Поршневые кольца это: Поршневые кольца — что это, зачем они нужны и как работают?

Поршневые кольца — что это, зачем они нужны и как работают?

Простой ответ: Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, что предотвращает попадание газообразных продуктов сгорания в масляный поддон. Они регулируют потребление масла, предотвращая попадание избыточного моторного масла в камеру сгорания и как следствие его горения. Правильно функционирующие кольца жизненно важны для максимальной мощности и эффективной работы двигателя.

Подробный ответ: Большинство серийных автомобилей используют три типа поршневых колец:

Верхнее и второе кольца отвечают за плотное нажатие на стенку цилиндра и герметизацию камеры сгорания, удерживая картерные Газы и масло. Маслосъемное кольцо собирает масло со стенок цилиндра по пути вниз по цилиндру, возвращая его обратно в масляный поддон. Поскольку чрезвычайно тонкая пленка масла смазывает поверхность кольца и стенки цилиндра, это нормально, когда какое-то масло горит во время работы двигателя. Однако, что собой представляет «нормальный» расход масла, зависит от типа и состояния износа двигателя.

Когда поршневые кольца становятся изношенными.

Изношенные кольца могут образовывать промежуток между поверхностью кольца и стенкой цилиндра. В процессе горения отработанные газы, которые приводят поршень в движение вниз по цилиндру и поворачивают коленчатый вал, могут пропускаться через поршень и перемещаться вниз по стенке цилиндра и попадать в масляный картер, отбирая с собой лошадиные силы и уменьшая эффективность работы двигателя. Такого рода пропуски также загрязняют моторное масло, снижая его производительность и срок службы.

Залегшие кольца могут привести к такому же сценарию. Чрезвычайно горячие газы из камеры сгорания могут разрушать масло, образуя отложения углерода в кольцевых каналах. Также могут образовываться побочные продукты бензина. Тяжелые отложения заставляют кольца залегать в масло отводящих каналах, и не разжиматься от поршня, образуя тем самым промежуток между кольцом и стенкой цилиндра, что приводит прорыву картерных газов и повышенному расходу моторного масла.

Синий дым из выхлопной труб, затрудненный запуск и потеря мощности.

Последствия изношенных колец часто легко заметить. Чрезмерное потребление масла может привести к выгоранию синего дыма из вашей выхлопной трубы, особенно при запуске до прогрева двигателя, и до того, как кольца расширились в цилиндре. Горение масла также означает, что вам также нужно чаще доливать масло.

Изношенные или залегшие кольца также могут привести к затрудненным запускам и снижению мощности. Когда двигатель останавливается, поршень все еще сжимает топливно-воздушную смесь перед сгоранием. Изношенные кольца, однако, позволяют части топливно-воздушной смеси проходить мимо камеры сгорания, что приводит к снижению компрессии и затрудненному запуску двигателя. Когда он работает, потеря компрессии лишает ваш двигатель мощности.

Предотвращение – лучшая практика

Предотвращение изношенных и застрявших колец жизненно важно для поддержания мощности на максимальном уровне, эффективности и срока службы вашего двигателя. Это начинается с использования высококачественного синтетического масла, которое борется с износом и выдерживает высокие температуры, сохраняя поршни в чистоте. Например, синтетическое моторное масло серии  BG 737 обеспечивает:

• На 75% больше защиты двигателя от износа и потери мощности, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *, продлевая срок службы жизненно важных компонентов, таких как поршни и коленно-шатунный механизм.
• На 93% чистых поршней, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *

Если вы подозреваете, что ваши кольца изношены или залегли, подумайте о том, чтобы использовать масло с большей вязкостью, рекомендованное заводом изготовителем (OEM). Некоторые OEM-производители рекомендуют диапазон вязкости, в зависимости от вашего климата (например, 5W-20, когда он холодный, 10W-30, когда он выше 0ºС). Использование наивысшей рекомендуемой вязкости может помочь сократить зазор между кольцами и стенкой цилиндра.

Вы также можете раскоксовать залегшие кольца, используя качественные очистители BG109 и BG211 или топливные присадки, предназначенную для очистки отложений, таких как очиститель топливной системы бензиновых двигателей BG 208 (044k) и очиститель топливной системы дизельных двигателей BG 244.

 

Поршневые кольца двигателя авто — основное назначение и из чего делают?

Расскажем про поршневые кольца двигателя автомобиля, какие они бывают и их основное назначение. Из чего делают поршневые кольца мотора?

Какие бывают

Компрессионные кольца

Предотвращают порыв газов из камеры сгорания в картер. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана. Вырез в поршневом кольце называют замком.

Маслосъемные кольца

Препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже уровня компрессионных. Они в отличие от компрессионных колец имеют сквозные прорези.Некоторые производители изначально конструируют двигатели с повышенным расходом масла на угар из-за особой конструкции поршневых колец. Это делается, во-первых, ради снижения потерь на трения; во-вторых, ради меньшего износа цилиндро-поршневой группы; в-третьих, освежается масло внутри большого межсервисного интервала.

Из чего делают

Одним из материалов, использованных для поршневых колец — чугун. Его структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна — пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна и может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.

Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

Для увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки созданы молибденовые кольца. Его основа из чугуна с молибденовым покрытием. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях может иметь большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали основными в двигателях, так как они долговечны, относительно легко прирабатываются и более надежны.

Верхние компрессионные кольца

Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия трудно уловимы. К примеру, кольцо может иметь преднамеренное небольшое перекручивание. Другими словами, верхняя и нижняя поверхности кольца не лежат плоско в канавке для кольца, а слегка наклонены, и только верхний или нижний край лицевой поверхности контактирует с отверстием цилиндра. Кольца сконструированы таким образом, чтобы ускорить приработку поверхностей поршневых колец и стенок цилиндров и помогать уплотнению кольца в верхней и нижней частях канавки для кольца. Величина перекручивания кольца очень мала и оно обычно делается путем стачивания фаски на внутреннем крае кольца.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца

Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными.

Второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации.

Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз. Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно. Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Несмотря на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца.

При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Потребность в беззазорных кольцах зависит от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. В реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть средством при получении большей мощности.

Маслосъемные кольца важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового бензина. Моторное масло загрязняет камеры сгорания и головки поршней, что вызовет снижение мощности.

Поршневые кольца: виды, особенности деталей, рекомендации по выбору и замене

Нормальная работа поршневого мотора невозможна без элементов, которые отвечают за смазку цилиндров. Они также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Этими деталями выступают поршневые кольца. Что это за элементы системы, и какие их конструктивные особенности? Ответы на эти вопросы вы найдёте в статье. Надеемся, что прочтение публикации поможет вам корректно подобрать поршневые кольца на трактор и при необходимости заменить их.

Краткое описание

Поршневые кольца – важные функциональные элементы ЦПГ любых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Основой для их изготовления выступают металлические сплавы. Без этих разъёмных колец:

• увеличился бы расход моторного масла;
• камера сгорания утратила бы герметичность;
• увеличился бы объём отработанных газов.

Для слаженного оптимального функционирования ДВС после процесса сжатия необходимо, чтобы в камере повысилось давление. Другими словами – важна компрессия. Оптимальные показатели этого параметра для дизельного оборудования составляет 22–32, а для бензинового – 9–12 атмосфер. Достичь нормальной компрессии невозможно, если камера сгорания утратила герметичность. Соответственно, чтобы ДВС эффективно работал, нужны поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность только при правильном подборе. Их размер должен строго соответствовать диаметру цилиндра. В таком случае они удерживают газы, не давая им перейти в картер из камеры сгорания. При правильном подборе также снижается сила трения, а вместе с ней – и потери деталей ЦПГ.

Третья функция, с которой справляются поршневые кольца, – компенсация расширения из-за высокой температуры материалов ЦПГ, которые изготовлены из разных сплавов. При использовании этих деталей исключено заклинивание поршней. Они предупреждают коррекцию компрессии при изменении температурного режима и снимают с поверхностей цилиндра излишки масла, которое наслаивается во время работы двигателя. Однако в последнем случае остаётся тонкая жирная плёнка. Она крайне необходима для нормального функционирования двигателя. Жирная плёнка уменьшает силу трения. Кольца также охлаждают поверхность поршня посредством выведения тепла. Их полезность и необходимость бесспорны. Без них часто невозможна слаженная работа как ЦПГ, так и всего оборудования. В случае их порчи снижается мощность главного движка, агрегаты быстро выходят из строя. Неисправные старые кольца нужно менять, но только на аналогичные качественные детали.

Конструктивные особенности, типы и принципы работы

Существуют маслосъёмные и компрессионные поршневые кольца. Первые называют нижними, вторые – верхними. Они отличаются друг от друга конструктивным строением и применением. Основная функция колец компрессионного типа – обеспечение герметизации в камере. Устанавливают от 1 до 3 таких деталей.

Компрессионный элемент агрегата выступает кольцом разъёмного типа, выполненным из металла, с разрезом, напоминающим замок. В некоторых моделях просматривается выемка для стопора. В замках есть отверстия в несколько микрометров. Именно они выполняют компенсаторную функцию при дестабилизации температур. Основой для изготовления колец, как правило, выступает либо чугун, либо сталь.

Профили компрессионных деталей могут иметь бочкообразную (напоминает дугу) или плоскую форму (с сечением в виде неправильного 4-угольника либо прямоугольника). Существуют также модели с фаской небольшой высоты. В продаже можно найти и «минутные» элементы. С их наружной стороны есть наклон. Его угол равен нескольким десяткам минут дуги, поэтому кольца получили такое название.

Компрессионные детали с плоским профилем целесообразно подбирать для оборудования, в котором создаются экстремальные условия функционирования. Им не страшна работа при завышенных параметрах давления и температурного режима, недостатке смазки. Поверхность этих профилей подвергают специальной обработке:

• хромом;
• фосфатами;
• оловом и т. д.

Эта обработка делает поверхность износостойкой и долговечной. Кольцо, в свою очередь, качественно отводит тепло от поршня, выполняет функцию уплотнения, прилегая к зеркалу цилиндра.

Маслосъёмные или нижние элементы зачастую выпускают со сложным профилем. Они способствуют появлению равномерной масляной плёнки оптимальной толщины, которая защищает цилиндр, и одновременно исключают попадание жирных веществ в камеру сгорания. На одном поршне используют только 1 описанную деталь. В двухтактных системах их нецелесообразно применять, так как масло доливают в бензин. Классические нижние кольца состоят из разъёма и расширителей.

Существуют 2 типа маслосъёмных деталей: цельные и составные. Первые кольца имеют П-образные профили с направленностью по отношению к поршню. У их основания есть либо овальные, либо круглые отверстия. Через них происходит выведение излишков масла. Составные поршневые аналоги представляют собой конструкцию, состоящую из нескольких колец с серединкой в виде распорного элемента. Последний бывает 3 видов:

1. Тангенциальным – устройство, которое одновременно справляется с задачей разжима колец и их присоединения к цилиндру, то есть выполняет функции двух представленных ниже аналогов.
2. Осевым – элемент, совместимый исключительно с составными деталями, выполняет функцию их разъединения.
3. Радиальным – конструкция, прижимающая кольцо к цилиндру.

По факту разъёмные части имеют вид пружин. Они бывают плоскими либо витыми. Максимально допустимое количество пружин в 1 нижнем кольце – 2 единицы. Их размещают над основными частями разъёмных устройств или под ними. Именно благодаря пружинам нижнее кольцо осуществляет оптимальный съём масла в поверхности цилиндра. Излишки жирного вещества поступают сначала в канавку, а затем – в картер двигателя.

Рекомендации по выбору и замене

Почему поршневые кольца изнашиваются? Это объяснимо их функциональным предназначением. Во время эксплуатации наблюдается значительное механическое и температурное воздействие на них. Негативное влияние способствует потере первоначальных свойств и порче. Однако они приходят в негодность постепенно, соответственно, теряя былые возможности.

Если своевременно не осуществить замену, то:

• в камеру сгорания попадёт масло;
• снизится компрессия;
• в картере появятся газы.

Порой агрегат начинает хуже работать по причине закоксовки колец. Это происходит потому, что детали начинают заклинивать из-за наслоения нагара в канавках поршня. Закоксовка влечёт за собой:

• увеличение расхода масла и топлива;
• потерю приёмистости и мощности;
• появления серого либо чёрного выхлопа.

Если появились описанные негативные изменения в работе оборудования, необходимо осуществить комплексную оценку агрегата. То есть осмотреть двигатель и свечи, проанализировать компрессию.

Незамедлительно менять поршневые кольца нужно при:

• значительном снижении компрессии;
• загрязнённости свечей;
• ухудшении работы двигателя.

Как подобрать новые поршневые кольца? Посмотреть на модель двигателя и купить детали нужного каталожного номера. Если проводился капитальный ремонт, понадобится запаска ремонтного размера. Она должна идеально подходить к новым поршням.

Заменой колец должен заниматься специалист либо человеком, который поймёт и будет строго следовать общепринятой инструкции. Начинают работу с разборки двигателя, далее извлекают поршни. После этого можно удалять кольца и очищать канавки. Качественно выполнив описанные работы, устанавливают новые кольца, учитывая метки производителя. При этом проверяют зазоры, чтобы они соответствовали установленным пределам. Замки не должны находиться на одной линии. В противном случае образуется зазор, через который газы будут поступать в камеру сгорания.

Если осуществляется установка поршня с новыми кольцами, применяют специальную оправу. Она обеспечивает плотное прилегание деталей. В любом случае специалисты рекомендуют проводить обкатку двигателя. Во время этого процесса снижают нагрузку на мотор в несколько раз первые 1000 км без повышения оборотов. После обкатки обязательно меняют моторное масло. При правильно проведении описанных работ к оборудованию вернётся первоначальная мощность.

Поршневые кольца — RacePortal.ru

 При этом необходимо отметить, что незначительная часть газов из камеры сгорания всё равно проникают во внутренне пространство картера даже нового, вполне исправного, двигателя. Уплотнение при помощи поршневых колец в технике называется уплотнением лабиринтного типа, в уплотнениях подобного типа всегда происходит некоторая утечка газов. Но эта утечка на исправном двигателе обычно лежит в диапазоне 0,5 – 1,0%. Находящиеся в картере двигателя газы называются картерными газами. По мере износа цилиндропоршневой группы двигателя количество картерных газов увеличивается.

 Кроме уплотнения поршневые кольца выполняют ещё две задачи. Регулируют количество масла на стенках цилиндра, необходимого для смазывания, как самих колец, так и поршня, и отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра.

Предназначение поршневых колец:

 Обеспечение герметичности между поршнем и стенками цилиндра. Регулирование количества масла, необходимого для смазывания соединения поршня и цилиндра, и предотвращения попадания масла в камеру сгорания двигателя. Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.

 Эти три задачи поршневые кольца выполняю в очень тяжёлых условиях под воздействием высоких тепловых и механических нагрузок. Тепловое напряжение поршневых колец возникает под воздействием горячих рабочих газов и под воздействие трения колец о стенки цилиндра, происходящего в условиях масляного голодания в верхней части поршня. Успешное решение этих задач решается как за счёт конструкции колец, так и правильного подбора материала изготовления колец.

 Тип колец Поршневые кольца делятся на два типа: Компрессионные,маслосъёмные.

1-Компрессионное кольцо

1.1-Молибденовая противоизносная вставка

2-Второе компрессионное кольцо

3-Маслосъёмное кольцо

3.1. Верхняя маслосъёмная пластина

3.2. Тангенциальный расширитель

3.3. Нижняя маслосъёмная пластина

 Поршень с поршневыми кольцами Фотография разреза поршня современного бензинового двигателя с установленным на него типичным комплектом поршневых колец в соответствии со схемой, данной на верхнем рисунке. Компрессионные кольца обеспечивают необходимую герметичность, а маслосъёмные кольца регулируют количество масла на стенках цилиндра. Именно регулируют, а не полностью удаляют, поскольку полное или слишком большое удаление масла приведёт к масляному голоданию соединения поршня со стенками цилиндра в верхней части поршня и последующему заклиниванию поршня в цилиндре.

 Ранее двигатели были тихоходными, и количество поршневых колец на одном поршне доходило до 5 – 7. Но почти все современные бензиновые двигатели и быстроходные автомобильные дизельные двигатели имеют на одном поршне всего три поршневых кольца – два компрессионных кольца и одно маслосъёмное. Хотя поршни двигателей форсированных спортивных автомобилей, постоянно работающие на высоких оборотах, могут иметь всего два кольца. А поршни дизельных автомобильных двигателей, для облегчения запуска, могут иметь четыре кольца, три из которых компрессионные.

Поршневые кольца — терминология

•  Концевой зазор в свободном состоянии
• Концевой зазор в сжатом состоянии
• Торсионная закрутка кольца после сжатия
• Компрессионные поршневые кольца

 

 Первое (верхнее) компрессионное кольцо, установленное в канавку поршня, находящегося в цилиндре двигателя, должно принять абсолютно круглую форму (это выполняется, если сама гильза цилиндра не имеет деформаций) и быть прижатым к поверхности цилиндра по всей наружной окружности поршневого кольца. Для обеспечения этого, упругое поршневое кольцо изготавливается не в виде правильной окружности, а в виде дуги переменного радиуса, большего, чем диаметр цилиндра и имеющее в свободном состоянии достаточно больший зазор (1) между концами кольца. При установке в цилиндр кольцо сжимается и зазор (2) в замке кольца становится 0,15 ÷ 0,5 мм. Точное и максимально допустимое значение этого зазора указывается в технической документации двигателя. Обеспечение регламентированной величины зазора очень важно, увеличенный зазор способствует прорыву газов в картер двигателя и снижению мощности. Но ещё опасней уменьшенный зазор в замке поршневого кольца.

 Во время работы, в результате нагрева кольцо расширяется и при уменьшенном зазоре может произойти заклинивание поршневого кольца в цилиндре, что приведёт к образованию задиров на зеркале цилиндра, поломке межкольцевых перегородок поршня или поломке самого кольца. Поэтому допустимо небольшое увеличение зазора, но недопустимо уменьшение зазора в замке поршневого кольца.Ведущие производители поршневых колец производят кольца с постепенно уменьшающимся через 0,1 мм зазором, таких подбираемых размеров может быть до 15. 

 Некоторые производители поршневых колец выпускают «беззазорные» поршневые кольца. Разумеется, невозможно изменить природное свойство металлов к расширению при повышении температуры, кольцо, установленное в цилиндр двигателя без зазора, обязательно заклинит. Но многое можно решить за счёт удачной конструкции. В этом случае поршневое кольцо состоит из двух плоских колец, установленных друг на друга и повёрнутых относительно друг друга на 180º. При этом верхнее кольцо имеет форму буквы «L», а нижнее кольцо вставлено в выемку верхнего кольца, за счёт чего высота такого кольца получается не более высоты стандартного кольца.

 Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.

 Правильная установка поршневых колец Переменный радиус дуги поршневого кольца берётся не произвольно, а рассчитывается для обеспечения необходимой эпюры силы прижатия кольца к стенкам цилиндра. Во время работы поршневое кольцо изнашивается неравномерно. В результате экспериментов определено, что наиболее интенсивно кольцо изнашивается в районе замка. Поэтому первоначальное увеличение силы прижатия кольца в зоне замка увеличивает срок службы кольца. Но точно рассчитанная эпюра усилий кольца может измениться в результате непрофессиональной установки кольца на поршень. Современные, очень тонкие компрессионные поршневые кольца не допускается устанавливать на поршень руками. Для этого необходимо использовать специальное приспособление, обеспечивающее равномерное разжатие кольца по всей окружности и ограничение максимального разжатия. Установка кольца руками, с увеличенным и неравномерным расжатием, значительно сокращает срок службы кольца.

 Прижатие компрессионных колец к стенкам гильзы цилиндра

 На этом рисунке видно, что газы из камеры сгорания через зазор между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра и через зазор между стенкой перегородки и поршневым кольцом попадают во внутреннюю полость поршневого кольца. При этом давление во внутренней полости верхнего компрессионного кольца практически равно давлению в камере сгорания. За счёт давления газов на внутреннюю поверхность кольца происходит дополнительное прижатие поршневого кольца к стенкам цилиндра. Некоторая часть газов также попадает во внутреннюю полость второго компрессионного кольца. Поскольку первое компрессионное кольцо дросселирует давление газов, давление во внутренней полости второго компрессионного кольца мотет быть равно 30 – 60%, от давления во внутренней полости первого компрессионного кольца.

 С учётом того, что все процессы в двигателе происходят достаточно быстро, давление из внутренних полостей поршневых колец не падает до следующего такта рабочего хода, это явление называется аккумулированием давления. Аккумулирование давления обеспечивает приемлемую работу поршневых колец, частично потерявших свою упругость в результате старения или перегрева. Потерявшие упругость поршневые кольца будут удовлетворительно работать на режиме высоких нагрузок двигателя, но при работе двигателя в режиме низких нагрузок поршневые кольца не обеспечат необходимое уплотнение. Поэтому, исправными можно считать поршневые кольца серийного легкового автомобиля, обеспечивающие прижатие к стенкам цилиндра за счёт собственной упругости.

 Некоторые производители поршневых колец заявляют, что до 90% усилия прижатия поршневых колец возникает за счёт давления рабочих газов двигателя. Возможно, кольца с подобными технически характеристиками подойдут только для специальных спортивных двигателей, постоянно работающих в диапазоне высоких оборотов и высоких нагрузок, Но вряд ли такое кольцо будет успешно работать в двигателе серийного автомобиля. Специально подготовленные поршневые кольца, как и многие другие детали двигателя, могут улучшить работу двигателя на строго определённых режимах оборотов и нагрузки. Но при этом значительно ухудшить работу двигателя на остальных режимах.

 Очень важным эксплуатационным размером является боковой зазор между кольцом и канавкой поршня, поскольку именно от него зависит давление в поршневой канавке. В среднем этот зазор равен 0,04 ÷ 0,08 мм. От величины этого зазора также зависят ударные нагрузки на перегородки поршневых колец и, соответственно, шумность работы двигателя, возрастающие при увеличении зазора или вероятность заклинивания (потери подвижности) поршневых колец при уменьшении зазора.

 Многие автомеханики считают, что поршни не подлежат дальнейшей эксплуатации по причине износа направляющей части (юбки) поршня, но обычно износ направляющей части поршня незначителен. Разумеется, если поршень не работал в режиме масляного голодания, и на поверхности поршня и стенок цилиндров не образовались задиры. На самом деле поршень часто выбраковывается по причине недопустимого износа канавки верхнего компрессионного кольца.

При производстве и высота поршневых колец, и высота канавки поршня имеют некоторый разброс, поэтому, для обеспечения необходимого зазора, иногда бывает возможность подбора поршневого кольца необходимой высоты.

 Форма второго компрессионного кольца отличается от формы первого компрессионного кольца. Иногда из-за своеобразной формы наружной поверхности второе компрессионное кольцо называется скребковым Это кольцо работает не только как компрессионное, но и участвует в регулировании количества масла на стенках цилиндров, то есть частично выполняет задачу маслосъёмного кольца. Нижняя часть рабочей поверхности второго кольца изготавливается в виде скребка, который при перемещении поршня вниз снимает со стенок цилиндра лишнее масло. Нижнее компрессионное кольцо работает в значительно более лёгких условиях. И температура в зоне кольца и давление газов на кольцо (соответственно сила прижатия кольца к стенке цилиндра) значительно ниже по сравнению с подобными показателями, оказывающими воздействие на верхнее кольцо. Оба компрессионные кольца допускается устанавливать только в одном положении. На верхней поверхности компрессионного поршневого кольца ставится метка «Т», «ТОР» или другие. Кольцо всегда устанавливается этой меткой вверх. Неправильно установленное поршневое кольцо, неправильно работает.

 

 Маслосъёмные кольца устанавливаются ниже компрессионных поршневых колец. На поршни двигателей современных легковых автомобилей устанавливается всего по одному маслосъёмному кольцу. Хотя старые двигатели, особенно предназначенные для стационарного применения, использовали по несколько маслосъёмных колец.

 Маслосъёмные кольца предназначены для регулирования количества масла, находящегося на стенках цилиндра. Тут не очень подходит русская поговорка: «Кашу маслом не испортишь». Масла на стеках цилиндра должно быть не как можно больше, а ровно сколько необходимо. Недостаточное количество масла приведёт к масляному голоданию и, вследствие этого, к повышенному износу поршневых колец, поршня и поверхности цилиндра. В некоторых тяжёлых условиях работы двигателя при наличии масляного голодания могут произойти задиры в соединение поршня с цилиндром, и даже полное заклинивание поршня в цилиндре. Так же нежелательно излишнее количество масла на стенках цилиндра. Лишнее масло, через компрессионные кольца попадает в камеру сгорания двигателя. Что приводит к повышенному расходу масла, образованию нагара на стенках камеры сгорания, клапанах и свече зажигания. Нагар от сгоревшего масла в камере сгорания и на клапанах значительно ухудшает некоторые технические характеристики двигателя. Во время работы двигателя система смазки разбрызгивает в нижней внутренней полости цилиндра большое количество смазки, необходимого для смазывания поршневого пальца и охлаждения поршня.

 При перемещении поршня вниз, маслосъёмное кольцо своими кромками собирает излишнее масло со стенок цилиндра и через дренажные отверстия в канавке поршня направляет его во внутреннюю полость поршня. Далее масло стекает в масляный поддон, возвращаясь в систему смазки двигателя.

 Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины. Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня. Иногда можно слышать мнение, что чем чище отполирована поверхность стенки цилиндра, тем меньше сила трения и тем лучше работает двигатель. На самом деле это не так.

 Составные трёхкомпонентные маслосъёмные кольца оставные маслосъёмные кольца с различными типами расширителей

 Различные типы тангенциальных расширителей составных маслосъёмных колец

 

 

Составное четырёхкомпонентное кольцо

1. Верхняя плоская пластина
2. Осевой расширитель
3. Радиальный расширитель
4. Нижняя плоская пластина

 

Материалы поршневых колец

 К материалам, из которых изготавливаются поршневые кольца, предъявляются очень высокие требования. Во время работы температура верхнего компрессионного кольца достигает 300º С. При этой температуре кольцо должно сохранять эластичность, обладать низким коэффициентом трения по материалу, из которого изготовлены стенки цилиндров, и иметь высокую износоустойчивость. До 50 ÷ 60% всех потерь на трение в двигателе приходится на трение между поршневыми кольцами и стенками цилиндра.

 Обычно компрессионные поршневые кольца двигателей серийных автомобилей изготавливаются из специальных сортов прочного легированного чугуна, но в последнее время компрессионные кольца, особенно высокофорсированных двигателей, изготавливаются из стали. Для повышения износостойкости компрессионных колец на них рабочую поверхность наносится хромовое или молибденовое покрытие. Пористый хром, применяемый для покрытия поршневых колец, удерживает на своей поверхности необходимое количество масла. Эти покрытия имеют не только высокую износостойкость, но и уменьшенный коэффициент трения в паре с чугуном, из которого изготовлен блок цилиндров или вплавленные гильзы цилиндров алюминиевого блока. На поршневые кольца молибден наносится методом плазменного напыления. Поскольку молибден достаточно дорогой металл, обычно он наносится только на верхнее компрессионное кольцо, при этом перед напылением молибдена на рабочей поверхности кольца делается тонкая пазовая проточка. По своим физическим качествам хромированные поршневые кольца несколько отличаются от поршневых колец с молибденовым покрытием.

 Неисправности поршневых колец

 Основной неисправностью поршневых колец является их износ в процессе продолжительной эксплуатации. Ресурс поршневых колец двигателей отечественных автомобилей приблизительно равен 150000 км. (Вернее состояние соединения между поршневыми кольцами и стенками цилиндров). Кольца современных автомобилей передовых производителей могут служить до 300000 км, правда, иногда приходится слышать от владельцев, что двигатель их автомобиля уже прошёл 500000 км. Пробег лучших грузовых автомобилей-тягачей может быть более 1000000 км. Но эти пробеги могут быть значительно уменьшены неправильной эксплуатацией. К ускоренному износу поршневых колец приводит несвоевременная замена масла в двигателе, использование не подходящего для этого двигателя или загрязнённого мала. Несвоевременная замена воздушного фильтра и, тем более, эксплуатация автомобиля вообще без воздушного фильтра или езда по пыльным дорогам. Применение некачественного топлива или несвоевременная замена топливного фильтра. К тяжёлым условиям можно отнести постоянную эксплуатацию автомобиля в городских пробках. Очень вредны для колец кратковременные поездки, при которых двигатель не успевает прогреться до нормальной рабочей температуры, особенно в зимнее время. Не допускается эксплуатация двигателя с высокими нагрузками, до его полного прогрева. Система управления двигателя некоторых высокофорсированных автомобилей не позволяет двигателю развивать полную мощность, пока температура масла в двигателе не достигнет установленного предела. Именно масла, а не охлаждающей жидкости системы охлаждения.

 Бывают случаи быстрого, лавинообразного разрушения поршневых колец. Это может произойти или из-за сильного перегрева двигателя или в результате работы двигателя в условиях недостаточной смазки. В таких случаях возможно заклинивание колец в цилиндре, образование задиров на стенках цилиндра и поршне, разрушение поршневых колец и перегородок между кольцевыми канавками поршня. Такое состояние двигателя диагностируется достаточно легко. Признаком недопустимого износа поршневых колец является повышенное потребление масла. Если двигатель малолитражного автомобиля расходует более 0,5 литра масла на 1000 км и при этом при трогании с места после остановки перед светофором наблюдается появление из системы выпуска сизого дыма, можно предположить что поршневые кольца двигателя имеют недопустимый износ. В этом случае может наблюдаться повышенное давление картерных газов двигателя, которое можно определить, отсоединив шланг системы принудительной вентиляции картера двигателя. Также о большом давлении картерных газов свидетельствуют протечки масла через сальники, прокладки и другие уплотнения двигателя.

 

Для более точного диагностирования необходимо проверить компрессию в цилиндрах двигателя и проверить состояние цилиндропоршневой группы методом утечки сжатого воздуха.

Прямоугольное поршневое кольцо

Первоначально компрессионное поршневое кольцо в разрезе имело достаточно простую прямоугольную форму, но со временем форма колец стала значительно сложнее. Самый распространённый вид современных компрессионных поршневых колец.

Верхнее компрессионное кольцо

Первое (верхнее) компрессионное кольцо

Поршневые кольца —

Второе компрессионное кольцо

Второе компрессионное кольцо

Кольцо имеет наружную (рабочую) поверхность, непосредственно соприкасающуюся со стенками цилиндра, внутреннюю поверхность, направленную в сторону центра окружности кольца и две боковые поверхности, верхнюю и нижнюю. В результате эволюции двигателя форма разреза кольца перестала быть прямоугольной. Для обеспечения большей долговечности кольца, его более быстрой притирке к поверхности цилиндра, уменьшения вероятности закоксовывания колец в канавках поршня и для обеспечения других рабочих характеристик кольца форма разреза кольца стала довольно сложной и очень разнообразной.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются с минимальным зазором в специальных канавках, выполненных на внешней поверхности поршня. Поршневые кольца являются уплотнительным элементом ЦПГ, посредством которого удается добиться необходимой герметизации камеры сгорания в устройстве поршневых двигателей.

Поршневые кольца бывают двух типов:

• компрессионные поршневые кольца;
• маслосъемные поршневые кольца;

Современные бензиновые и дизельные двигатели обычно имеют 3 кольца:

• первое (верхнее) компрессионное кольцо;
• второе (нижнее) компрессионное кольцо;
• маслосъемное кольцо;

Высокофорсированные бензиновые агрегаты могут иметь только 1 компрессионное кольцо, в то время как на поршне дизельного мотора могут быть установлены 3 компрессионных кольца.

1. Применение компрессионного поршневого кольца позволяет реализовать скользящее герметичное соединение и создать эффективное уплотнение лабиринтного типа между поршнем и стенками цилиндра.  Благодаря использованию компрессионных поршневых колец удается избежать прорыва отработавших газов из камеры сгорания в избыточном количестве. Допустимым количеством прорывающихся газов на ДВС с исправной ЦПГ считается показатель до 1%.
2. Поршневые кольца дополнительно отвечают за регулирование количества моторного масла, которое остается на стенках цилиндров для смазывания самих колец и поршней, и препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания. Указанную функцию выполняет маслосъемное, а также частично второе компрессионное кольцо.
3. Еще одной функцией поршневых колец является охлаждение поршней, которое обеспечивается благодаря отводу тепла от поршня путем передачи избытков нагрева на стенки цилиндров.

Кольца в цилиндрах двигателя работают в крайне тяжелых условиях, так как постоянно испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине к материалу изготовления, конструкции поршневых колец и способу их крепления на поршне выдвигаются особые требования. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна или упругой легированной стали. Для улучшенной износостойкости на поверхность компрессионного кольца в процессе производства  наносят дополнительное покрытие. Материалом такого покрытия выступает хром или молибден.

Поршневые кольца имеют специальный замок. Замок поршневого кольца фактически представляет собой разрез. Благодаря такому замку упругое кольцо способно разжиматься и сжиматься подобно пружине.

Другими словами, поршневое кольцо представляет собой не окружность, а имеет дугообразную форму с зазором между концами в области разреза. После того, как поршневое кольцо устанавливается в цилиндр, происходит его сжатие. Зазор в области замка уменьшается до показателя 0.1- 0.5 мм, который определен конструкцией двигателя. При этом величина разреза не позволяет поршневому кольцу срываться с посадочного места на поршне.

Величина зазора поршневых колец для каждой модели двигателя является строго определенным параметром. Увеличение зазора поршневых колец приводит к разгерметизации и прорыву газов из камеры сгорания. Результатом становится потеря мощности двигателя. Уменьшение зазора поршневого кольца может привести к заклиниванию кольца в цилиндре двигателя после теплового расширения.

Заклинивание поршневых колец вызывает поломку самих колец, образование задиров на зеркале цилиндров и другие повреждения. Также некоторые производители предлагают специальные поршневые кольца без зазоров.

Маслосъемные кольца устанавливаются под компрессионными, отличаются более сложной конструкцией.  Маслосъемное кольцо имеет форму короба с двумя гранями, а также внутренние щели. Грани выполняют функцию скребка, посредством которого лишнее масло удаляется со стенок цилиндра. Через щели маслосъемного кольца смазка отводится к поршневым дренажным отверстиям.

Среди наиболее распространенных неисправностей отмечается износ, разрушение и потеря подвижности поршневых колец. К ускоренному износу и разрушению часто приводит детонация и перегрев двигателя, потеря подвижности возникает в результате закоксовки поршневых колец. Подобная неисправность также называется залеганием поршневых колец, при этом первыми обычно залегают маслосъемные кольца.

Читайте также

Поршневые кольца

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 2.3k.

Поршень и цилиндр двигателя внутреннего сгорания имеют близкие размеры, однако, с какой бы высокой точностью они не изготавливались, между ними все равно остается зазор, через который в картер могли бы свободно проходить газы, образующиеся в результате сгорания рабочей смеси, а из картера в камеру сгорания попадало бы моторное масло. Для предотвращения этих крайне нежелательных явлений применяются поршневые кольца.

Они представляют собой незамкнутые кольца, посаженные с небольшим зазором в предназначенных для этой цели поршневых канавках. По своему предназначению они делятся на две группы:

• компрессионные, задача которых состоит в предотвращении прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя;
• маслосъемные, предназначенные для удаления излишков моторного масла со стенок цилиндров.

Компрессионные поршневые кольца имеют наружный диаметр немного больше диаметра цилиндра. Чтобы деталь могла поместиться внутри, в ней делается вырез, называемый замком. Поверхность компрессионного кольца изготавливается ровной, без каких-либо выемок. Маслосъемные кольца, в отличие от них, имеют сквозные прорези, предназначенные для отвода масла.

Количество колец, устанавливаемых на один поршень, может варьироваться. На заре автомобильной эры, когда двигатели были тихоходными, чтобы как можно лучше справиться с потерями компрессии, их количество доходило до семи. В современных двигателях для каждого поршня, как правило, применяется три: два компрессионных и одно маслосъемное. У спортивных автомобилей с высокооборотистыми форсированными моторами инженеры довольно часто ограничиваются и вовсе двумя.

Какие материалы применяются для изготовления поршневых колец

При изготовлении колец применяются различные материалы, такие, как чугун, нержавеющая сталь, хром и молибден. Чугун сочетает в себе невысокую стоимость и достаточно высокие эксплуатационные характеристики, чем вызвано его широкое распространение.

В состав нержавеющей стали входит большое количество хрома для увеличения жаростойкости и сопротивляемости износу. Благодаря этому кольца из «нержавейки», как и хромированные, лучше сопротивляются высоким температурам, нежели чугунные. Поскольку первое компрессионное кольцо работает в условиях недостатка смазки, необходимо учитывать и этот фактор при выборе материала для него. Как нельзя лучше для покрытия подходит все тот же хром. Хромированные изделия намного лучше сопротивляются истиранию.

Молибден применяется в качестве покрытия рабочей части колец с целью увеличения их ресурса. Помимо этого, молибденовые поршневые кольца быстрее прирабатываются к стенкам цилиндров, что особенно важно в случае их замены при проведении капитального ремонта двигателя.

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:

1. обеспечивает дополнительное уплотнение, задерживая газы, прорвавшиеся через первое;
2. работает наподобие скребка, препятствуя попаданию моторного масла в камеру сгорания.

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.

Оба компрессионных кольца имеют только одно правильное положение для установки, переворачивать их ни в коем случае нельзя, иначе они будут неправильно работать. Для предотвращения ошибок при монтаже на их верхней стороне ставится маркировка, например, «Т» или «TOP».

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.

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.

Модель двигателя (ВАЗ)	Размер колец (мм)
	нормальный	1-й ремонтный	2-й ремонтный
2101, 2103, 2108, 21081, 1111	76	76,4	76,8
21011, 2105, 2106, 2121	79	79,4	79,8
21082, 21213, 2110, 11113	82	82,4	82,8

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.

Мне нравится1Не нравится

Поршневые кольца. Когда их нужно менять?

Первым признаком износа колец является прорыв газов в картер двигателя. Клубы сизого дыма из выхлопной трубы указывают на горение масла в двигателе. При износе или поломке поршневых колец вы можете заметить увеличение расхода масла. Повышенная дымность сначала отмечается при холодном пуске двигателя. По мере прогрева поршни и кольца расширяются, уплотняя цилиндры. За счет этого количество масла, попадающего в камеру сгорания, уменьшается.

В дальнейшем износ колец достигает такого значения, при которых утечки происходя постоянно, и повышенная дымность будет наблюдаться на всех режимах работы двигателя. Это может также происходить из-за износа седел клапанов. Подбор колец необходимого размера может быть затруднен, если в результате износа диаметр поршней немного отличается от номинального.

Как уже отмечалось, негативным последствием утечек является попадание отработавших газов, а также топлива в картер двигателя. Эти соединения загрязняют масло, которое теряет свою вязкость, а также смазочные и охлаждающие свойства.
Для обеспечения качественной смазки и предотвращения повреждения деталей необходимо регулярно производить замену масла в двигателе.

В дальнейшем износ возрастает, и двигатель начинает терять мощность:

• Слишком большой объем газов уходит в картер двигателя;
• Слишком большой объем масла попадает в камеру сгорания.

Это приводит к загрязнению свечей зажигания и нарушениям в работе двигателя.

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца обеспечивают уплотнение в верхней части поршня и препятствуют утечке газов из камеры сгорания. Они располагаются в верхних канавках поршня, хотя это зависит от конструкции двигателя. Их основными функциями является уплотнение стыка камеры сгорания и отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.

Комбинированные (промежуточные) кольца

Такие кольца регулируют толщину масляной пленки, снимая излишки, оставленные на стенках маслосъемным кольцом. Кроме того, они обеспечивают дополнительное уплотнение камеры сгорания и отвод тепла от поршня.

Маслосъемные кольца

Маслосъемные кольца контролируют объем масла, который оседает на стенках цилиндров. Они также помогают равномерно распределить масло по стенкам, которые смазываются разбрызгиванием. Кольца называются маслосъемными, потому что они снимают излишки масла со стенок и направляют его в картер. Они препятствуют прохождению масла между поверхностью кольца и стенкой цилиндра.
В большинстве современных двигателе зазор между поршнями и стенками цилиндров очень маленький (0.025 мм или меньше). Это позволяет минимизировать утечки и колебания поршня. Чем более стабильно положение поршня, тем лучше кольца обеспечивают герметизацию стыка. Небольшой зазор также обеспечивает менее шумную работу двигателя, что особенно заметно при холодных пусках (когда зазоры увеличены).

Во многих случаях поршни покрывают противозадирными покрытиями на основе молибдена. Они не только защищают сами детали, но также обеспечивают надежный зазор между поршнями и цилиндрами, что минимизирует колебания поршня и утечки.

Проверка зазоров поршневых колец

При измерении зазора поршневых колец делайте это в верхней и нижней частях гильзы. Если гильза имеет конусность, то зазор в верхней части будет больше, чем в нижней.
Устанавливать зазор нужно в нижнем положении поршня. Если сделать это в верхней части в случае износа гильзы, то зазор станет очень маленьким в момент, когда поршень будет в нижней точке.
Концы колец могут соприкоснуться, вызывая изгиб и повышенный износ колец. Цилиндры, имеющие конусность в пределах 0.076 до 0.130 мм, вероятно, могут быть подвергнуты ремонту. Обратитесь к спецификации завода-изготовителя для определения максимально допустимой конусности.

Установка поршневых колец

Процесс установки колец является очень ответственным, так как необходимо учитывать тип поршней и колец, которые используются в двигателе. Одной из наиболее распространенных ошибок является установка одного или нескольких колец обратной стороной.

• Даже одно второе кольцо на двигателе V8, установленное некорректно, способно вдвое увеличить расход масла!
• Если же все вторые кольца установить неправильно, двигатель будет практически безмерно расходовать масло, как и в случае неправильной приработке колец или износе седел клапанов или гильз цилиндров.
На кольцах обычно имеется метка в виде точки, которая должна быть обращена вверх. Если метка отсутствует, то кольца с фаской на внутреннем диаметре следует устанавливать так, чтобы фаска была сверху. Кольца без меток и c канавкой на внешней стороне монтируются канавкой книзу.

Другой распространенной ошибкой является спирализация колец в поршне.

Обычно она сопровождается деформацией и может повлиять на посадку и подвижность колец. При установке всегда используйте расширитель колец. Установите кольцо в расширитель и раздвиньте его ровно на столько, чтобы установить в поршень. Не раздвигайте кольцо слишком сильно.

Установите кольца так, чтобы их канавки были повернуты друг относительно друга на 180 градусов. Это снизит возможность утечки.
Перед установкой нужно сопоставить размеры колец с глубиной канавок на поршне и убедиться, что кольца подходят к двигателю.

• Если кольца будут глубоко сидеть в канавках, то они могут выскочить из поршня еще до установки.
• Если кольца будут излишне выступать из канавок, то они заклинят поршень.

Кроме того, следует измерить зазоры в самих кольцах. Поршневые кольца могут быть повреждены при установке, если их нижние концы сойдутся впритык.
По этой причине, перед установкой нужно всегда осматривать нижнюю часть колец на предмет обнаружения повреждений.
Наконец, важное значение имеет качественная смазка колец и цилиндра, особенно при первом запуске двигателя.
После хонингования цилиндров нужно промыть блок горячей водой с мыльным раствором. Это поможет удалить абразив и загрязнения, которые могут повредить новые кольца.
Помните, цилиндр всегда интенсивнее изнашивается в верхней части, так как здесь более высокие температура и давление.

Что нужно знать о поршневых кольцах перед сборкой следующего двигателя

Если вас спросят, что вы хотите для поршневых колец в вашем двигателе, вы бы знали, что ответить? Поршневые кольца — самая важная функция в вашем двигателе. Мы получим аргументы по этому поводу, потому что в вашем двигателе действительно нет неважных деталей. Однако то, что делает поршневые кольца настолько важными, — это то, что они делают.

Скромное, трудолюбивое поршневое кольцо восходит к 1854 году, когда человек по имени Джон Рэмсботтом продемонстрировал снижение трения поршневых колец наряду с преимуществами уплотнения и охлаждения.Поршневые кольца повышенного КПД. В те дни речь шла больше о паровых двигателях, а не о внутреннем сгорании.

Поршневые кольца обеспечивают уплотнение цилиндра и камеры сгорания, которое удерживает тепловую энергию там, где она принадлежит, над поршнем. Любая тепловая энергия, выходящая за поршневые кольца, теряется — и точка. Тепловая энергия, содержащаяся над поршнем, переходит на работу, создавая мощность на коленчатом валу. Поршневые кольца также переносят разрушительное тепло в водяную рубашку через стенку цилиндра, чтобы контролировать тепло и предотвращать расплавление поршня.

Больше всего люди хотят от поршневых колец уплотнения цилиндра с низким натяжением для достижения меньшего трения и повышения эффективности. Сложно получить и то, и другое. Мы живем в эпоху тонких компрессионных колец низкого напряжения — иногда всего 0,023 дюйма или 0,6 мм. Это работает, если у вас идеально отточенные стенки цилиндра. Если вы этого не сделаете, кольца будут деформироваться, и вы не получите оптимального уплотнения цилиндра.

Правильный выбор кольца означает понимание функции кольца, материала, конструкции поршня и динамики отверстия.Для правильной работы поршни, кольца и отверстия цилиндров должны иметь идеальный брак. Правильная обкатка двигателя имеет решающее значение для долговечности и надежной работы кольца. Тип поршневого кольца, который вы выбираете, зависит от того, как вы собираетесь использовать свой двигатель. Двигатели с умеренными уличными характеристиками требуют более «ванильного» кольцевого пакета, чем двигатели с наддувом, турбонаддувом или закись азота. Гоночные двигатели требуют гораздо более жестких колец по сравнению с двигателями с наддувом, турбонаддувом или азотными двигателями.

Выбор кольца зависит от того, сколько тепла и силы вы собираетесь на них воздействовать.Если ваш двигатель — это костяной двигатель, поставленный с завода, вы, вероятно, не захотите это слышать. Коробчатый двигатель комплектуется поршневыми кольцами из высокопрочного чугуна и чугуна. Это означает, что вашим кольцам не понравится нагнетатель или этот случайный взрыв закиси азота, потому что стандартные ковкие и чугунные кольца не всегда могут выдерживать тепло и давление, связанные с принудительной индукцией или сжатием.

Если вы выбираете закись азота или принудительную индукцию, вам понадобится верхнее компрессионное кольцо, способное выдерживать тепло и давление, связанные с этими элементами.Согласно Эду Лоу из Total Seal, для этого требуются высококачественные материалы. Эд предлагает верхнее кольцо AP из нержавеющей стали с PVD (физическим осаждением из паровой фазы) для принудительной индукции и применения закиси азота.

Комплекты поршневых колец Total Seal с высокими эксплуатационными характеристиками включают верхнее кольцо из стали AP Steel с нанесенным PVD-покрытием антифрикционным покрытием из нитрида хрома C-33 для большей эффективности. Покрытие C-33 легко наносится на стенки цилиндра, в то время как верхнее стальное кольцо способно выдерживать экстремальные давления.Вторичные кольца Napier и трехкомпонентные регулировочные кольца из нержавеющей стали входят в стандартную комплектацию набора колец из нержавеющей стали AP.

Как правило, поршни и кольца обычно продаются наборами, если вы не используете повторно старые поршни или не выбираете другой тип кольца, чем предоставляет производитель. Такие производители, как Federal-Mogul Speed ​​Pro от Summit Racing Equipment, продают поршни и кольца в виде комплектов для вашего удобства. Это делает выбор поршня и кольца легкой задачей для среднего энтузиаста.Просто посмотрите, что предлагает производитель для того типа вождения, который вы собираетесь делать, и оттуда уточнить свое решение.

Важно учитывать, насколько хорошо уплотнение поршневых колец соответствует точку блока цилиндров. В вашем механическом цехе должен быть датчик PAT для точного измерения шероховатости поверхности окончательного хонингования. Total Seal сообщает, что типичные значения (измеренные в микродюймах) для приложений с общей производительностью должны быть около RPK 8-12, RK 20-30 и RVK 30-50. Способен ли ваш местный механический цех на такой уровень работы? Не все из них.Если механический цех сможет закончить складские машины Ford или GM последних моделей с их тонкими кольцами, чтобы сохранить исходные нормы выбросов и заводские допуски, ответ, скорее всего, будет утвердительным. Подтвердите это, когда уроните блок и поршни. CHP

Посмотреть все 28 фото Когда дело доходит до выбора кольца, вы также должны учитывать выбор поршня при планировании. В идеале вы выберете подходящие поршни и кольца из одного и того же источника. Например, Total Seal занимается исключительно производством поршневых колец. Как только они поймут, что у вас есть для поршней, они могут настроить вас с правильным пакетом колец, который включает в себя индивидуальные наборы колец.Посмотреть все 28 фото Это типичный коробчатый колец для уличного двигателя, слева направо: ковкий чугун, чугун и гибкий нелегированный чугун для маслосъемных колец. Верхнее компрессионное кольцо изготовлено из ковкого чугуна, поскольку оно более гибкое и устойчивое к нагреванию. Чугун используется для вторичного компрессионного кольца, которое также контролирует масляную пленку и не так сильно нагревается, как верхнее кольцо. Пакет маслосъемных колец состоит из расширителя и двух направляющих, которые предназначены для вытирания масла со стенок цилиндра.Посмотреть все 28 фото Верхнее компрессионное кольцо обычно изготавливается из высокопрочного чугуна с молибденовой поверхностью. Молибден лучше переносит тепло в большинстве случаев, но он достаточно пористый, чтобы удерживать масло для улучшения смазки. Поскольку верхнее кольцо имеет цилиндрическую поверхность, оно вращается под действием поршня, чтобы поддерживать плотный контакт со стенкой цилиндра, но с меньшим трением. См. Все 28 фотографий Вторичное компрессионное кольцо с обратным скосом, конической поверхностью, гладким чугунным вторым кольцом уже давно подход к этой локации.На самом деле нагрев второй канавки не является проблемой, а это означает, что необходимость в экзотических материалах или покрытиях была небольшой. Сегодня большинство вторичных колец по-прежнему изготавливают из чугуна или даже из высокопрочного чугуна в некоторых областях применения. Это кольцо обеспечивает контроль масла на 85-90 процентов и контроль компрессии только на 5-10 процентов, поэтому для лучшего управления маслом существует определенная тенденция к использованию кольца Напье, особенно с двигателями LS. расширитель и две направляющие предназначены исключительно для контроля масла.На натяжение масляного кольца приходится около 40 процентов общего трения двигателя, при этом только на масляные кольца приходится 50 процентов трения пакета колец. Ключом к снижению натяжения кольца является радиальная глубина кольца в кольцевой канавке. Если вы сохраните традиционный стандарт SAE на глубину 0,190 дюйма, вам все равно потребуются маслосъемные кольца с более высоким натяжением. Однако за счет уменьшения радиальной глубины примерно до 0,140–0,150 дюйма с соответствующей обработкой кольцевой канавки можно уменьшить натяжение, поскольку общий узел масляного кольца более гибкий и соответствует диаметру отверстия.Посмотреть все 28 фото Эд Лоу из Total Seal говорит, что все дело в форме и звуке. Верхние кольца из ковкого чугуна имеют цилиндрическую поверхность и не имеют углублений. При осторожном падении на твердую поверхность кольцо из ковкого чугуна издает «звенящий» звук. См. Все 28 фото. Вторичное компрессионное кольцо имеет коническую поверхность и изготовлено из чугуна. При осторожном падении на твердую поверхность чугунное кольцо издает глухой стук вместо звенящего звука. См. Все 28 фото. Еще одним средством идентификации вторичного компрессионного кольца является ямочка или лазерная метка, которая всегда обращена вверх, согласно Эд Лоу.См. Все 28 фото: Ковкое железо (слева) и чугун (справа). Идентификация во флексе. Кольца из ковкого чугуна гибкие и могут выдерживать очень высокие температуры. Кольца из чугуна, напротив, хрупкие, и они ломаются, если вы пытаетесь их согнуть. См. Все 28 фото. Для более экстремальных применений с наддувом, турбонаддувом или азотом кольцевой пакет будет более жестким. Наверху вверху (слева) обычно находится нержавеющая сталь AP с PVD-покрытием. По словам Скотта Габриэльсона из Speed ​​Pro, вторичное кольцо (оба справа) контролирует масло примерно на 85-90 процентов и обеспечивает сжатие всего на 5-10 процентов.Скотт добавляет, что если вы подрезаете нижнюю часть кольца, оно открывает большую часть концевого зазора обратно в кольцевую канавку, которая открывает проходное сечение, обеспечивая резервуар для масла, возвращаемого обратно в поддон. См. Все 28 фото. как показано здесь, существует определенная тенденция к использованию второго кольца Napier (с крючком или в форме когтя). Фактически, большинство двигателей GM LS поставляется с завода с кольцами Napier. Кольцо Napier создает резервуар для прохождения очищенного масла. См. Все 28 фотографий. Вот увеличенный вид кольца AP из нержавеющей стали и его сверхтвердой и прочной поверхности, предназначенной для экстремальных условий эксплуатации.Посмотреть все 28 фотографий Центробежно отлитые компрессионные кольца TNT компании Total Seal проходят термообработку, чтобы обеспечить наиболее однородную структуру зерна среди всех колец из мартенситного ковкого чугуна. Они разработаны для экстремальных условий эксплуатации, таких как закись азота, с турбонаддувом, наддувом и высоким давлением в цилиндрах. См. Все 28 фото. Вот более подробный взгляд на компрессионное кольцо TNT от Total Seal. См. Все 28 фотографий. Компрессионное кольцо с алмазной отделкой Total Seal обеспечивает осевые допуски до +/- 0,000050 дюйма; улучшенное уплотнение между поршнем и поршневым кольцом; дополнительные покрытия PVD, разработанные для соответствия материалу цилиндра и минимизации потерь на трение; нестандартная осевая толщина до 0.6мм; и доступны в беззазорном, традиционном или стиле Napier. См. все 28 фотографий Беззазорное верхнее компрессионное кольцо Total Seal является отраслевым эталоном, потому что оно так хорошо работает. Оно просто обеспечивает лучшее уплотнение, чем обычное поршневое кольцо, благодаря своей двухкомпонентной конструкции. В результате он обеспечивает повышенную мощность и крутящий момент, более длительный срок службы двигателя, улучшенную стабильность, более длительный срок службы колец, улучшенный контроль масла, снижение внутреннего трения, более высокий сигнал разрежения на впуске, более широкую кривую крутящего момента и повышенный вакуум в коллекторе.См. Все 28 фото Кольцо Total Seal без зазоров состоит из двух частей, в которых два стопорных кольца работают вместе для достижения идеального прилегания к стенке цилиндра. См. Все 28 фотографий. как правильно установить поршневые кольца. JGM Performance Engineering предпочитает использовать расширитель колец для аккуратной установки колец. Они говорят нам, что расширитель вызывает меньшую деформацию колец. См. Все 28 фото Расширитель масляного кольца проходит между двумя направляющими, которые вытирают масло по стенке цилиндра.См. Все 28 фотографий После установки расширителя направляющие маслосъемного кольца наматываются на поршень и в канавку, как показано на рисунке. См. Все 28 фотографий Другой подход к установке компрессионного кольца показан здесь Марком Джеффри из Trans Am Racing в Лос-Анджелесе, где сжатие кольца аккуратно вкатываются в кольцевую канавку. Джеффри уверяет нас, что он не вызывает искажения колец. Смотрите все 28 фото. Нам нравятся эти компрессоры с поршневыми кольцами нестандартного размера, которые доступны в Summit Racing, в самых разных размерах.Если вы производитель двигателей в домашнем гараже, мы предлагаем приобрести компрессор с регулируемым кольцом. Если вы строите много двигателей, кольцевой компрессор нестандартного размера — отличное вложение. См. Все 28 фото. Отделка стенок цилиндров должна была соответствовать технологической кривой, как и конструкция поршней и колец на протяжении многих лет. Готовое отверстие цилиндра должно быть круглым, прямым и не иметь конуса. Кольца используются для износа, чтобы компенсировать любые незначительные неровности отверстия. Современные высокотехнологичные поршневые кольца настолько прочные, что они не изнашиваются, как старые.Сегодняшние блоки двигателя также более твердые, поэтому окончательная отделка должна быть на высоте. Ваш машинист также должен использовать динамометрическую пластину для хонингования. Никаких исключений. См. Все 28 фотографий. Хотя производители делают кольца с зазорами, настоятельно рекомендуется проверять концевые зазоры колец и при необходимости регулировать зазор. См. Все 28 фотографий. Поршни, кольца и канавки должны получать большие дозы моторного масла веса SAE 30. смазывать во время установки. Пропитайте канавки маслом и смажьте стенки цилиндра соответственно. См. Все 28 фото. Размер отверстия цилиндра следует проверять с помощью измерителя внутреннего диаметра.Любые другие средства обещают неточное чтение. Циферблатный манометр обещает вам точные показания. См. Все 28 фото. В конце концов, выбор поршня и кольца и их установка — это все, что касается уплотнения цилиндра и контроля уровня масла. Речь также идет о правильной отделке стенок цилиндра для дальнейшего улучшения герметичности и контроля масла.

Как работают поршневые кольца — блог NAPA Know How

Двигатель — это простое механическое устройство, на самом деле воздушный насос, который использует поршни и клапаны для втягивания и выталкивания воздуха.Поршни в блоке цилиндров должны быть запечатаны внутри каждого цилиндра, чтобы процесс был эффективным. Поскольку поршни совершают миллионы ходов на протяжении всего срока службы двигателя, уплотнения имеют решающее значение. Это делается с помощью ряда колец, которые охватывают верхнюю половину поршня, прижимая его к стенке цилиндра. Когда поршневые кольца изнашиваются, снижается КПД двигателя.

Как они работают

Поршневые кольца изготовлены из металла, в стандартных двигателях используются чугунные кольца, а в высокопроизводительных двигателях могут использоваться кольца из ковкого чугуна с хромированной или хромированной поверхностью.Чугун хорош для капитального ремонта, но не более того.

Это кольца, которые вы найдете на большинстве поршней. Слева — верхнее кольцо, второе кольцо, масляные кольца, и этот конкретный набор имеет опорную планку, которая используется на поршнях, где поршневой палец находится в середине масляных колец.

Кольца из ковкого чугуна экономичны и подходят для двигателей с высокими рабочими характеристиками. Если оставить их как есть (без дополнительной облицовки), они, как правило, имеют мощность около двух лошадиных сил на кубический дюйм, поэтому безнаддувный двигатель мощностью 600 л.с. и 350 кубических дюймов может безопасно работать с обычными кольцами из ковкого чугуна.При увеличении мощности или добавлении наддува или закиси азота кольца необходимо модернизировать.

Во многих поршневых кольцах с высокими рабочими характеристиками используется кольцо из ковкого чугуна и добавлена ​​облицовка, например плазменный молибден, которая увеличивает твердость и защиту для увеличения числа оборотов и наддува. Многие драгстеры с топовым топливом используют пластичные кольца из плазменно-молибденового сплава для их долговечности, но они также меняются каждый раз, так что считайте это тем, чего оно стоит.

Современные двигатели имеют все более узкие поршневые кольца, отчасти из-за более совершенных производственных процессов и улучшенных материалов.Чем уже кольцо, тем они становятся более хрупкими. По этой причине конструкция с высокими характеристиками с использованием узких колец означает, что вам нужен самый прочный материал. Кольца на стальной основе на 20 процентов (или более) прочнее, чем кольца из ковкого чугуна, что делает их идеальным выбором для узких колец.

По мере того, как кольца становятся более узкими, необходимо увеличивать прочность. Кольца из ковкого чугуна очень прочные и щадящие. Обратите внимание на отметку «верх» на лицевой стороне кольца, это указывает на верхнюю часть кольца. Не устанавливайте их вверх ногами. Кроме слов может быть ямочка или точка.

лошадиные силы — не единственное преимущество узкого стального кольца. Поскольку кольцо настолько узкое, оно снижает трение и в то же время может лучше прилегать к стенке цилиндра, поэтому двигатель более эффективен и лучше герметизирует. Это означает меньше утечек масла и меньше выбросов. Стальные кольца служат дольше, но для их приработки требуется больше времени. Стальные кольца могут быть из простой углеродистой стали или нержавеющей стали, однако кольца из нержавеющей стали не могут использоваться в стандартном цилиндре двигателя без титана или азотирования хрома.

Покрытия колец, такие как плазменный молибден, титан, хром и керамика, являются хорошими вариантами для двигателей с высокими рабочими характеристиками.Эти покрытия часто используются для определенных конструкций двигателей, например, для грунтовых дорог (хром для защиты от грязи). Хромовое азотирование не отслаивается, как обычное хромирование.

Кольца из молибдена ломаются быстрее, чем хромированные, и обладают более высокой термостойкостью. Недостатком колец с молибденовым покрытием является то, что при детонации молибденовый материал может быть значительно поврежден. Кольца молибдена также не подходят для спиртового топлива.

Еще одна переменная — конструкция кольцевого профиля. В большинстве стандартных колец используется квадратная грань как для верхнего, так и для второго колец.Эта конструкция функциональна и герметизирует цилиндр, но есть альтернативы получше. Бочкообразные профили, расположенные по центру или со смещением, обеспечивают отличное уплотнение и долгий срок службы. Верхнее кольцо с квадратной гранью в конечном итоге изнашивается до естественной бочкообразной формы, наличие этой формы с самого начала обеспечивает более длительный срок службы кольца.

Этот бочкообразный профиль снижает износ колец, поскольку со временем все кольца естественным образом приобретают бочкообразную форму. Этот конкретный профиль показывает, как выполняется наполнение плазмой. Только внешний край покрыт плазменным молибденом для долговечности.

Второе кольцо обычно имеет квадратную, коническую или нитевидную форму. Коническая грань — это всего лишь слегка скошенный край. Это сделано для лучшего очищения стенок цилиндров от масла. Основная задача второго кольца — контроль масла, на втором месте — герметизация камеры сгорания. Профиль Napier представляет собой кольцо с квадратной гранью с вырезанной на нижней стороне канавкой для крючка. Эта канавка отводит масло от стенки цилиндра, уменьшая трение и улучшая контроль масла. Кольца Напье восприимчивы к повреждению от сильного ускорения.Это связано с тем, что крючок истончает кольцо по краю.

Это кольцо в стиле нейпье, обратите внимание на то, что внешний край имеет форму крючка. Эта канавка отводит масло от стенок цилиндра, уменьшая трение и прорыв. Этот профиль является дизайном Napier. Зона поднутрения отводит масло от стены для уменьшения трения. Фотография предоставлена ​​Federal-Mogul Этот бочкообразный профиль снижает износ колец, поскольку все кольца со временем приобретают бочкообразную форму. Этот конкретный профиль показывает хромированный слой.Только внешний край покрыт металлическим покрытием для прочности. Фото предоставлено Federal-Mogul

. Верхнее кольцо предназначено для контроля 90 процентов дымовых газов, второе кольцо — для последних 10-20 процентов. Последний набор колец называется масляными кольцами, эти кольца соскребают большую часть масла со стенок цилиндра. Масляные кольца на самом деле представляют собой серию из трех частей: два тонких кольца из хромированной или азотированной стали с гофрированным расширительным кольцом в центре. И рабочие характеристики, и стандартные двигатели имеют одинаковую конструкцию, и не зря — она ​​работает.Два тонких кольца герметизируют стенки цилиндра независимо, в отличие от одного масляного кольца. Гофрированный расширитель обеспечивает облегчение слива для быстрого удаления масла.

Кольца контроля масла состоят из трех отдельных частей, вместе они отлично справляются со своей задачей. Когда все три компонента контроля масла собраны вместе, они выглядят следующим образом. Верхнее и нижнее кольца царапают стенки цилиндра, в то время как расширительное кольцо удерживает их в движении. Фотография предоставлена ​​Federal-Mogul.

При выходе из строя поршневых колец

Поршневые кольца должны иметь дело с целым рядом проблем.Плохой газ (детонация и звон), грязный воздух и топливо, а также загрязненное масло сокращают срок службы поршневых колец. Обслуживание фильтров на вашем двигателе и регулярная замена масла имеют большое значение для срока службы колец. После износа колец станет очевидной их способность герметизировать газы сгорания.

Первый признак износа поршневых колец — прорыв. Обычно это видно через выхлопную трубу. Из выхлопной трубы выходит синий дым, что означает, что в двигателе горит масло. Вы можете заметить, что моторное масло заканчивается быстрее, чем раньше.Впервые дымление масла появляется при холодном пуске двигателя. По мере прогрева двигателя поршни и кольца расширяются, герметизируя стенки, уменьшая количество масла, проходящего мимо колец. В конце концов, кольца изнашиваются до такой степени, что происходит постоянный прорыв, и машина все время дымит. Это также может быть связано с изношенными уплотнениями клапана.

Еще одна проблема с картерными газами — это попадание продуктов сгорания в картер. Это означает, что топливо и побочные продукты сгорания в масле. Поскольку эти химические вещества проникают в масло, масло теряет вязкость и способность охлаждать и смазывать двигатель.Вы должны менять масло чаще, чтобы двигатель оставался чистым.

В конце концов износ становится настолько сильным, что возникает потеря мощности, слишком много газов сгорания попадает в картер и слишком много масла попадает в камеру сгорания. Это приводит к загрязнению свечей зажигания и плохо работающему двигателю.

Есть несколько очень хороших жидких химикатов для ремонта слегка изношенных колец двигателя. Эти продукты покрывают кольца толстой масляной пленкой, которая на время помогает им герметизировать стенки двигателя.Они не работают вечно и работают только с двигателями с легким и умеренным износом. Эффект изношенных колец на время замаскирован, но двигатель потребуется отремонтировать.

Ознакомьтесь со всеми деталями двигателя , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о поршневых кольцах поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Детали материалов и эволюция технологии поршневых колец

Разъемное поршневое кольцо, обычно используемое сегодня, было впервые изобретено Джоном Рэмсботтомом в конце 1800-х годов.Его изобретение немедленно заменило кольца в стиле конопли, которые использовались в паровых двигателях, и представляет собой качественный скачок в производительности. Преимущества использования этого типа кольца в паровой машине были огромными с точки зрения мощности, эффективности и технического обслуживания.

Когда вы думаете о поршневых кольцах, задумывались ли вы когда-нибудь о том, что они являются самым маленьким компонентом двигателя внутреннего сгорания, но при этом несут наибольшую ответственность? Когда вы собираете двигатель, вы никогда не понимаете, что поршневое кольцо будет делать в течение его срока службы, что в действительности делает производительность этого крошечного компонента еще больше.

Поршневые кольца выполняют три основные задачи, обеспечивающие стабильную мощность двигателя. Прежде всего, кольцо должно эффективно герметизировать каждый цилиндр на протяжении тысяч, а иногда и сотен тысяч миль перед заменой. Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется в каждом цилиндре, кольцо должно плотно прилегать к стенке цилиндра, чтобы взрыв мог толкнуть поршень в отверстие. Поршневое кольцо — на самом деле сформированный кусок проволоки — также должно препятствовать попаданию картерных газов в картер, сдерживая взрыв сгорания.

Во-вторых, кольцо помогает передавать тепло от поршня, вызванное взрывом, к стенкам цилиндра. Кольца являются единственным контактом между отверстием цилиндра и поршнем, и это единственный способ передачи тепла в систему охлаждения в процессе сгорания.

Этот поршневой узел в сборе был взят с Benz 1911 года выпуска (это было до того, как к нему подключился Mercedes). Обратите внимание на качество изготовления, такое как плавающая шпилька, спирально-навитые компрессионные кольца и канавки для смазки маслом в шейке стержня.Это было точно и сложно, особенно если принять во внимание инструменты, которые были доступны более 100 лет назад. Подумайте, сколько человеко-часов ушло на сборку с использованием современных инструментов!

В-третьих, и это, пожалуй, самое главное, поршневое кольцо должно препятствовать попаданию моторного масла в камеру сгорания. Каждое отверстие цилиндра похоже на подшипник двигателя. Хонинговальные царапины в отверстии служат карманом для масла, которое задерживается, поэтому кольца будут смазываться при вращении и движении вверх и вниз в цилиндре.Но все масло, которое разбрызгивается на стенки цилиндра из вращающегося узла, необходимо соскрести, чтобы предотвратить попадание масла в камеру сгорания, поскольку масло, которое попадает в камеру сгорания, может быть вредным для процесса сгорания, эффективно понижая октановое число транспортного средства. потенциально вызывая вредные последствия.

Благодаря магии исследований и разработок — и эффекту «просачивания вниз» от усилий по производству оригинальных комплектующих — кажется, что с каждым годом поршневые кольца становятся более тонкими, но характеристики двигателя улучшаются.Это относится ко всем сферам применения, от специальных гоночных поршней до стандартных сменных поршней. Если поршневым кольцам предстоит такая огромная работа, то почему они становятся меньше? Могут ли возникнуть какие-либо побочные эффекты в будущем?

Наше кольцо Total Conform легко обнаружить благодаря радиальным выемкам на нем », — говорит Кейт Джонс из Total Seal. «Это позволяет кольцу полностью соответствовать друг другу, изгибаясь в любой форме, необходимой для полного уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра.

Обширные испытания показали, что кольца меньшей ширины оказались столь же эффективными, а может быть, и более эффективными, чем предыдущие более толстые версии. Это в основном связано с различием в современном материале поршневого кольца по сравнению с более старыми, менее эффективными материалами. Кроме того, различия в конструкции и форме, а также отделка и покрытия, нанесенные на поверхность поршневых колец, помогают улучшить характеристики и снизить сопротивление. Эти изменения оказались более эффективными, обеспечивают большую мощность при меньшем выбросе воздуха и продлевают срок службы.Лучший способ понять, что происходит в мире поршневых колец, — это оглянуться назад и понять, откуда мы пришли. Благодаря участию Кейта Джонса из Total Seal, который также помог нам с фотографиями и диаграммами для этой статьи.

Выбор материала

Популярным материалом для изготовления поршневых колец является чугун, часто называемый серым чугуном. Самым большим преимуществом использования чугуна для изготовления поршневых колец является то, что он не истирает внутреннюю поверхность цилиндра и не истирает ее.И пока чугунное кольцо достаточного размера, оно будет обеспечивать надлежащее уплотнение. Если рабочие нагрузки увеличиваются или размер уменьшается в зависимости от области применения, кольцевое уплотнение может стать проблемой. Когда для верхнего кольца используется чугун, его обычно покрывают молибденом или хромом для предотвращения износа отверстия. Если для второго кольца используется чугун, покрытие не наносится. Материал чугуна очень хрупкий; Под микроскопом зернистая структура чугуна прямоугольная и острая. Вот почему, если вы попытаетесь скрутить чугунное кольцо, оно сломается, потому что зернистая структура легко ломается.Чугун популярен, потому что его производство несколько рентабельно. Недостатком его использования является то, что для его завершения требуется несколько этапов производства — и он не идеален для высокопроизводительных двигателей.

Существует два основных метода изготовления чугунного кольца. Самый распространенный способ — взять поршневое кольцо желаемого внешнего диаметра и сформировать форму. Затем, как только чугун сформирован внутри этой цилиндрической формы, центр формы вырезается по размеру внутреннего поршневого кольца.Например, после завершения процесса у вас будет что-то похожее на ствол пистолета. Затем каждое отдельное кольцо вырезается из формы, как кусок хлеба.

Современные высокотехнологичные методы производства поршней и покрытия требуют использования высокотехнологичных материалов для поршневых колец, которые дополняют улучшения характеристик, доступные за счет снижения сопротивления и улучшенного контроля масла.

Другой способ изготовления чугунных колец аналогичен способу изготовления модели легкового или грузового автомобиля.Когда вы открываете ящик модели автомобиля, вы обнаруживаете несколько листов пластика, на которых сформированы кусочки, которые вы выламываете из формы, чтобы извлечь части. Чугун разливают в форму, как и модели автомобилей, только в форме поршневых колец. По завершении процесса кольца вынимаются из формы и подвергаются окончательной механической обработке для использования. Хотя чугунные кольца могут быть доступными из-за стоимости материала, для их обработки и доработки требуется много ручной обработки. Кроме того, существует много отходов, которые необходимо перерабатывать после получения готового продукта.

Ковкий чугун — еще один материал, используемый при производстве поршневых колец; он существует уже несколько лет и до сих пор широко распространен. Процесс формовки поршневых колец из ковкого чугуна очень похож на процесс изготовления чугунных колец. Состав материала получается из чугуна путем извлечения углеродных чешуек, которые в основном состоят из графита, и формования этого материала в цилиндрическую форму для задания внешнего размера. Затем можно вырезать внутренний размер.Затем кольца можно вырезать из «ствола пистолета» и подвергнуть термообработке. Под микроскопом ковкий чугун имеет круглые зерна шаровидной формы, которые очень прочные, в отличие от структуры зерен чугуна. Если вы возьмете кольцо из ковкого чугуна и попытаетесь его сломать, вы обнаружите, что оно будет только сгибаться и скручиваться в форму кренделя. Ковкий чугун в два раза прочнее чугуна и используется в высокопроизводительных системах. Поскольку большинство дизельных двигателей имеют турбонаддув, кольца из ковкого чугуна обычно использовались из-за их устойчивости к отказу в условиях высокого сжатия и высокого рабочего давления в цилиндре.

Верхнее кольцо из ковкого чугуна дизельного двигателя называется «замковым кольцом». Кольцо трапецеидального искажения напоминает боковой треугольник и также известно как самодействующее кольцо.

Движение поршня вверх и вниз поддерживает нагрузку на кольцо трапецеидального искажения в кольцевой канавке поршня и, как побочный продукт, также сохраняет канавку кольца чистой от сажи дизельного топлива. Однако кольцо для трапеции уникальной формы из ковкого чугуна сегодня обычно не используется. Поскольку использование рециркуляции выхлопных газов стало стандартом почти для всех двигателей внутреннего сгорания, при использовании этой формы углеродная набивка имеет тенденцию застревать кольцо в канавке поршня, вызывая поломку.

Если вы не знаете, из какого материала сделаны ваши кольца, не пытайтесь их согнуть. Самый простой способ проверить их — бросить на стол в магазине. Если кольцо издает звонкий звук, это ковкий чугун, а если оно просто стучит по столу, оно изготовлено из чугуна.

Чрезвычайно высокая температура и давление, создаваемые высокопроизводительным дизельным двигателем, могут прорезать верхнее кольцо и действовать как паяльная лампа на остальной части поршня.

Steel’s The Deal

Сегодня, особенно в высокопроизводительных и тяжелых условиях, сталь используется для изготовления поршневых колец.У стальных колец много преимуществ: они легче в изготовлении, они прочнее и тверже, чем высокопрочный чугун, и устойчивы к поломке, особенно в тех случаях, когда требуются сумматоры мощности. Недостаток? Материалы дороже.

Здесь кольцо AP из нержавеющей стали превращается из сырья в рулонный продукт. Поскольку для поршневого кольца критически важно иметь надлежащее натяжение и сопротивление в цилиндре при установке в двигатель, процесс формования является наиболее важным этапом производства, чтобы гарантировать правильность этих характеристик в готовом продукте.

Процесс производства стальных поршневых колец прост; Проволока вырезается из катушки с материалом нужных пропорций. Нет отходов и меньше шагов от нарезки до конечного продукта. Возможно, лучшее в использовании стальных колец — это то, что они могут выдерживать большее тепловое воздействие в суровых условиях и при этом сохранять свою форму без сбоев. А в условиях высоких оборотов, низкого напряжения и высокого вакуума, таких как NHRA Pro Stock и других безнаддувных гоночных классах, стальные кольца обеспечивают гораздо лучшее кольцевое уплотнение.Внутренняя верхняя поверхность обычно имеет скос, который способствует скручиванию при срабатывании цилиндра. Тонкое верхнее кольцо прижимается к дну верхней канавки поршня, и давление газа прижимает кольцо к отверстию. Поскольку поверхность кольца имеет бочкообразную форму, при движении поршня вниз по отверстию кольцо находится в постоянном контакте со стенкой цилиндра.

Современные поршневые кольца различной толщины обеспечивают превосходные характеристики по сравнению с пакетами колец прошлого. Здесь вы можете увидеть сравнение с обычным кольцом.

Детали стального кольца

Чтобы стальное кольцо было совместимо с отверстиями цилиндров из чугуна, оно должно быть покрыто молибденом, хромом, PVD (осаждение из паровой фазы) или газовым азотированием. На лицевую сторону кольца нанесены покрытия из молибдена. Moly обладает высокой устойчивостью к истиранию, но также является пористым, что обеспечивает некоторое удерживание масла.

Хром — очень твердое покрытие, используемое при высоких нагрузках и часто встречается в двигателях гоночных автомобилей. Хромированное покрытие может противостоять пропитке грязью и выводить мусор через выхлопное отверстие.Если бы вы использовали кольца с молибденовым покрытием в этих случаях, попадание грязи могло бы попасть на поверхность кольца из-за пористости, что привело бы к повреждению отверстия.

За последние несколько лет PVD-покрытие стало более популярным в качестве поверхности поршневых колец. PVD представляет собой тонкое покрытие, которое наносится на кольцо с использованием титана или хрома, испаренного при нагревании с реактивным газообразным азотом. Этот процесс сделает кольцо очень твердым, гладким и термостойким.

Наконец, газовое азотирование — это тепловой процесс, при котором кольцо пропитывается азотом, что приводит к его отверждению.В результате этого процесса поверхность затвердевает примерно на 0,001 дюйма в глубину; при использовании газового азотирования в отверстии цилиндра перед кольцом будут видны следы износа.

Вторые кольца переходят от чугуна к высокопрочному чугуну и стали. Поскольку второе кольцо соскабливает большую часть масла со стенок цилиндра, стальные кольца для второго положения имеют фаску на нижней стороне, чтобы вызвать скручивание. Когда поршень опускается по отверстию, поворот кольца позволяет конической поверхности соскребать масло со стенок цилиндра.

Обычные вторые кольца либо RBT (коническая поверхность с обратной закруткой), либо THG (канавка под крючок или Napier). В случае кольца RBT внутренний скос вызывает скручивание, которое предотвращает скопление масла за кольцом, в то время как коническая поверхность царапает отверстие. Конструкция THG будет иметь скручивание, вызванное не внутренней фаской, а крючком на лицевой стороне кольца, когда оно контактирует с отверстием. Это также предотвращает скопление масла за вторым кольцом и используется в основном для повышения производительности.

Кольца Napier, в которых используется конструкция с крючками, также являются обычными для второй позиции.Крючок удерживает масло во время соскабливания, что позволяет использовать масляные кольца с низким натяжением в этих ситуациях. Вторые кольца из стали или высокопрочного чугуна не имеют покрытия, поскольку исследования показали, что вторые кольца с покрытием не имеют преимуществ по сравнению с кольцами без покрытия, поскольку царапающее действие, используемое для удаления масла, обеспечивает их хорошую смазку.

Хотя многие люди называют второе кольцо компрессионным кольцом, мы можем видеть здесь, что оно имеет гораздо большее отношение к контролю масла, чем к сдерживанию сжатия.

Советы по быстрой сборке

Если вы собираете двигатель и используете стальные кольца, обязательно измерьте свободный зазор поршневого кольца. Свободный зазор измеряется, когда вы достаете кольца из коробки и кладете их на стол. Например, зазор в поршневом кольце, лежащем на столе, составит 0,600 дюйма. Вы устанавливаете поршневое кольцо в двигатель, и теперь зазор составляет 0,020 дюйма для вашего приложения. При освежении свободный промежуток теперь измеряется.500 дюймов, что будет считаться нормальным после того, как двигатель прошел термоцикл на соревнованиях. Но если размер свободного зазора составляет 0,100 дюйма, то что-то не так с соотношением воздух / топливо или моментом зажигания, потому что кольцо теряет прочность на разрыв и деформируется из-за слишком большого количества тепла.

При опиливании колец оставьте их как можно более квадратными. Чрезмерное снятие фаски может быть столь же вредным, как и слишком большой зазор.

Еще один совет — как можно меньше снимать заусенцы и фаски при установке поршневых колец напильником.Кроме того, оставьте края как можно более квадратными, чтобы обеспечить лучшее кольцевое уплотнение. Следуйте рекомендациям производителя по правильной технике хонингования. Правильная отделка отверстия цилиндра обеспечит правильное удержание масла для смазки используемого материала колец.

Заключение

Использование набора поршневых колец, который тоньше, чем вы когда-либо думали, — это простой способ высвободить мощность вашего высокопроизводительного двигателя. Эффект «просачивания вниз» со стороны текущих OEM-технологий в данном конкретном случае оказался выигрышным.Эти конструкции колец не ухудшают рабочие характеристики; при надлежащих процедурах обкатки можно ожидать, что они проработают многие тысячи миль в уличном применении без вредных побочных эффектов, хотя мы не можем обещать того же, если вы наносите им пару комплектов закиси азота каждую неделю в ваших субботних ночных поездках в Мексику.

Что такое поршневое кольцо? — Функция, типы и применение

Что такое поршневое кольцо?

Поршневое кольцо — это металлическое разрезное кольцо, которое прикреплено к внешнему диаметру поршня в двигателе внутреннего сгорания или паровом двигателе.

Поддерживает сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

Улучшение теплопередачи от поршня к стенке цилиндра. И поддержание надлежащего количества масла между поршнем и стенкой цилиндра. Кроме того, регулирование расхода моторного масла путем соскабливания масла со стенок цилиндра обратно в поддон.

Поршни оснащены металлическими кольцами, которые выполняют множество функций. Эти кольца обозначаются как поршневые кольца.

Материал, используемый для поршневого кольца

Поршневые кольца обычно изготавливаются из чугуна. Чугун сохраняет целостность своей первоначальной формы под действием тепла, нагрузки и других динамических сил.

Также чугун содержит пластинчатый графит, который сам действует как смазка, помогая скольжению между кольцами и гильзой.На поршневые кольца нанесены сплавы и покрытия, и они будут варьироваться в зависимости от типа кольца, поскольку функции этих колец отличаются друг от друга.

Наиболее распространенными формами легированного чугуна являются хром, молибден, ванадий, титан, никель и медь. Материал поршневого кольца остается более твердым, чем гильза цилиндра, что обеспечивает максимальный срок службы.

Функция поршневого кольца

Функция газового уплотнения

Поршневые кольца поддерживают сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра.Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

Это означает, что камера сгорания должна быть максимально газонепроницаемой. Таким образом, давление, создаваемое горящими газами сгорания, быстро передает поршень в цилиндр. Заставляет коленчатый вал вращаться, тем самым обеспечивая мощность.

Не только важно для такта сгорания / расширения, но и газонепроницаемость также очень важна для тактов впуска, сжатия и выпуска.Эту общую функцию можно назвать только «газовым уплотнением».

Функция теплопередачи

Поршневые кольца передают тепло от днища поршня к цилиндру. Когда происходит газовое зажигание, температура внутри поршня достигает примерно 300 C. Если тепло собирается внутри поршня, двигатель может быть поврежден. По этой причине необходимо высвободить накопление тепла. Поршневые кольца помогают отвести это тепло.

Эта функция теплопередачи очень важна для поддержания приемлемой температуры и стабильности поршней и поршневых колец, чтобы не снижалась герметичность.

Функция контроля масла

Поршневые кольца обычно образуют необходимую минимальную масляную пленку для предотвращения задиров. Поскольку зажигание газа повторяется много раз, поршень поднимается и опускается внутри двигателя со скоростью несколько тысяч раз в минуту. Небольшое количество масла заливается на поршни, поэтому они двигаются плавно, с небольшим трением между металлом и металлом. Поршневые кольца регулируют количество масла.

Таким образом, расход масла находится на приемлемом уровне, а вредные выбросы уменьшаются.старше гильзы цилиндра, чтобы обеспечить максимальный срок службы.

Типы поршневых колец

Поршневые кольца, обычно используемые на небольших двигателях, включают три типа поршневых колец, как указано в сильфоне:

• Поршневое кольцо сжатия,
• Грязесъемное поршневое кольцо
• Масляное поршневое кольцо

Компрессия Кольцо

Компрессионное кольцо — это верхнее или ближайшее кольцо для сжигания газов. Он подвержен наибольшему количеству химической коррозии и максимальной рабочей температуре.Однако это может варьироваться в зависимости от конструкции двигателя.

Компрессионное кольцо передает 70% тепла камеры сгорания от поршня к стенке цилиндра. В большинстве двигателей используются компрессионные кольца с конической или цилиндрической поверхностью.

Компрессионное кольцо с конической гранью

Компрессионное кольцо с конической гранью, которое представляет собой поршневое кольцо с углом конуса около 1 ° на движущейся поверхности. Этот конус обеспечивает легкие салфетки для предотвращения попадания излишков масла в камеру сгорания.

Компрессионное кольцо с цилиндрической поверхностью

Компрессионное кольцо с цилиндрической поверхностью представляет собой поршневое кольцо с изогнутой поверхностью, вращающейся для обеспечения непрерывной смазки поршневого кольца и стенки цилиндра. Он также обеспечивает эффект пика для оптимизации распределения масла во время всего хода поршня.

Кроме того, изогнутая подвижная поверхность уменьшила вероятность разрыва масляной пленки из-за избыточного давления или чрезмерного наклона поршня на кромке кольца во время работы.

Грязесъемное кольцо

Грязесъемное кольцо, иногда называемое скребковым кольцом, кольцом Напье или резервным компрессионным кольцом, является следующим кольцом на поршне после головки цилиндра. Грязесъемное кольцо обеспечивает равномерную толщину масляной пленки для смазки рабочей поверхности компрессионного кольца.

Большинство грязесъемных колец имеют поверхность с углом сужения, которая направлена ​​вниз для обеспечения чистящего действия при движении поршня к коленчатому валу.

Угол конуса обеспечивает контакт, по которому избыток масла направляется к масляному кольцу на стенке цилиндра и возвращается в масляный резервуар.Грязесъемное кольцо находится ближе всего к неправильно нарезанному уголку компрессионного кольца, что приводит к чрезмерному расходу масла. Это происходит из-за того, что грязесъемное кольцо вытирает излишки масла в сторону камеры сгорания.

Масляное кольцо

Масляное кольцо состоит из двух тонких направляющих или рабочей поверхности. Вырезанные отверстия или прорези в радиальном центре кольца позволяют избыточному маслу стекать обратно в резервуар. Обладая всеми этими характеристиками, маслосъемные кольца обычно представляют собой одно целое.

В некоторых масляных кольцах используется пружинный расширитель для приложения дополнительного радиального давления к поршневому кольцу.Это увеличивает давление, прикладываемое к устройству (количество силы и размер подвижной поверхности) на стенку цилиндра.

Масляное кольцо имеет самое высокое собственное давление из трех колец на поршне. Маслёнка из дерева, состоящая из двух направляющих и удлинителя. Масляные кольца расположены на каждой стороне расширителя. Расширитель обычно имеет несколько прорезей или окон для возврата масла в канавку поршневого кольца.

Масляное кольцо использует встроенное давление поршневого кольца, внешнее давление и высокое единичное давление.И это обеспечивается небольшой беговой поверхностью тонкой шины.

Как работают поршневые кольца?

Поршневые кольца поддерживают сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

Самая верхняя канавка поршня состоит из компрессионного кольца, основная функция которого заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.При воспламенении топливовоздушной смеси. К головке поршня прикладывается давление от продуктов сгорания, заставляя поршень двигаться по направлению к коленчатому валу.

Сжатые газы проходят через зазор между стенкой цилиндра и поршнем в канавку поршневого кольца. Во время процесса сгорания сила газов высокого давления прижимает поршневое кольцо к стенке гильзы цилиндра, что помогает ему образовывать эффективное уплотнение. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.

Следующий набор колец в поршне, который расположен под компрессионным кольцом и над масляными кольцами, называется грязесъемными кольцами.

Они имеют конструкцию с конической поверхностью и используются для дополнительного уплотнения камеры сгорания. Как следует из названия, они помогают очистить стенку футеровки от излишков масла и загрязнений. Если какой-либо из дымовых газов мог пройти через компрессионное кольцо. Эти газы будут заблокированы стеклоочистителем в хорошем состоянии.

Последний набор колец представляет собой масляные кольца, которые расположены в нижних канавках поршня, ближайшего к картеру.Основная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок гильзы цилиндра во время движения поршня.

Большая часть очищенного масла направляется в картер обратно в масляный поддон. Эти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади в 4-тактном двигателе, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки гильзы.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое поршневое кольцо?

Поршневое кольцо представляет собой металлическое разрезное кольцо, которое прикрепляется к внешнему диаметру поршня в двигателе внутреннего сгорания или паровом двигателе.

Каковы функции поршневых колец?

Поршневые кольца поддерживают сжатие газа между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца герметизируют цилиндр, чтобы газообразные продукты сгорания, образующиеся во время воспламенения, не попадали в отверстие между поршнем и цилиндром.

Какие бывают типы поршневых колец?

Поршневые кольца, обычно используемые в небольших двигателях, включают компрессионные кольца, грязесъемные и масляные кольца. Компрессионное кольцо — это поршневое кольцо, расположенное в кольцевой канавке, ближайшей к головке поршня.Компрессионное кольцо изолирует камеру сгорания от утечек во время процесса сгорания.

Прочтите также

СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

Почему поршневые кольца становятся все тоньше?

Толщина поршневых колец уменьшилась более чем вдвое с 1980-х годов. Вот почему они уменьшились и не стоит об этом беспокоиться!

Классическая голливудская линия: нельзя быть слишком богатым или слишком худым. В то время как полнофигурные звездочки теперь могут быть популярны в городе мишуры, слишком тонкая линия все еще в моде, когда дело доходит до поршневых колец.Не так давно толщина современных гоночных поршневых колец колебалась от 1/16 дюйма до 0,043 дюйма. В настоящее время производственные двигатели используют кольца толщиной от 1 мм и даже до 0,8 мм — шаг, который стал возможен благодаря достижениям в технологии материалов. Поскольку 1 мм равен 0,039 дюйма, это означает, что верхнее кольцо диаметром 8 мм составляет всего 0,031 дюйма. Преимущества тонких колец многочисленны и заслуживают обсуждения.
На головке поршня ровно столько недвижимости.Более тонкие кольца не только снижают трение, но и позволяют поршням хода работать с очень малой высотой сжатия.

Поддерживающие механические причины того, что это стремление быть слишком тонким, почти универсально полезны. Начнем с обсуждения того, как кольцо на самом деле плотно прилегает к стенке цилиндра. Если вы когда-либо собирали двигатель, вы знаете, что поршневые кольца необходимо слегка сжать, чтобы они вошли в цилиндр, и требуется немного усилий, чтобы толкнуть поршень вниз, особенно если поршень оснащен старым стандартным 5 / 64- дюймовые кольца, которые почти повсеместно использовались в двигателях почти 20 лет назад.

Более тонкие поршневые кольца изготовлены из углеродистой стали, что позволяет им быть более прочными, чем более толстые чугунные кольца, при этом снижая трение.

Усилие, необходимое для прижатия колец к стенке цилиндра, создается радиальным натяжением кольца. Данная нагрузка требуется для создания достаточного уплотнения по отношению к стенке цилиндра. Основы физики говорят нам, что чем больше площадь поверхности кольца, касающейся стенки цилиндра, тем большее радиальное натяжение требуется для достижения желаемой нагрузки.Это большее внешнее натяжение создает большее трение при движении поршня вверх и вниз по отверстию.

Принято считать, что примерно от 50 до 60 процентов общего трения, создаваемого типичным двигателем внутреннего сгорания, можно связать с поршнем и кольцами. Еще более удивительно то, что 50 процентов трения поршня и кольца можно объяснить только кольцами. Итак, мы говорим об измеримой выгоде для всех, кто хочет уменьшить трение как путь к «бесплатной» мощности.Потенциальный выигрыш еще больше для двигателей с увеличенным ходом, поскольку поршень перемещается на большее расстояние, создавая большее трение.

Учитывая, что большой процент трения возникает на границе раздела между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра, даже оригинальные производители обращают на это внимание. Серийные двигатели, такие как семейства Gen III / IV LS, решили эту проблему, уменьшив толщину кольца до 1,5 мм. Нынешние бензиновые двигатели Corvette LT4 с непосредственным впрыском и наддувом теперь оснащены еще более тонким 0.Кольцо в упаковке 8 мм / 0,8 мм / 2,0 мм.

Для справки, вот верхнее кольцо в гоночном стиле по сравнению с поношенной копейкой.

Сделав еще один шаг вперед, мы вычислили фактическую площадь контакта более старого кольца диаметром 5/64 дюйма (0,078 дюйма) для цилиндра диаметром 4,00 дюйма, а затем сравнили его с более современным кольцом диаметром 1 мм (0,0393 дюйма). путем вычисления длины окружности, умноженной на толщину лица. Для простоты мы предположили кольцо с нулевым зазором. Фактические номера контактных площадей менее важны, чем разница в контактных площадях, выраженная в процентах.Кольцо меньшего размера диаметром 1 мм дает уменьшение площади почти на 50 процентов.

Понятно, что просто уменьшение толщины колец уменьшит трение, но преимущества еще больше. Кольцо определенной толщины должно создавать определенную статическую нагрузку или давление на стенку цилиндра, чтобы способствовать его уплотнению. Более толстое кольцо требует большего внешнего (радиального) натяжения из-за большей площади поверхности. Но за счет уменьшения толщины это позволяет конструктору также уменьшить радиальное давление, чтобы компенсировать уменьшенную площадь поверхности, контактирующей со стенкой цилиндра.

Когда радиальная глубина кольца уменьшается, уменьшается и натяжение. Газовые порты — это один из способов получить кольцо для хорошего уплотнения на такте сгорания, уменьшая трение на трех других тактах (впуск, сжатие, выпуск).

Это может быть трудно понять, поэтому давайте проведем аналогию. Допустим, вы весите 200 фунтов и решили прогуляться по глубокому снегу в лесу. Стандартные ботинки тонут в снегу, но снегоступы с большей площадью контакта создают меньшую нагрузку на квадратный дюйм.Применение этой аналогии к более тонкому кольцу (меньшее пятно контакта на стенке цилиндра) требует уменьшения общей нагрузки, поскольку площадь контакта меньше. Более тонкое кольцо требует уменьшенной осевой нагрузки, поэтому нагрузка на квадратный дюйм более тонкого кольца аналогична более старой, более толстой версии, хотя и без налога на трение.

В пакете из трех колец на типичном автомобильном поршне масляные кольца создают наибольшее индивидуальное натяжение или нагрузку. Эта нагрузка прилагается за счет конструкции средней части кольца, называемой расширителем.Недавние усовершенствования конструкции расширителя снизили трение, при этом позволяя кольцу удалять масло со стенок цилиндра.

На протяжении десятилетий тормозным гонщикам известно, что один из способов минимизировать трение — это уменьшить натяжение масляного кольца с помощью расширителя, предназначенного для немного меньшего диаметра. Хотя это снижает трение и увеличивает мощность, компромиссом является повышенный расход масла. Как правило, это не проблема для двигателя ограниченного использования для дрэг-рейсинга, но, конечно, не лучший вариант для уличных двигателей или двигателей для гонок на выносливость.

JE недавно участвовал в тестировании журнала HOT ROD Magazine, проведенном тогдашним редактором Эваном Перкинсом, в котором Westech Performance Group во главе со Стивом Брюле провела испытания на динамометрическом стенде Chevy с малым блоком 377 куб. Поршни JE, сконфигурированные с комплектом колец со стандартными рабочими характеристиками 5 / 64- / 5 / 64- / 3/16-дюймов. Этот двигатель 377ci имел диаметр цилиндра 4,155 дюйма и ход поршня 3,48 дюйма. При средней мощности, зарегистрированной за три цикла, они разобрали двигатель и заменили поршни идентичным набором, обработанным для более тонкого 1.Кольцо JE размером 2 мм / 1,2 мм / 3 мм. Результаты показали увеличение максимальной мощности на 6,8 л.с. и увеличение максимального крутящего момента на 3,8 фунт-фут на двигателе мощностью 458 л.с. и 433 фунт-фут крутящего момента.

Современные кольца изготовлены из более прочного материала и могут иметь профилированные поверхности, что способствует уплотнению и контролю масла.

Хотя многие были удивлены, что улучшение не было большим числом, здесь действуют несколько факторов. Пиковая мощность в лошадиных силах была получена при 6000 об / мин.Если бы этот двигатель генерировал максимальную мощность на более высоких оборотах, результаты были бы еще лучше. Еще одна переменная — ход. Как упомянул Перкинс в своем рассказе, если бы этот тест проводился на двигателе с более длинным ходом, таком как большой блок с ходом 4,25 дюйма, результаты были бы соизмеримо лучше.

Эта тенденция к более тонким кольцам также улучшает кольцевое уплотнение, поскольку более тонкое кольцо имеет больше шансов прилегания к отверстию цилиндра, которое обычно не является полностью круглым или концентрическим.Подумайте о расточке цилиндра, находящейся под динамической нагрузкой, как о высокой стопке десятицентовиков. При измерении диаметра цилиндра представьте, что вы измеряете его в области, занимаемой всего одним из этих десятицентовиков.

Как показывает эта стопка монет, цилиндры часто не прямые. Даже при идеально прямой обработке давление в цилиндре и нагрузка в блоке могут исказить их во время работы. Это особенно характерно для алюминиевых двигателей с тонкими гильзами.

Если отверстие измеряется в нескольких местах, диаметр может показывать то же самое, что, по мнению многих, «доказывает», что отверстие круглое по всей высоте.Однако, если смотреть на цилиндр сбоку, отверстие может иметь скорее S-образную форму, чем быть идеально «квадратным» сверху вниз. Если предположить, что отверстие деформируется под нагрузкой, более тонкое кольцо будет иметь гораздо больше шансов прилегать и герметично прилегать к S-образной стенке цилиндра.

Любое обсуждение «тонких» колец должно также включать то, что инженеры называют осевой шириной кольца — или шириной кольца, если смотреть сверху. SAE установила стандартную осевую ширину поршневых колец автомобилей, используя диаметр отверстия по формуле, разделенный на 22.Таким образом, диаметр отверстия 4,00 дюйма / 22 = осевая ширина 0,182 дюйма. Однако уменьшение этой стандартной ширины еще больше снижает радиальное натяжение кольца. Часто это делается для повышения прочности гоночных поршней, когда пакет колец находится очень близко к верхней части поршня, оставляя очень мало места между задней стороной верхнего кольца и предохранительным клапаном. Уменьшенная ширина осевого кольца является опцией для многих поршней JE и Wiseco.

JE предлагает несколько услуг по индивидуальному заказу колец, которые ранее были первоклассными Pro Stock и технологиями уровня NASCAR.

Если вы решите, что более тонкий комплект колец должен быть частью вашей следующей сборки двигателя, вполне вероятно, что у JE уже есть этот комплект колец на полке в их линейке колец Pro Seal. Наиболее распространенный стандартный комплект колец JE и SRP для большинства рабочих и гоночных поршней — это комплект колец 1,2 мм / 1,5 мм / 3,0 мм. Конечно, также доступны индивидуальные услуги и пакеты для колец, такие как шлифование, притирка, нанесение покрытий и другие. Для полного ознакомления с программами пользовательского звонка JE нажмите ЗДЕСЬ.

Быть богатым и худым часто ассоциируется со славой и статусом рок-звезды, но когда дело доходит до тонких колец, это как раз то, что сделает ваш двигатель немного мощнее.И это намного веселее.

Руководство по техническому обслуживанию поршневых колец

Руководство по техническому обслуживанию поршневых колец

Как и в случае с другими деталями компрессора, важное значение имеет надлежащее обслуживание поршневых колец. Вот что вам нужно знать, чтобы поддерживать их качество и функциональность.

Вот руководство по техническому обслуживанию поршневых колец, которое позволит вам поддерживать качество ваших колец в течение длительного времени.

Длительный срок службы поршневых колец сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, так как вам не придется часто их заменять или беспокоиться о выходе из строя машины, в которой они используются.А учитывая, насколько важны эти агрегаты, необходимо постоянно обеспечивать их хорошее состояние.

Теперь, если вы не знаете, с чего начать, давайте покажем вам различные типы поршневых колец и их обслуживание.

Типы поршневых колец

Поршневые кольца различных типов:

• Компрессионные кольца
• Стеклоочистительное кольцо

1. Компрессионные кольца

Камера сгорания двигателя уплотнена поршневыми кольцами сжатия (также известными как кольца давления).Таким образом, кольца уплотняют над поршнем, предотвращая утечку продуктов сгорания из этой камеры.

Эти кольца также способствуют передаче тепла от поршня к стенкам поршня.

С другой стороны, расположение компрессионных колец зависит от конструкции двигателя. Бывают случаи, когда вы найдете эти кольца на первых канавках поршня.

Также стоит отметить, что верхние компрессионные кольца хорошо смазываются за счет контроля масла за счет срезания слоя масла, оставленного масляным кольцом.

2. Стеклоочистительное кольцо

Эти кольца также известны как резервное компрессионное кольцо или кольцо Напье.

Грязесъемники установлены под компрессионными кольцами и помогают удалить излишки масла с поверхности гильзы.

Эти кольца также служат опорным кольцом, чтобы остановить дальнейшую утечку газа, который мог выйти из верхнего компрессионного кольца.

Более того, большое количество грязесъемных колец имеют конусообразную поверхность, расположенную снизу.Положение этого кольца обеспечивает очищающее действие при движении поршня к коленчатому валу. Больше масла расходуется, если грязесъемное кольцо неправильно установлено с его коническим углом, ближайшим к компрессионному кольцу.

3. Кольца контроля масла

Двигатели также работают с маслосъемными кольцами, также известными как скребковые кольца. Эти кольца регулируют количество масла, проходящего через стенки цилиндра, а также способствуют равномерному распределению смазочного масла по окружности гильзы.

Более того, их название скребков связано с их способностью соскребать масло со стенок цилиндра и возвращать его в картер.

Кольца также препятствуют прохождению масла из пространства между цилиндром и поверхностью кольца.

Существует два основных типа маслосъемных колец: цельные и двухкомпонентные.

Контактное давление между поверхностью гильзы и кольцом увеличивается за счет придания кольцам скошенных кромок на внешних сторонах площадок или напротив камеры сгорания.Это усовершенствование снижает расход масла в результате улучшенного соскабливания масла из канала ствола.

С другой стороны, маслосъемные кольца, состоящие из двух частей, состоят из чугуна или профилированного стального кольца. У них также есть винтовая пружина из жаропрочной пружинной стали.

Когда поршневые кольца нуждаются в обслуживании?

Важно знать, когда поршневые кольца нуждаются в обслуживании, чтобы не проверять их чаще, чем требуется.

В связи с этим нижеследующее поможет вам решить, нуждаются ли ваши поршневые кольца в техническом обслуживании.

1. Низкоуровневая производительность

Даже самый лучший двигатель может потерять свои рабочие характеристики, и если это случилось с вашим двигателем, ему может потребоваться обслуживание его поршневых колец.

Здесь простая замена поршневых колец восстановит качественные характеристики машины.

2. Снижение качества поршня

Поршневые кольца часто имеют дополнительное покрытие или слой хрома, чтобы сделать их более прочными.

Однако, если этот защитный слой, кажется, стирается раньше, чем ожидалось, это признак того, что ваш двигатель нуждается в проверке.

3. Чрезмерный расход масла

Если вашему двигателю для работы требуется больше масла, чем обычно, это может быть признаком необходимости замены поршневых колец.

Избыточное потребление масла также может привести к сильному выделению дыма из двигателя.

Как проводить техническое обслуживание поршневых колец

При выполнении технического обслуживания поршневых колец сделайте следующее:

1. Очистите поршневые кольца

Осторожно снимите кольца с двигателя, а затем приступите к очистке поршня, а также канавок, удерживающих кольца.

2. Очистите отверстия для возврата масла

В отверстиях для возврата масла может скопиться больше масла, чем необходимо.

Соответственно, используйте дизельное топливо или керосин, чтобы удалить эти излишки отложений в отверстиях. Затем вы можете осмотреть поршень, чтобы найти возможные дефекты.

3. Заменить поршневые кольца

В некоторых случаях требуется замена поршневых колец. Один из таких случаев — износ канавок на поршне, что требует замены всего поршня.

Другой сценарий — это когда работа двигателя не восстанавливается после того, как вы потратили время на очистку поршня и на то, чтобы убедиться, что он находится в хорошем состоянии.

Что необходимо проверить при осмотре поршневого кольца

Как определить, нуждаются ли поршневые кольца в очистке или замене? Это с осмотром.

Чтобы максимально использовать время, когда вы будете проверять кольца, обратите внимание на следующее:

• С помощью отвертки нажмите на поршневые кольца, чтобы определить натяжение колец.Вы также сможете определить, сломано ли кольцо, поскольку сломанные кольца не создают пружинного действия.
• Проверьте чистоту канавок и наличие нагара, из-за которого они застревают. Канавки могут сломаться и повредить футеровку, если в ней будет много нагара.
• Проверьте зазор между кольцом и канавкой и рассчитайте износ.

Замените поршневые кольца, если есть необходимость в замене.

Заключение

Поршневые кольца являются важной частью поршня и даже двигателя, поэтому их регулярное техническое обслуживание необходимо.

Однако надлежащее обслуживание начинается со знания различных типов поршневых колец и их функций.

Эти функции могут выполняться только и в течение длительного времени, если поршневые кольца находятся в хорошем состоянии. Снижение производительности этих колец потребует для них наилучшего обслуживания.

Соответственно, воспользуйтесь приведенными выше советами, чтобы ваши поршневые кольца и двигатель выдержали испытание временем.

Под давлением: поршневые кольца низкого натяжения

4 марта 2014 г.

Для снижения потерь энергии на трение и повышения топливной экономичности в двигателях с непосредственным впрыском бензина (GDI) используются более тонкие и легкие поршневые кольца, называемые поршневыми кольцами низкого натяжения.

Усилие пружины поршневого кольца в старых двигателях с впрыском топлива (PFI) достигало 30 фунтов на квадратный дюйм. Новые двигатели PFI и GDI могут иметь более чем 60-процентное снижение давления уплотнения на стенках цилиндров.

В то же время степень сжатия новых двигателей PFI и GDI увеличилась с 9: 1 до 14: 1. Эти более высокие степени сжатия резко увеличивают компрессию цилиндра и общее давление для воспламенения топлива, иногда до 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Это огромное увеличение давления создает большую силу на кольцах низкого натяжения.Поршневые кольца предназначены для предотвращения «продувки» топлива и продуктов сгорания между поршнем и стенкой цилиндра, а также для предотвращения попадания масла в цилиндр. Но поршневые кольца с низким натяжением имеют большую тенденцию допускать прорыв. Загрязнение картера ухудшает смазку и способствует разложению масла.

Разложившееся моторное масло более подвержено окислению, которое может вызвать загустение моторного масла. Когда моторное масло загустевает из-за окисления, оно обеспечивает еще большее сопротивление поршневым кольцам низкого натяжения.По мере развития окисления может образовываться осадок.

Итак, у вас есть не только грязное масло, смазывающее кольца; но также, поскольку поршневые кольца с низким натяжением обладают такой низкой силой пружины, они менее способны противодействовать отложениям, которые могут образовываться вокруг них. В конечном итоге отложения будут препятствовать расширению колец наружу для уплотнения стенки цилиндра, что позволит еще большему количеству топлива и газов сгорания попадать в картер. Или, наоборот, застрявшие кольца могут способствовать расходу масла и образованию отложений на впуске из-за того, что моторное масло поднимается в цилиндр и попадает во впускное отверстие.

Итак, хотя новые двигатели PFI и GDI известны своей эффективностью, постоянная борьба между поршневыми кольцами низкого натяжения и высоким рабочим давлением в конечном итоге приведет к снижению топливной экономичности и уменьшению мощности.

BG EPR® и BG MOA

^® выдерживают давление

BG EPR® Engine Performance Restoration®, PN 109, необходим для защиты поршневых колец низкого напряжения от отложений, которые будут препятствовать их прилипанию. Обездвиженные кольца вызывают потерю мощности, снижение расхода топлива и преждевременное старение моторного масла.Сохранение колец в чистоте увеличивает сжатие до максимума.

И если топливо все-таки попадет в картер, BG MOA ^® , PN 110, укрепит масло, чтобы помочь ему противостоять загрязнению топлива и дольше сохранять свои основные смазочные качества при высоких давлениях в современных двигателях PFI и GDI. Используйте BG EPR® и BG MOA ^® при каждой замене масла, чтобы предотвратить проблемы, вызываемые поршневыми кольцами с низким натяжением при экстремальном давлении.

.