1. Виды и функции колец
2. Функции поршневых колец
3. Из чего изготавливают поршневые кольца?
4. Последствия износа поршневых колец
5. Выбор и замена поршневых колец

Поршневые кольца являются неотъемлемыми элементами цилиндро-поршневой группы двигателя. Они представляют собой детали в форме незамкнутой окружности, установленные с минимальным зазором в специальные канавки на внешних поверхностях поршней.

Основная функция поршневых колец состоит в придании необходимого радиального давления для поддержания уплотнения между поршнем и цилиндром.

Рассмотрим виды, назначение и правила обслуживания колец подробнее.

Виды и функции колец

Почти во всех двигателях установлены 2 типа поршневых колец: компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца (от трех до семи штук) вставляются в специальные пазы в верхней части поршня.

Они обеспечивают герметичность камеры сгорания, участвуют в передаче тепла от поршня к гильзе цилиндра, а также поглощают часть поршневых колебаний из-за боковой тяги.

Верхнее компрессионное кольцо имеет несколько конфигураций: оно может быть плоским, перекрученным или с L-образным участком. Верхняя и нижняя поверхности перекрученного кольца лежат в канавке под легким наклоном, контактируя с отверстием цилиндра только краями рабочей стороны.

Изделия с L-образным участком отличаются конструкцией большого выступа, имеющего форму буквы L. Уплотнительная способность таких колец зависит от силы давления газов, которая действует на заднюю часть выступа. При высоком давлении в цилиндре – например, после сгорания топливовоздушной смеси или в такте сжатия – кольца с L-образным участком увеличивают усилие, прикладываемое к стенкам. Когда давление в цилиндре низкое, они ослабляются, тем самым снижая трение и износ.

Второе (нижнее) компрессионное кольцо дополняет работу маслосъемного и обеспечивает уплотняющую функцию. Оно препятствует попаданию газов в картер, предотвращает детонацию и проникновение излишков моторного масла в камеру сгорания.

Некоторые кольца специально сделаны скошенными – для большей эффективности в удалении масла со стенок цилиндра при движении вниз. Новыми конструкциями являются кольца без зазора. Их использование способствует скорейшей приработке двигателя и более высокой мощности ДВС.

Маслосъемное кольцо

Благодаря маслосъемному кольцу с компрессионных колец, поршня и внутренней стенки цилиндра удаляется лишнее моторное масло.

После его прохода на поверхностях остается небольшая масляная пленка (толщиной в несколько микрон). В канавке маслосъемного кольца предусмотрены прорези или радиальные отверстия, по которым излишки масла возвращаются в поддон.

Выделяют 2 вида маслосъемных колец: цельные и составные. Последние состоят из двух тонких колец, а также осевого и радиального расширителей. Такие модели дешевле в производстве, поэтому встречаются чаще, чем чугунные цельные.

В некоторых случаях на поршень устанавливается не по одному, а по два цельных или составных кольца.

Вставка поршня во внутренний диаметр цилиндра

Если при ремонте уплотнительная поверхность блока цилиндров не подвергалась чистовой обработке, то основательно очистите её от остатков прокладки. Тщательно очистите все резьбовые отверстия от грязи, масла и охлаждающей жидкости, которая возможно ещё там есть. Проведите всю работу по очистке, прежде чем вставлять поршни в диаметры цилиндров. Смочите свежим моторным маслом все поверхности в поршне. Не забудьте поршневой палец и шатунный подшипник! При монтаже обращайте внимание на направление поршня (маркировка для монтажа на днище поршня, клапанных карманах). Очистите внутреннее отверстие цилиндра ещё раз ветошью и смочите его также моторным маслом. Проверьте Вашу натяжную ленту поршневого кольца на наличие повреждений и вмятин, устраните их и при необходимости поменяйте инструмент. При монтаже поршня обращайте внимание на то, чтобы натяжная лента или коническая монтажная втулка ровно лежала на уплотнительной поверхности головки блока цилиндров,

При монтаже поршня не должно быть сильного давления. Если поршень не хочет скользить внутри цилиндра, непременно проверьте натяжную ленту поршневого кольца. Не перекручивайте место открытия ленты таким образом, чтобы оно находилось на том же месте, где и стыковые концы колец.

Не устанавливайте поршни в двигатель без монтажного инструмента (риск получения травмы, опасность повреждения кольца). Если для монтажа используется рукоятка молотка, то на днище поршня может действовать только вес самого молотка. Никогда не используйте молоток для того, чтобы силой вогнать поршень в диаметр цилиндра! Если поршневые кольца не ломаются уже при монтаже, они всё-таки могут погнуться, и из-за этого не достаточнохорошо выполнять своё задание.

Рис. 1

Монтаж с применением силы вредит не только кольцам, но также может повредить поршень. Это важно особенно для поршней бензиновых двигателей. У нихжаровые или рабочие пояса очень тонкие, и при ударе кольца легко надламываюся или совсем разламываются. Результат: потеря мощности и скорый (и дорогой) ремонт.

Избегайте того, чтобы грязь и песок попадали в диаметр цилиндра, после того, как поршни уже встроены. Положите при необходимости чистую ткань на/в отверстия, чтобы предотвратить загрязнение. Особенно тогда, когда работы проходят в пыльной обстановке и/или вне помещения.

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.

Функции поршневых колец

Подводя итог вышесказанному, можно выделить следующие функции поршневых колец:

• Компрессия. Уплотняющие кольца поддерживают изоляцию камеры сгорания от картерного пространства, что способствует более эффективному сжатию топлива.
• Экономия расхода масла. Маслосъемные кольца снимают часть масла со стенок цилиндра во время работы двигателя, благодаря чему оно не попадает в камеру сгорания.
• Теплообмен. При сгорании топливно-воздушной смеси температура внутри камеры достигает примерно +300 °С. Кольца отводят тепло к цилиндру во избежание повреждения поршня из-за перегрева.
• Снижение горизонтальных колебаний поршня. Благодаря плотной посадке кольца не дают поршню перемещаться в горизонтальном направлении, что предотвращает износ ЦПГ.

Задачи, которые выполняют кольца

Для того чтобы энергия от сгорания топлива использовалась максимально эффективно, нужно придать системе герметичность. Так как характеристики поршня и гильзы могут меняться, между данными деталями уменьшается зазор. Это может привести к клину мотора. Производители зазор увеличили, а между этими деталями установили дополнительный уплотнитель – поршневое кольцо.

Уплотнитель, или кольцо, позволяет обеспечить эффективную герметичность камер, где сгорает горючая смесь. Далее, благодаря этим изделиям, от цилиндров и поршней отводится излишнее тепло. Уплотнители оптимизируют смазку поршневой группы.

Из чего изготавливают поршневые кольца?

Для производства поршневых колец используются высокопрочные виды чугуна или нержавеющая сталь. Предел прочности и теплостойкость стали выше, однако чугунные изделия дешевле, обеспечивают более легкую и быструю приработку.

Верхние компрессионные поршни из стали чаще всего обрабатываются оловом или пористым хромом (сталь становится легированной).

Увеличенным сроком службы и способностью к быстрой приработке отличаются кольца с молибденовым покрытием.

Похожие антифрикционные покрытия наносятся также на юбки поршней – в целях продления работоспособности этих важнейших элементов двигателя.

Сегодня имеется возможность использовать покрытия не только в процессе производства поршней, но и перед их установкой, заменой и в прочих незаводских условиях.

Современные антифрикционные материалы выпускаются в форме жидких средств, по консистенции напоминающих краски, или в аэрозольных баллонах. В России покрытия для деталей ДВС и узлов промышленного оборудования выпускает .

Для юбок поршней, вкладышей коленчатых и распределительных валов, шлицевых соединений, дроссельных заслонок, штоков клапанов предназначено антифрикционное твердосмазочное покрытие (АТСП) MODENGY Для деталей ДВС.

Благодаря основным действующим компонентам – высокодисперсному дисульфиду молибдена высокой степени очистки и графиту – оно предотвращает появление задиров на юбках поршней, защищает их от повышенного трения и механических повреждений. В результате применения этого материала снижается шум при работе двигателя, повышается его КПД, уменьшается расход топлива.

Удобная аэрозольная упаковка позволяет наносить покрытие быстро и равномерно. Состав высыхает при комнатной температуре за 12 часов, при нагреве до +170 °C – за 20 минут.

Перед использованием материала поверхности подготавливаются с помощью Специального очистителя-активатора MODENGY, который гарантирует отличную адгезию покрытия и долгий срок его службы.

Подбор запчастей

При выполнении капремонта двигателя необходимо правильно подобрать поршневые кольца, поскольку неправильный подбор приведет либо к отсутствию необходимой компрессии, либо к заклиниванию поршней в цилиндрах с последующим разрушением колец и образованием многочисленных задиров на поршнях и стенках цилиндров. Рассмотрим на примере двигателя ВАЗ-2111, как правильно подобрать нужные детали.

Существует таблица ремонтных размеров поршней и колец, с помощью которой подобрать подходящий диаметр деталей достаточно легко. Базовый диаметр цилиндров мотора ВАЗ-2111 составляет 82 мм, ремонтные поршни имеют увеличенный диаметр: на 0,4 мм для первого ремонта и на 0,8 мм – для второго. Кольца под ремонтные размеры также имеют увеличенный диаметр, и на них проставляется соответствующая маркировка.

В общих чертах процесс капремонта двигателя ВАЗ-2111 выглядит так: цилиндры растачиваются под первый ремонтный размер, при этом оставляется небольшой припуск на хонингование. Затем старые поршни заменяются на новые увеличенного диаметра, и на них монтируются поршневые кольца первого ремонтного размера.

Таблица ремонтных размеров существует для всех двигателей, и подобрать нужный диаметр не составит труда для любого мотора, будь то двигатель ВАЗ или Субару.

Последствия износа поршневых колец

При износе поршневых колец зазор между поверхностью детали и стенками цилиндра увеличивается. В результате газы, образующиеся при сгорании топливно-воздушной смеси, проникают в масляный картер, снижая эффективность работы двигателя и ухудшая характеристики моторного масла.

Продукты разрушения масла и сгорания бензина, в свою очередь, способствуют образованию отложений в кольцевых канавках, что приводит к снижению подвижности и залеганию колец.

Последствия износа поршневых колец легко заметить без разборки двигателя. Задуматься о смене колец следует, если обычная норма потребления масла вдруг резко возросла, а при запуске ДВС из выхлопной трубы идет синий дым (моторное мало горит).

Поломка или износ колец вследствие нагрузок в цилиндре [ править | править код ]

Поршневые кольца подвергаются износу, когда они двигаются вверх и вниз вместе с поршнем в цилиндре. Износ происходит как вследствие взаимодействия с механическими деталями (стенками цилиндра и поршневыми канальцами), так и вследствие воздействия на них горячих отработанных газов. Имеет место также химический износ, так как в топливе (особенно в дизельном) содержится сера. Для минимизации степени износа их изготовляют из износостойких материалов, таких как чугун, и они имеют специальное покрытие, повышающее износостойкость. Имеются также данные, что износ колец пропорционален запылённости поступающего в цилиндр воздуха [11] .

Подготовка к замене

После того как вы сняли ГБЦ, поддон и масляный насос, нужно демонтировать крышки шатунов и их вкладыши. Далее, при помощи легких постукиваний молоточком, следует выпрессовать поршень. Затем производим очистку цилиндра.

Не лишним будет проверить износ цилиндра. Для этого можно опустить кольцо в цилиндр на 5 мм и проверить зазоры. Затем проделать то же самое, но на глубину уже 10 мм. Для расчета износа из второго размера нужно вычесть первый, а затем результат разделить на число пи. Если получилось меньше 0,15 мм, тогда можно менять кольца.

Выбор колец на автомобили «АвтоВАЗ»

Сегодня рынок автозапчастей наполнен множеством самых различных деталей. Вроде бы проблемы с дефицитом решены, однако не все так просто. И сейчас порой трудно подобрать необходимые запчасти, такие как вкладыши шатунов, детали поршневой группы, кольца поршневые (ВАЗ 2110-2113 в том числе).

Сегодня ВАЗ предлагает три варианта таких запчастей. Это кольца размерами 76, 79, 82 мм. Материал, который используют для производства — преимущественно серый чугун. Он обладает высокой износостойкостью и повышенным ресурсом эксплуатации. Качество продукции постоянно контролируют, поэтому на подделку нарваться просто невозможно.