Вставляя кольца в канавки, шарниры располагаются под углом 120° (для 3 колец) и под углом 180° для двух колец, что ограничивает выход газов и масла в картер под поршнем.
Тепловой зазор поршневых колец дизель
Двигатель внутреннего сгорания в действительности является тепловым двигателем. Во время работы такого двигателя определенные компоненты наддува в блоке цилиндров и клапанной системе подвергаются тепловому расширению, вызванному интенсивным нагревом. По этой причине некоторые конструкции предусматривают саморегулирование теплового зазора клапана для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания (без водяных компрессоров).
Также рекомендуем прочитать статью о том, что такое гидрокомпрессор. В этой статье вы узнаете о функции, структуре и работе гидравлических винтов.
Необходимо регулировать тепловой зазор клапанов каждые 30-40 тысяч километров пробега и при появлении стука клапанов при холодном или горячем двигателе. Тепловой зазор между поршнем и цилиндром, особенно тепловой зазор поршневых колец, также требует особого внимания.
Существует два типа поршневых колец на поршне:
- компрессионные кольца;
- маслосъемные кольца;
Компрессионные кольца также делятся на верхнее и нижнее компрессионное кольцо. Назначение этих колец — герметизировать камеру сгорания и предотвратить выход значительной части выхлопных газов в картер. Уплотнительные кольца также удаляют излишки моторного масла со стенок цилиндра и предотвращают его попадание в камеру сгорания.
Тепловой зазор поршневых колец является важным параметром, который необходимо учитывать при выборе колец для замены или полного ремонта головки блока цилиндров.
Такой ремонт обычно включает расточку блока цилиндров и установку восстановленных поршней и гильз. Указанный тепловой зазор — это допуск, учитывающий расширение детали при воздействии тепла, т.е. при изменении определенных параметров. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром — это зазор, при котором обеспечивается нормальная работа всех компонентов. Компоненты очень хорошо подогнаны друг к другу, но нет никаких повреждений или заеданий.
Другими словами, допустимый зазор поршневых колец допускает такое тепловое расширение, что поршневые кольца, плотно прижатые к стенкам цилиндра, образуют надежное уплотнение. Таким образом, кольца, расширившиеся под воздействием высокой температуры, должны оставаться подвижными в канавках поршня и образовывать надежное уплотнение, не препятствуя нормальному движению поршня. В то же время поршневые кольца должны эффективно отводить избыточное тепло от нагретых поршней.
Поршневое кольцо не является единой деталью, так как оно разъемное (соединенное вместе). Этот разрез предотвращает прилипание кольца при нагреве и позволяет кольцу прижиматься к стенке цилиндра. После того как гильза надета на поршень и поршень вставлен в цилиндр, в замке гильзы поршня остается зазор. Этот зазор составляет от 0,3 до 0,6 мм.
Замок поршневого кольца может быть прямым или косым срезом. Замок с прямым срезом менее рекомендуется, так как он оказывает слишком большое давление на стенку цилиндра в области режущей кромки. Такой режим блокировки приводит к ускоренному износу зазора в цилиндре, затем к утечке газа и повышенному расходу масла при выгорании. Увеличение зазора между поршневыми кольцами сверх допустимых параметров ухудшает герметичность. Снижение кольцевого зазора может привести к поломке кольца, засорению или образованию заусенцев на стенках цилиндра.
Какой допустимый тепловой зазор в замке поршневых колец?
Следует отметить, что к компонентам поршня предъявляются очень высокие требования по качеству. Это связано с тем, что они подвергаются воздействию инерционных сил, газовых сил и высоких температур. Конструкция комплекта, его размеры и необходимые замеры, соблюдение выбранного материала, точное применение технологии производства — все это необходимо для длительного срока службы. Но что мы не рассмотрели здесь, так это зазор поршневых колец. Давайте рассмотрим, что это такое.
Для чего нужен зазор?
Что такое тепловой зазор? Все детали двигателя автомобиля, подвергающиеся воздействию высоких температур, имеют свойство расширяться. Многие знают это еще со школы. Теперь, когда деталь расширяется, ее параметры изменяются. Таким образом, изменение размера одного из компонентов может привести к износу или повреждению других компонентов механизма, которые тесно связаны между собой.
Когда тепловое расширение приводит к исчезновению теплового зазора, сцепляющиеся части прижимаются друг к другу, что приводит к неприятным последствиям как для самих колец, так и для работы поршня.
Тепловой зазор в блокировке поршневых колец — это очень важная конструктивная особенность, которая обеспечивает правильное функционирование поршневых колец. Основным требованием для правильной работы является свободное вращение в пазу. Если он застрял в канавке, он не может обеспечить сжатие или рассеивание тепла.
Каким он должен быть?
Поршень имеет два типа колец: Компрессионные кольца (которые препятствуют проникновению продуктов сгорания) и абсорбционные кольца (которые удаляют излишки масла со стенок цилиндра). Они не цельные, а вырезаны так, чтобы ободок не прилипал при нагревании. Резка также способствует упругому уплотнению стенок цилиндра. Тепловое пространство в замках очень важно для функционирования колец и цилиндра. Допустимый диапазон составляет от 0,3 до 0,6 мм. Несоблюдение этого диапазона может привести к потерям и серьезным повреждениям цилиндра.
Косой срез ценится гораздо выше. Так как давление на стенки более равномерное, поскольку края немного тоньше.
Полезно знать о наличии щелей в замках. Иногда инженеры пытаются уменьшить тепловой зазор в замках до 0,2 мм. Это часто приводит к появлению вмятин на кольцах и цилиндрах. Это вполне естественно, так как пространство в замке становится меньше (или полностью отсутствует), когда заготовка нагревается и врезается в стенки цилиндра.
Самый простой замок с прямым срезом имеет недостаток: его края оказывают сильное давление на цилиндр или, точнее, на стенки цилиндра. Это приводит в основном к утечке масла и преждевременному износу стенок.
Подведем итог вышесказанному, перечислив характеристики поршневых колец и тепловое расстояние между ними:
- Регуляция температуры. Это одна из важнейших функций, поскольку большая масса тепла, которое поглощается поршнем в период сгорания, будет отводиться. Если такого отвода тепла не будет – поршень расплавится за считанные секунды.
- Давление. Основная функция состоит в том, чтобы уплотнять. И полная реализация этой характеристики возможна только при соответственном давлении. Когда давление появляется, оно влияет на поршневые круги, а они в свою очередь прижимается к стенкам цилиндра. Чтобы прижатие было равномерным – необходимо равномерное распределение и правильный зазор в поршневых кольцах.
- Надежность и подача масла – маслосъемные. У них есть две маслосъемных перемычки, которые отвечают за необходимое количество подачи масла в размере 1-2 мкм. Если масло подается правильно – тогда расход его не большой, так же как и расход горючего. При этом будет максимально соблюдаться правило износа и срок службы будет увеличиваться.
Зазор в замке поршневых колец
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания довольно прост: сгорание топлива в нужное время в нужном цилиндре обеспечивает выделение энергии и ее преобразование в механическую энергию. Однако его применение требует материалов со специфическими свойствами, сложного оборудования для изготовления деталей нужной формы с определенными размерами и допусками, а также учета изменений свойств деталей при различных условиях работы двигателя. Одним из факторов, обеспечивающих работу двигателя внутреннего сгорания, является необходимость поддержания теплового зазора поршневых колец.
Зачем нужен зазор в замке поршневых колец?
Давайте сначала определим, о чем идет речь. Внешний вид поршневого кольца можно увидеть на фотографии ниже:
Поршень движется внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Этот поршень воспринимает избыточное давление, создаваемое при сгорании топлива, и передает его на коленчатый вал. Это обманчиво простое описание содержит, по крайней мере, несколько особенностей:
- между стенкой цилиндра и движущимся поршнем надо выдержать зазор, позволяющий полностью использовать величину возникающего избыточного давления в камере сгорания;
- при этом необходимо обеспечить их минимальный контакт для снижения износа деталей;
- масло, используемое для смазки, должно создавать нормальные условия работы отдельных деталей, и в то же время надо исключить его попадание в камеру сгорания;
- необходимо обеспечить отвод тепла от поршня на стенки блока цилиндров.
Все эти задачи должны выполнять поршневые кольца. Условия, в которых они должны работать, чрезвычайно требовательны — значительное тепловое и механическое напряжение. Поршневые кольца сконструированы таким образом, чтобы компенсировать влияние температуры.
Как работают и зачем нужны тепловые зазоры поршневых колец
Существует два типа колец — компрессионные и сбрасывающие, которые показаны на рисунке ниже.
Само название указывает на их функцию:
- уплотнительные служат для обеспечения герметичности камеры сгорания, предупреждая проникновение из нее продуктов сгорания в картер двигателя;
- маслосъемные предназначены для удаления излишней смазки со стен цилиндра.
В старых тихоходных двигателях было пять или шесть колец (в зависимости от марки двигателя), но в современных двигателях обычно используются три кольца — одно очистительное и два компрессионных.
Несмотря на различия в их конструкции и назначении, у них есть одна общая черта — замок. Так называется промежуток, который образуется между концами разомкнутого круга. Следует помнить, что замок служит, помимо прочего, для компенсации теплового расширения, возникающего в кольцах во время работы.
Большинство материалов расширяются при нагревании. Монолитная втулка, установленная на цилиндре двигателя, будет создавать напряжения, которые приведут к деформации втулки. Этого можно избежать, оставив зазор между концами колец.
Каков допустимый зазор? При установке в поршень зазор должен составлять от 0,6 до 0,3 мм.
Кроме того, важно знать, что необходимо соблюдать допустимый боковой люфт между втулкой и стенкой. Необходимо поддерживать значение между 0,08 и 0,04 мм.
Какой тепловой зазор у поршневых колец является нормой?
Поршень движется внутри цилиндра, создавая давление воспламенения смеси в камере сгорания. Для этого необходимо соблюдать расстояние между поршнем и поверхностью гильзы цилиндра. Это необходимо для уменьшения трения и износа деталей поршневого узла. Таким образом, моторное масло предназначено для минимизации трения фрикционных соединений путем предотвращения утечки масла под поршень. Отвод тепла на стенках цилиндра остается важной функцией.
Функции поршневых колец
Поршневые кольца выполняют определенную функцию:
- Герметизация поршневого пространства, с сохранением давления верхними компрессионными кольцами.
- Отвод тепла от стенок гильзы.
- Снижение расхода масла.
Контроль расстояния между поршневыми кольцами в цилиндрах.
Замок поршневого кольца является связующим звеном между двумя концами, которые могут быть сжаты до сотых долей миллиметра. Концы отрезаются прямо или под углом и имеют прямоугольный профиль поперечного сечения.
Вставляя кольца в канавки, шарниры располагаются под углом 120° (для 3 колец) и под углом 180° для двух колец, что ограничивает выход газов и масла в картер под поршнем.
Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков моторного масла со стенок цилиндров. Они предназначены для того, чтобы оставлять на поверхности цилиндра тонкую пленку, настолько маленькую, что ее можно измерить в микронах. Они снабжены радиальными сквозными прорезями, которые позволяют маслу стекать из цилиндра в картер.
Поставляются из чугуна с гильзами или расширителями. Они состоят из двух колец (верхнего и нижнего) и пары радиальных или осевых расширительных колец.
О тепловом зазоре
Общим элементом колец являются замки, так как назначение колец — компенсировать тепловое расширение во время работы. Плавкие вставки подвержены давлению газа, температурным нагрузкам и другим инерционным воздействиям. Это напряжение поглощается коротким расстоянием между концами колец.
Для чего используется тепловой агент?
Представьте себе, если бы не было зазоров между проемами мостов, железнодорожных путей или компенсаторов в магистральных трубопроводах. Расширение, например, металлических рельсов без зазоров при монтаже приводит к их неизбежному изгибу со всеми вытекающими последствиями.
В случае с поршневыми кольцами отсутствие зазора между кольцами также приводит к разрушению поршня.
Свободное вращение колец устраняет зазоры в канавке поршня. В конструкции предусмотрены выемки, которые предотвращают заклинивание из-за перегрева. Эта особенность способствует плотному контакту с отверстием цилиндра.
Допустимые зазоры в стыках составляют 0,3-0,6 мм. Если зазор мал, например, 0,2 мм, нагретые детали могут оставить следы на цилиндре.
Кстати, предпочтительны детали со скошенными кромками среза. Прямые края оказывают большее давление на стенки, что приводит к преждевременному разрушению внутреннего резервуара и, следовательно, к утечке масла.
Требования к тепловому зазору
Эксплуатационные требования к термическому разделению предусматривают:
- Отвод тепла от поршня в момент воспламенения смеси. В противном случае поршень выгорит под температурой камеры сгорания.
- Функция уплотнения поршневого пространства. Появляющееся давление должно равномерно прижимать кольца к стенкам цилиндра. Достижение такового прикасания требует установки правильного расстояния.
- Требования к маслосъёмным кругам, отвечающим за подачу нужного количества смазывающего материала. Соблюдение этого правила сохраняет расход масла, бензин на уровне заводских норм.
Параметры
Указанный зазор в кольцах
установочный зазор должен составлять 0,6-0,3 мм, а боковой зазор не должен превышать 0,08-0,04 мм.
Это значение предполагает, что выхлопные газы воздействуют на кольца изнутри канавки и прижимают их к стенке. Согласованное взаимодействие компрессионных и маслосъемных колец обеспечивает полное сгорание смеси. Это зависит от их положения в канавке поршня.
Низкое значение между кромками после предварительного нагрева приводит к образованию вмятин в отверстии цилиндра.
Зазор измеряется с помощью зонда и определяется как 0,2-0,5 мм. На двигателях модели ВАЗ величина уплотнительных колец составляет 0,25-0,04 мм. Кольца с концами имеют величину 0,25-0,5 мм.
Первое кольцо сверху (компрессионное кольцо), кольцо из легированного чугуна, покрыто хромом. Пористое покрытие этого металла способно впитывать необходимое количество моторного масла.
Молибденовый слой, нанесенный на кольца, имеет плазменное покрытие и обеспечивает износостойкость и низкое трение в цилиндре.
Памятка
Замок клетки окрашен в синий цвет.
При выборе ремонтного размера обратитесь к названию изделия, включая модель двигателя, номер комплекта и размер изделия. Кроме того, проверьте маркировку на определенной части изделия (ближе к концу). Пружины расширения с нижней поверхностью тщательно осматриваются.
Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла
В последнее время среди производителей наблюдается тенденция к увеличению тепловых зазоров поршневых компрессионных колец. Зазоры между этими кольцами составляют от 1 до 2 мм. Как правило, этот увеличенный зазор предназначен для второго компрессионного кольца.
Факт, что прижим поршневых колец (как первого верхнего, так и второго компрессионного) почти полностью зависит не от упругости самого кольца, а от давления, создаваемого при сгорании топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Выхлопные газы попадают в канавки поршня и затем достигают задней части колец. В результате увеличивается сила контакта между кольцами и стенкой цилиндра. Первое (верхнее) компрессионное кольцо находится под воздействием газов и также влияет на сжатие второго компрессионного кольца.
Поэтому важно знать, что давление газа значительно ниже в режиме холостого хода и низкой нагрузки, чем в режиме средней и высокой нагрузки. По этой причине поршневые кольца не так сильно прижимаются к стенке цилиндра при таких условиях работы двигателя.
Кроме того, второе компрессионное кольцо также частично выпускает масло. Было установлено, что недостаточное давление и плохая адгезия вызывают повышенный расход масла на холостом ходу и при минимальной нагрузке двигателя.
Чтобы уменьшить расход масла, производители увеличивают тепловой зазор поршневых колец. Увеличенный зазор позволяет газам гораздо активнее проникать в кольцевую канавку даже при относительно низком давлении, а затем проникать в заднюю часть кольца.
Также рекомендуем прочитать статью о правильном размере поршневых колец. В этой статье вы узнаете все о выборе материала и правильном размере поршневых колец.
Улучшается кольцевая компрессия, герметичность камеры сгорания остается на приемлемом уровне, а расход масла снижается. Единственным недостатком увеличенного зазора между кольцами является большее количество газа, попадающего в картер через увеличенный зазор.
Подведем итоги
Правильно подобранный тепловой зазор поршневых колец определяет как срок службы самих колец, так и правильное функционирование всей головки блока цилиндров. Естественный радиальный износ колец приводит к увеличению тепловых зазоров и, соответственно, к ухудшению герметичности камеры сгорания.
Одной из важнейших функций колец, помимо уплотнения и отвода масла, является регулирование тепла. Кольца служат для отвода тепла от поршня. Эта функция выполняется менее эффективно при увеличении теплового зазора, но также и при его уменьшении.
Следует отметить, что меньший зазор гораздо опаснее для двигателя. Если минимальный торцевой зазор поршня (тепловой зазор) уменьшен до 0,2 мм, то после прогрева двигателя и достижения им рабочей температуры торцевой зазор поршня может полностью исчезнуть. В результате гильза подвергается высокому давлению на стенку цилиндра, что приводит к чрезмерному износу гильзы, снижению теплопередачи и увеличению образования заусенцев.
Выбор поршневых колец по размеру Как правильно выбрать поршневые кольца. Выбор правильных колец по размеру и материалу, как выбрать оригинальные кольца. Полезные советы.
Замена поршневых колец Когда менять поршневые кольца. Как поставить кольца на поршень при замене своими руками. Срок службы втулки, регулировка и эксплуатация.
Износ поршневых колец. Почему изнашиваются поршневые кольца? Основные характеристики для самоидентификации, диагностики. Поршневые кольца Anticoke своими руками.
Поршневые кольца Назначение, конструктивные особенности и работа поршневых колец для двигателей внутреннего сгорания. Типы колец, расстояние между ними, основные неисправности.
Поршень двигателя внутреннего сгорания Поршень двигателя внутреннего сгорания. Характеристики и структура поршня, износостойких и компрессионных колец.
Что такое цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) Назначение цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания. Конструктивные особенности, поршни, кольца, гильза цилиндра. Износ и ремонт цилиндров и поршневых групп.
Каким должен быть зазор
Кольца в поршне могут быть компрессионными и скребковыми. Основная функция первого — удерживать продукты сгорания в цилиндре. Скребковые кольца, в свою очередь, должны удалять излишки масла со стенок.
Поршневые кольца не закреплены. В них есть небольшое углубление, называемое зазором. Это гарантирует, что обод не заклинит при нагревании. Кроме того, этот элемент конструкции также обеспечивает максимально плотное прижатие поршня к стенке цилиндра.
Предупреждение. Для нормального функционирования цилиндра и колец зазор не должен превышать 0,6 мм. Значение также имеет нижний предел. Он не должен быть меньше 0,3 мм.
Если описанный зазор не соблюдается, существует высокий риск повреждения цилиндра и повреждения всего двигателя. Оптимальной режущей кромкой для нормальной работы является диагональный рез. Это оказывает более равномерное давление на стены. Этот эффект достигается за счет более тонких краев.
В большинстве случаев инженеры-любители стараются минимизировать зазор между поршневыми кольцами. Поэтому они всеми силами пытаются уменьшить зазор до 0,2 мм. Результатом чрезмерного усердия является образование вмятин на кольцах и цилиндрах. Эти деформации происходят потому, что пространство в замке уменьшается под воздействием тепла. Это срезает стенку цилиндра.
Роль поршневых колец в эксплуатации двигателя
Существуют определенные условия, которые должны быть соблюдены для того, чтобы поршневые кольца служили долго. Они в значительной степени зависят от характеристик разрыва. Для долговечности двигателя важен правильный зазор, который используется для контроля таких параметров, как:
- Температура. От этого параметра зависит сама возможность работы системы. Если температура будет слишком высокой, то поршень расплавится за несколько секунд.
- Давление. В данном случае поршневые кольца играют роль уплотнителей. Само собой, что без правильного зазора эта функция будет трудноосуществимой. При возникновении давления, круги прижимаются к плоскости цилиндра. Правильный зазор позволяет максимально стабильно распределить силу давления.
- Подача масла. За этот параметр отвечают маслосъемные поршневые кольца. У них есть две перемычки. Именно они регулируют подачу субстанции в нужном количестве. Обычно данный параметр устанавливается на показателе в 1- 2 мкм. При оптимальной подаче уменьшается потребление бензина.
При правильной регулировке этих параметров срок службы отдельных компонентов двигателя увеличивается многократно. Поршневые кольца и зазор между ними играют важную роль в регулировке.
Как замерить зазор поршневых колец
На первом этапе необходимо только визуально осмотреть компонент. На нем не должно быть трещин и других дефектов. Если вы заметили даже незначительные механические повреждения, компонент следует заменить на новый.
Некоторые профилактические меры также могут быть полезны. Коронку поршня следует очистить от нагара, уделяя особое внимание канавкам под кольца. Только после этого можно проверить зазор.
В устройстве всего три кольца. Для каждого из них существуют свои параметры:
- Верхнее компрессионное 1-0.04-0,075 мм.
- Нижнее компрессионное 2-0,03-0,065 мм.
- Маслосъемное 3-0,02-0,055 мм.
Будьте предельно осторожны при измерениях. Для каждого кольца существует свой оптимальный размер зазора. Для большей точности используйте измерительную линейку
