Зазор поршневых колец в гильзе. Функции и свойства поршневых колец

Тема, интересующая многих автолюбителей, как установить зазор между поршневыми кольцами, а особенно интересует это тех, кто собирается проводить ремонтные работы самостоятельно. Каждый знает, что любой автовладелец (опытный, или нет), старается больше узнать о повреждениях, которые могут возникнуть во время эксплуатации авто, а также о мерах их предосторожности.

Приемы и техника

Какой должен быть зазор на поршневых кольцах? Мы рассмотрим различные особенности, и специфику темы, а также ознакомимся с основными приёмами и техниками, для ремонта этой детали.

Во-первых , самым первым шагом будет являться факт, который связан с осмотром поршней. Необходимо проверить и тщательно осмотреть поршень на наличие на поверхности трещин, или мелких механических повреждений. Если вы заметили даже небольшой дефект, то следует немедленно заменить поршень на новый. Чтобы избежать неприятной ситуации, или более крупной поломки.

Во-вторых , если у вас разобран двигатель, то следует также уделить внимание и поршням. К таким профилактическим мерам можно отнести очистку головки поршня от имеющегося нагара, очистка и обработка канавок которые находятся под поршневыми кольцами.

В-третьих , после того как поршень был очищен, следует обязательно осмотреть зазоры между канавками и кольцами. В решении данной проблемы как никогда лучше подойдёт таблица, в которой будут указаны номинальные зазоры поршневых колец.

Это:

• Параметры верхнего компрессионного кольца должны быть 1-0.04-0,075 мм;
• Компрессионное кольцо, которое находится внизу, должно быть размером 2-0,03-0,065 мм;
• Маслосъемное кольцо с зазором в 3-0,02-0,055 мм.

Помните, что для каждого зазора характерны свои параметры и расстояние, самое главное - не перепутать их. Допустимый зазор должен быть равен 0,15 мм. В том случае, если на глаз тяжело точно определить расстояние между зазорами поршней, то можно воспользоваться специальным прибором - микрометром.

Прибор для измерения зазоров

Как правильно использовать микрометр, чтобы определить размер зазора на поршневых кольцах? Нужно померить диаметр поршня сразу в нескольких местах по его окружности. Потом измерить ширину канавок, используя при этом специальные щупы.

После измерений следует вычислить средний показатель значения зазоров. Если показатели отличаются друг от друга, то следует заменить поршень, если показатели одинаковы, то всё в порядке.

В-четвёртых , измерение зазоров в замках поршневых колец. Выполнять данное измерение можно как при помощи специальной оправы, так и при наличии простого предмета цилиндрической формы. Показатели и параметры зазора следует измерять при помощи специального щупа. Параметры зазора пригодного для эксплуатирования имеют следующие пропорции – 0,25-0,45 мм.

При этом может допускаться погрешность равная 1,0 мм, которая может возникнуть в результате износа детали. В том случае, если размер зазора выше нормы, то поршень необходимо поменять. Если же измеренный зазор меньше указанных параметров (0,25 мм.), то всё, что нужно это просто подточить торцы до нужного размера.

В-пятых , измерение зазора между поршнями и цилиндрами. Данное измерение основывается на установлении соответствия между уже измеренными диаметрами поршня и цилиндра. Здесь стандартные показатели равны от 0,025 до 0,045 мм, при возможном износе 0,15 мм.

Сколько водителей сталкивалось с вопросом — зазор в поршневых кольцах. А сколько водителей вообще не знакомо с таким понятием? Достаточно, для того, что бы эта статья заслуживала право на существование. Итак, давайте рассмотрим, что такое тепловой зазор в замке поршневых колец, и зачем он так необходим?

Отметим, что к поршневым деталям создаются очень большие требования по качеству. Это происходит потому что на них воздействуют инертные силы, силы действия газов и высокие температуры. Конструкция полного комплекта, его габариты и требуемые размеры, соответствие с выбранным материалом, точная реализация производственных технологий – все это необходимо для долговременной службы. Но здесь мы не учли зазор в поршневых кольцах. Рассмотрим, что же он собой представляет.

Что такое тепловой зазор? Каждая деталь двигателя автомобиля, которая подвергается воздействию высоких температур, обладает таким свойством как расширение. Многие это знают еще со школы. Так вот, при расширении детали изменяются ее параметры. Таким образом, изменение размеров детали может привести к ухудшению работы других элементов механизма, находящихся плотно друг к другу, или же к их повреждению.

В случае, когда из-за теплового расширения исчезает тепловое пространство, стыковые части прижимаются друг к другу, что чревато неприятными последствиями как для самых колец, так и для работы поршня.

Тепловой зазор в замке поршневых колец — очень важная конструктивная способность, обеспечивающая нормальную работу поршневых кругов. Главным условием для нормального функционирования, есть возможность его свободного вращения в канавке. Когда оно застрянет в канаве, оно не сможет обеспечить уплотнение, а так же отвод тепла.

Каким он должен быть?

Поршень имеет два вида колец: компрессионные (не пропускают сгоревшие газы) и маслосъемные (снимают излишки масла со стенок цилиндра). По своей конструкции они не сплошные, а имеют разрез, который позволяет ободу не заклинивать при нагреве. Также разрез способствует упругому прижатию к стенкам цилиндра. Очень важную роль в работе колец и цилиндра имеет наличие теплового пространства в замках. Допустимый его диапазон от 0.3 до 0.6 миллиметров. Не соблюдение диапазона может привести к отсутствию и большим повреждениям в цилиндре.

Гораздо лучше цениться косой срез. Так как давление на стенки происходит равномернее за счет то, что его края немного тоньше.

Полезно знать о промежутках в замках. Иногда механики пытаются сделать тепловое пространство в замках минимальным до 0.2 миллиметров. Это не редко приводит к тому, что появляются задиры колец и цилиндров. И это естественно, так как при нагревании детали пространство в замке становится меньше (или полностью отсутствует) и оно врезается в стенки цилиндра.

Самый простой замок с прямым разрезом имеет один недостаток – его концы имеют высокое давление на цилиндр, точнее на его стенки. Это приводит, прежде всего, к утечке масла и к преждевременному износу стенок.

Для того, чтобы подытожить вышесказанное, перечислим, какие же характеристики должны быть у поршневых колец и каков должен быть тепловой зазор поршневых колец:

1. Регуляция температуры. Это одна из важнейших функций, поскольку большая масса тепла, которое поглощается поршнем в период сгорания, будет отводиться. Если такого отвода тепла не будет – поршень расплавится за считанные секунды.
2. Давление. Основная функция состоит в том, чтобы уплотнять. И полная реализация этой характеристики возможна только при соответственном давлении. Когда давление появляется, оно влияет на поршневые круги, а они в свою очередь прижимается к стенкам цилиндра. Чтобы прижатие было равномерным – необходимо равномерное распределение и правильный зазор в поршневых кольцах.
3. Надежность и подача масла — маслосъемные. У них есть две маслосъемных перемычки, которые отвечают за необходимое количество подачи масла в размере 1-2 мкм. Если масло подается правильно – тогда расход его не большой, так же как и расход горючего. При этом будет максимально соблюдаться правило износа и срок службы будет увеличиваться.

В итоге, хотелось бы пожелать каждому автомобилисту и водителю, независимо от того, у него дизель или бензин, проверять самостоятельно или обращаться к специалистам в таком вопросе. Особенно, если речь идет об автомобилях с большим пробегом и больше 5 лет постоянной езды.

Видео «Проверка зазора в замке поршневого кольца»

Посмотрев запись, вы узнаете, по какому принципу подбираются поршневые кольца.

Подбор и установка поршневых колец на поршень

Поршневые кольца устанавливаются на поршень только после соединения поршня с шатуном.

Если повторно устанавливаются снятые поршни, тщательно очистите их, особенно канавки для поршневых колец и отверстия для удаления масла, расположенные в канавке поршневого кольца.

Снятый поршень

Очистить канавки поршня от отложений углерода можно при помощи специального приспособления или при помощи куска старого поршневого кольца. При прочистке канавок поршневых колец проявляйте осторожность и не допускайте снятия металла поршня.

Поршень - очистка кольцевых канавок

Очистка колцевых канавок при помощи приспособления

Перед установкой колец в канавки поршня проверьте концевой зазор замка поршня в цилиндре и боковой зазор между кольцом и стекой канавки поршня.

Проверка зазора в замке кольца:
Вставьте поршневое кольцо в цилиндр. Для установки кольца в положение, перпендикулярное оси цилиндра, выровняйте кольцо в цилиндре при помощи перевёрнутого поршня. При установке нового кольца в цилиндр, который не растачивался, протолкните кольцо на глубину хода поршня, поскольку в своей верхней части цилиндр может иметь из-за износа увеличенный диаметр.

При помощи набора плоских щупов замерьте зазор в замке поршневого кольца.
Зазор должен соответствовать техническим нормам, указанным в заводской инструкции. Этот зазор лежит в пределах 0,5 ÷ 0,15 мм (обычно 0,4 мм) в зависимости от диаметра поршня. Если зазор меньше установленной нормы, его можно отрегулировать подпиливанием торцов замка кольца.

Специальные приспособления для подпиливания торцов замка при помощи алмазного круга. Такие приспособления применяются в условиях предприятия по капитальному ремонту двигателя.

Осевой (вертикальный) зазор между торцевой поверхностью кольца и канавкой поршня:
При помощи набора плоских щупов проверьте зазор между торцевой поверхностью кольца и поверхностью канавки. Для проведения этой проверки нет необходимости устанавливать кольцо на поршень. Зазор проверяется по всей окружности поршня. Сравните величину зазора с указанной в заводской инструкции. Обычно этот зазор равен 0,04 ÷ 0,08 мм. Если зазор больше установленной нормы, замените поршень или подберите кольцо увеличенной толщины

Установка колец на поршень:

Поршневые кольца устанавливаются на поршень после соединения поршня с шатуном при помощи поршневого пальца.

Внимательно рассмотрите компрессионные кольца и определите, какое из кольцо верхнее, а какое второе. Найдите на кольцах метку, указывающую какой стороной кольца должны устанавливаться в сторону днища поршня (вверх).
Метки могут иметь вид: «ТОР», «Т», « » или «○».

Обычно информация о метке и о способе определения верхнего кольца имеется на упаковке набора поршневых колец.

Первым устанавливается маслосъёмное кольцо.

При установке коробчатого маслосъёмного кольца с расширителем в виде спиральной пружины, замок пружины необходимо сместить на 180º относительно замка самого кольца.

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

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

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

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

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

Таким же способом установите верхнее компрессионное кольцо.

Убедитесь, что все кольца легко, без заеданий вращаются в своих канавках по всей окружности и при сжатии кольца полностью могут быть утоплены в канавки, без выступания за пределы поверхности поршня.
Еще раз проверьте зазор между боковой поверхностью компрессионных колец и стенкой канавки поршня (по вертикали).

Непосредственно перед установкой поршня с кольцами в цилиндр установите замки всех поршневых колец под углом 120º.

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

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

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.

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.

В поршневом двигателе внутреннего сгорания, как заметно из названия, поршни встают наиболее главными в цепочке элементов и узлов, какие превращают энергию сгорания в механическую работу. Их значимость в бесперебойной службе мотора исключительно существенна, следовательно, именно с поршня следует начинать дефектовку двигателя скутера .

Причины износа поршня

Дефект 1: повреждения верхней части поршня

• Чрезмерно большая температура сгорания
• Недостаток охлаждения поршня сквозь масляные каналы в нём

Действия:

Обследуйте систему питания и при потребности отрегулируйте. Прочистите масляные каналы. При наличии сильных дефектов головки поршня смените поршни на новые.

Дефект 2: местные задиры на поршне

• Дефицит смазки в паре поршень-цилиндр
• Высокая температура плоскости цилиндра
• Макродеформация цилиндра

Действия:

Смените повреждённые звена на новые. Проверьте смазку и правильность работы системы смазки (маслоподкачивающий насос, фильтр).

Дефект 3: радиальные трещины в камере сгорания

• Действие слишком высокой температуры на днище поршня — последствие перегрузки мотора.

Действия:

Замените испорченные элементы на новые.

Дефект 4: разрушение юбки поршня в зоне отверстия под палец

• Ошибочная установка стопорных колец или старые стопорные кольца, вследствие чего они вывалились, и поршневой палец торцевой стороной имел контакт с цилиндром.
• Неисправность стопорных колец — как результат несоосности поршневого пальца и коленвала, искореженного шатуна, из-за конусности шеек коленчатого вала или огромного осевого смещения коленвала.

Действия:

Ликвидируйте дефекты цилиндра двигателя. Проконтролируйте соосность поршневого пальца и коленвала, устраните продольный зазор на коленчатом вале. При смене поршней удостоверьтесь, что стопорные кольца поставлены верно.

Дефект 5: задиры поршня с солидными дефектами в исподней части юбки поршня

• Нехватка смазки
• Мизерный зазор между поршнем или цилиндром
• Искажение гильзы
• Искажено днище поршня
• Тотальный перегрев мотора
• Неудовлетворительное круговращение охлаждающей жидкости (местный перегрев)

Действия:

Проверьте цилиндры и систему охлаждения. Смените испорченные составляющие, ликвидируете поломки.

Дефект 6: крушение перемычек промеж канавками колец

• Употребление горючего с низким октановым числом
• Высокое давление сгорания, давление газа под поршнем цилиндра — итог неточной регулировки впрыска или применения при запуске двигателя аэрозолей, повышающих степень сжатия

Действия:

Смените поршень и кольца. Проверьте регулирования.

Дефект 7: изнашивание канавок под поршневые кольца

Изъяны имеют все шансы быть и не столь ярко выраженными, вследствие этого в неизбежном порядке прочистите канавки под поршневые кольца и оцените их повреждение. Произвести это впору следующим приемом. Возьмите новый набор поршневых колец или калибр пригодной толщины. Кольцо вставляем в соответственную канавку и с подмогой щупа контролируем промежуток между поршнем и кольцом.

Как определить износ поршневой

Теперь проконтролируем зазоры в стыках колец, пристроив их в цилиндр. Кольца нужно скинуть с поршня и вставить внутрь цилиндра. Для получения верных показаний, кольцо обязано находиться в рабочей плоскости. Выставить точно их можно подтолкнув вглубь поршнем.