Размер поршневых колец

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:

  • двух пружинных стальных колец;
  • осевого расширителя;
  • радиального расширителя.

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

  • между ПК и канавкой;
  • в стыке.

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

  • между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
  • между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
  • на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

  • между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
  • на стыке – 1,0 мм.

Признаки и причины износа (поломки) поршневых колец

На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:

  • ломаться на две или несколько частей;
  • изнашиваться по толщине;
  • иметь общий износ.

Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:

  • сизый дым из трубы глушителя, особенно часто он проявляется после долгой работы на холостых оборотах при резком нажатии на педаль газа;
  • повышенный расход масла в двигателе;
  • падение мощности, мотор перестает тянуть;
  • закоксовывание свечей зажигания.

Если появляются признаки неисправности в поршневой группе, в первую очередь меняются поршневые кольца. Но замена ПК не всегда дает нужный эффект, часто после ремонта мотор продолжает дымить и расходовать масло. Причина здесь простая – имеется износ в самих цилиндрах. В блоке обычно гильзы изнашиваются неравномерно – они приобретают овальную форму, из-за выработки поршневые кольца не прилегают плотно к стенкам цилиндров и не обеспечивают герметичность.

Размеры поршневых колец: таблица (ВАЗ)

На автомобилях вазовского производства устанавливаются двигатели типа:

  • 2101/2103/ 2105/2106 (ВАЗ-классика);
  • 21213/ 21214/2130 (Нива);
  • 2108/21083 (ВАЗ 2108-09-099);
  • 2111/2112 (ВАЗ 2110-11-12);
  • 21114 (ВАЗ 2113-14-15);
  • 11186 (Лада Гранта);
  • 11194 (Lada Kalina).

Также есть множество других модификаций ДВС, все вазовские моторы четырехцилиндровые рядные, с общим количеством клапанов 8 или 16. У моторов ВАЗ есть несколько стандартных размеров цилиндров:

  • 76 мм;
  • 79 мм;
  • 82 мм.

У каждого размера предусматривается ремонтное увеличение на 0,4 и 0,8 мм, заводами производятся ремонтные поршни и кольца первого и второго ремонтных размеров. Поршневые кольца с диаметром 76 миллиметров выпускаются для двигателей:

  • 2101;
  • 2103;
  • 2108;
  • 1111(Ока).

Первый ремонтный размер ПК для этих моторов – 76,4 мм, второй ремонтный размер – 76,8 мм. Поршни, а также и поршневые кольца 79 мм производятся для ДВС моделей:

  • 21011;
  • 2105;
  • 2106;

На всех этих моторах также есть два ремонтных размера ПК – 79,4 мм (первый ремонт) и 79,8 мм (второй ремонт). Самые распространенный размер ПК – 82 мм, на многих современных автомобилях ВАЗ используется поршневая группа именно этого размера. Диаметр поршневых колец 82 мм можно встретить на двигателях:

  • 21083;
  • 21213;
  • 21214;
  • 2130;
  • 2123(Chevrolet Niva);
  • 2111;
  • 21114;
  • 11183 (Калина и Гранта);
  • 2112;
  • 21124;
  • 21126(Приора);

У ДВС ВАЗ есть и отклонения от типичных размеров, например, на моторе 11194 объемом 1,4л устанавливаются поршни и ПК диаметром 76,5 мм, этим ДВС комплектуется Ладв Калина. Также есть нестандартный силовой агрегат 1800 см³ ВАЗ-21128 с номинальным диаметром цилиндров 82,5 мм, но серийно АвтоВазом движок не производится.

Замена поршневых колец

На автомобилях ВАЗ, впрочем, как и на всех других моделях легковых автомашин, одни лишь поршневые кольца целесообразно менять только в том случае, если:

  • в цилиндрах нет выработки;
  • не имеет следов повреждения их внутренняя поверхность.

При значительном износе гильз требуется их расточка, а если до этого уже был последний размер, требуется перегильзовка блока цилиндров. Заменить ПК можно на любом вазовском моторе, не снимая ДВС, для этого потребуется снятие ГБЦ и масляного картера. ПК меняют в том случае, если зазор в стыках у них не превышает 1 мм.

Для примера рассмотрим замену поршневых колец на автомобиле ВАЗ-2114 с 8-клапанным ДВС, такую работу необходимо проводить на яме или автоподъемнике:

  • выключаем зажигание, ставим КПП на нейтральную передачу, скидываем с АКБ минусовую клемму;
  • сливаем тосол, снимаем корпус воздушного фильтра вместе с патрубком (гофрой инжектора);
  • снимаем клапанную крышку, распредшестерню, ослабляем ремень ГРМ и отводим его в сторону;
  • отсоединяем от ГБЦ в\в провода, патрубки системы охлаждения, откручиваем болты головки;
  • раскручиваем гайки приемной трубы глушителя;
  • полностью освобождаем ГБЦ от всех креплений, которые мешают ее снять, производим съем головки блока;
  • если под двигателем есть защита, демонтируем ее;
  • подставляем емкость под поддон двигателя, отворачиваем пробку на картере, сливаем масло;
  • снимаем нижний лючок корпуса КПП (три болтика);
  • головкой с воротком на 10 или торцевым ключом откручиваем все болты масляного поддона;
  • демонтируем поддон, снимаем маслоприемник;
  • отворачиваем гайки шатунов, снимаем нижние шатунные крышки, аккуратно выбиваем поршни с шатунами наверх. Поршни следует выбивать через выколотку из мягкого металла или через деревянный брус. Сначала нужно аккуратно выбить шатунный болт, не повредив на нем резьбу, затем выколотку наставить на торец шатуна – ни в коем случае нельзя бить по вкладышам или посадочному месту под ними;
  • шатуны рекомендуется вынимать по одному, и сразу же на них наживлять крышки, между собой крышки путать нельзя, они назад ставятся строго по своим местам, и обязательно замок к замку;
  • снимаем с поршней ПК, обломком старого кольца чистим поршневые канавки до чистого металла. Обязательно проверяем чистоту канавки по кругу, кокса в ней оставаться не должно;
  • устанавливаем в канавки новые кольца, начинаем с нижнего МПК, затем ставим среднее компрессионное ПК, и в последнюю очередь верхнее. Для установки можно воспользоваться специальным приспособлением, но все же кольца удобнее ставить руками. Если МПК чугунные, их нельзя гнуть по своей оси, можно только аккуратно раздвигать. Компрессионные кольца выгибать тоже нужно аккуратно, по минимуму;
  • устанавливаем на место поршень с помощью специальной оправки, забиваем деревянной ручкой молотка либо латунной или бронзовой выколоткой;
  • ставим по одному поршню-шатуну, и тут же крепим на каждый шатунную крышку. Затяжку гаек шатунов следует выполнять динамометрическим ключом, усилие – от 4,5 до 5,5 кг;
  • затем ставим все на место – маслоприемник, поддон двигателя, головку блока. Заливаем в радиатор тосол, масло в картер, для проверки запускаем мотор. После замены ПК ДВС может поначалу дымить и расходовать масло – движок необходимо обкатать приблизительно 2 тыс. км. Бывает так, что при кажущемся нормальном состоянии гильз ДВС продолжает дымить даже после замены колец после обкатки. В таком случае придется растачивать цилиндры и устанавливать ремонтную поршневую группу.

Раскоксовка поршневых колец

Если мотор начинает дымить, есть вероятность, что в канавках поршней залегли кольца. В наше время есть немало различных современных средств для раскоксовки поршневых колец, и многие водители используют их для восстановления работоспособности мотора. Среди наиболее популярных составов можно отметить:

  • Nitrox Power;
  • ЛАВР МЛ-202;
  • Титан;
  • LIQUI MOLY;
  • WYNN’S.

Автомобилисты полагают – если движок задымил, нужно воспользоваться средство для раскоксовки, и мотор заработает в прежнем режиме, без расхода масла и без дыма. Действительно, иногда эти средства помогают, но только лишь в тех случаях, когда мотор долго простоял без движения (например, после зимы), и от влаги в нем залегли ПК. Если машина подлежит длительной консервации (ставится в гараж на зимнее хранение) следует вывернуть свечи зажигания и в цилиндры залить масло, а свечные отверстия заткнуть чопиками. При такой профилактике и свечи не отсыреют, и на гильзах не скопиться ржавчина.

Но если все-таки забывчивый автовладелец не предпринял меры профилактики, можно воспользоваться средством для раскоксовки. От ржавчины в цилиндрах избавляемся следующим образом:

  • сдергиваем высоковольтные провода;
  • выкручиваем все свечи зажигания;
  • проворачиваем коленчатый вал так, чтобы все поршни находились в среднем положении;
  • в каждый цилиндр заливаем по 45 мл жидкости, наживляем свечи зажигания;
  • оставляем «отмокать» цилиндры на 6-7 часов;
  • зачем выворачиваем свечи, несколько оборотов прокручиваем стартером, чтобы вся грязь из двигателя вылетела;
  • снятые детали устанавливаем на место, запускаем мотор. Первое время он может сильно дымить, но затем дым пройдет.

Автовладельцам следует помнить, что раскоксовка не является панацеей от всех бед, и если поршневые кольца изношены, то поможет только их замена.

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.

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:

  • микрометр;
  • нутромер;

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.

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:

  • высота поршневого кольца;
  • диаметр поршневого кольца;

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если поршневые кольца залегли. Из этой статьи вы узнаете о причинах залегания колец, самостоятельной диагностике проблемы и способах ремонта данной неисправности своими руками.

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.

Верхнее кольцо является наиболее сильно нагруженным в процессе работы ДВС. По этой причине такие кольца изготавливаются из легированного чугуна, который также получает плазменное напыление хрома или молибдена. Хром имеет пористую структуру, что позволяет эффективно удерживать нужное количество моторного масла. Покрытие хромом или молибденом позволяет повысить уровень износостойкости колец, а также обеспечивает низкий коэффициент трения во время контакта со стенками цилиндра.

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:

  • номер комплекта;
  • модель двигателя;
  • размер поршневых колец;

Косвенным признаком также является общее количество пакетов с кольцами. Это количество должно соответствовать количеству цилиндров конкретного двигателя, для ремонта которого предназначен данный ремкомплект.

Дополнительно исследуйте маркировку колец. Поршневые кольца в автоматическом режиме маркируются специальной меткой на производстве, на которой указан размер колец и завод-изготовитель детали. Указанная маркировка располагается на кольце в четко определенном месте. Поддельные детали могут не иметь маркировки или быть маркированными в месте, отличном от места нанесения таких меток на оригинальной продукции.

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.

  • При подборе неоригинальных поршневых колец желательно выбирать такие кольца, которые изначально предназначены для двигателя с похожими характеристиками. Под такими характеристиками следует понимать объем, мощность, степень форсировки двигателя, максимальные обороты коленвала, степень сжатия и т.д.

Оптимальным вариантом будет подбор колец с таким материалом изготовления и покрытием, которые аналогичны оригинальным кольцам для данного типа двигателя. В противном случае ресурс колец может быть сильно снижен, а также можно получить неудовлетворительный результат работы колец после ремонта двигателя. В качестве примера выделяется установка поршневых колец без покрытия хромом в цилиндры, которые изготовлены из алюминия. Кольца при такой инсталляции попросту не работают.

  • Необходимо отметить, что установка так называемых «мягких» колец, которые имеют меньший ресурс, позволяет минимизировать износ стенок цилиндров, тем самым увеличивая ресурс БЦ. Параллельно с этим производить замену поршневых колец в этом случае потребуется в среднем каждые 35-45 тыс. пройденных километров, что ставит под сомнение целесообразность подобного решения. Поршневые кольца хорошего качества имеют ресурс около 170-220 тыс. км. При их замене на таких пробегах двигателю все равно зачастую требуется ремонт коленвала, восстановление ЦПГ и т.д.

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.

Что наденут на поршень

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

Комплектующие

ЧТО НАДЕНУТ НА ПОРШЕНЬ

Технический прогресс затрагивает даже самые мелкие, на первый взгляд, детали автомобиля.

Александр БУДКИН

Поршневые кольца в этом не только не отстают от других «железок», но могут служить примером (см. таблицу).

Начнем плясать от печки, вернее, от поршня. По мере совершенствования двигателей канавка первого поршневого кольца постепенно сдвигалась вверх — ближе к камере сгорания. Это, во-первых, позволяет уменьшить высоту и массу поршня, во-вторых, что сегодня важнее, — снизить токсичность отработавших газов, сократив объем полости между стенкой цилиндра и верхним (жаровым) поясом поршня — попавшие сюда пары топлива практически не сгорают. Очевидно, что приближение кольца к камере сгорания отразилось на его температуре. Чтобы сдержать ее рост, приходится уменьшать зазор между поршнем и стенкой цилиндра, но при этом крайне необходимо очень точно профилировать поршень, иначе не избежать задиров. В холодном состоянии диаметр цилиндра в районе жарового пояса делают переменным по высоте — с небольшой конусностью. И лишь после нагрева поршень становится действительно цилиндрическим.

Еще одна проблема — износ канавок колец. Для борьбы с ним в алюминиевом теле поршня делают твердые вставки под одно или два верхних кольца — на дизелях такая конструкция давно стала нормой. Иногда такое решение подталкивает к изменению термообработки самих колец, но об этом чуть позже.

Один из главных вопросов, который приходится решать сегодня, — выбор материала для колец: чугун или сталь? Хотя, кажется, совсем недавно вопрос так остро не стоял. Традиционный материал колец — высокопрочный чугун с глобулярным графитом (вид микроструктуры чугуна) — всем был хорош, пока высота колец составляла 2,0–2,5 мм. Следуя тенденции к снижению этого размера, сейчас из чугуна делают кольца высотой менее 1,5 мм. Пределом может стать 1,2 мм, а вот дальше — увы… компрессионные кольца высотой 1,2 мм (норма для большинства перспективных двигателей), 1,0 мм и даже 0,8 мм (есть и такие) уже сегодня предпочитают делать из стали. Меньшая высота пояса колец позволяет конструкторам заметно снизить высоту поршня, а значит, уменьшить высоту двигателя, повысить жесткость конструкции, снизить силы инерции и увеличить максимальную частоту вращения. Вот вам и маленькая деталь. Добавим, что стальные кольца почти никогда не ломаются, обладают большей упругостью и прочностью на изгиб, позволяют добиться меньшего износа как самого кольца, так и канавок (читай — увеличить ресурс).

Медленно, но верно изменяется и термообработка колец. Сегодня еще считается современным покрытие рабочей поверхности кольца хромом или молибденом. Но вот уже несколько лет серийно изготавливают кольца с хромированием всей поверхности первого кольца. Необходимость этого обусловлена как раз вставками в поршень, которые упоминались выше. Ведь контактирующее со вставкой кольцо быстрее изнашивается по нижней и верхней поверхностям. Следующий этап — азотирование стальных колец по всей поверхности. А дальше? У колец фирмы SM («Шоттле Моторентайле», ФРГ) для моторов формулы 1 на рабочую поверхность нанесено титановое покрытие, которое после азотирования превращается в нитрид титана (фото 1). Получаемая твердость почти в два раза выше, чем при хромировании. Такие кольца уже делаются серийно.

Есть новинки и в механической обработке колец. Сегодняшний конек фирмы «Шоттле» — микрохонинговка рабочей поверхности глубиной 0,001 мм: такая поверхность кажется матовой и приобретает привычный блеск только после приработки.

Хороший пример того, как влияют современные технологии на срок службы изделий, — новый «Мерседес-Актрос»: устанавливаемые на нем кольца рассчитаны на 1 млн. км (!).

Второе поршневое кольцо особого внимания конструкторов не заслужило и лишь копирует некоторые технические решения, применяемые при изготовлении «первого номера». А вот третьему кольцу кое-что перепало. Здесь тоже наблюдается борьба стали и чугуна, но не столь острая. Общие тенденции таковы: на бензиновые двигатели чаще ставят составные маслосъемные кольца (фото 2), на дизели — более привычные с перевернутой П-образной формой сечения (фото 1). Но борьба за уменьшение размеров ведется и здесь.

Японские поршневые кольца (а отделение фирмы SM, специализирующееся на кольцах, принадлежит японской компании NPR) поставляют в Россию вот уже четыре года. Означает ли это, что машины некоторых россиян имеют такие же кольца, как на «шестисотом» «Мерседесе»? В общем, да. Но ресурса, близкого к самому престижному в России автомобилю, им не достичь — слишком много факторов влияет на работу колец. Важнейших — четыре: геометрия цилиндра, качество его хонинговки, качество масла и очистка воздуха. Испытатели ЗР находили задиры в цилиндрах совсем новых отечественных машин. Вот вам и условия работы колец. Даже такая мелочь, как нестандартная прокладка головки блока при стандартных моментах затяжки, может вызвать отклонение в геометрии цилиндров (а несоблюдение самого момента затяжки и подавно). Не менее важно, как поставить кольцо, используя специальные приспособления. Стоит перестараться с разжиманием кольца, и комплект можно выбрасывать. Ведь даже при видимом сохранении формы необходимого распределения давления по окружности цилиндра уже не достичь.

Отметим попутно одно из преимуществ стальных азотированных колец — способность работать по любому материалу цилиндра, будь то чугун, алюминий, сталь, никасиль или хром, чего нельзя сказать о кольцах с покрытием молибдена или хрома.

И наконец о том, почему за рубежом не выпускают колец ремонтных размеров, ведь их индивидуальный подбор кажется просто необходимым. Ответ прост. Установка кольца с номинальным размером в цилиндр с наибольшим ремонтным размером приведет к увеличению зазора в замке кольца с 0,2–0,4 мм до 0,35–0,55 мм. А при всех «номинальных» размерах — уже через 10–20 тыс. км пробега зазор оказывается не меньше. Вот и решили там, что изготовление колец под все ремонтные размеры экономически неоправданно, а хорошая работа колец достигается совсем иначе. Как — мы уже рассказали.

Наша справка

НА ПРЕОДОЛЕНИЕ ТРЕНИЯ поршневых колец приходится от 40 до 60% всех механических потерь в двигателе. В особо тяжелых условиях работает первое кольцо. На него приходится около 60% потерь на трение всех колец, оно сдерживает примерно 50% давления газов в цилиндре, а при отсутствии масляного охлаждения поршня пропускает через себя до 60% тепла, достающегося поршню.

Возвращаясь к напечатанному

КОГДА РАССЕЯЛСЯ ТУМАН

Гаражные антикоры — 1000 часов в солевой камере.

В предыдущей статье (ЗР, 2000, № 1) мы обещали рассказать о судьбе антикоррозионных препаратов, «отбывающих» длительный срок в камере солевого тумана. После 1008 часов эксперты объявили «амнистию» — результаты осмотра «того, что осталось», приведены в таблице.

Великолепную солестойкость показал отечественный состав БКМ-100 московской фирмы «Рогнеда», полностью проигнорировавший попытки ржавчины захватить охраняемую территорию. Препарат «Ребакс» той же фирмы уступил победителю совсем немного и также заслужил высшую оценку. Все остальные антикоры немного отстали — главным образом из-за неважной адгезии.

Оставьте комментарий