Как подобрать кольца к поршню
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
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.
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.
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:
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.
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:
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.
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.
Как узнать размер колец на поршне
История развития поршня
За более чем 140-летнюю историю развития двигателей внутреннего сгорания основные функции и конструктивные основы поршней не изменились. Эта цилиндрическая деталь формирует нижнюю половину камеры сгорания и передает энергию, расширяющихся в цилиндре газов через поршневой палец и шатун к коленчатому валу. Для предотвращения прорыва газов в картер и масла в камеру сгорания, как и на поршнях самых первых моторов, установлены кольца. Условия же работы стали другими — возросли и нагрузки, и температуры.
В тоже самое время, двигатели работают чище, а ходимость их гораздо выше, чем раньше. Именно с этим в первую очередь связаны основные изменения конструкции, применении новых сплавов поршней и колец, широкое использование специальных покрытий. Поршни становятся короче и легче. Частично снижение веса было достигнуто уменьшением как общей высоты поршней, так и укорачиванием отдельных элементов.
Информация – кольца поршневой
На выбор колец также влияет и устройство системы смазки мотора. Система с «мокрым» картером требует от маслоудерживающих колец меньшей упругости, тогда как с «сухим» — большей.
За последние 30 лет типичная высота юбок сократилась с 60-65 мм до 35-40 мм. Такое облегчение потребовало уменьшения до 0.025-0.125 мм зазора между и стенками цилиндра поршнем, дабы убавить его раскачивание во время движения.
В спортивных моторах, где юбка практически отсутствует вовсе, возможен и нулевой зазор или даже небольшой натяг, если поршни имеют специальные антифрикционные покрытия. Расстояние от центра поршневого пальца до вершины днища поршня, называемое компрессионной высотой, за те же последние три десятилетия сократилось с 38-44 мм до 30-33 мм.
Форма поверхности днища поршней также менялась. Плоскости уступили место вогнутым, более сложным конфигурациям, обеспечивающим циркуляцию топливовоздушной смеси и улучшающим отвод отработавших газов. Самое критическое место на поршне в области верхнего компрессионного кольца. Еще десятилетие назад, высота жарового пояса (расстояния между верхним компрессионным кольцом и кромкой днища) обычно составляла 7.5 — 8.0 мм. Сегодня оно уменьшилось до 3.0-3,5 мм в большинстве двигателей.
Информация поршень
Некоторые конструкции короны поршня разработаны с цепью снижения вредных веществ в выхлопных газах и лучшей топливной экономичности. Чтобы эти показатели после переборки оставались в заводских пределах поршни, заменяемые на стоковых моторах, должны был, с идентичной формой короны.
Передвижение компрессионного кольца ближе к вершине поршня во многом вызвано борьбой за полноту сгорания смеси и, как следствие, за уменьшение вредных выбросов. Дело в том, что щелевое пространство между жаровым поясом и стенкой цилиндра создает мертвую зону для распространения пламени топливовоздушной смеси, и там остается не сожженное топливо. Само по себе это количество мало, но если умножить его на четверть частоты вращения коленвала и на количество цилиндров, то становится понятно, что углеводороды, спрятавшиеся в этом месте, заметно повышают уровень СН в выхлопе двигателя.
Информация — гоночные поршни
Дополнительная механообработка рельефа днища для размещения больших клапанов должна быть сведена к минимуму. Гоночные поршни выпускаются во всех формах и размерах, и изделия для большинства моторов, в том числе и доработанных, найти в каталогах фирм не так уж и трудно.
Вследствие уменьшения жарового пояса компрессионное кольцо переместилось в зону высоких рабочих температур, которые делают металл более мягким, что увеличивает опасность деформирования кольцевой канавки, приваривания кольца к посадочному месту или поломки, как кольца, так и кольцевых перемычек. Это потребовало применения более стойких материалов, анодирования канавки кольца. Таким образом, конструкторский поиск усовершенствований поршней сосредоточен на геометрических нюансах, материалах, весе, зависящем напрямую от первых двух характеристик и применении специальных покрытий. Те же аспекты, но уже в готовом виде, принимают во внимание при выборе поршней, дорабатывая мотор.
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:
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.
Выбор поршневой при тюнинге — Геометрия
В первую очередь подбор поршневой при тюнинге, как и при капитальном ремонте силового агрегата основан на геометрических зависимостях его недр — диаметра цилиндра, хода поршня. размера коленчатого вала, длины шатунов, рекомендуемых тепловых зазоров, параметров головки блока цилиндров (ее высота, конструкция камеры сгорания, размеры и расположение клапанов). Для низкобюджетных проектов выбор стоковой поршневой будет достаточен. При Серьезной же форсировке силового агрегата, стоит обратить внимание на тюнинговую линейку изделий или кастом-продукцию, конструкторские решения которых нацелены на конкретные требования специфической эксплуатации двигателя. Производители предлагают на вторичном рынке поршни с конфигурациями днища, которые увеличивают скорость горения смеси, что позволяет увеличивать степень сжатия без опасности детонации. Часто специальные углубления используется не только для размещения тарелок клапанов, но и для устранения критических горячих точек в камере сгорания, для увеличения циркуляции потока смеси и лучшего удаления выхлопных газов.
Какие кольца лучше
Вопрос, какие поршневые кольца лучше приобрести для замены, не дает покоя многим автовладельцам. При имеющемся многообразии выбор сделать нелегко. Ответить можно так: если цель замены– восстановление нормальной работоспособности мотора, вполне достаточно штатных, если же владелец хочет улучшить характеристики двигателя, лучше обратить внимание на более «навороченные» изделия, например, хромированные или молибденовые.
Легковые автомобили комплектуются различными типами двигателей, силовые агрегаты могут отличаться объемом, мощностью, конструкцией.
Если в двигателе повышается расход масла, чаще всего причиной этого являются изношенные или поломанные поршневые кольца, замена их – работа достаточно трудоемкая, к тому же требует определенных слесарных навыков.
Нюансы выбора поршней
Другой уникальный конструктивный элемент, встречающийся у поршней, предназначенных для тюнинговых моторов, заключается в мини-оребрении площади жарового пояса и на перемычке первого и второго колец. Если поршень становится слишком горячим, то вершина выпуклостей такого оребрения, контактируют со стенкой цилиндра. Этот мгновенный контакт помогает охладить поршень, чтобы уменьшить опасность детонации и разрушения поршня.
Некоторые поршни, предлагаемые на вторичном рынке, делаются с пальцами, которые немного смещены вверх по сравнению со стоковыми образцами, чтобы компенсировать шлифовку привалочных плоскостей ГБЦ и блока цилиндров. Применение таких изделий лучшая альтернатива спиливанию вершины поршня, если блок привалочные плоскости подвергались обработке, поскольку уменьшенная глубина выемок под клапана увеличивает риск повреждения последних. Перемещение местоположения пальца выше на поршне также позволяет применять в моторе более длинные шатуны, что приводит к увеличению крутящего момента и делают жизнь подшипников и колец легче.
Нюансы поршневой
На поршне можно увидеть маленькие отверстия. которые Сверлят в кольцевых канавках. Они обеспечивают увеличение силы прижатия кольца к канавке. Благодаря этому возможно использование более легких колец для уменьшения сил трения при ходе поршня.
Постройка нескольких моторов даст опыт в определения необходимой высоты юбки, ориентируясь на максимальную мощность и потолок рабочих оборотов, а по диапазону рабочих температур, толщину прокладки ГБЦ и степени сжатия — прочность конструкции поршней. Чем ближе к вершине поршня находятся кольца, тем больше создается давление в цилиндре и тем выше крутящий момент и мощность мотора. Но при этом работа колец перемещается в зону с более высокой температурой, что вынуждает делать большие кольцевые промежутками и сами кольца толще. Выбор подобной схемы для изготовления поршня может также вызвать проблемы с возможностью организации правильного рельефа днища.
Высоты над кольцом может не хватить для выемок под клапана. Надежности обычных чугунных компрессионных колец при жаровом поясе в 7.5-8 мм хватило бы с запасом, но при уменьшении его до 2.5-3 мм такие кольца не справляются со своей задачей. Поэтому в современных моторах применяют кольца из специальных марок гибкого чугуна или из стали. Тенденция уменьшения толщины компрессионного кольца наметилось еще в 80-х годах. Типичная толщина сегодняшних компрессионных колец составляет 1.2 мм: 1,5 мм для второго кольца и 3.0 мм для маслосъемного.
Встречаются и более тонкие — компрессионные толщиной 1,0 мм и 2 миллиметровые маслосъемные. Примерно 40% от потерь на трение в двигателе приходится на работу колец, увеличение упругости их уменьшает сопротивление трения в цилиндре при ходе поршня. Поэтому более узкие и тонкие кольца стали применяться изготовителями в стандартных моторах. Это значительно повлияло на экономию топлива, температурный режим и ходимость силовых агрегатов, поскольку кроме снижения потерь на трение уменьшились и ударные нагрузки, передаваемые на поршень и стенки цилиндра. Но, с другой стороны, тонкие кольца хуже отводят тепло от поршня в стенку цилиндра из-за меньшей площади контакта с обоими. Следовательно, поршни с такими кольцами будут более горячими, чем поршни с большими кольцами. Изготовители колец дают рекомендации по этому вопросу на основании многочисленных испытаний, когда после определенного пробег а мотор разбирается и проверяется его состояние.
Поршневые кольца двигателя
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) поршневые кольца (ПК) служат для уплотнения между стенками цилиндра (гильз) и поршнем, за счет них создается компрессия в цилиндрах. Если при сборке в мотор забыть поставить ПК, двигатель не заведется, так как не будет обеспечено необходимое сжатие рабочей топливовоздушной смеси.
В легковых автомобилях на каждом поршне стандартно устанавливаются по три кольца – два компрессионных и одно маслосъемное, причем, маслосъемные ПК могут быть наборными, то есть, состоять из нескольких элементов. Компрессионные поршневые кольца (КПК) служат для создания компрессии в цилиндрах, всегда изготавливаются из высокопрочного чугуна с различными присадками. Наибольшей прочностью обладает верхнее КПК, так как оно работает в самом тяжелом температурном режиме и испытывает максимальные нагрузки.
Маслосъемные поршневые кольца двигателя (МПК) нужны для отвода масла от стенок цилиндров, если кольца не будут выполнять свою функцию, двигатель будет расходовать масло. МПК могут быть как чугунными, так и стальными, причем, чугунные ПК почти всегда изготавливаются цельными, а вот стальные маслосъемные кольца бывает только наборными (составными). Стальное МПК на один цилиндр состоит из:
Материалы и вес поршней
Сплав, из которого поршень сделан, не только определяет его прочность и характеристики износостойкость, но также и особенности теплового расширения. В поршнях, предлагаемых на вторичном рынке для тюнинга, обычно используются сплавы с высоким содержанием кремния. Большинство поршней раньше делались из доэвтектических алюминиевых сплавов.
ЧЕМ ВЫШЕ ФОРСИРОВКА ДВИГАТЕЛЯ, ТЕМ ВЫШЕ НЕОБХОДИМОСТЬ ПОКРЫТИЙ НА ПОРШНЯХ
которые содержали от 8.5 до 10.5 % кремния. Сегодня мы видим больше эвтектических сплавов, у которых содержание кремния составляет 11% и заэвтектические сплавы, у которых кремния от 12.5 до более чем 16%. Кремний улучшает прочностную стойкость материала при высокой температуре и уменьшает коэффициент его расширения, таким образом, тепловые зазоры между поршнем и стенками цилиндров могут быть меньше. У заэвтектических поршней коэффициент теплового расширения приблизительно на 15 % меньше чем у стандартных поршней. Следовательно, выбирая такой поршень, нужно скорректировать указанный производителем зазор. Заэвтектические сплавы также несколько легче (приблизительно на 2%), чем материалы, применяемые в стандартных моторах. Но отливки часто делаются более тонкими, потому что сплав прочнее, что приводит в итоге к сокращению общей массы поршня до 10%.
Заэвгектические сплавы труднее отливать. потому что кремний сложно сохранить равномерно рассеянным по объему алюминия пока металл охлаждается. Размер частиц должен также тщательно контролироваться, чтобы поршень не становился ломким или с крупными твердыми включениями, мешающими механической обработке. Некоторые поршни проходят специальную термообработку, улучшающую структуру зерна для повышения прочности и износостойкости.
Информация – износ поршневой
Трение при холодных и сухих пусках способствуют повышенному износу деталей мотора. Двигатели с автономными системами смазки, оборудованные распылителями, которые могут включаться прежде пуска мотора, могли бы победить эту проблему. Но большинство современных двигателей имеют систему с мазки с маслонасосами, начинающими работу только в момент проворота коленчатого вала. Так что, поршневое покрытие не роскошь, а необходимости, Нагрев только масла перед пуском, который довольно часто используется автолюбителями в нашей стране, не гарантирует отсутствия износа, так как не устраняет увеличенные холодные зазоры при холодном блоке. Эту проблему может устранить только автономный подогрев системы охлаждения. Подобные подогреватели поднимают температуру не заведенного двигателя до 80 °С.
После такой термообработки эти показатели могут увеличиваться до 30%. Механическая обработка поршней из заэвтектическик сплавов из-за их твердости труднее, потому и стоимость их, как правило, несколько выше стандартных. Для конвейера подобный материал дороговат. Выбор веса поршней и материала, из которого они изготовлены, во многом (хотя и не полностью) обусловливается необходимой прочностью деталей для нагрузок в строящемся силовом агрегате. Ходимость — основной критерий, если, конечно, машину не планируется создавать заново перед каждой гонкой.
Вес применяемых поршней может быть уменьшен несколькими путями. Один из них — врезать в блок цилиндров масляные форсунки. Распыляемое ими масло охлаждает поршни, что позволяет сэкономить вес, используя конструкцию с более тонкими стенками днища. Другой способ — применение поршней с короткими юбками, предназначенных для высоко оборотистых моторов, также снизит вес, более легкие поршни облегчат раскрутку мотора, но при этом стоит быть крайне осторожным в выборе.
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.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если треснул блок цилиндров или головка блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете о доступных способах устранения трещин и ремонта подобных неисправностей.
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:
Микрометром измеряется диаметр поршня, при помощи нутромера производятся измерения диаметра цилиндра. Измерять диаметр цилиндра необходимо в четырёх поясах, а также промерять две перпендикулярные плоскости. Четко установленный зазор между поршнем и цилиндром позволяет без затруднений осуществить подбор необходимого размера поршня поле расточки цилиндров, а также обеспечивает легкость установки поршня при сборке.
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.
Покрытия поршней
Необходимость покрытий зависит от того, насколько экстремальны эксплуатационные режимы. Чем выше форсировка двигателя, тем необходимость эта выше. Потери на трение могут составлять более лошадиной силы, вызывают чрезмерный износ и повышают температуру деталей мотора. Особенно ощутим нагрев на юбке поршня и в отверстии поршневого пальца. Покрытия, предотвращающие износ, удлиняют жизнь поршня. Сегодня, во многих серийных моторах применяют поршни с графито-дисульфидно-молибденовым покрытием на юбке поршня, уменьшающим сопротивление трения, большинство изготовителей поршней на вторичном рынке также предлагают некоторый тип покрытых поршней, предназначенных в качестве замены стоковых изделий при ремонте и тюнинге.
Но не только с трением призваны бороться покрытия на изделиях. В процессе работы мотора желательно чтобы высокая температура в камере сгорания как можно меньше передавалась поршню. Горячий раскаленный поршень –источник для самовоспламенения смеси и детонации. Кроме того, высокая температура меняет твердость материала, что снижает ходимость поршней не только из-за повышенного износа, но и может вызвать их разрушение из-за теплового коробления. Керамико-металлические покрытия короны поршня — тип покрытий, работающих как тепловой барьер. Удержание высокой температуры в камере сгорания повышает тепловую эффективность и дает больше мощности. Это также помогает поршню не нагреваться сверх меры. Правда, слишком большая температура в камере сгорания также увеличивает риск детонации и самовоспламенения. Когда поршни с подобными покрытиями установлены на моторах, угол опережения зажигания обычно уменьшают на несколько градусов.
Конструкция поршня
Изменился и подход к конструированию поршня, которое на заре двигателестроения представляло собой обыкновенный процесс проб и ошибок. Многочисленные опытные образцы долго испытывали, постепенно приближаясь к нужным показателям прежде, чем получится правильная деталь. Сегодня объем натурных испытаний сведен к минимуму 3а Счет 30-моделирования деталей на компьютере. После разработки конструкции методом конечного элемента виртуальные результаты проверяются на пластмассовом прототипе фотоупругим анализом напряжений. И только после этого «живое» изделие в составе двигателя попадет на испытательный стенд.
Образование нагарных отложений на нижней поверхности днища поршня, утяжеляющих его, совсем нежелательно. Особенно активен процесс образования таких излишеств при устройстве масляных форсунок охлаждеиия. Специальные поршневые покрытия могут уменьшить время, которое масло проводит на основании поршня, а значит и возможность создания масляной «кулинарии». Анодирование компрессионной кольцевой канавки, как способ борьбы с привариванием кольца к материалу поршня под действием высокой температуры, используется во многих серийных моделях современных двигателей. Но это покрытие, толщиной около 20 микрон не всесильно, анодированный поршень может потерпеть неудачу, раскалившись сверх меры. Некоторые производители не серийной продукции вместо анодирования применяют вставки из никелевых сплавов в кольцевой канавке. Необходимость конструктивных особенностей крайне трудно просчитать, основываясь только на цифрах. Поэтому при выборе поршней лучше обратиться к тем, кто может дать совет на основании опыта эксплуатации. И уже по списку. составленному мастером. определится с предпочтениями.
Технология
Упругую деформацию колец можно определить по усилию перемещения поршня в цилиндре. Поршень с установленными кольцами и пальцем в сборе с шатуном вводится в отверстие цилиндра вверх тормашками. Затем поршень перемещают в цилиндре, при этом шатун можно Соединить с весами, которые будут отображать преодолеваемое поршнем усилие. Чем выше сопротивление, тем меньше упругость колец, это методика применима только после того, как двигатель прошел нормальный цикл, обкатки, то есть, перед повторной сборкой.Заказать поршневую
Анатомия поршневых колец
Не следует думать, что для всех колец из комплекта применяется один и тот же металл. На применяемый материал основное влияние оказывает расположение поршневых колец на поршне. Поскольку все поршневые кольца работают в разных условиях, то и требования, предъявляемые к сплавам, из которых они изготовлены, различны.
Первое компрессионное кольцо
В наиболее тяжелых условиях находятся первые компрессионные кольца, поэтому к ним предъявляются наиболее высокие требования по жаростойкости и сопротивляемости износу. Чаще всего их изготавливают из чугуна с противоизносной вставкой из молибдена.
На первый взгляд все компрессионные кольца выглядят одинаково, однако их конфигурация может существенно различаться. Например, верхнее может быть немного перекручено. В результате с поверхностью цилиндра контактирует только его кромка, а не вся поверхность. Благодаря этому, уменьшаются потери на трение, и сокращается время приработки.
Другой тип – компрессионные кольца с L-образным участком. Их отличительная особенность – способность менять степень уплотнения в зависимости от давления, оказываемого рабочими газами на тыльную часть большого L-образного выступа. Под давлением они расширяются, улучшая компрессию (во время такта сжатия), когда давление уменьшается, диаметр наоборот, уменьшается, при этом уменьшается трение и износ деталей. Какие из колец лучше, каждый решает сам, поскольку у всех имеются свои преимущества.
Второе компрессионное кольцо
Условия его работы менее напряженные, поэтому требования, предъявляемые к материалу, из которого оно изготовлено, менее жесткие. Второе компрессионное кольцо выполняет двойную задачу:
Нередко вторые компрессионные кольца имеют форму усеченного конуса, т.е. диаметр верхней части меньше, чем диаметр нижней. Благодаря такой конструкции, при движении поршня вниз со стенок цилиндра удаляется масло.
Маслосъемные кольца
Они устанавливаются под компрессионными. В отличие от последних, их поверхность не сплошная, она имеет окошки, предназначенные для отвода моторного масла. В современных двигателях маслосъемные кольца устанавливаются по одному на каждый поршень, раньше они устанавливались по несколько, особенно в двигателях, предназначенных для стационарного использования.