4.0
1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
Nissan/CA20, LD28
Mitsubishi/4G63
Mitsubishi/4G63 до 1985 г.
+0.5 Isuzu/G180, 4ZB1
Nissan/Z20
Nissan/L18, LD20
+0.5+0.5 Mitsubishi/4652
Toyota 3T, 3T
+0.5 Toyota 1C
86.0

86.05

1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
2.0-2.0-.4.0
Mazda/F8, FE, F2
Mazda/RF, R2
Opel/20D
Nissan/SR20
Nissan/2C, L28
+0.5 Mazda/RF, R2
Toyota/1Y, 2Y, 3Y, 3S

+0.5 Nissan/2C, L28

87.5
88.0
1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-4.0
Crysler/135, 153
General Motors/258V8
Toyota/3VZ
Isuzu/4ZC1
+0.5 Toyota/5S
89.0
92.0
1.5-1.5-4.0
1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
Ford(US)/183V6
General Motors/273V8
Opel/23D
General Motors/173V6
Subaru/EA71
Subaru/EA71 до 1982 г.
Isuzu/4ZD1

Volvo/B21

Александр Хрулев, кандидат технических наук,
http://www.ab-engine.ru

  • Перепечатка разрешается только с разрешения автора и при условии размещения ссылки на источник

Как выбрать поршневые кольца

Все автолюбители знают, что одним из основных элементов ДВС является поршень. Однако не все принимают во внимание тот факт, что без специальных колец поршни не могут нормально выполнять свои функции. Маслосъемные и компрессионные кольца являются важными деталями двигателя внутреннего сгорания, так как от них зависит разгонная динамика авто, расход масла и топлива, токсичность выхлопа и пусковые свойства агрегата. Эксперты Авто.про решили разобраться с тем, как устроены поршневые кольцами и с какими проблема могут столкнуться водители, владеющие автомобилей с изношенными кольцами.

Назначение и конструкция

Для начала стоит определиться с тем, какими бывают поршневые кольца. Это понятие охватывает кольца двух типов и одного промежуточного подтипа . На первый взгляд подобные изделия практически одинаковы – незамкнутые кольца, которые при установке утапливаются в канавки поршней. Однако различия в их конструкции все же есть:

  1. Компрессионные кольца. Они предотвращают попадание горячих газов в картер двигателя из камер сгорания. Наружный диаметр таких колец несколько больше внутреннего диаметра цилиндров, так они имеют вырез, называемый замком;
  2. Маслосъемные кольца. Предотвращают попадание масла уже из картера двигателя в камеры сгорания. Как следует из названия, кольца снимают масло со стенок цилиндров. Имеют сквозные прорези, чем отличаются от компрессионных колец, а устанавливаются ниже последних;
  3. Компрессионно-маслосъемные. Ближе к компрессионным, однако имеют специфическую геометрию, благодаря которой они способны как удалять излишки масла, так и герметизировать камеру сгорания.

Стоит отметить, что некоторые автоконцерны проектируют двигатели из расчета на то, что они будут иметь повышенный расход масла. Как ни странно, обусловлено это специфической конструкцией поршневых колец . Несмотря на очевидную парадоксальность такого решения, в нем есть смысл. Во-первых, в таких двигателях потери на трения ниже, чем в тех, что экономнее расходуют масло. Во-вторых, цилиндро-поршневая группа подобных агрегатов изнашивается медленнее. Поршни подавляющего большинства двигателей оснащены тремся кольцами:

  • Верхним компрессионным;
  • Средним компрессионно-маслосъемным;
  • Нижним маслосъемным.

Верхнее кольцо герметизирует камеру сгорания. Как правило, изнашивается быстрее остальных двух колец, так как воспринимает сильные нагрузки: высокие температуры, давление, контакт с химически агрессивными отработавшими газами. Повышенный расход масла в большинстве случаев обусловлен износом именно этих колец. Обычно их изготавливают из чугуна, легированного хромом, молибденом и никелем или же из легированных сталей с дополнительным износостойким покрытием .

Компрессионно-маслосъемные кольца берут на себя сразу несколько функций . Первая: дополнительная герметизация камер сгорания. Вторая: предотвращение излишнего расхода масла. По факту, кольцо одновременно и перекрывает доступ к камере сгорания, и снимает излишки масла по ходу движения поршня от верхней точки к нижней. Такие кольца имеют более сложную форму, нежели обычные компрессионные. В подавляющем большинстве случаев на изготовление таких колец идет легированный чугун с пластинчатым графитом – материал менее прочный, нежели, например, чугун, легированный молибденом.

Нижние маслосъемные кольца, как несложно догадаться по их названию, берут на себя задачу снятия масла со стенок цилиндров и дальнейшего его отведения в картер двигателя через специальные пазы или отверстия. Маслосъемные кольца бывают двух видов:

  1. Наборные, включающие в себя пару колец и двухфункциональный расширитель;
  2. Коробчатые с эспандерной пружиной.

Основное требования к маслосъемным поршневым кольцам: способность быстро и качественно прирабатываться к стенкам цилиндра. Проще говоря, кольцо должно по максимуму заполнять свободное пространство, так как это увеличивает эффективность снятия масла. На изготовление маслосъемных колец идет углеродистая сталь или же серый легированный чугун. Если гильзы цилиндров выполнены из чугуна, то маслосъемные кольца поршня должны быть хромированными.

Почему поршневые кольца выходят из строя

Читателю может показаться, что в силу простой конструкции и использования износостойких материалов поршневые кольца должны иметь огромный, практически неисчерпаемый эксплуатационный ресурс . Практика успела показать, что кольца даже самых надежных двигателей изредка нуждаются в замене, хотя и случаи, когда мотор эксплуатировался в течение многих лет без замены основных комплектующих, встречаются. Стоит понимать, что поршневые кольца, а в особенности верхние компрессионные, страдают от:

  • Перепадов давления;
  • Влияния химически агрессивной среды;
  • Перепадов температур;
  • Сухого трения.

Последний пункт стоит разобрать подробнее. Когда поршень приближается к критической точке, в месте расположения компрессионного кольца количество смазка быстро уменьшается. При этом возрастает давление и температура. Как только поршень останавливается, масляная пленка разрывается. Дальнейший путь до нижней точки компрессионное кольцо может и вовсе пройти в условиях сухого трения, что приводит к его быстрому износу . По этой причине именно верхние кольца проверяют самыми первыми – они изнашиваются быстрее остальных. Компрессионно-маслосъемные кольца испытывают намного меньшие нагрузки, так что и выходят из строя они намного реже обычных компрессионных. Так как кольца берут на себя сразу две функции, они имеют особую форму: коническую с небольшим углом наклона. На их эксплуатационном ресурсе это практически не сказывается.

По факту самыми живучими являются маслосъемные кольца – они испытывают небольшие нагрузки, так как отвечают лишь за отвод излишков масла. В предыдущем разделе уже было указано, что такие кольца имеют более сложную форму, чем компрессионные: два пояса, собирающие остатки масла, а также специальная кромка для отвода смазочного материала . Усложнение конструкции негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе изделия, но в силу малых нагрузок, оно редко нуждается в замене.

Признаки неисправности

Первое, на чем читателю стоит заострить свое внимание, так это на величине зазора поршневых колец. Принимая форму канавок поршня, кольца образуют зазор в 0.15-0.50 мм. В технической документации двигателя указана точная величина зазора, однако в среднем она попадает в указанный диапазон. При значительном увеличении зазора будут наблюдаться проблемы с двигателем. К основным признакам неисправности поршневых колец обычно относят:

  1. Падение мощности силового агрегата, обусловленное снижением компрессии;
  2. Повышение расхода горючего;
  3. Серьезное увеличение расхода масла.

Пробег недорогих поршневых колец обычно не превышает 150 тыс. км. Более дорогие аналоги от известных производитель могут «отходить» порядка 300 тыс. км, хотя известно немало случаев, когда пробег колец превышал отметку в 500 тыс. км. Неисправность поршневых колец бывает сложно выявить без непосредственного осмотра поршней . Однако определить степень их износа можно по неявным признакам. К ним относят:

  1. Появление черного дыма. Причина кроется в том, что часть газов из камер сгорания проходит через компрессионные кольца с попадает в картер двигателя. При этом падает давление в цилиндрах и, соответственно, мощность двигателя;
  2. Появление голубого дыма, имеющего сизый оттенок. Указывает на факт попадание смазочного материала в камеры сгорания;
  3. Появление выхлопа белого цвета. Обычно появление белого выхлопа обусловлено наличием влаги. Если цвет выхлопа не изменился после продолжительного прогрева двигателя, имеет смысл проверит маслосъемные кольца;
  4. Изменение состава топливно-воздушной смеси. Зачастую смесь переобогащается, на что указывает едкий черный дым и хлопки в системе выхлопа.

Подбор и установка поршневых колец

Перед установкой поршневых колец необходимо очистить поршень от нагара и удалить все отложения из смазочных каналов поршня и шатуна, а также тщательно осмотреть все детали. Трещины любого характера на поршне, поршневых кольцах, поршневом пальце, шатуне и его крышке не допускаются.

Для обеспечения работоспособности и ресурса деталей поршневой группы большое значение имеет торцевой зазор в канавке поршня. Для верхней канавки он обычно равен 0,045…0,070 мм, средней 0,035…0,060 мм, маслосъемной – 0,025…0,050 мм. Увеличенный зазор в верхней канавке необходим, чтобы исключить пригорание кольца. В дизельных двигателях зазор в канавке верхнего кольца обычно больше чем в бензиновых двигателях. Максимально допустимый торцевой зазор не должен превышать 0,10…0,15 мм. Превышение этого зазора приводит к повышенному расходу масла, быстрому износу торцов колец и разбиванию канавок вследствие дополнительных динамических нагрузок при изменении направления движения поршня.

Зазор между поршневыми кольцами и их канавками проверяется набором щупов; при этом кольцо со щупом вставляют в проверяемую канавку (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Проверка зазора между поршневым кольцом и канавкой

При подборе колец проверяют также зазор в замке (между концами) кольца. В зависимости от модели двигателя он составляет 0,25…0,60 мм, а среднее его значение – примерно 0,4 мм. Для измерения желательно использовать калибр, имеющий диаметр, равный номинальному диаметру кольца с допуском ±0,003 мм. При отсутствии калибра допускается проверка зазора в замке кольца, вставленного в цилиндр (рис. 4.19). Предельный зазор для колец автомобилей всех марок составляет 1 мм.

Рис. 4.19. Проверка зазора в замке поршневого кольца, вставленного в цилиндр (подбор по цилиндру)

Кольцо при проверке зазора должно располагаться в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндра, поэтому продвигать его следует с помощью перевернутого поршня. Кольцо устанавливается в нижней части цилиндра в пределах зоны перемещения колец, если оно подбирается для эксплуатировавшегося ранее, но не обработанного цилиндра, или в верхней части цилиндра на расстоянии 10…15 мм от верхней кромки, если оно подбирается для перешлифованного цилиндра.

При недостаточном зазоре в замке концы кольца в пределах рекомендуемых размеров можно обработать бархатным напильником; при этом стыки необходимо подтачивать так, чтобы их плоскости были параллельны (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Увеличение зазора в замке поршневого кольца

При установке поршневых колец их смазывают моторным маслом и ориентируют замками относительно поршневого пальца так, чтобы они были расположены под углом друг к другу (т. е. не на одной линии). Сначала устанавливают нижнее маслосъемное кольцо 3, затем компрессионное конусообразное кольцо 2 и потом компрессионное кольцо бочкообразной формы 1 (рис. 4.22 А).

Рис. 4.20 А Схема установки поршневых колец:

1 – верхнее компрессионное кольцо; 2 – второе компрессионное кольцо; 3 – маслосъемное кольцо

При установке маслосъемного кольца сначала вставляют расширитель, если он имеется, затем само кольцо, разместив его разрез на 180° от разреза расширителя. При установке второго компрессионного кольца необходимо чтобы его маркировка (цветная точка или надпись ТОР) была сверху, а ступенька в нижней части. Разрезы верхнего и второго компрессионных колец должны быть размещены на 120° с каждой стороны от разреза маслосъемного кольца.

Для установки колец используют специальное приспособление (рис. 4.21), а при его отсутствии – стальные полоски (рис. 4.22).

Рис. 4.21. Установка поршневых колец с помощью специального приспособления

Рис. 4.22. Установка поршневых колец с помощью трех стальных полосок

Поршни с установленными кольцами для четырехцилиндрового двигателя вставляются в цилиндры в следующем порядке:

– протирают салфеткой постели шатунов и их крышек, проверяют и вставляют в них вкладыши;

– проворачивают коленчатый вал так, чтобы кривошипы первого и четвертого цилиндров заняли положение, соответствующее НМТ;

– смазывают вкладыши, поршень, шатунную шейку вала и гильзу цилиндра чистым маслом для двигателя;

– разводят колец как указано выше;

– одевают на болты шатунов предохранительные латунные наконечники, сжимают кольца обжимкой или, пользуясь конусным кольцом, вставляют поршень в цилиндр, как показано на рис.. Если приспособление отсутствует, его можно изготовить из полоски жести. Перед установкой поршня следует еще раз убедиться, что номера, выбитые на шатуне и его крышке, соответствуют порядковому номеру цилиндра, проверить правильность положения поршня и шатуна в цилиндре.

– подтягивают шатун за нижнюю головку к шатунной шейке, снимают с болтов латунные наконечники, надевают крышку шатуна. Крышку шатуна следует ставить так, чтобы номера, выбитые на крышке и шатуне, были обращены в одну сторону. После наживления гаек наносят на резьбовую часть гаек по 2-3 капли (0,06 г) герметика “Унигерм-9” или «Стопор-6» и равномерно затягивают гайки. Окончательную затяжку гаек необходимо произвести динамометрическим ключом с необходимым моментом силы. В случае использования работавших деталей с гаек и болтов необходимо удалить остатки ранее примененного герметика, обезжирить их бензином и просушить.

– в таком же порядке вставляют поршень четвертого цилиндра;

– поворачивают коленчатый вал на 180° и вставляют поршни второго и третьего цилиндров;

– проворачивают несколько раз коленчатый вал, который должен легко вращаться от небольшого усилия.

Рис. 4.23. Установка поршневых колец с помощью обжимной втулки

После замены поршневых колец первые 10 тыс. км пробега следует эксплуатировать автомобиль на пониженных скоростях и невысоких нагрузках.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector