Kafele.ru

Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

Тепловой зазор поршневых колец

Что бы ни изобретали инженеры-двигателисты, классический поршневой двигатель не сдаёт свои позиции. Его принцип действия не меняется с момента изобретения: сжатая топливовоздушная смесь воспламеняется и толкает поршень вниз, это же порождает и две главные проблемы, стоящие перед инженером – удержание давления и сохранение работоспособности при высоких температурах.

В идеальном случае можно было бы использовать цилиндрический поршень, с микронными зазорами стоящий в цилиндре. На практике такой мотор был бы неработоспособен сразу по множеству причин:

  1. Больше всего нагревается днище поршня – если стенки цилиндра легко рассеивают тепло через систему охлаждения, а прилегающая к ним юбка также имеет близкую температуру, то днище может только передавать тепло юбке и кольцам. Поэтому поршень всегда имеет близкую к конусу форму – чем ближе к днищу, тем меньше диаметр, так как тепловое расширение при работе мотора в этой зоне выше. На заре ДВС так и рассчитывалась геометрия поршня – цилиндрический поршень работал до заклинивания, зачищался в затертых местах и снова устанавливался в мотор, пока таким образом не приобретал нужную конусность.
  2. Износ цилиндрического поршня, который не имеет уплотнений, привел бы к резкому росту утечек через увеличенный зазор. Поэтому используются компрессионные поршневые кольца: за счет своей упругости они прижимаются к стенкам цилиндра и обеспечивают компрессию при холодном запуске.
  3. Количество смазки на стенках цилиндра после хода поршня остаётся минимальным, чтобы избежать угара масла. Чтобы «счищать» смазку со стенок цилиндра, необходимы маслосъемные кольца – основное, которое предназначается именно для этой цели, и нижнее компрессионное, которое имеет асимметричную форму и работает как бы «скребком».

Видео: Теория ДВС: Поршневые кольца (часть 2)

Устройство и принцип работы

Конструкция компрессионного кольца проста: это кольцо, имеющее зазор для того, чтобы его упругость позволяла кольцу расходиться, сохранять прижим рабочей кромки к стенкам цилиндра. Материал – высокопрочный чугун, реже – высоколегированная сталь.

Условия работы верхнего компрессионного кольца жестки: это и высокая температура, и давление. В момент воспламенения смеси давление доходит до 90 бар, температура – приближается к 1500 градусов. По мере износа цилиндра он теряет равномерность диаметра, и при каждом ходе поршня вверх-вниз кольцу приходится сжиматься и разжиматься, что способствует накоплению усталостных напряжений. Для увеличения ресурса как минимум верхнее кольцо покрывается слоем хрома, который имеет высокую твердость.

Второе компрессионное кольцо работает в более легких условиях – в этом месте поршень уже холоднее, а прямая теплопередача от раскаленных газов на него уже не действует. Поэтому оно может и не хромироваться.

Маслосъемные кольца изначально выполнялись цельночугунными, они имели две рабочие кромки с канавкой между ними. Масло, которое пропускалось нижней кромкой, собиралось верхней в эту канавку, а через радиальные отверстия в ней попадало в отверстия в юбке поршня и отводилось внутрь него. Такая конструкция имела серьезный недостаток: обе кромки работали одновременно, в изношенных двигателях, где кольцо перекашивалось вместе с поршнем, происходил прорыв масла за кольцо. Поэтому изобрели составные конструкции: в них два тонких колечка прижимаются к краям канавки пружинящим расширителем, через который и стекает внутрь поршня собранное масло. За счет малой ширины отдельных колец и их работы такая конструкция сохраняет эффективность при перекосах поршня.

Зазор в замке

Прорезь в поршневом кольце принято называть замком. Этот зазор необходим, но он создает и очевидную проблему – в этом месте газы из цилиндра могут спокойно проникать в картер. Поэтому он должен иметь минимальную ширину при сборке, но не нулевую – из-за неравномерности теплового расширения цилиндра, кольца и поршня замок может свестись, после чего кольцо сломается.

Для каждого конкретного двигателя, исходя и из материалов, и из рабочего диапазона температур задается минимальный тепловой зазор в замке – при сборке мотора проверяем зазор в замке, чтобы он был не меньше нижнего порога номинала.

Износа кольца и цилиндра приводит к тому, что кольцо «расходится», зазор в замке растет, как растут и потери давления и масло проникает в камеру сгорания. Исходя из этого, задается максимальный размер зазора, при превышении которого кольцо заменяется новым.

Сравним величины номинального зазора для разных двигателей:

  • ВАЗ-2108: 0,25-0,45 мм;
  • ГАЗ-24: 0,25-0,6 мм;
  • Honda CR-V (мотор K20A4): 0,2-0,35 мм.

О чем нам говорят эти цифры? Минимальный предел зазора в замке нового кольца у отечественных двигателей близок, но вот максимальный выше в моторе с меньшей степенью форсировки: потери давления при этом сохраняются терпимыми. У японского же мотора материалы подобраны лучше, охлаждение верхнего кольца эффективнее, поэтому снижается минимальный размер, и «вольностей» при сборке допускается меньше. Максимальный предел при дефектовке отличается – на моторах ВАЗ он составляет 1 мм, ГАЗ – 1,2 мм, у «Хонды» же верхнее компрессионное кольцо считается изношенным уже при зазоре 0,6 мм, с каким еще можно было бы собирать новый мотор двадцать четвертой «Волги».

Зазор в замке – это важный показатель при дефектовке мотора. Заводя кольцо на разную высоту, где цилиндр изнашивается по-разному, можно без нутромера узнать степень износа: в верху, где кольцо не соприкасается со стенками, цилиндр сохраняет номинальный диаметр, и именно в этом месте зазор в замке отображает износ кольца. Опускаясь ниже, кольцо расширяется, указывает на увеличение диаметра цилиндра ближе к середине, затем снова сужается. Грубо, но достаточно показательно рассчитываем разницу в диаметрах цилиндра на разной высоте, отталкиваемся от измеренного зазора.

Читать еще:  Замена пыльника шруса ваз 2114

Предположим, номинальный диаметр цилиндра – 78 мм, что соответствует окружности 122,522 мм. Измеренный зазор в замке при установке кольца вверху – 0,4 мм, длина самого кольца – 122,122 мм. Теперь опускаем его к центру цилиндра и измеряем зазор 0,8 мм – из окружности 122,922 мм получаем диаметр 78,25 мм. Такой метод не учитывает то, что цилиндр становится бочкообразным или яйцевидным, и в середине кольцо прилегает к стенкам не всей поверхностью. Тем не менее, изменение зазора в замке указывает нам, что проблема двигателя не в износе колец, которые просто заменить: потребуется расточка цилиндров.

Как промерить зазоры на кольцах и какими они должны быть

Когда производится ремонт двигателя, владельцы авто часто спрашивают, какой зазор должен быть на поршневых кольцах. Этот вопрос распадается на два отдельных. Как для компрессионных, так и для маслосъёмных поршневых колец нормируются два параметра – вертикальный (осевой) зазор и величина зазора в замке. Оба параметра должны находиться в определённых пределах, но заметим сразу, что слишком большой осевой зазор, равно как чрезмерный зазор в замке – это ерунда по сравнению с тем, что будет, если установить кольцо с очень малым концевым зазором. В последнем случае, конечно, речь шла о зазоре в замке – по-другому его называют «концевым», и об этой величине мы должны рассказать подробней.

Зачем на поршне три кольца?

Два верхних кольца, устанавливаемых в канавки поршней, нужны для поддержания компрессии. На рисунке эти элементы обозначены цифрами «1» и «2». А нижнее кольцо, обозначенное как «3», является маслосъёмным:

Меньше, чем 3 кольца на поршне, в 4-тактных ДВС не используется

При работе двигателя происходит разогрев деталей, от нагрева металл расширяется, а величина всех зазоров уменьшается. Если зазор между концами кольца будет меньше, чем рекомендовано изготовителем, то после прогрева такое кольцо царапает стенки цилиндра. Замеры нужно производить без разогрева детали, причём само кольцо обязательно помещают в цилиндр:

Промер зазора нельзя выполнить, не имея доступа к блоку цилиндров

Чтобы узнать величину зазора, используют специальные щупы (планки). Обычно рекомендуемые величины находятся в следующих пределах: 0,2-0,5 мм. И всё же, обязательно сверьтесь с документацией!

Все знают, какой зазор является рекомендуемым для двигателей ВАЗ: на поршневых кольцах, создающих компрессию, он должен быть равен 0,25-0,4 мм (не меньше 0,25 мм). Для маслосъёмных колец подходят другие значения – 0,25-0,5 мм. Как видите, нижний предел здесь является одинаковым, но это верно не для всех ДВС.

Техника промера

Выше не было сказано, что такое вертикальный или осевой зазор. Суть этого параметра станет ясна в ходе выполнения действий:

  1. Поднесите кольцо к боковой поверхности цилиндра;
  2. Установите кольцо внешней стороной в ту прорезь, которая для него предназначена;
  3. При помощи комплекта щупов определите величину зазора (см. рис.).

На схеме показано, как нужно измерять вертикальный зазор.

Именно так всегда промеряют осевой зазор колец

Теперь определим, какой зазор остаётся на поршневых кольцах между концами, если они, то есть кольца, находятся внутри цилиндра. Само кольцо погружают в моторное масло, а затем его нужно сдвигать по стенкам одного из цилиндров – того же, где оно будет «трудиться»:

Зазор промеряют, когда кольцо зажато стенками цилиндра

Для выполнения этой операции обычно используют поршень, если последний уже был демонтирован. Смысл в том, чтобы довести кольцо примерно до того уровня, на котором оно находится при работе мотора. Допустим, расточка блока производилась недавно. Тогда кольцо перемещают вниз на 3-5 мм (этого достаточно). А дальше, используя комплект щупов, операцию доводят до завершения.

Моторное масло, используемое для смазки колец, может быть любым. В двигателе успешно сгорает всё!

Номиналы для разных ДВС Lifan

При установке новых моторных колец, не имеющих внешних дефектов, промер осевых зазоров проводить не обязательно. Как раз потому в литературе по ремонту значения этих зазоров не приводят. А вот зазор в замке кольца нужно измерять и оценивать, пользуясь рекомендациями изготовителя. Ниже перечислены предельные значения зазоров в замке.

Solano 620

Мотор седана Solano 620-й модели – это аналог двигателя Toyota 4A-FE, объём которого равен 1,6 л. Так что будем пользоваться рекомендациями этой компании (Toyota):

  • Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
  • Нижнее компрессионное (AE-92, AT-180): 0,150 – 0,400 (1,000);
  • Нижнее компрессионное (AE-101, AT-190): 0,350 – 0,600 (1,200);
  • Маслосъёмное: 0,100 – 0,500 (1,100).

В скобках указано предельное максимальное значение. При его превышении нужно проводить капремонт – растачивать блок и так далее.

Читать еще:  Снять заднее сиденье ваз 2110

Кроссовер X60

Здесь у нас находится двигатель, как в кроссовере Toyota RAV4 (1,8). Поэтому снова воспользуемся рекомендациями фирмы Toyota:

  • Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
  • Нижнее компрессионное: 0,350 – 0,600 (1,200);
  • Маслосъёмное: 0,150 – 0,500 (1,050).

Надеемся, вопросов здесь не возникнет. Значения подходят для двигателя 1ZZ-FE (1,8 л).

Видео с инструкцией: выполняем промер зазоров сами

Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

Здравствуйте Уважаемые друзья! Продолжая, капитальный ремонт двигателя, мы с Вами в этой статье разберемся с поршневыми кольцами. Да, мы посветим поршневым кольцам целую статью, потому что поршневые кольцо это один из важнейших деталей двигателя. Давайте разберемся чем чревато изнашивание поршневых колец.

Упругость поршневых компрессионных колец, сжатых стальной лентой до зазора в стыке 0,4 мм, должна быть 17,5 — 25,0 Н. С увеличением изнашивания нару­шается правильная геометрическая форма гильз цилиндров, увеличива­ются зазоры в стыках колец, зазоры между кольцами и кольцевыми канав­ками в поршне; упругость колец силь­но падает. Все это приводит к наруше­нию их герметизирующих свойств. С увеличением изнашивания возрастает и количество газов, проникающих в картер двигателя, начинается повышенный расход масла.

А вот основной причиной, определяющей необходимость замены поршней, является износ канавок под поршневые кольца. Увеличенный зазор между канавкой и кольцом способствует интенсивному перекачиванию масла в надпоршневое пространство. При больших изнашиваниях поршневых канавок замена одних только колец не даст положительных результатов, поэтому, если зазоры между торцом кольца и канавкой в поршне больше 0,15 мм, заменяют поршни и кольца новыми. Поршни заменяют с подбором по гильзам (если, конечно, Вы не меняете всю поршневую группу), в которых они будут работать. Подбирают поршни по усилию протягивания ленты-щупа толщиной 0,05 мм, шириной 10 мм и длиной 250 мм между поршнем и гильзой.

Подбор поршней по гильзам.

Ленту-щуп закладывают между гильзой и поршнем со стороны, противоположной прорези на юбке поршня по всей его длине. Усилие при протягивании ленты-щупа должно быть 35— 45 Н для новых гильз и поршней и 20 — 30 Н для гильз и поршней, бывших в употреблении. Подбирают поршни обязательно без поршневых пальцев при нормальной комнатной температуре (+20 °С). Если по каким-либо причинам подбор приходится делать при температуре, отличной от комнатной, то усилие протягивания ленты должно быть ближе к верхнему пределу при температуре выше 20 °С и ближе к нижнему пределу при температуре ниже 20 °С. После подбора поршни маркируют в соответствии с номерами цилиндров, к которым они подобраны.

Если Вы ставите уже всю поршневую группу, новую, то конечно же будет легче. Но все же я Вам рекомендую ставьте поршень со своей гильзой как были упакованы. Поршневые кольца тоже нужно будет подобрать и проверить. Поочередно устанавливаем кольца в цилиндр на глубину 20–30 мм и щупом измеряем зазоры. Компрессионные кольца должны иметь зазор в замке 0,3–0,6 мм, маслосъемные — 0,3–1,0 мм.

Проверка зазора в стыках поршневых колец.

Если Вы ставите, поршневую группу, бывшие в употреблении, то нужно обязательно померить нутромером не изношены ли гильзы, согласно таблице. Нужно будет проверить еще зазоры между торцами и стенками поршне­вых канавок при помощи новых поршневых колец. Зазор проверяем в нескольких точках по окружности поршня. Величина бокового зазора для компрессионных колец должна быть 0,050–0,082 мм, для сборного маслосъемного кольца 0,135–0,335 мм.

Проверяем зазоры колец в поршневых канавках.

Теперь же нужно будет все кольца надеть на свои места в поршневых канавках. Обычно на упаковке, поршневых колец, производитель показывает в какой последовательности надевать поршневые кольца. Если же окажется, что инструкции нет, то нужно будет проделать следующее:

  • Надеваем кольца на поршень, начиная с маслосъемного кольца;
  • Раскрыв замок расширителя маслосъемного кольца, устанавливаем его в нижнюю канавку кольца, после чего сводим концы расширителя;

  • Надеваем на расширитель маслосъемное кольцо, надписью к днищу поршня, угол между замками расширителя и кольца — 45 градусов;

  • Устанавливаем нижнее компрессионное кольцо, надписью и фаской с внутренней стороны кольца, так же к днищу поршня;

  • И наконец, устанавливаем верхнее компрессионное кольцо.

Нужно знать что для авторемонтного производства выпускают поршни номинального и трех ремонтных размеров. Для обеспечения подбора по гильзам поршни рассортированы на пять размерных групп, которые обозначены буквами русского алфавита. Обозначение размерной группы выбито на днище поршня. Размерные группы поршней номинального и ремонтного размеров, а также их обозначения приведены в таблице 1.

Таблица 1. Размерные группы поршней номинального и

ремонтного размеров и их обозначения

Кольца компрессионные, маслосъемные, установка

Поршневые кольца

Поршневые кольца формируют уплотнение между стенкой цилиндра и поршнем. Должны обеспечивать хорошее уплотнение по всей плоскости цилиндра в широком диапазоне температур. В четырех тактных двигателях чаще применяется три кольца, из них два компрессионных и нижнее маслосъемное.

  • Компрессионные кольца обеспечивают надежное уплотнение между цилиндром и поршнем для герметизации камеры сгорания.
  • Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.
  • Маслосъемные кольца удаляют излишки масла со стенок цилиндра предотвращая его попадания в камеру сгорания. Однако удаляют не полностью, а регулируют, оставляя необходимое количество масла для компрессионных колец.
Первое компрессионное кольцо

Предназначено исключительно для предотвращения прорыва расширяющихся газов в камере сгорания. Во время цикла «рабочий ход» нарастающее давление в камере сгорания прижимает первое компрессионное кольцо ко дну канавки поршня и сильнее прижимает к стенкам цилиндра, тем самым обеспечивая достаточную изоляцию камеры сгорания. Давление в канавке кольца сохраняется на последующих тактах не
успевая снизиться. Зазор между кольцом и канавкой составляет 0.04-0.08 мм

Читать еще:  Замена помпы лада калина

Защищает второе кольцо от высокой температуры сгорания и уменьшает нагрузку. Имеет наибольший теплоотвод от поршня к цилиндру, примерно 50-60% отводимого тепла от поршня к цилиндру приходится на компрессионные кольца. Некоторая часть газов прорывается, второе кольцо приступает к выполнению своих функций, об этом чуть позже.

Первое компрессионное кольцо изготавливается из высокосортного чугуна, способного выдерживать высокие температуры и нагрузку при этом имея не большой коэффициент теплового расширения. Во время работы двигателя температура кольца достигает 180-210°C, в верхней мертвой точке где практически нет смазки из-за трения, достигается еще большая температура. На внешней рабочей поверхности кольца часто присутствует специальное покрытие для снижения трения. Это может быть плазменная наплавка молибдена, металлокерамики, керамики. Чаще встречается хромовое покрытие, имеющее серый матовый цвет (наносится гальваническим метолом) и своеобразную пористую структуру, позволяющую задерживать масло для большего снижения трения. Остальные поверхности имеют черный цвет в результате фосфатирования. Покрытие обеспечивает антифрикционные и антикоррозийные свойства.

Компрессионные кольца производятся не совсем круглыми, а имеют сложную форму дуги в свободном состоянии и достаточно большой концевой зазор. Когда кольцо займет свое место в поршне и будет вставлено в цилиндр, оно будет обеспечивать равномерную прижимную силу в любой точке окружности.

Второе компрессионное кольцо

Работает в более благоприятных условиях и выполняет функцию дополнительного уплотнения так же из-за специальной формы помогает маслосъемному снять излишки масла, оставляя только масленую пленку на поверхности цилиндра. Средняя температура кольца 150 — 170 °C в режиме работы. Зазор между кольцом и канавкой поршня немного ниже чем у первого 0.03-0.06 мм. Разнообразие форм колец обуславливает выполнение определенных функций. Таких как распределение нагрузки в канавке, уменьшение трения юбки поршня методом аквопланирования по маслу, удаление излишек масла.

Фаска на внутренней стороне кольца определяет в какую сторону будет изгибаться кольцо. Если фаска снизу, то кольцо после нагрева будет выворачиваться наружной поверхностью вниз, как показано на картинке. И соответственно если фаска сверху, то и выворачиваться рабочая поверхность кольца будет вверх.

Маслосъемное кольцо

Под компрессионными кольцами располагается маслосъемное кольцо, выполняющее функцию удаления излишек масла со стенок цилиндра.

Большое количество масла, проникающее через компрессионные кольца в камеру сгорания, плохо сказывается на работе двигателя. В процессе работы сгорающее масло откладывается на стенках клапанов, камере сгорания, свечах, дне поршня. Большой нагар сильно разогревается, повышается вероятность детонации. Выпускные клапана подвергаются увеличенной температурной нагрузке.

Тонкий слой масленой пленки, оставляемый маслосъемными кольцами, снижает силу трения компрессионных колец, увеличивая их долговечность. В отличии от компрессионных маслосъемные не прижимаются рабочим давлением газа к плоскости канавки в поршне и стенкам цилиндра, поэтому имеют специальные осевые и радиальные расширители.

По конструкции можно выделить два типа колец: коробчатые и наборные те и другие могут иметь различные расширители.

При движении поршня вниз маслосъемные кольца соскребают со стенок цилиндра излишки масла направляя их по дренажным отверстиям в поршне обратно в картер. Масляный клин перед кольцом помогает эффективно смазывать скользящую юбку поршня. Стенки цилиндра имеют шероховатость, так называемый хон, который позволяет задерживать тончайший слой масла, для компрессионных колец.

Большее распространение получили наборные кольца, состоящие из двух тонких стальных пластин, (часто имеющих различные покрытия для снижения терния) и тангенциального расширителя, выполняющего одновременно осевое и радиальное расширение. Используются в современных двигателях.

Особенности установки маслосъемных колец

Хочу обратить ваше внимание на установку именно маслосъемных колец. С компрессионными не должно возникнуть проблем если соблюдать простые правила, устанавливать надписями вверх (надписи, точка) и пользоваться специальным инструментом.

При установки маслосъемных могут возникнуть трудности при отсутствии надписей, или правильность установки замка расширителя. Разберемся в этом подробнее. Если надписи отсутствуют, то не имеет значения какой стороной вы поставите кольцо и какое из них будет сверху, а какое снизу (наборные).

Часто ошибки возникают при установке поршня в цилиндр, даже если используется специальных хомут для стяжки колец на поршне. Особенность состоит в следующем. При сборке маслосъемного кольца стоит обратить внимание на замок расширителя и правильность его стыковки. Для наглядности смотрим изображение ниже.

Во время сжатия колец на поршне замок расширителя маслосъемного кольца может соскочить с правильного положения и лечь в нахлест собираясь по спирали, таким образом пластины проваливаются через расширитель и это приведет к задиру стенок цилиндра, и канавок поршня. Чтобы этого избежать стягивающий хомут следует располагать таким образок как показано на изображении.

Соблюдая простые правила, вы правильно установите кольца в цилиндре.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector