Тепловой зазор между поршнем и цилиндром дизельного двигателя
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Тепловой зазор между поршнем и цилиндром дизельного двигателя

Тепловые зазоры поршень -цилиндр.

Опции темы
Поиск по теме

Тепловые зазоры поршень -цилиндр.

Тепловые зазоры 3sfe и 4sfe отличаются в два раза.Нет ли ошибки в мануалах?
Я промерял зазоры на 3sfe,получилось 10-11 соток.
Причём цилиндры были без хона.

Нутромер и микрометр проверял.
Получилось :диаметр цилиндра- 86.06.
Диаметтр поршней-85.96 и 85.95.

Последний раз редактировалось Sergey 394; 25.07.2017 в 21:06 .

Обычно номинальный зазор 3-6 соток. Но бывают и отличия. У 3S-GE в среднем 2,5 сотки.

Последний раз редактировалось may_don; 26.07.2017 в 17:06 .

это я знаю.почему 3sfe c конскими зазорами.?

потому что он конченый

ты по ссылке ходил?там в мануале указан зазор в 0.140 мм.

Номинальный и максимальный зазор между поршнем и цилиндром:

Для двигателя 3S-FE:
номинальный: 0,120-0,140 мм;
максимальный: 0,190 мм.
Для двигателя 4S-FE:
номинальный: 0,053-0,073 мм;
максимальный: 0,120 мм.
Для двигателя 3S-GE:
номинальный: 0,015-0,035 мм.

ты же сам сказал хона нет, я при 7 сотках выработки блок пилю , а эллипс мерил ? Я повторюсь твой блок с твоими зазорами конченый ))

первый промер по плоскости разъёма.я удивлён. откуда там эллипс.кольца не доходят.

Последний раз редактировалось Sergey 394; 27.07.2017 в 16:42 .

Вопрос ниже. Нет ли ошибки в мануалах?

Полагаю зазор в 0.05-0.07 . должен быть и на 4s и 3s.

И хотелосьбы понять, откуда эллипс в плоскости разъёма?Для компе нсации разницы в тепловом расширении дюралевой ГБЦ и чугунном блоке?Головка ,при расширении, тянет блок и эллипс становится окружностью?

Последний раз редактировалось Sergey 394; 27.07.2017 в 19:41 .

В своё время откапиталил много эсок , это были далёкие девяностые , всегда при расточке делали зазор. 4 сотки , некоторыеездят до сих пор

спасибо.а в плоскости разъёма ,промеры не делал?

а некоторые не клинили?зазор меньше чем в мануале.

При зазоре 0,18 на 3S стука еще не наблюдается. Даже без хона замена колец дает нормальную работу двигателя без расхода масла.

А вообще, мануалы пестрят портаками. Причем некоторые идут еще из японских источников. Поэтому информацию из них нужно черпать с осторожностью.

Да хз. Сколько перебрано таким макаром – ни один еще не приехал с жалобами. Есть люди, уже лет шесть на отремонтированном гоняют. Да, что далеко ходить – мой Бегемот стучит четвертым цилиндром уже шестой год, как я его купил. Кольца тогда же и были поменяны (TPR). Езжу не как пенсионер. Масло уходит максимум уровень за десять тысяч.

спасибо.мне отдали блок с поршнями, там 10 соток зазор.хочу нанести хон и собрать.полагаю,надолго хватит.А вот четыре сотки. под такой зазор побоюсь точить 3SFE. четвёртый цилиндр может стучать из-за перетянутой коробки передач.её необходимо затягивать по мануалу.ибо ведёт блок в районе четвёртого цилиндра.

Устройство автомобилей

Подвижные детали КШМ

Поршневая группа

Поршневая группа образует подвижную стенку рабочего объема цилиндра. Именно перемещение этой «стенки», т. е. поршня, является показателем работы, выполненной сгоревшими и расширяющимися газами.
Поршневая группа кривошипно-шатунного механизма включает в себя поршень, поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные), поршневой палец и фиксирующие его детали. Иногда поршневую группу рассматривают вместе с цилиндром, и называют цилиндропоршневой группой.

Поршень

Требования, предъявляемые к конструкции поршня

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через поршневой палец шатуну. При этом он совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Условия, в которых работает поршень:

  • высокое давление газов (3,5…5,5 МПа для бензиновых, и 6,0…15,0 МПа для дизельных двигателей);
  • контакт с горячими газами (до 2600 ˚С);
  • движение с переменой направления и скорости.

Возвратно-поступательное движение поршня вызывает значительные инерционные нагрузки в зонах прохода мертвых точек, где поршень изменяет направление движения на противоположное. Инерционные силы зависят от скорости перемещения поршня и его массы.

Поршень воспринимает значительные усилия: более 40 кН в бензиновых двигателях, и 20 кН – в дизелях. Контакт с горячими газами вызывает нагрев центральной части поршня до температуры 300…350 ˚С. Сильный нагрев поршня опасен возможностью заклинивания в цилиндре из-за температурного расширения, и даже прогоранием днища поршня.

Перемещение поршня сопровождается повышенным трением и, как следствие, изнашиванием его поверхности и поверхности цилиндра (гильзы). Во время движения поршня от верхней мертвой точки к нижней и обратно сила давления поверхности поршня на поверхность цилиндра (гильзы) изменяется и по величине, и по направлению в зависимости от такта, протекающего в цилиндре.

Максимальное давление поршень оказывает на стенку цилиндра при такте рабочего хода, в момент, когда шатун начинает отклоняться от оси поршня. При этом сила давления газов, передаваемая поршнем шатуну, вызывает реактивную силу в поршневом пальце, который в данном случае является цилиндрическим шарниром. Эта реакция направлена от поршневого пальца вдоль линии шатуна, и может быть разложена на две составляющие – одна направлена вдоль оси поршня, вторая (боковая сила) перпендикулярна ей и направлена по нормали к поверхности цилиндра.

Именно эта (боковая) сила и вызывает значительное трение между поверхностями поршня и цилиндра (гильзы), приводящее к их износу, дополнительному нагреву деталей и снижению КПД из-за потерь энергии.

Попытки уменьшить силы трения между поршнем и стенками цилиндра осложняются тем, что между цилиндром и поршнем необходим минимальный зазор, обеспечивающий полную герметизацию рабочей полости с целью не допустить прорыв газов, а также попадание масла в рабочее пространство цилиндра. Величина зазора между поршнем и поверхностью цилиндра лимитируется тепловым расширением деталей. Если его сделать слишком малым, в соответствии с требованиями герметичности, то возможно заклинивание поршня в цилиндре из-за теплового расширения.

При изменении направления движения поршня и процессов (тактов), протекающих в цилиндре, сила трения поршня о стенки цилиндра меняет характер – поршень прижимается к противоположной стенке цилиндра, при этом в зоне перехода мертвых точек поршень совершает удары по цилиндру из-за резкого изменения величины и направления нагрузки.

Конструкторам, при разработке двигателей, приходится решать комплекс проблем, связанных с описанными выше условиями работы деталей цилиндропоршневой группы:

  • высокими тепловыми нагрузками, вызывающими температурное расширение и коррозию металлов деталей КШМ;
  • колоссальным давлением и инерционными нагрузками, способным разрушить детали и их соединения;
  • значительными силами трения, вызывающими дополнительный нагрев, износ и потери энергии.

Исходя из этого, к конструкции поршня предъявляются следующие требования:

  • достаточная жесткость, позволяющая выдерживать силовые нагрузки;
  • тепловая стойкость и минимальные температурные деформации;
  • минимальная масса для снижения инерционных нагрузок, при этом масса поршней в многоцилиндровых двигателях должна быть одинаковой;
  • обеспечение высокой степени герметизации рабочей полости цилиндра;
  • минимальное трение о стенки цилиндров;
  • высокая долговечность, поскольку замена поршней связана с трудоемкими ремонтными операциями.

Особенности конструкции поршня

Поршни современных автомобильных двигателей имеют сложную пространственную форму, которая обусловлена различными факторами и условиями, в которых работает эта ответственная деталь. Многие элементы и особенности формы поршня не заметны невооруженным глазом, поскольку отклонения от цилиндричности и симметрии минимальны, тем не менее, они присутствуют.
Рассмотрим подробнее – как устроен поршень двигателя внутреннего сгорания, и на какие хитрости приходится идти конструкторам, чтобы обеспечить выполнение требований, изложенных выше.

Поршень двигателя внутреннего сгорания состоит из верхней части – головки и нижней – юбки.

Верхняя часть головки поршня – днище непосредственно воспринимает усилия со стороны рабочих газов. В бензиновых двигателях днище поршня обычно делают плоским. В поршневых днищах дизелей часто выполняют камеру сгорания.

Днище поршня представляет собой массивный диск, который соединяется с помощью ребер или стоек с приливами, имеющими отверстия для поршневого пальца – бобышками. Внутренняя поверхность поршня выполняется в виде арки, что обеспечивает необходимую жесткость и теплоотвод.

На боковой поверхности поршня прорезаны канавки для поршневых колец. Число поршневых колец зависит от давления газов и средней скорости перемещения поршня (т. е. частоты вращения коленчатого вала двигателя) – чем меньше средняя скорость поршня, тем больше требуется колец.
В современных двигателях, наряду с ростом частоты вращения коленчатого вала, наблюдается тенденция к сокращению числа компрессионных колец на поршнях. Это обусловлено необходимостью уменьшения массы поршня с целью снижения инерционных нагрузок, а также уменьшения сил трения, отнимающих существенную долю мощности двигателя. При этом возможность прорыва газов в картер высокооборотистого двигателя считается менее актуальной проблемой. Поэтому в двигателях современных легковых и гоночных автомобилей можно встретить конструкции с одним компрессионным кольцом на поршне, а сами поршни имеют укороченную юбку.

Кроме компрессионных колец на поршне устанавливают одно или два маслосъемных кольца. Канавки, выполненные в поршне под маслосъемные кольца, имеют дренажные отверстия для отвода моторного масла во внутреннюю полость поршня при снятии его кольцом с поверхности цилиндра (гильзы). Это масло обычно используется для охлаждения внутренней поверхности днища и юбки поршня, а затем стекает в поддон картера.

Форма днища поршня зависит от типа двигателя, способа смесеобразования и формы камеры сгорания. Наиболее распространена плоская форма днища, хотя встречаются выпуклая и вогнутая. В некоторых случаях в днище поршня выполняют углубления для тарелок клапанов при расположении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). Как упоминалось выше, в днищах поршней дизельных двигателей нередко выполняют камеры сгорания, форма которых может различной.

Нижняя часть поршня – юбка направляет поршень в прямолинейном движении, при этом она передает стенке цилиндра боковое усилие, величина которого зависит от положения поршня и процессов, протекающих в рабочей полости цилиндра. Величина бокового усилия, передаваемого юбкой поршня, значительно меньше максимального усилия, воспринимаемого днищем со стороны газов, поэтому юбка выполняется относительно тонкостенной.

В нижней части юбки у дизелей часто устанавливают второе маслосъемное кольцо, что позволяет улучшить смазывание цилиндра и уменьшить вероятность попадания масла в рабочую полость цилиндра. Для уменьшения массы поршня и сил трения ненагруженные части юбки срезают по диаметру и укорачивают по высоте. Внутри юбки обычно выполняются технологические приливы, которые используются для подгонки поршней по массе.

Конструкция и размеры поршней зависят главным образом от быстроходности двигателя, а также от величины и скорости нарастания давления газов. Так, поршни быстроходных бензиновых двигателей максимально облегчены, а поршни дизелей имеют более массивную и жесткую конструкцию.

Читать еще:  Калина где находится предохранитель бензонасоса

В момент перехода поршня через ВМТ изменяется направление действия боковой силы, которая является одной из составляющих силы давления газов на поршень. В результате поршень перемещается от одной стенки цилиндра к другой – происходит перекладка поршня . Это вызывает удар поршня о стенку цилиндра, сопровождающийся характерным стуком. Чтобы уменьшить это вредное явление поршневые пальцы смещают на 2…3 мм в сторону действия максимальной боковой силы; при этом боковая сила давления поршня на цилиндр значительно уменьшается. Такое смещение поршневого пальца называется дезаксажем .
Применение в конструкции поршня дезаксажа требует соблюдения правил монтажа КШМ – поршень должен устанавливаться строго по меткам, указывающим, где передняя часть (обычно это стрелка на днище).

Оригинальное решение, призванное снизить воздействие боковой силы, применили конструкторы двигателей фирмы “Фольксваген”. Днище поршня в таких двигателях выполнено не под прямым углом к оси цилиндра, а немного скошено. По мнению конструкторов, это позволяет оптимальнее распределить нагрузку на поршень, и улучшить процесс смесеобразования в цилиндре при тактах впуска и сжатия.

Для того, чтобы удовлетворить противоречивые требования герметичности рабочей полости, предполагающие наличие минимальных зазоров между юбкой поршня и цилиндром, и предотвращения заклинивания детали в результате теплового расширения, в форме поршня применяют следующие конструктивные элементы:

    уменьшение жесткости юбки за счет специальных прорезей, компенсирующих ее тепловое расширение и улучшающих охлаждение нижней части поршня. Прорези выполняют на той стороне юбки, которая наименее нагружена боковыми силами, прижимающими поршень к цилиндру;

принудительное ограничение теплового расширения юбки вставками из материалов с меньшим, чем у основного металла, коэффициентом температурного расширения;

  • придание юбке поршня такой формы, чтобы в нагруженном состоянии и при рабочей температуре она приняла форму правильного цилиндра.
  • Последнее условие выполнить непросто, поскольку поршень нагревается по всему объему неравномерно и имеет сложную пространственную форму – в верхней части его форма симметрична, а в районе бобышек и на нижней части юбки имеются ассиметричные элементы. Все это приводит к неодинаковой температурной деформации отдельных участков поршня при его нагреве во время работы.
    По этим причинам в конструкции поршня современных автомобильных двигателей обычно выполняют следующие элементы, усложняющие его форму:

      днище поршня имеет меньший диаметр по сравнению с юбкой и наиболее приближено в поперечном сечении к правильной окружности.
      Меньший диаметр сечения днища поршня связан с его высокой рабочей температурой и, как следствие, с большим тепловым расширением, чем в районе юбки. Поэтому поршень современного двигателя в продольном сечении имеет слегка коническую или бочкообразную форму, зауженную к днищу.
      Уменьшение диаметра в верхнем поясе конической юбки для поршней из алюминиевого сплава составляет 0,0003…0,0005D, где D – диаметр цилиндра. При нагреве до рабочих температур форма поршня по длине «выравнивается» до правильного цилиндра.

  • в районе бобышек поршень имеет меньшие поперечные габариты, поскольку здесь сосредоточены массивы металла, и тепловое расширение больше. Поэтому поршень ниже днища имеет в поперечном сечении овальную или эллиптическую форму, которая при нагреве детали до рабочих температур приближается к форме правильной окружности, а поршень по форме приближается к правильному цилиндру.
    Большая ось овала располагается в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Величина овальности колеблется от 0,182 до 0,8 мм.
  • Очевидно, что на все эти ухищрения конструкторам приходится идти, чтобы придать поршню в нагретом до рабочих температур состоянии правильную цилиндрическую форму, обеспечив тем самым минимальный зазор между ним и цилиндром.

    Наиболее эффективным способом предотвращения заклинивания поршня в цилиндре вследствие его теплового расширения при минимальном зазоре является принудительное охлаждение юбки и вставка в юбку поршня элементов из металла, имеющего низкий коэффициент температурного расширения. Чаще всего применяются вставки из малоуглеродистой стали в виде поперечных пластин, которые при отливке поршня помещаются в зону бобышек. В некоторых случаях вместо пластин применяются кольца или полукольца, заливаемые в верхнем поясе юбки поршня.

    Температура днища алюминиевых поршней не должна превышать 320…350 ˚С. Поэтому для увеличения теплоотвода переход от днища поршня к стенкам делают плавным (в виде арки) и достаточно массивным. Для более эффективного теплоотвода от днища поршня применяют его принудительное охлаждение, брызгая на внутреннюю поверхность днища моторное масло из специальной форсунки. Обычно функцию такой форсунки выполняет специальное калиброванное отверстие, выполненное в верхней головке шатуна. Иногда форсунка устанавливается на корпусе двигателя в нижней части цилиндра.

    Для обеспечения нормального теплового режима верхнего компрессионного кольца его располагают значительно ниже кромки днища, образуя так называемый жаровой или огневой пояс. Наиболее изнашиваемые торцы канавки под поршневые кольца часто усиливают специальными вставками из износостойкого материала.

    В качестве материала для изготовления поршней широко применяют алюминиевые сплавы, основным достоинством которых является небольшая масса и хорошая теплопроводность. К недостаткам алюминиевых сплавов можно отнести невысокую усталостную прочность, большой коэффициент температурного расширения, недостаточную износостойкость и сравнительно высокую стоимость.

    В состав сплавов кроме алюминия входят кремний (11…25%) и добавки натрия, азота, фосфора, никеля, хрома, магния и меди. Отлитые или отштампованные заготовки подвергают механической и термической обработке.

    Значительно реже в качестве материала для поршней используют чугун, поскольку этот металл значительно дешевле и прочнее алюминия. Но, несмотря на высокую прочность и износостойкость, чугун обладает сравнительно большой массой, что приводит к появлению значительных инерционных нагрузок, особенно при изменении направления движения поршня. Поэтому для изготовления поршней быстроходных двигателей чугун не применяется.

    Своими силами проверяем зазор между поршнем и цилиндром

    В момент пуска холодного двигателя вы вдруг, услышали звук, напоминающий стук, а при прогреве двигателя он исчез или уменьшился, то пришло время проверять зазор между поршнями и цилиндрами. То есть пора браться за динамометрический ключ, и начинать откручивать головку блока цилиндров.

    Что происходит с зазором между поршнем и цилиндром

    В процессе правильной эксплуатации двигателя происходит естественный процесс и зазор между поршнем и цилиндром сужается. Это происходит исходя из условий постоянной эксплуатации в высоком температурном режиме деталей.

    Кроме того, причиной сужения зазора между поршнем и цилиндром может являться неправильная регулировка движущихся деталей, температурная перегрузка или перекос цилиндров. Не следует забывать, что блоки цилиндров всё чаще выполнены из алюминиевых материалов, которые имеют двойной коэффициент расширения, по сравнению с легированным чугуном.

    Уменьшенный зазор между поршнем и цилиндром приводит к тому, что возникает полусухое трение, и, как результат, повышается температура деталей блока цилиндров. Постепенно смазка прекращается вообще и следствием исчезновения зазора являются первые задиры на поршне.

    Практически всегда итогом диагностики состояния блока цилиндров является ремонт цилиндров и элементов поршневой группы двигателя. Полностью определить степень дефектов поршней, гильз и остальных деталей, можно только после разборки головки блока цилиндров.

    Добравшись до поршневой группы приступаем к дефектовке цилиндров и поршней. Основными измерительными приборами при измерении диаметров являются: микрометр – для поршней и нутромер (индикаторный калибр) для измерения диаметра цилиндра.

    Нормы соответствия поршней и цилиндров

    Прежде всего, занявшись ремонтом поршневой группы, вы должны знать, что существуют группы диаметров поршней, и таблицы номинальных размеров цилиндров и поршней. Именно на эту информацию и нужно ориентироваться в дальнейшем.

    Диаметр поршней классифицируется по наружному диаметру на 5-ть классов: A, B, C, D, E через каждые 0,01 мм размера. Плюс категории по диаметру отверстия под поршневой палец через каждые 0,004 мм. Эти данные в виде цифры (категория отверстия) и буквы (класс поршня) маркируются на днище поршня.

    Существуют расчетные нормы, которым должен соответствовать зазор между поршнем и цилиндром. Для новых деталей он должен быть 0,05 – 0,07 мм. Для бывших в эксплуатации деталей зазор между поршнем и цилиндром не должен превышать 0,15 мм.

    Собственно для того и осуществляется промер зазора между поршнем и цилиндром. Чтобы либо приобрести поршни именно того класса, что и цилиндры. В случае если у эксплуатируемого двигателя зазор между поршнем и цилиндром превысил 0, 15 мм, то вам необходимо приступать к подбору поршней к цилиндрам, с максимальным приближением к расчетному размеру.

    Предварительно должна производиться расточка цилиндров максимально приближенная к ближайшему по значению ремонтному размеру. Плюс нужно не забыть оставить припуск примерно в 0,03 мм для хонингования поверхности цилиндра после расточки. А вот теперь можно и за поршнями.

    При хонинговке необходимо выдерживать диаметр, чтобы при установке поршня зазор соответствовал допустимой максимальной цифре зазора новых деталей – 0,045 мм.

    Поршни измеряются микрометром, а цилиндры нутромером. Диаметр цилиндра измеряют в четырёх поясах и двух перпендикулярных плоскостях.

    Подбирая поршни к цилиндрам, помимо номинального либо ремонтного размера, нужно обязательно учитывать массу поршней. Она бывает нормальная, увеличенная или уменьшенная на 5 грамм. К поршням ремонтной группы, кроме всего, подбираются ремонтные кольца, тоже ремонтных размеров.

    Определившись с зазором между поршнем и цилиндром, вы легко подберете нудные размеры, и после проведенной расточки цилиндра (по необходимости) установите поршень.

    Удачи вам при определении зазора между поршнем и цилиндром.

    Поршневая группа – рекомендации и технические параметры

    ПОРШЕНЬ является основным элементом поршневой группы, так как и менно он воспринимает давление газов (продуктов сгорания) и передает его через шатуны к коленчатому валу двигателя.

    Во время работы поршень сильно нагревается, причем днище и головка поршня нагреваются больше, чем его направляющая часть («юбка» поршня). Поэтому диаметр головки поршня меньше, чем диаметр его «юбки».

    С целью предотвращения заклинивания нагретого поршня в гильзе «юбка» поршня изготавливается не круглой, а эллиптической формы, – именно поэтому тепловой зазор в паре «гильза-поршень», измеряемый по «юбке» поршня в районе отверстий для ввода поршневого пальца больше, чем при измерении на остальной поверхности «юбки».

    Необходимость замены отдельных элементов из-за износа (чаще всего гильзы, так как поршень при работе не взаимодействует с гильзой), различные допуски на точность производства у различных производителей – все привело к тому, что для облегчения подбора поршня и гильзы сортируются по размерным группам (например М,Б,С или А,Б,В). Разница между размерными группами составляет 2-5 % от допустимого размера.

    Читать еще:  Можно ли буксировать автомат на нейтралке

    Не рекомендуем обращать внимание на размерную группу при подборе пары гильза-поршень, если они не изготовлены одним заводом, так как эти обозначения заводские, то есть точность допусков у производителей различна. Каждый завод имеет собственное оборудование различных производителей, собственный режущий инструмент, собственный технологический контроль, и как следствие, к примеру, размер поршня ЯМЗ группы «А» Костромского производства 129,83-129,85, а Камского производства 129,80-129,82 то есть разница в диаметре поршня может достигнуть 0,05 мм, в то время, как допустимое отклонение в размерах группы составляет 0,02 мм.

    Именно поэтому рекомендуем при подборе поршневой группы (особенно при замене отдельных элементов) ориентироваться на тепловой зазор между гильзой и поршнем, устанавливаемый для каждого двигателя заводом-изготовителем.

    Зазор между гильзой и поршнем

    Двигатель

    Мин. зазор

    Макс. зазор

    Оптим. зазор

    Кроме этого не следует забывать, что поршня должны быть подобраны по весовым характеристикам, так как превышение допустимой разницы приведет к дисбалансу в работе двигателя. Разница в массе между собранными комплектами поршень-палец-втулка-шатун-кольца не должны превышать 15-20 грамм.

    ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА делятся на два типа – компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и гильзой и препятствуют прорыву продуктов сгорания (газов) в картер двигателя, а маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла со стенок гильзы.

    Поршневые кольца условно можно разделить на две категории – чугунные и стальные (опять же условно – по материалу изготовления маслосъемного кольца). Чугунные кольца предназначены для установки в новую поршневую группу (не рабочая гильза), а стальные – в рабочую гильзу (с приработанной поверхностью – «наведенным зеркалом»).

    При установке стальных колец в новую поршневую группу увеличивается риск появления «задиров» на поверхности гильзы (исключение – поршневые кольца производства ЗАО «Стакол», однако производство давно свернуто, а Goetze почему-то не спешит наладить производство колец к отечественным дизелям).

    По конструкции чугунные маслосъемные кольца условно можно разделить на два типа:

    – коробчатое (привычное всем маслосъемное кольцо, с пружинным или пластинчатым расширителем).

    – составное (так называемое «клинцовское кольцо», состоящий из двух горизонтальный частей, с пластинчатым расширителем или без него).

    По конструкции стальные маслосъемные кольца условно можно разделить так же на два типа:

    – трехкомпонентное (представляющее собою две стальные горизонтальные пластины, между которыми устанавливается решетчатый расширитель).

    – четырехкомпонентное (представляющее собою две стальные горизонтальные пластины, между которыми устанавливается волнообразный расширитель, а между поршнем и кольцом устанавливается пластинчатый расширитель).

    Для установки колец на поршень и для предотвращения поломки кольца при тепловом расширении кольца изготавливаются разрезные, с тепловым зазором. При этом при установке не следует забывать, что замки колец должны быть направлены в разные стороны. Наиболее просто это осуществить, представив себе циферблат часов на поверхности поршня – 12 делим на количество поршневых колец (4, к примеру) и проворачиваем замки колец по кругу – через каждые «3 часа».

    Зазор замков поршневых колец

    Двигатель

    Компрессионного

    Маслосъемного

    Обратите внимание, что данные зазоры представлены для чугунных колец, а для стальных данные размеры необходимо увеличить в два раза (из-за повышенной теплоемкости стали). Кроме всего, не следует забывать, что верхнее компрессионное кольцо испытывает самое большое воздействие температуры и давления (именно поэтому оно делается из других материалов), а, следовательно зазор замка верхнего компрессионного кольца больше, чем у нижнего.

    Поршневые кольца должны свободно перемещаться в канавках поршня под собственным весом, поэтому они устанавливаются с зазором по высоте между кольцом и канавкой, который не должен превышать 0,10 мм. для карбюраторных и 0,15 мм. для дизельных двигателей (это особенно необходимо учитывать при установке новых поршневых колец в старый поршень). При измерении данного параметра измерительный щуп необходимо вставлять на 1/4 глубины канавки под маслосъемное кольцо.

    ПОРШНЕВОЙ ПАЛЕЦ представляет собою полый стальной цилиндр, наружную поверхность которого цементируют, а затем шлифуют. Палец устанавливается в бобышках поршня и удерживается стопорными кольцами от осевого перемещения (что бы не повредить внутреннюю поверхность гильзы).

    На современных двигателях используют поршневой палец плавающего типа – это значит, что во время работы палец проворачивается, что способствует его равномерному износу. Для обеспечения этого необходимо, что бы палец свободно входил во втулку шатуна с зазором 0,02 – 0,025 мм., а в отверстия бобышек поршня – с небольшим натягом. При работе отверстия в бобышках расширяются (за счет нагрева) и палец начинает проворачиваться.

    Даже если палец свободно (но без зазора!) устанавливается в бобышки поршня, то при его установке поршень нагревают в масле до 80-100 градусов (что бы избежать микроповреждений бобышек).

    СТОПОРНОЕ КОЛЬЦО не должно иметь деформаций или повреждений, так как его разлом приведет к повреждению гильзы и поршня (а далее – шатуна и коленчатого вала). При установке стопорного кольца рекомендуем использовать специальный инструмент, так как съем кольца неспециализированными инструментами может привести к его поломке или, что самое плохое, к дефекту, незаметному вооруженным глазом.

    Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

    Смотрите также

    Цилиндр и поршень – ключевые детали любого ДВС. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

    Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

    Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

    Принцип работы цилиндро-поршневой группы

    Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее ДВС.

    Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

    Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

    Поршень включает следующие конструктивные элементы:

    • Головку (днище)
    • Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
    • Направляющую часть (юбку)

    Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных ДВС отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

    Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

    Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

    Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

    Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

    С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

    Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

    Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

    Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

    Конструкционные материалы деталей ЦПГ

    Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

    В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

    Современные автомобили, особенно с дизельными ДВС, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

    Из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем) производятся сегодня поршневые кольца – части ЦПГ, которые наиболее подвержены износу и деформациям.

    Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

    Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

    В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

    Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

    Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

    Читать еще:  Подогреваемый кислородный датчик

    MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

    На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

    MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

    Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС

    Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

    В каждом цикле работы двигателя при температуре, достигающей +2000 °С, сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

    Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

    При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

    Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

    Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

    Неисправности ЦПГ и их диагностика

    Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

    О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

    Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

    • На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
    • Посадочные места под гильзу деформируются
    • Днища поршней оплавляются и прогорают
    • Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
    • На теле поршней возникают различные деформации
    • Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
    • Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

    Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

    Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

    В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. – все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

    Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

    Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

    Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

    Как продлить ресурс ЦПГ?

    Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.

    Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывала свой ресурс полностью, рекомендуется:

    • Использовать моторное масло, рекомендованное автопроизводителем
    • Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
    • Следить за температурным режимом работы двигателя, не допуская его перегрева и холодного запуска
    • Регулярно проводить диагностику автомобиля
    • Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

    Присоединяйтесь

    © 2004 – 2020 ООО “АТФ”. Все авторские права защищены. ООО “АТФ” является зарегистрированной торговой маркой.

    Какой зазор на кольцах в ниссане дизель

    Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

    Двигатель внутреннего сгорания фактически является тепловой машиной. В процессе работы такого двигателя целый ряд нагруженных деталей в конструкции ЦПГ и ГРМ подвергается температурному расширению в результате значительного нагрева. По этой причине для нормальной работы ДВС в отдельных конструкциях предусмотрена самостоятельная регулировка теплового зазора клапанов (при отсутствии гидрокомпенсаторов).

    Регулировать тепловые зазоры клапанов необходимо каждые 30-40 тыс. км. пробега, а также в случае появления стука клапанов на холодном или горячем двигателе. Отдельного внимания также требует тепловой зазор между поршнем и цилиндром, а точнее тепловой зазор поршневых колец.

    Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

    На поршень устанавливается два типа поршневых колец:

    1. компрессионные кольца;
    2. маслосъемные кольца;

    Также компрессионные кольца делятся на верхнее компрессионное и нижнее компрессионное кольцо. Задачей данных колец является герметизация камеры сгорания и предотвращение прорыва значительной части отработавших газов в картер двигателя. Маслосъемные кольца осуществляют снятие излишков моторного масла со стенок цилиндра, благодаря чему масло не попадает в камеру сгорания в избыточном количестве.

    Тепловой зазор в замке поршневых колец является важным параметром, который необходимо в обязательном порядке учитывать при подборе колец в процессе их замены или комплексного ремонта ЦПГ.

    Такой ремонт обычно предполагает расточку блока цилиндров, установку ремонтных поршней и колец. Указанный тепловой зазор является допуском, который учитывает расширение детали с нагревом, то есть когда происходит изменение определенных параметров. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром является таким зазором, при котором наблюдается нормальная работоспособность всех элементов. Детали весьма плотно подогнаны друг к другу, но при этом не происходит их повреждения и заклинивания.

    Другими словами, допустимый зазор поршневых колец позволяет после теплового расширения добиться такого теплового пространства (зазор между поршнем и цилиндром), при котором плотно прижатые к стенкам цилиндров поршневые кольца создают надежное уплотнение. При этом расширившиеся под воздействием высокой температуры кольца должны сохранять подвижность в канавках на поршне и создавать надежное уплотнение, при этом не препятствуя нормальному перемещению поршня. Параллельно с этим поршневые кольца должны эффективно отводить избытки тепла от нагретых поршней.

    Поршневое кольцо не является цельным, так как имеет разрез (замок). Благодаря указанному разрезу удается избежать заклинивания при нагреве и достичь упругости кольца для плотного прижатия к стенкам цилиндра. После установки кольца на поршень и помещения поршня в цилиндр образуется зазор в замке поршневых колец. Такой зазор составляет 0.3- 0.6 миллиметра.

    Замок поршневого кольца может быть выполнен в виде прямого или косого среза. Замок с прямым разрезом менее предпочтителен, так как в области краев среза создается сильное давление на стенки цилиндра. Данная особенность конструкции замка вызывает ускоренный износ зеркала цилиндров, после чего происходит утечка газов и повышается расход масла на угар. Увеличение зазора поршневого кольца от допустимых параметров ухудшает уплотнение. Уменьшение зазора колец может привести к их разрушению, заклиниванию или образованию задиров на стенках цилиндров.

    Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла

    В последнее время среди производителей наблюдается тенденция к увеличению тепловых зазоров компрессионных поршневых колец. Зазоры на таких кольцах находятся в диапазоне от 1 до 2 мм. Обычно такой увеличенный зазор актуален для второго компрессионного кольца.

    Дело в том, что прижим поршневых колец (как первого верхнего, так и второго компрессионного) практически полностью зависит не от степени упругости самого кольца, а от давления, которое возникает во время сгорания заряда топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Отработавшие газы попадают в канавки на поршне, после чего оказываются на обратной стороне колец. В результате происходит увеличение прижимного усилия колец к стенке цилиндра. Наиболее сильно газы воздействуют на первое (верхнее) компрессионное кольцо, а также влияют на прижим второго компрессионного поршневого кольца.

    С учетом вышесказанного необходимо отметить, что в режиме работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках давление газов заметно слабее по сравнению с режимом средних и максимальных нагрузок. По этой причине компрессионные поршневые кольца не так сильно прижаты к стенке цилиндра на таких режимах работы ДВС.

    Следует добавить, что второе компрессионное кольцо также частично снимает масло. Получается, недостаточное давление и слабое прилегание вызывает повышение расхода моторного масла на холостых оборотах и при минимальных нагрузках на мотор.

    Для уменьшения расхода масла производители выполняют увеличение тепловых зазоров поршневых колец. Через увеличенные зазоры газы даже под относительно небольшим давлением намного активнее проникают в кольцевую канавку, после чего попадают на обратную сторону кольца.

    Прижим колец улучшается, герметизация камеры сгорания остается на приемлемом уровне, при этом расход масла удается снизить. Единственным недостатком увеличенного зазора колец можно считать большее количество газов, которые попадают в картер через увеличенные зазоры.

    Подведем итоги

    От правильно подобранного теплового зазора поршневых колец зависит как ресурс самих колец, так и исправность работы всей ЦПГ. Естественный радиальный износ колец приводит к увеличению тепловых зазоров, после чего герметизация камеры сгорания ухудшается.

    Одной из важнейших функций колец параллельно уплотнению и удалению масла является терморегуляция. Через кольца реализован отвод тепла от поршня. При увеличении теплового зазора, а также при его уменьшении данная функция выполняется менее эффективно.

    Необходимо отметить, что для двигателя намного более опасен уменьшенный зазор. Если минимальный зазор в замках (тепловое пространство) сократить до показателя 0.2 миллиметра, после нагрева и выхода мотора на рабочие температуры зазор в замке может полностью отсутствовать. В результате кольцо сильно давит на стенки цилиндра, значительно возрастает износ колец, нарушается теплообмен, а также повышается риск образования задиров.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    Ссылка на основную публикацию
    ×
    ×
    Adblock
    detector