Поршневые кольца из чего делают: Поршневые кольца: виды, функции, типичные проблемы

Залегание поршневых колец. Причины, последствия, ремонт или замена | SUPROTEC

Выражение «залегли кольца», это что?

Для начала разберемся, как устроена цилиндропоршневая группа. Во время работы двигателя поршень совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Между этими деталями обязательно должен быть зазор, чтобы трение не мешало движению.

В то же время контакт деталей поршень/цилиндр должен быть по возможности герметичным, чтобы:

• максимально использовать энергию расширяющихся газов;
• не пропускать продукты сгорания в картер;
• при движении вниз снимать смазку, попавшую на внутреннюю стенку цилиндра.

Чтобы выполнить эти условия, на каждый поршень в большинстве случаев легковых автомобилей установлены три кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. Компрессионные кольца обычно «сплошные» в сечении, а маслосъемные имеют прорезь, в которой устанавливается пружина, снаружи у них кромка для съема и разрезы для удаления масла. Благодаря такой конструкции кольца пружинят и плотно прилегают к стенкам цилиндра.

Поршень имеет три канавки, ширина которых на сотые доли миллиметра больше толщины поршневых колец. Поэтому кольца всегда зафиксированы и имеют свободу движения, плотно закрывая зазор.

Когда в поршневых канавках скапливается нагар или кокс, он играет роль клея. Кольца просто приклеиваются к канавкам, теряют подвижность и не могут упруго прижиматься к стенкам цилиндра, происходит нарушение плотности сопряжения пары поршень/цилиндр. Это явление называется залеганием или закоксовкой. Почему залегают кольца, разобрались, теперь узнаем, как это все диагностировать.

Признаки залегших колец

Ранее выяснили, что, когда залегли кольца в двигателе, нарушается герметичность прилегания поршня к цилиндру. Из этого следует, что газы из камеры сгорания частично «пролетают» в образовавшийся зазор, не выполняя полезной работы, попадают в картер.

Симптомы, что залегли кольца, обуславливаются главным образом падением компрессии в камере сгорания из-за зазоров между поршневым стаканом и стенкой гильзы. Проблемы начинаются с ухудшения динамических характеристик автомобиля. Двигатель плохо реагирует на работу с педалью газа. Это основной признак.

Если залегли маслосъемные кольца, пленка смазки остается на внутренней поверхности цилиндра (кстати, компрессионные кольца залегают гораздо реже). Во время рабочего хода поршня, когда воспламеняются пары горючего, смазывающая жидкость сгорает. Масло расходуется на угар, а из выхлопной трубы идет дым синеватого цвета. Это второй признак.

Затрудненный запуск двигателя в любую погоду – еще один признак залегших колец. Коленвал с противовесами имеет большую массу, чтобы его провернуть нужно значительное усилие. К тому же масло стекло в поддон картера, на первых оборотах сила трения также препятствует движению поршня. Если один или несколько цилиндров не работают, пуск затруднен.

Увеличенный расход топлива также может быть признаком, что в двигателе залегли кольца. Из-за зазора между поршнем и цилиндром энергия горючего не используется полностью: компрессия недостаточна. Поэтому бортовой компьютер завышает обогащение топливовоздушной смеси, чтобы компенсировать недостаток тяги. Это приводит к перерасходу горючего.

Чем опасна ситуация, когда залегли кольца в двигателе

Главная опасность в том, что когда залегли поршневые кольца, двигатель функционирует в нештатном режиме:

• неполное сгорание топлива, образование нагара;
• сбой работы отдельных цилиндров;
• выхлопные газы проникают в картер, деструкция масла;
• масло сгорает, образовывая лаки и нагар.

Эти, кажущиеся незначительными, неисправности приводят к серьезным проблемам и дорогому ремонту.

Попадая в поддон картера, агрессивные выхлопные газы вступают в реакцию с маслом. Химический состав смазывающей жидкости изменяется, оно не может выполнять свои функции. В результате ускоряется износ трущихся деталей, ухудшается отвод тепла.

Масло, не убранное залегшим маслосъемным кольцом, сгорает, провоцируя локальный перегрев деталей. При длительной эксплуатации в таком режиме появятся задиры на гильзе и юбке поршня. Сгорая, масло оставляет нагар, из-за которого часто возникает детонация, возможен прогар поршня.

Что делать, если залегли кольца в двигателе

Ответ на данный вопрос банален: если довели двигатель своего «железного скакуна» до такого состояния, что залегли кольца, надо их раскоксовать — скажут на любом форуме. Для этого необходимо удалить нагар из поршневых канавок. Раскоксовку можно делать тремя способами:

• механическим очищением нагара,
• химическим растворением кокса,
• при помощи специальных присадок в топливо.

Рассмотрим каждую процедуру подробнее. «Народные способы», связанные с риском повредить прокладки и сальники современного автомобильного мотора, упоминать не будем.

Механическая раскоксовка

Этот способ подразумевает частичную или полную разборку двигателя, потому что поршни, на которых залегли кольца, необходимо извлечь. Очищать детали нужно вручную, используя мягкие щетки, ветошь и растворитель, керосин или ацетон.

Места, до которых трудно добраться щеткой, необходимо тщательно прочистить с помощью небольших кусочков ваты или ветоши смоченных в растворителе. Мастера часто используют пинцеты и другие приспособления, чтобы удалить весь нагар. Только в этом случае раскоксовка считается качественной.

Данный способ требует хорошего знания устройства авто, и силового агрегата в частности. Нужно ведь не только разобрать, но и потом правильно собрать мотор. Это причина, почему лучше доверить такую работу профессиональным автослесарям, хоть это и немалостоящее удовольствие.

Химическая раскоксовка

Этот способ поможет, если залегли маслосъемные кольца, а что делать не знаете – нет ни навыков, ни инструментов, чтобы разбирать двигатель, и нет возможности обратиться в автосервис. Чтобы раскоксовать мотор с помощью химии, нужно только уметь выкручивать свечи зажигания.

Алгоритм химической раскоксовки залегших колец:

1. Прогреть двигатель до 80-90 °C.
2. Отсоединить провода питания, вывернув свечи.
3. Вывесить ведущий мост.
4. Рычаг КПП установить на максимальную скорость.
5. Провернуть коленвал так, чтобы все поршни встали в среднее положение.
6. Залить в цилиндры по 40 мл средства, завернуть свечи.
7. Подождать 60 минут, временами поворачивая вперед-назад ведущие колеса.
8. Убедившись, что вся жидкость просочилась вниз, запустить мотор на час в режиме ХХ.
9. Заменить масло и масляный фильтр.
10. Проехать 20-30 км с нагрузкой около 3000 оборотов.

Главные недостатки этого способа:

1. Нет возможности надежно проконтролировать, насколько хорошо удален кокс.
2. Агрессивная химия может повредить уплотнители и сальники двигателя.

Раскоксовка с помощью присадок

Это наиболее простой и безопасный вариант чистки двигателя, если залегли кольца, а что делать вы не знаете. Достаточно добавить в топливо или моторное масло специальную присадку – не нужно ничего выкручивать-закручивать, вывешивать и ждать. Просто и удобно. Сегодня на рынке представлены средства импортного и отечественного производства. Бренды из стран ЕС и США традиционно пользуются авторитетом, но относительно дороги. Продукция отечественных производителей дешевле, и часто не уступает западным аналогам.

Например, российская компания «Супротек» разработала линейку триботехнических составов, которые позволяют комплексно очистить мотор автомобиля. Промывки быстро удаляют самые стойкие загрязнения, а присадки в бензин и моторное масло поддерживают эффект «чистого двигателя» на протяжении длительного времени. «Очиститель топливной системы» Suprotec комплексно промывает камеру сгорания и топливную систему бензиновых моторов. Промывка добавляется в топливный бак. Ввиду высокой химической активности рекомендуется для разовой очистки, когда заметили симптомы, что залегли кольца в двигателе. Средство эффективно удаляет все виды нагаров из камеры сгорания, устраняя связанные с ними проблемы.

Чтобы закрепить эффект от «Очистителя топливной системы», рекомендуется использовать «Долговременную промывку двигателя» от «Супротек». Состав заливается в маслозаливную горловину. Это средство работает медленнее, но способно удалить самые стойкие отложения, к тому же оно абсолютно безопасно для резиновых и полимерных деталей. Из-за постепенного характера действия промывку необходимо добавлять в масло приблизительно за 200 километров до плановой замены масла.

Отличные результаты в профилактике такого явления как залегание поршневых колец показал триботехнический состав Suprotec Active. Эта присадка для добавления в моторное масло борется с корнем проблемы – она оптимизирует зазоры в узле кольцо-канавка-гильза. Это улучшает съем смазки со стенок цилиндра, препятствуя образованию нагара.

Конечно, совсем «убитый» двигатель никакая химия не спасет. Но если не запускать состояние автомобиля, в общем, и силового агрегата, в частности – вполне можно обойтись регулярным добавлением присадок в топливный бак или масляную систему. Это дешевле, чем ремонтировать мотор, когда залегли кольца или образовались задиры в ЦПГ.

Советы по профилактике

Основные причины закоксовки двигателя известны, она возможна, если:

• автомобиль несколько месяцев простоял без движения, а потом его начали эксплуатировать,
• постоянно совершаются только короткие поездки, когда мотор не успевает полностью прогреться;
• используется некачественное моторное масло, либо регулярно превышается интервал замены.

Значит, чтобы снизить риск залегания поршневых колец, нужно придерживаться несложных правил:

1. Если машина долго простояла без движения, замените масло, прежде чем начнете на ней ездить.
2. Время от времени совершайте длительные поездки, чтобы мотор прогрелся, и отложения полностью выгорели.
3. Заливайте только рекомендованные производителем автомобиля сорта моторных масел.

Помните, что любую проблему легче предупредить, чем потом с ней бороться.

Признаки, причины и решения, если залегли кольца

Варианты решений расположены в порядке возрастания сложности выполнения. Если не помогает первый вариант, значит, проблема слишком серьезная.

Признаки проблемы	Причина	Решение
Падение компрессии.	Газы «пролетают» в зазор между поршнем и гильзой.	1. Использовать «Очиститель топливной системы» Suprotec, или «Долговременную промывку двигателя». 2. Выполнить химическую или механическую раскоксовку.
Из выхлопной трубы идет сизый дым.	Масло остается на стенках цилиндра и сгорает с топливом.
Затруднен пуск двигателя.	Мотор троит, недостаточная сила, чтобы провернуть коленвал.
Расход горючего увеличился.	Из-за троения ЭБУ повышает обогащение топливовоздушной смеси.

Материалы для поршневых колец

Материал для изготовления поршневых колец должен быть износостойким при хорошей обрабатываемости, иметь высокую прочность и упругость при рабочих температурах и возможно меньше изнашивать поверхность цилиндра.

Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяет чугун, имеющий перлитовую структуру с небольшим количеством равномерно распределенных мелких выделений графита, а также легированные чугуны. В качестве легирующих присадок для чугуна применяются в небольших количествах хром, никель, молибден, медь, вольфрам. Эти присадки повышают теплостойкость серого чугуна до 350—400° С. Применяются чугуны следующих марок: СЧ 18-36; СЧ 21-40; СЧ 24-44, СЧ 28-48 и др.

Для витых стальных колец, как сообщает интернет магазин иномарок, калиброванная лента изготовляется из стали У8А с последующей термической обработкой. Для осевых расширителей применяется сталь 65Г, а для радиальных — У10А.

Покрытие рабочих поверхностей поршневых колец пористым хромом является наиболее эффективным способом повышения износостойкости колец и зеркала цилиндров. При этом уменьшаются потери на трение, повышается сопротивляемость износу и обеспечивается смазка рабочих поверхностей. Общая толщина хромового покрытия для поршневых колец составляет 0,1—0,2 мм.

Все нехромированные кольца обычно подвергаются электролитическому лужению (толщина слоя 0,005—0,010 мм), оксидированию, фосфатированию и т. п., что ускоряет приработку и повышает сопротивляемость коррозии.

Ведутся работы над применением металлокерамики для изготовления поршневых колец. Изготовленные из нее кольца обладают следующими особенностями: 1) пористая поверхность кольца хорошо аккумулирует масло; 2) сравнительно простыми средствами можно вводить в состав материала кольца жаропрочные, коррозиостойкие и другие добавки, 3) можно регулировать содержание графита.

Поршневые кольца, изготовленные методом порошковой металлургии, хорошо противостоят износу. При изготовлении таких колец почти исключается производственный брак.

Маслосъемные кольца и повышенный расход масла

Одними из наиболее важных и ответственных деталей автомобильного двигателя являются поршневые компрессионные и маслосъемные кольца. От их состояния в значительной степени зависят такие эксплуатационные показатели как разгонная динамика автомобиля, расход топлива и моторного масла, пусковые свойства двигателя, а также токсичность отработавших газов.

Многие автолюбители интересуются, как своевременно определить проблему с поршневыми кольцами и какие основные признаки неисправности этих деталей. Для того чтобы разобраться в этом вопросе необходимо четко понимать назначение компрессионных и маслосъемных колец двигателя, особенности их конструкции и условий работы.

Особенности конструкции и назначение поршневых колец двигателя.

Поршневые кольца автомобильного двигателя выполняют 3 основные задачи:

1. Предотвращение прорыва газов из камеры сгорания в картер.
2. Отведение теплоты от нагретого отработавшими газами поршня в стенки цилиндров.
3. Обеспечение смазки деталей цилиндропоршневой группы и предотвращение (или хотя бы минимизация) попадания масла с картера в камеру сгорания и как следствие повышенного расхода масла.

В большинстве современных двигателей эти функции выполняют три поршневых кольца:

1. верхнее компрессионное;
2. среднее компрессионно-маслосъемное;
3. нижнее маслосъемное кольцо.

Верхнее компрессионное кольцо отвечает за герметизацию камеры сгорания и испытывает очень большие нагрузки, так как воспринимает большую часть давления отработавших газов при сгорании. К тому же кольца работают в условиях повышенных температур, что сказывается на условиях их смазки и износа, что в итоге приводит к повышенному расходу масла. Для обеспечения противостояния большим температурным и силовым нагрузкам верхние кольца изготавливают из высокопрочного чугуна, легированного молибденом, никелем и хромом.

Среднее компрессионно-маслосъемное кольцо кроме функции уплотнения выполняет еще управление смазкой деталей и предотвращает повышенный расход масла. Во время хода поршня от верхней мертвой точки к нижней кольцо снимает масло со стенок цилиндра. Для обеспечения выполнения этой функции средние кольца имеют специальную форму, которая позволяет снимать масло со стенок при ходе поршня вниз и пропускать его при ходе вверх, что предотвращает попадание масла в камеру сгорания. Так как эти кольца менее нагружены чем компрессионные, то их, как правило, изготавливают из менее прочного материала — серого легированного чугуна с пластинчатым графитом.

Как можно догадаться из самого названия, главной задачей нижнего маслосъемного кольца является снятие масла с поверхности цилиндра и через отверстия или пазы в канавке поршня сбрасывание его в картер. Так как функции этого кольца отличаются от тех, что выполняют компрессионные кольца, то и его конструкция существенно отличается.

В настоящее время наибольшее распространение получили 2 типа маслосъемных колец:

1. коробчатое с эспандерной пружиной;
2. наборное, которое состоит из двух дисков и двухфункционального расширителя.

Основными требованиями к этим кольцам являются хорошая приработка к стенкам цилиндра и высокое давление на них, что обеспечивает эффективное снятие смазочного материала и предотвращение повышенного расхода масла. В зависимости от типа маслосъемные кольца изготавливают из серого легированного чугуна или из углеродистой стали. Для эффективной работы в паре с чугунной гильзой их поверхность хромируют.

Основные признаки износа поршневых колец

При износе верхних компрессионных колец, как правило, снижается компрессия в двигателе, что проявляется в ухудшении разгонной динамики автомобиля, а в случае если изношены кольца не у всех цилиндрах, то такой двигатель работает неравномерно. Для того чтобы определить в каком цилиндре изношены кольца необходимо замерить компрессию. В исправном бензиновом двигателе она должна составлять 11 – 13 бар, в дизеле – от 23 до 40 бар.

Когда изношены маслосъемные кольца

Износ или неисправность маслосъемных колец проявляется в повышенном расходе масла при нормальных условиях эксплуатации. Также признаком износа колец служит наличие черного дыма из системы выпуска и системы вентиляции картера (сапуна). Причиной этого является выгорание попавшего в камеру сгорания моторного масла.

Одним из возможных признаков, что может свидетельствовать о износе маслосъемных колец, служит загрязнение свечей маслом, но такое бывает и в случае если изношены масляные колпачки клапанов.

Для точного определения причины неисправности потребуется разборка двигателя.

В большинстве случаев у современных двигателях внутреннего сгорания срок службы маслосъемных колец составляет 150-200 тысяч километров пробега, а в некоторых моторах даже от 300 до 500 тыс. Однако если автомобиль эксплуатируется в тяжелых условиях или его владелец своевременно не меняет масло, то их замена будет необходима уже через 50 тыс. километров. В связи с этим, принимая решение о замене компрессионных и маслосъемных колец, не стоит ориентироваться только по пробегу автомобиля.

Что делать при износе колец?

Для того чтобы выбрать путь решения проблемы необходимо выяснить, по какой причине она возникла. Возникновение вышеуказанных симптомов может быть вызвано износом или поломкой компрессионных и маслосъемных колец или же в случае если они закоксовались и залегли.

В первом случае нужно будет обязательно разбирать двигатель, и устанавливать новые детали вместо поврежденных. При этом следует тщательно осмотреть все сопряженные детали, так как при поломке колец возможно возникновение задиров, что можно устранить только путем проведения капитального ремонта.

В случае если есть предположение, что поршневые и маслосъемные кольца залегли, то можно добавить в масло специальную присадку. Но такой способ применяется, как правило, в профилактических целях.

Связанные с поршневыми кольцами неисправности возникают в практике довольно часто. Поэтому для того чтобы предотвратить возникновение серьезных последствий и, как результат, больших расходов на ремонт, необходимо вовремя распознавать первые их симптомы и принимать соответствующие меры.

 Евгений Шуба, к.т.н., преподаватель кафедры двигателей и теплотехники Национального транспортного университета

виды, функции, поломки и их устранение

Поршневые кольца – неотъемлемый элемент любого двигателя. Они устанавливаются в специальные канавки на поршнях. В данной статье рассмотрим разновидности поршневых колец, их функции и обслуживание.

Виды поршневых колец

Поршневые кольца бывают маслосъемными и компрессионными.

Первые служат для удаления излишков масла с поршня и цилиндра. После прохода этих колец на поверхностях остается тонкая масляная пленка в несколько микрон. В канавках деталей располагаются радиальные отверстия или прорези, по которым собранное моторное масло возвращается в поддон.

Существуют составные маслосъемные кольца с пружинами-расширителями и литые чугунные. Первые состоят из двух тонких колец, а также радиального и осевого расширителей. Их производство не слишком затратно, поэтому составные кольца используются чаще литых. Некоторые поршни оснащаются двумя составными или литыми кольцами. Для того чтобы стабилизировать прижим, чугунные дополняются пружинным расширителем.

Компрессионные кольца отвечают за изоляцию камеры сгорания. На поршни их устанавливается не более трех.

Выделяют верхние и нижнее компрессионные кольца. Первые ускоряют приработку, второе дополнительно герметизирует камеру после маслосъемного кольца. Оно предотвращает попадание газов в картер, препятствует проникновению излишков моторного масла в камеру сгорания, предупреждает детонацию двигателя.

Функции поршневых колец

Обобщая вышесказанное, можно выделить следующие функции поршневых колец:

• Компрессия. Кольца изолируют камеру сгорания от картера. Предотвращая проникновение газов между поршнем и цилиндром, кольца способствуют их наиболее эффективному сжатию
• Экономия моторного масла. Достигается за счет работы маслосъемных колец, которые убирают часть смазки с поверхностей цилиндра и направляют ее в картер
• Теплообмен. Кольца передают тепло от поршня к стенкам цилиндра. При воспламенении топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания возникают температуры до +300 °C. Без отвода тепла высок риск поломки двигателя
• Уменьшение горизонтальных колебаний поршня. Плотно посаженные кольца удерживают поршень строго в горизонтальном направлении и не дают ему «гулять». Благодаря этому предотвращается износ ЦПГ двигателя

Конструкционные материалы для поршневых колец

Поршневые кольца изготавливают из высококачественного чугуна или легированной стали. Чугунные имеют меньший вес и быстрее прирабатываются, однако стальные обладают лучшей термостойкостью и более высоким пределом прочности. Кроме того, стальные кольца требуют нанесения твердого приработочного антифрикционного покрытия.

Чаще всего верхние стальные кольца имеют оловянное или хромовое покрытие, нижние – молибденовое напыление.

Современные силовые агрегаты могут иметь большее количество поршневых колец, чем их «предшественники». Это связано с их более высокой мощностью и необходимостью в интенсивном отводе тепла от поршней.

Типичные неисправности поршневых колец

Износ поршневых колец вызывает увеличение зазора между стенками цилиндра и поршнем. Это приводит к тому, что при воспламенении топливно-воздушной смеси газы проникают в картер и снижают эффективность работы двигателя. Ухудшаются также характеристики моторного масла.

То же самое происходит при залегании колец. Раскаленные газы проникают из камеры сгорания и разрушают масло, вследствие чего в кольцевых каналах образуются отложения. Кроме того могут появляться побочные продукты сгорания топлива.

Из-за тяжелых отложений кольца в канавках залегают, в результате чего снижается подвижность поршня. Из-за образовавшегося между кольцами и стенкой цилиндра зазора происходит прорыв картерных газов, повышается расход моторного масла.

Износ поршневых колец можно определить по некоторыми внешним признакам, например, по синему дыму из выхлопной трубы. Особенно это заметно при холодном пуске двигателя.

Вместе с поршневыми кольцами изнашиваются, как правило, юбки поршней. И если поврежденные кольца нуждаются исключительно в замене, то состояние поршней можно улучшить при помощи специальных антифрикционных покрытий – к примеру, MODENGY Для деталей ДВС.

Данное покрытие обладает широким диапазоном рабочих температур (от -70 до +260 °C), способствует снижению трения и износа поршней, защищает юбки от задиров. Применение покрытия уменьшает расход топлива, повышает мощность двигателя и делает работу силового агрегата менее шумной.

Примечательно, что MODENGY Для деталей ДВС отверждается при комнатной температуре. Покрытие не требует дополнительного оборудования для нанесения, так как имеет удобную аэрозольную фасовку.

Перед нанесением покрытия рекомендуется использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения, но и образует на поверхностях пленку, улучшающую адгезию покрытия.

Замена поршневых колец

Чтобы снять поршневые кольца, нужно развести их края в области замка до тех пор, пока деталь не покинет канавку. Делается это при помощи специальных щипцов или небольшой плоской отвертки.

После снятия колец канавки очищаются от нагара при помощи специального инструмента или старого компрессионного кольца, сломанного на две части.

Перед установкой новых колец следует обратиться к инструкции, которая прилагается к комплекту. В ней описывается последовательность работы и правильное расположение деталей.

После очистки канавок необходимо проверить их на предмет повреждения радиусов и боковых поверхностей.

Установку новых колец начинают с нижнего. Процедура выполняется при помощи специального цангового устройства.

По окончании работы проверяют зазоры боковых поверхностей. Если они превышают 0,1 мм, поршни подлежат замене.

Обкатка двигателя с новыми кольцами производится в течение 3-5 тыс. км. Она включает в себя стандартные действия: прогрев двигателя, запрет длительного простоя на холостом ходу, движение на высоких оборотах, с малой скоростью при повышенных передачах и т.д. По прошествии обкатки двигатель не следует подвергать нагрузкам еще 5-10 тыс. км.

Усовершенствование поршневых колец.

С каждым днём технический прогресс стремительно развивается и развиваются и совершенствуются даже самые мелкие детали современных двигателей, такие как поршневые кольца. Развитие и усовершенствование поршневых колец очень важно, так как на преодоление их трения, приходится примерно 40-60% общих механических потерь в моторе. А в особо тяжёлых условиях трудится первое поршневое кольцо, на которое приходится не менее 60% потерь на трение. Так же первое кольцо, сдерживает около 50% давления всех газов в цилиндре двигателя, а при недостаточном масляном охлаждении самого поршня, пропускает через себя до 60% температурного нагрева, переходящего к поршню. Об усовершенствовании поршневых колец мы и поговорим в этой статье.

По мере совершенствования двигателей внутреннего сгорания, совершенствовались и поршни, и об этом можно подробнее почитать вот тут, а так же вот здесь. При совершенствовании поршней, канавка первого кольца со временем сдвинулась как можно ближе к камере сгорания — вверх. Это позволило уменьшить общую высоту и массу поршня, а так же позволило снизить токсичность выхлопных газов, так как сократился объём полости между стенкой цилиндра и верхним жаровым поясом поршня (попавшие в эту полость пары горючей смеси, практически не сгорают).

Постепенное приближение верхнего поршневого кольца к камере сгорания, сильно повлияло на его температуру нагрева. И чтобы сдержать рост температуры кольца, пришлось уменьшить зазор между поршнем и цилиндром. А для осуществления нормальной работы поршня с минимальным зазором и без задиров, пришлось совершенствовать технологию производства поршней, то есть очень точно профилировать геометрию поршня (чтобы избежать заклинивания и задиров, особенно на больших оборотах). Диаметр поршня в не нагретом состоянии, в верхней его части в районе жарового пояса, делают немного конусным, а при нагреве поршня, этот небольшой конус исчезает и поршень становится идеально цилиндрическим.

Существует ещё одна проблема — это износ канавок поршневых колец. Для её устранения, в легкосплавный поршень вставляют вставки из более твёрдого и износостойкого металла (на дизельных моторах это делают уже давно). Такое конструктивное решение подтолкнуло инженеров усовершенствовать и сами поршневые кольца и их термообработку. Ещё совсем недавно, покрытие рабочей поверхности кольца молибденом или хромом, считалось вполне совершенным. Но сейчас уже запустили в серию кольца, покрытые хромом полностью (по крайней мере первое поршневое кольцо). И теперь поверхность кольца (сверху и снизу), которая трётся по твёрдой вставке поршня (канавке кольца), уже изнашивается очень медленно.

Важный вопрос, который много лет решают инженеры, это из какого металла изготавливать поршневые кольца — чугун или сталь? Ещё совсем недавно традиционным металлом для колец был высокопрочный чугун (с глобулярным графитом). Этот материал для колец, отлично справлялся со своими обязанностями, пока высота колец не уменьшалась менее 2 мм. На более современных моторах, чугунные кольца делали даже 1,5 — 1,2 мм. А вот компрессионные кольца для более перспективных и совершенных двигателей, у которых высота колец не более 1,0 мм и даже 0,8 мм, начали изготавливать из стали, чугун здесь не уместен.

Современное компрессионное поршневое кольцо.

Малая высота колец, позволяет инженерам-конструкторам существенно уменьшить и высоту поршня, а от этого уменьшить и высоту самого мотора, ну и позволяет повысить компактность и жёсткость конструкции, существенно снизить инерционные силы, и от этого увеличить обороты двигателя и поднять мощность. Вот вам и целая цепочка усовершенствований, исходящая от одной маленькой детали — поршневого кольца!

К вышесказанному следует добавить, что в отличии от чугунных, стальные кольца почти никогда не ломаются, и обладают гораздо большей упругостью и стойкостью на изгиб. Но самое главное, стальные кольца меньше изнашиваются и меньше изнашиваются их канавки, а значит существенно увеличивается ресурс двигателя.

Следующим этапом развития колец — это азотирование всей поверхности стального кольца. А некоторые фирмы, например немецкая SM — «Шоттле — Моторентайле», рабочую поверхность поршневых колец покрывает титановым покрытием, и это покрытие после азотирования, превращается в нитрид титана! А нитрид титана твёрже хрома примерно в два раза. И такие кольца уже изготавливают серийно, правда для двигателей формулы 1, но как мы знаем, из спорта всё постепенно переходит и на обычные машины, так что ждать не долго.

Так же совершенствуется и механическая обработка поршневых колец. Фирма Шоттле например, разработала микрохонинговку рабочей поверхности кольца на глубину всего 0,001 мм. После такой обработки, рабочая поверхность кольца кажется матовой, и начинает блестеть только после обкатки двигателя.

Выше описанные мной современные технологии, позволяют существенно поднять ресурс двигателя. Например новый автомобиль Мерседес Актрос, имеет на поршнях своего двигателя кольца, рассчитанные на миллион километров пробега!

Второе по счёту компрессионное кольцо поршня, ничем существенно не отличается от первого, а вот третье маслосъёмное кольцо следует немного описать. При совершенствовании третьего кольца, тоже заменили чугун сталью, но на бензиновые моторы как правило устанавливают составные маслосъёмные кольца, например как на фото 2, а на дизельные двигатели устанавливают чаще П-образные кольца, как на фото 1. Но нетрудно заметить, что и маслосъёмные кольца современных двигателей, существенно похудели, то есть стали тоньше.

Отделение фирмы SM, изготавливающей кольца, о которой я уже говорил, принадлежит японской фирме NPR, и кольца этой компании уже более 15 лет поставляют в Россию, и причём даже кольца для отечественных Вазовских автомобилей. Но вот миллионного ресурса таких колец, как на престижном Мерседесе, им не достичь. Почему? Да потому, что кроме качества колец, существует ещё много технических нюансов, влияющих на ресурс деталей, и жаль, что этих нюансов на отечественных машинах до сих пор не достигли. Этих нюансов несколько, но самых важных всего четыре.

• Первый —  правильная и точная геометрия цилиндра двигателя.
• Второй — высокое качество хонинговки цилиндра двигателя.
• Третий — очень качественное моторное масло и масляный фильтр.
• Четвёртый — совершенная система очистки воздуха, поступающего в двигатель и качественный воздушный фильтр.

На большинстве современных отечественных автомобилей, можно обнаружить задиры в цилиндрах двигателя даже на новых машинах, а геометрия цилиндра и его зеркала, далека от идеала. И установив в такой мотор даже суперсовершенное поршневое кольцо (кольца) от вышеописанных фирм, нормальной и долговременной работы в таком двигателе, от него не дождёшься.

Следует учесть, что даже такая мелочь (для многих ремонтников), как не совершенная и нестандартная прокладка головки блока двигателя (при стандартных моментах затяжки), может вызвать отклонение в геометрии цилиндров, а ведь многие гаражные «мастера» даже не соблюдают момент затяжки.

Ещё одно важное условие, это то, как установят поршневые кольца (ведь нужно использовать специальное приспособление, о котором я подробно написал вот здесь). Ведь стоит, при надевании на поршень, чуть перестараться с разжиманием тонкого кольца (0,8 -1,0 мм) и его можно выбрасывать. И многим будет казаться внешне, что кольцо сохранило форму, но необходимого распределения давления по окружности цилиндра уже не будет.

Хочу отметить, что большое преимущество современных азотированных стальных колец, это способность скользить по любой поверхности цилиндра. Хоть по чугунной гильзе, хоть по стали, никасилю или хрому, и даже по Керонайту. А вот кольца покрытые молибденом или хромом, не так универсальны, как азотированные кольца.

Ну и последнее. Мы все привыкли менять кольца на ремонтные, после определённого пробега. Но за рубежом перестали выпускать поршневые кольца ремонтных размеров, а почему? Ответить не сложно, ведь установка кольца с номинальным рабочим размером в цилиндр с наибольшим ремонтным размером, приведёт к увеличению в замке кольца его зазора с 0,2 — 0,4 мм до 0,35 до 0,55 мм. И даже при сохранении всех номинальных размеров, уже всего при 15 — 20 тысячах  пробега, зазор в кольцах будет тоже примерно 0,35 — 0,55 мм. Так какой смысл замены колец ремонтными? Из-за каких то жалких 20 тысяч?

Вот и решили, что производство обычных ремонтных колец экономически не оправдано. Лучше бросить все силы и средства на совершенствование и колец и моторов в целом. Ведь хорошая и долговременная работа поршневых колец, с миллионным ресурсом, достигается совсем другими современными методами, к которым надо стремиться нашей отечественной промышленности, и основные четыре из которых, я описал выше. Успехов всем!

Таблица постепенного усовершенствования поршневых колец, в зависимости от года изготовления.

Поршневые кольца для современных двигателей / Ремонт двигателей

Поршневые кольца относятся к самым, образно говоря, «влиятельным» деталям автомобиля. От их состояния впрямую зависит работоспособность машины — ее разгонная динамика, расход масла и топлива, пусковые свойства двигателя, токсичность выхлопных газов и многие другие эксплуатационные показатели.

На поршневые кольца в автомобильном двигателе возложены три основные задачи.

1. Газовое уплотнение камеры сгорания, то есть сведение к минимуму проникновения газов из цилиндра в картер и обратно.

2. Отвод теплоты от нагретого горячими газами поршня в более холодную стенку цилиндра, которая охлаждается жидкостью или потоком воздуха. Плохая теплопередача ведет к перегреву поршня, задирам, прогарам и заклиниванию его в цилиндре.

3. Управление смазыванием сопрягаемых деталей. Его цель в том, чтобы кольца, поршни и цилиндры не испытывали масляного голодания, но поступление масла из картера в камеру сгорания при этом должно быть если не исключено, то, по крайней мере, сильно ограничено.

Все эти функции выполняет комплект из трех поршневых колец: верхнего компрессионного, среднего компрессионно-маслосъемного и нижнего маслосъемного. При этом важно, чтобы кольца полноценно работали при любом скоростном и нагрузочном режиме двигателя. А условия у них очень нелегкие: тут и переменные силы давления и трения, и большие тепловые потоки, и действие агрессивных химических соединений.

Верхние компрессионные кольца

Особенно тяжело при работе двигателя приходится верхнему компрессионному кольцу. Именно оно воспринимает основную часть давления газа, достигающего при сгорании 5,5-6,0 МПа (в дизелях — до 15 МПа). Высока и температура верхнего кольца (200-250°С), поскольку оно передает от поршня к стенке цилиндра до двух третей той теплоты, что поступает в поршень при сгорании топлива.

И еще. Вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) это кольцо неизбежно испытывает недостаток смазки. Когда давление в цилиндре возрастает, то увеличивается и прижатие кольца к стенке цилиндра. Но по мере приближения к ВМТ уменьшается скорость скольжения кольца по стенке цилиндра, поэтому пленка масла между кольцом и цилиндром легче продавливается, а при остановке кольца и вовсе разрывается. Возникает режим полусухого трения, вызывающий ускоренный износ трущихся деталей. Именно поэтому у двигателей с большим пробегом эта зона цилиндра оказывается наиболее изношенной.

Специфика работы верхнего кольца определяет его конструктивные отличия. Чтобы противостоять большим температурным и силовым воздействиям, применяют специальные материалы, чаще всего — легированный никелем, хромом и молибденом высокопрочный чугун с шаровидным графитом. В отличие от обычных серых чугунов он обладает всеми свойствами стали. Его предел прочности 1100-1300 МПа соответствует уровню конструкционной стали, и он не хрупок, то есть при высоких нагрузках пластически деформируется без поломки. Это очень важно в нештатных условиях, когда кольца испытывают пиковые ударные нагрузки (детонация у бензиновых двигателей или «жесткое» сгорание у дизелей).

Высокопрочный чугун превосходит многие марки стали по износостойкости, поскольку содержит во много раз больше углерода. Чтобы добиться тех же противоизносных свойств у стали, ее надо легировать большим количеством хрома, при этом изделия получаются заметно дороже чугунных. Применяются они редко, обычно в наиболее форсированных двигателях.

С ростом форсирования, тепловых и силовых нагрузок, а также с уменьшением высоты колец, что характерно для современных двигателей, стальные кольца используются все более широко, и эта тенденция в будущем сохранится.

Однако какое кольцо ни ставить в верхнюю канавку — стальное или чугунное — оно хорошо ведет себя только в канавке поршня в паре с алюминиевым сплавом. Сочетание же с чугунным цилиндром, напротив, оказывается неудачным. Если не применять особых мер, то в современных высокооборотных двигателях ресурс таких колец был бы всего несколько тысяч километров, да и цилиндр получил бы износ не меньше, чем кольцо.

Чтобы избежать этого, на верхние кольца наносят износостойкие покрытия. Больше всего распространено электролитическое хромирование — покрытие слоем твердого хрома толщиной 0,1-0,15 мм. Реже встречаются молибденированные кольца; такое покрытие дороже, хотя молибден превосходит хром по износостойкости и имеет лучшие противозадирные свойства, особенно при первоначальной приработке. Молибденированные верхние кольца чаще применяются на дизелях, но у некоторых видных фирм есть такая традиция и для бензиновых моторов. Существуют также кольца с твердыми покрытиями, наносимыми плазменным напылением, но они пока не получили широкого распространения из-за высокой стоимости.

Покрытие колец для конкретных моделей двигателей тщательно увязывают с материалом самого цилиндра. Поэтому при ремонте нельзя произвольно заменять кольца с покрытиями разного типа — иногда это может привести к отрицательному результату.

Чтобы повысить износостойкость колец и цилиндров, особенно в период приработки, верхним кольцам придают специальный бочкообразный профиль наружной поверхности. Смысл в том, чтобы сразу приблизиться к форме уже приработавшейся детали, что многократно сокращает период обкатки, а также уменьшается опасность задиров и прижогов.

Симметричная «бочка» на верхнем кольце применялась в течение многих лет всеми известными производителями поршневых колец. Она пришла на смену верхним кольцам прямого профиля. Дальнейшим совершенствованием идеи стала несимметричная «бочка» — она практически полностью соответствует форме детали «со стажем». При установке в изношенные цилиндры такие кольца не вызывают их ускоренного износа, что всегда было препятствием к использованию колец прямого профиля.

«Бочка» получается несимметричной после специальной обработки наружной поверхности или, чаще, при помощи фаски на верхней части внутренней поверхности кольца. Тогда в сжатом состоянии кольцо закручивается и наружная поверхность приобретает необходимую форму. Несимметричность «бочки» выдвигает определенные требования к установке кольца на поршень. Чтобы не перепутать верх и низ кольца (ошибка обернется ускоренным износом узла), на верхней торцевой поверхности кольца у замка ставят метку. У колец американских фирм это обычно небольшая сферическая лунка, а европейские производители предпочитают буквы «ТОР» (верх).

Очень важны и многие механические характеристики верхнего кольца — упругость, прилегание к цилиндру, характер распределения (эпюра) давления на стенку цилиндра, а также приспособляемость, то есть способность принимать форму цилиндра при ее отклонении от идеальной.

Упругость кольца характеризуется силой, необходимой для сжатия замка. Чем она больше, тем лучше уплотняющие свойства кольца и его приспособляемость, быстрее приработка. С другой стороны, при этом возрастают износы цилиндра, канавки поршня и самого кольца, увеличиваются потери мощности на трение в двигателе. Но сильно уменьшать упругость нельзя — могут не только нарушиться уплотняющие свойства кольца, но и появится опасность нежелательных колебаний — «флаттера» кольца. Поэтому конструкторы ищут здесь приемлемый компромисс.

Из сказанного ясно, что работоспособность и ресурс верхнего кольца определяются многими аспектами, но по значению на первый план следует поставить эпюру давления на стенки цилиндра. Рассмотрим это более подробно.

При установке кольца в идеально круглый цилиндр никаких просветов в их сопряжении быть не может. Это значит, что в каждой точке окружности кольцо давит на стенку цилиндра с какой-то определенной силой. По мере износа кольца эта сила уменьшается прежде всего у замка, причем тем скорее, чем выше давление газов в цилиндре. Приходит время, когда между наружной поверхностью кольца вблизи замка и стенкой цилиндра появляются просветы, из-за чего резко возрастает прорыв газов в картер, падает компрессия, ухудшается теплопередача от поршня.

Увеличить срок работы до этого момента можно, если у нового кольца вблизи замка обеспечить повышенное давление на стенку цилиндра. Так и делают. Соответственно эпюра давления приобретает характерную грушевидную или каплевидную форму, когда максимальное давление у замка в 1,4-1,6 раза выше, чем в среднем по окружности. Но изготовить такое кольцо сложно, поскольку в свободном состоянии оно должно быть некруглым с переменным радиусом. Здесь не обойтись без специальных технологий и дорогостоящего оборудования, что под силу только специализированным производствам.

Современные двигатели имеют явную тенденцию к уменьшению высоты верхнего компрессионного кольца. Если к концу 70-х — началу 80-х годов у бензиновых двигателей эта высота чаще всего составляла 1,75-2,0 мм, то десятилетием позже — 1,2-1,5 мм, а у некоторых моторов достигла 1,0 мм. Это не прихоть конструкторов: кольца меньшей высоты позволяют существенно снизить потери мощности на трение, имеют увеличенный ресурс на больших оборотах, а также менее склонны к прижогам и задирам, особенно при обкатке (для справки: у двигателей ВАЗ высота верхнего кольца составляет 1,5 мм, а у «волговских» и «москвичевских» моторов — 2,0 мм).

У дизелей для легковых автомобилей картина другая. Давление в цилиндре при сгорании здесь гораздо больше, поэтому требуются верхние кольца увеличенной высоты. В среднем она составляет 2,0 мм, но достаточно распространены и размеры 2,5-3,0 мм, особенно у дизелей с непосредственным впрыском и наддувом. В моторах малого объема встречаются кольца высотой 1,75 мм и даже 1,5 мм. Нередко у дизелей верхние кольца имеют не прямоугольный, а трапецеидальный профиль с одной или двумя коническими торцевыми поверхностями (углы конусов 6°, 7°, 10° или 14°). Такой профиль делает кольцо менее склонным к закоксовыванию в канавке поршня и менее подверженным износу при высоких давлениях, но более дорогим в производстве.

Высота кольца выдерживается при изготовлении с большой точностью (до 0,01 мм), иначе невозможно обеспечить требуемый зазор в канавке поршня. Для верхних колец он составляет в среднем 0,05-0,07 мм, для других — на 0,02-0,03 мм меньше. Очень важно также, чтобы торцевые поверхности были гладкими (шероховатость не более 0,63 мкм).

Средние компрессионно-маслосъемные кольца

Средние кольца двигателей работают в гораздо менее тяжелых условиях по давлению, температуре и смазке, поэтому они обычно не требуют специальных высокопрочных материалов. Чаще всего для средних колец используют серый легированный чугун с пластинчатым графитом. Серые чугуны, в отличие от высокопрочных, довольно хрупкие, но обладают высокой износостойкостью и без специальных покрытий (хотя покрытия средних колец тоже не редкость).

Помимо компрессионных функций средние кольца участвуют и в управлении смазкой. Так, при ходе поршня вниз кольцо должно снимать масло со стенок цилиндра, но пропускать его при ходе вверх, чтобы не собирать масло в камеру сгорания. Для этого наружную поверхность среднего кольца делают конической. Угол наклона образующей чаще всего лежит в пределах 0°60′-0°80′, из-за чего такие кольца называют «минутными».

Наклон получают либо непосредственно механической обработкой, либо закручиванием прямого кольца с фаской на верхней части его внутренней поверхности. Широко распространенные в прошлые годы «скребковые» средние кольца сейчас применяются реже. При тенденции к уменьшению высоты колец скребок трудно компонуется на тонкой детали и ослабляет ее сечение.

В отличие от бензиновых двигателей прошлых лет, имевших средние кольца высотой 2,0-2,5 мм, сейчас высота этих колец обычно лежит в пределах 1,5-1,75 мм. У дизелей она сохранилась на уровне 2,0-2,5 мм, причем средние кольца иногда получаются тоньше верхних. Сечение их обычно прямоугольное.

Средние кольца часто имеют увеличенную, по сравнению с верхними, радиальную ширину и упругость. Требования к эпюре давления на стенку цилиндра здесь менее строгие, поскольку давление и трение меньше. Но повышенное давление у замка, как правило, сохраняется, поэтому в наиболее форсированных двигателях, включая дизели, все-таки приходится применять хромовое или, реже, молибденовое покрытие. Иногда такая необходимость диктуется специфичным материалом гильзы цилиндра. Обо всем этом следует помнить при ремонте, особенно, если появилась идея применения более дешевых колец. Кстати, при сборке важно не перепутать верх и низ среднего кольца, иначе можно получить увеличенный в несколько раз расход масла.

Нижние маслосъемные кольца

Название «маслосъемное» говорит само за себя. Основное назначение нижнего кольца — снятие масла с поверхности цилиндра и сбрасывание его в картер через отверстия или пазы в канавке поршня. Специфика этой задачи подразумевает существенные конструктивные отличия нижнего кольца от тех, что расположены над ним.

Главные требования к маслосъемному кольцу — хорошая приспособляемость к стенкам цилиндра и высокое давление на них, без чего нельзя добиться эффективного снятия масла. После долгого пути развития признание получили два технических исполнения: коробчатое с эспандерной пружиной и наборное, состоящее из двух дисков и двухфункционального расширителя. Коробчатое кольцо получается скорее маслоуправляющим, в то время как наборное — чисто маслосъемное. Разница в терминологии отражает особенности действия. Коробчатое кольцо дает несколько больший расход масла, но одновременно лучшую смазку цилиндра, поршня и компрессионных колец. У наборного кольца диски не имеют жесткой связи, а двухфункциональный расширитель удерживает их на определенном расстоянии и прижимает к цилиндру. При толщине 0,5-0,7 мм диски очень хорошо приспосабливаются к поверхности цилиндра и снимают с нее масло практически полностью. В некоторых случаях, например, при высоких нагрузках (дизели, двигатели с наддувом), это достоинство наборных колец может превратиться в недостаток — ухудшится смазка узла, появится опасность задиров. Поэтому при ремонте высокофорсированных моторов лучше не рисковать и использовать только те кольца, которые рекомендованы изготовителем двигателя.

Приверженность фирм-производителей к маслосъемным кольцам того или иного типа нередко идет от традиции. Так, американские и японские фирмы на бензиновых двигателях почти всегда применяют наборные кольца, а европейские фирмы, напротив, чаще используют коробчатые. При прочих равных условиях оба типа колец обеспечивают примерно одинаковый рабочий ресурс, хотя процесс идет не совсем одинаково. Он довольно обычен: с уменьшением высоты гребешков увеличивается зазор в замке, а это приводит к резкому возрастанию расхода масла. У наборного кольца зазор в замках дисков меньше влияет на расход масла, поскольку замки обычно располагаются в разных местах по окружности поршня. Но по мере износа дисков упругость расширителя быстро падает и расход масла увеличивается из-за снижения давления дисков на поверхность цилиндра.

Двигатели прошлых лет имели весьма высокие маслосъемные кольца (примерно 4,0-5,0 мм). С 80-х, а особенно с начала 90-х годов высота стала уменьшаться — до 3,0-3,5 мм, а затем до 2,5-2,8 мм и даже до 2,0 мм у некоторых последних моторов (для сравнения: у двигателей ВАЗ и ГАЗ высота колец равна соответственно 4,0 и 5,0 мм). Вместе с уменьшением высоты компрессионных колец это позволяет снизить массу поршней.

Коробчатые маслосъемные кольца чаще всего изготавливают из серого легированного чугуна. Хотя этот материал хорошо работает в паре с чугунной гильзой, здесь нередко применяют хромовое покрытие. Хромируют или только рабочие гребешки кольца, или всю наружную поверхность. Нередко покрытие распространяют и на канавку, чтобы уменьшить трение пружины и улучшить равномерность давления кольца на стенку цилиндра. С этой же целью пружины иногда шлифуют, хромируют и полируют, а также делают с переменным шагом.

Диски наборных колец изготавливаются из углеродистой стали. Наружную поверхность диска хромируют и делают полукруглой для улучшения приработки. Материалом двухфункциональных расширителей чаще всего служит нержавеющая стальная лента, хотя встречается и углеродистая сталь. При сборке некоторые конструкции наборных колец требуют внимания — надо следить, чтобы концы расширителя не встали внахлест, иначе диски не будут давить на стенку цилиндра и кольцо не будет снимать масло.

Что еще полезно знать

Есть целый ряд типичных ошибок, которые встречаются в ремонтной практике при работе с поршневыми кольцами.

Некоторые механики стремятся сделать зазоры в замках колец минимальными (меньше 0,2 мм), что нередко приводит к задирам колец и цилиндров. Это не удивительно: при нагреве кольца зазор в замке уменьшается, и если он недостаточен, то кольцу ничего не останется, как врезаться в стенку цилиндра.

Замена колец на поршнях с разношенными канавками или при износе цилиндров более чем 0,05-0,07 мм обычно неэффективна, она ведет к заметному возрастанию расхода масла уже через 5-10 тыс. км пробега. Еще хуже, когда в цилиндр стандартного размера устанавливают кольца ремонтной размерности с припиленным замком. Из-за деформации эпюры давления кольца на стенку и появления просветов неприятности появятся довольно скоро, через несколько тысяч километров пробега.

А самую серьезную ошибку допускают те, кто меняет кольца вместе с поршнями без восстановления изношенных цилиндров. Новые поршни могут иметь какие-то размерные отклонения, в результате чего верхнее кольцо способно упереться в канавку, образовавшуюся на поверхности изношенного цилиндра возле ВМТ. В такой ситуации новые детали вряд ли выдержат и тысячу километров, если вообще не сломаются сразу.

Иногда неудачи в ремонте связаны с низким качеством самих колец. При нынешнем изобилии товарных запчастей этот вопрос требует самого серьезного внимания.

Сложность технических проблем, связанных с изготовлением поршневых колец, предполагает существование специализированных производств с точным и дорогостоящим оборудованием, с тщательным контролем качества на каждой операции (при отлаженной технологии их набирается около сотни). Из-за этого за рубежом производители автомобилей не берутся за самостоятельное изготовление колец, а заказывают их специализированным фирмам — там и опыта достаточно, и качество гарантировано. Многие из мировых производителей колец уже известны и у нас, в том числе своими кольцами для наших автомобилей. В первую очередь следует отметить одну из самых старейших и наиболее крупных производителей — немецкую фирму Goetze, известную своими достижениями в области технологий и изготовления поршневых колец для двигателей всех типов, одного из основных поставщиков массового производства автомобилей. Нельзя обойти вни- манием и другие широко известные фирмы и торговые марки, такие, как немецкие Schottle Motorenteile (SM), Kolbenschmidt (KS), Mahle, TRW, английский концерн AE Engine Parts, французскую фирму Perfect Circle, американские Sealed Power, Federal Mogul, Hastings, Grant, японские Riken, Nippon Piston Ring, бразильскую Cofap и другие. Все они производят огромную номенклатуру колец стандартных и ремонтных размеров для автомобилей практически всех марок и моделей. Большинство из них не только продают кольца в запчасти, но и являются поставщиками серийного производства.

На нашем рынке можно найти кольца на многие иностранные машины — как распространенных моделей, так и не очень. Цена комплекта колец на двигатель иномарки сильно колеблется в зависимости от многих обстоятельств. В среднем она лежит в пределах от 30-50 долл. для 4-цилиндровых двигателей прошлых лет выпуска, до 150-180 долл. для новейших моторов. «Оригинальные» кольца в упаковке производителя автомобиля обычно стоят дороже, чем те же самые изделия непосредственно от изготовителя колец.

При покупке поршневых колец для иномарок иногда полезно сопоставить марку автомобиля с производителем детали. Например, американские фирмы выпускают кольца как для американских автомобилей, так для европейских и японских. Немецкие фирмы обычно ограничивают свою номенклатуру европейскими и японскими автомобилями, а иногда и только европейскими (некоторые фирмы имеют отделения в США, которые соответственно и работают только на американский рынок). Если ориентироваться на «родные» для конкретного двигателя кольца, то лучше выбирать те фирмы, которые являются вероятными поставщиками для серийного производства. С этой точки зрения покупка, например, американских колец на европейскую машину может быть менее удачной, чем, скажем, немецких. Тем не менее дать какие-либо конкретные рекомендации (в частности, указать, что кольца такой-то фирмы лучше, чем другой) практически невозможно. То же самое и с ценами: то, что дешевле у одних, может быть дороже у других, и наоборот.

Опасность приобретения плохого товара наиболее реальна при покупке колец для распространенных немецких автомобилей. Здесь встречаются подделки под наиболее известные фирмы — Goetze, Schottle, Kolbenschmidt и некоторые другие. Опытным глазом выявить их несложно, поскольку качество обработки, покрытие и надписи при ближайшем рассмотрении сильно отличаются от оригинала. Упаковка поддельных колец тоже, как правило, не соответствует оригиналу (в частности, отсутствует голограмма, которой многие фирмы стали защищать свою продукцию).

Сложнее обстоит дело с кольцами для отечественных машин (в прошлом году наш журнал уже касался этой темы). Качество отечественных изделий нередко вызывает сомнения, особенно, если проверять кольца «на просвет» в калибре. Иной раз складывается впечатление, что некоторые наши производители вообще ничего не ведают о контроле своей продукции. Словом, если экономить на кольцах, то после покупки дешевого комплекта экономия вскоре может обернуться повторным ремонтом двигателя.

Вообще качество отечественных колец — вопрос особый. Сейчас их производством занимается довольно много предприятий. Отметим российские заводы в Мичуринске, Костроме, Ставрополе, Тольятти, Ижевске, Московской области, Лебединске, плюс производство в странах ближнего зарубежья — в Одессе и Запорожье (Украина), а также в Макинске (Казахстан). У каждого завода свои проблемы с сырьем, оборудованием, технологией, решаемые далеко не всегда успешно. Не везде есть хорошее оборудование: его цена достаточно высока и не всем по карману. Не все соблюдают технологии, особенно на последних операциях — притирка, снятие заусенцев и др. Но есть и общие для всех заводов проблемы.

Во-первых, это материал колец. Чугун, из которого делают заготовки, как правило, не соответствует по составу материалам иностранных фирм — в нем не хватает легирующих элементов (молибден и др.) из-за их высокой цены. Некоторые заводы перешли на стальные кольца, но качество лучше не стало, поскольку у этой технологии немало своих хитростей. Да и с качеством ленты для стальных колец тоже есть проблемы.

Во-вторых, недостаточный контроль качества. На него нужны деньги, и их не хватает. Итог убийственный: в готовой продукции некоторых заводов оказывается до 10% бракованных колец.

Ну и в-третьих — проблема особого свойства. Так уж повелось у нас, что в дело идет все, даже то, что уже ни на что не годится. На самом современном западном предприятии до 30% колец уходит в брак при последовательных операционных проверках, и никого это не пугает. У нас же бракованные кольца какими-то неведомыми путями обретают заводскую упаковку и тоже идут в продажу. Тем самым упомянутые выше 10% оборачиваются катастрофической цифрой. Поэтому вопрос о том, какие кольца лучше — «мичуринские» или, например, «ставропольские», звучит довольно наивно.

А ВАЗовское происхождение «вазовских» колец, продающихся на наших рынках, тоже не всегда надо считать фактом — нередко их делают даже не в России.

Из производителей колец для наших моторов в более далеком зарубежье стоит прежде всего отметить болгарский завод «Дружба». Работая на оборудовании немецкой фирмы Goetze, он выпускает вполне достойные кольца, по качеству почти не уступающие продукции своих знаменитых «родителей».

Вместе с тем надо заметить, что вообще с иностранными кольцами для наших машин ситуация сложная. Некоторые иностранные фирмы для вхождения на наш рынок снизили цены на кольца для российских моторов в два и более раза, чтобы приблизить их к ценам на аналогичные местные изделия. К сожалению, в ряде случаев это было сделано за счет применения более дешевых технологий и материалов. Известны случаи поставок некоторых колец или всего комплекта (при сохранении упаковки) из третьих стран, где головная фирма уже не вполне контролирует технологический процесс. Особенно это касается наиболее дешевых колец, цена которых может быть даже ниже, чем у наших.

Однако самые большие «сюрпризы» в ремонте двигателя связаны с подделками под тех или иных знаменитых производителей. Подделки иногда хорошо «замаскированы», имеют вполне добротную упаковку и отличить их от настоящих колец иной раз непросто. В то же время их качество (если таким словом вообще можно оценивать их потребительские свойства) может оказаться настолько низким, что двигатель выйдет из строя уже через несколько тысяч километров.

Подделывают, в основном, кольца наиболее известных фирм — чем больше колец выпускает или продает та или иная фирма, тем выше опасность купить подделку. Поэтому подделки колец фирм Goetze, Perfect Circle и Schottle не редкость. В то же время подделки под менее известные у нас торговые марки, например, АЕ, Mahle, Cofap, практически не встречаются.

Есть и более откровенные подделки. Так, широко известные индийские кольца для ВАЗовских моторов на деле являются подделкой под французскую фирму Perfect Circle — качество индийских колец даже внешне (включая упаковку) не выдерживает никакой критики, достаточно сравнить их с оригиналом. Например, настоящие кольца в отличие от поддельных имеют серо-черную коробку сравнительно большого размера со специальной голограммой (с 1998 г. цвет упаковки изменен на бело-красный), а кольца упакованы раздельно в специальных пакетах. Кроме того, в настоящем комплекте маслосъемные кольца — наборные (коробчатые кольца для вазовских моторов фирма не делает). Номер на упаковке поддельных колец также не совпадает с номером в каталоге фирмы. Так что отличить подделку не составит большого труда.

Подделки, как правило, дешевле. И чтобы снизить опасность до минимума, лучше ориентироваться на сравнительно более дорогие кольца. У дилеров соответствующих фирм-производителей их качество всегда гарантируется. Поэтому покупать кольца надежнее в специализированных магазинах, где есть соответствующие сертификаты на эту продукцию, а не на рынках, где в «фирменной» упаковке могут оказаться кольца сомнительного происхождения и такого же качества.

Поршневые кольца — обзорная статья

По назначению поршневые кольца разделяются на маслосъемные и компрессионные. Порыв газов из камеры сгорания в картер предотвращают компрессионные поршневые кольца. В свободном состоянии наружный диаметр кольца больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана, этот вырез называется замком. Проникновению масла из картера в камеру сгорания препятствуют маслосъемные поршневые кольца. Основная их задача снимать излишки масла со стенки цилиндра. В отличие от компрессионных колец маслосъемные кольца имеют сквозные прорези, а устанавливают их ниже уровня компрессионных колец.

Использование узких поршневых колец является общим направлением в конструкциях высококачественных поршней. Тонкое кольцо будет уменьшать трение между поршневым кольцом и стенкой отверстия цилиндра, и предотвращать так называемую вибрацию колец на высоких оборотах двигателя. Но стоит отметить, что такие кольца из-за высоких рабочих температур и повышенных усилий, оказываемых на стенки, вызывают ускоренный износ цилиндров и лицевой поверхности самих колец (о компрессии двигателя читаем здесь).

Конструкция верхнего кольца является  немаловажным фактором при использовании специальных поршней. Характеристики двигателя будут лучше при условии, что верхнее кольцо расположено высоко на поршне. Это достигается  за счет того, что в перемычке между кольцами будет захвачен меньший объем недоступных газов.  В случае, когда кольцо расположено слишком близко к верхней части поршня,  может разрушиться от перегрева тонкая перемычка над канавкой кольца.

В очень жестких условиях работает верхнее поршневое кольцо и перемычка над его канавкой. Основная задача верхнего кольца при очень высоких давлениях и в окружении высокотемпературных газов обеспечивать качественное уплотнение у рабочей поверхности. По истечении миллионов циклов кольцо должно сохранять возможность уплотнения и упругость. Эти особенности поршневых колец определяет  технология производства и металлургические особенности. Материал, из которого делают кольца, должен быть с низким коэффициентом трения и коэффициент износа.

Ковкий чугун один из первых материалов, из которого делали поршневые кольца. Этот материал хорошо сочетается с чугуном, который в свою очередь используется в блоках цилиндров. Его пористая структура позволяет уменьшить износ и удерживает масло. Помимо ковкого чугуна широкое распространение получила его производная — пластичный чугун.  Этот материал имеет свойства чугуна при этом упруго деформироваться, что в свою очередь существенно облегчает установку поршневых колец.

Для форсированных двигателей требуются кольца с более высокими параметрами. Были найдены другие материалы, в частности на чугун стали наносить слой хрома (имеется в виду твердый хром). Впервые такие кольца использовались в самолетостроении. Именно здесь при очень высоких давлениях и температурах кольца с хромовым покрытием отлично противостояли истиранию и заеданию. Помимо этого хромированные кольца устойчивы к износу. Но есть и недостаток, эти кольца очень твердые, поэтому отверстия цилиндров должны быть сделаны точно.

На следующем этапе были сделаны поршневые кольца из нержавеющей стали. Стоит отметить, что кольца из нержавеющей стали это те же хромированные кольца, только с большим содержанием хрома. Для увеличения срока службы были сделаны кольца с молибденовым покрытием. Такие кольца стали основными в форсированных моторах, они легко прирабатываются и более долговечны. При установке колец на форсированный двигатель необходимо учитывать ряд факторов, которые помогут существенно увеличить срок службы изделия, например ширина колец. При оборотах двигателя более 6000 обычно ставят кольца шириной 1,59 мм. Использовать более тонкие кольца можно в случае, когда главнее характеристики мотора, а не его долговечность.

Конструкция верхних компрессионных колец

Помимо, материалов из которого сделаны кольца, есть еще факторы, которые определяют как хорошо будет работать кольцо в разных режимах эксплуатации: расположение кольца на поршне и его конструкция.  Как пример можно привести кольцо, которое имеет небольшое перекручивание, что в свою очередь позволяет ускорить приработку колец со стенками цилиндров. Важным типом компрессионного кольца является кольцо с L-образным участком. Такие кольца способны развивать дополнительное усилие, которое прикладывается к стенкам цилиндров при высоком давлении.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца

Второе компрессионное кольцо служит для дополнительного уплотнения вслед за верхним маслосъемным кольцом. Это кольцо следит за газами, которые уходят мимо верхнего кольца. Второе компрессионное кольцо действует по типу скребка, помогая маслосъемному кольцу не допустить попадания излишков масла в камеру сгорания и возникновение детонации.

С 60-х годов получили большое распространение второе компрессионные кольца  «без зазора». Стали изготавливаться кольца без видимого зазора для газов. При использовании таких колец сокращалось время обкатки.  Также для успешного функционирования форсированных моторов важны маслосъемные кольца, в частности при использовании низко-октанового топлива.

Все о поршневых кольцах Видео

Рекомендую прочитать:

Что делает 2-е поршневое кольцо? Объяснение назначения и функции!

Пакеты поршневых колец спроектированы так же тщательно, как и любая высокопроизводительная деталь, но «средний ребенок» может быть самым неправильно понятым. Вот взгляд на науку, которая входит в дизайн второго кольца.

С момента изобретения металлического поршневого кольца в начале промышленной революции (которое, как вы можете утверждать, в конечном итоге сделало паровую мощность непрактичной), постоянно совершенствовались и совершенствовались технологии уплотнения цилиндров для этих, казалось бы, простых деталей.Кольцевой пакет преследует три основные цели: удерживать давление в камере сгорания как при такте сжатия, так и во время рабочего хода, передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра, откуда его можно удалить с помощью воздушного или жидкостного охлаждения, и контролировать смазку для ограничения расхода масла. и нежелательные выбросы.

Обычный автомобильный кольцевой затвор должен работать в гармонии, чтобы герметизировать давление сгорания, контролировать масло и передавать тепло в блок двигателя.

В то время как легко взглянуть на верхнее кольцо или масляное кольцо внизу и интуитивно понять их вклад в достижение этих целей, второе кольцо представляет собой скорее загадку.Что он должен делать и зачем это нужно? Как используемые материалы и физические свойства второго кольца влияют на производительность? Чтобы ответить на эти вопросы, мы обратились к старшему техническому менеджеру по работе с клиентами Алану Стивенсону, ведущему источнику знаний о поршневых кольцах.

Обратите внимание на изящную форму крючка на краю кольца. Это 2-е кольцо типа Napier, и этот «крючок» помогает ему стягивать масло со стенки цилиндра, когда поршень скользит по отверстию цилиндра.

Для нашего первого вопроса мы спросили Стивенсона, играет ли второе кольцо роль в сдерживании газов сжатия или горения. «Было время, когда отверстия были настолько плохими с точки зрения обработки поверхности, округлости и так далее, а материалы колец были намного хуже, так что раньше поршни имели четыре кольца; два для компрессионного уплотнения, один для очистки масла и один для перекачки масла », — поясняет он. «Терминология не поспевает за технологиями. Называть современное второе кольцо компрессионным кольцом неправильно.”

Так каков вклад современного второго кольца в уплотнение камеры сгорания? Пер Стивенсон, «Незначительно. Были опубликованы документы SAE, которые доказывают, как увеличенные зазоры второго кольца на самом деле увеличивают уплотнение и мощность верхнего кольца. Уплотнение горения — это 100% работа верхнего кольца ». В сочетании с другими характеристиками поршня роль второго кольца в этом отношении заключается в поддержании как можно более низкого давления в щели между ним и верхним кольцом, обеспечивая любой прорыв, который заставляет его пройти мимо верхнего компрессионного кольца, способ быстро побег в картер.

В то время как маслосъемные кольца выполняют основную часть работы по «откачке» масла от поверхности стенки цилиндра, второе кольцо играет важную роль в ролике, соскребая его с поверхности цилиндра.

«Канавка аккумулятора работает вместе с большими зазорами 2-го кольца», — объясняет Стивенсон. «Короче говоря, всегда будет некоторая утечка давления сгорания за верхнее кольцо из-за движения вторичного поршня и поперечного люка цилиндра. Любое давление, которое проходит мимо верхнего кольца, имеет тенденцию попадать в ловушку между верхним и вторым кольцами, что затем оказывает давление на верхнее кольцо снизу, что приводит к дрожанию кольца (особенно на высоких оборотах).Канавка гидроаккумулятора создает дополнительный объем, который снижает давление. Здесь применяется закон Бойля; объем и давление имеют обратную зависимость, поэтому увеличение объема снижает давление. Соединение этого с более крупными зазорами второго кольца обеспечивает более плавный выход захваченного газа из этого пространства и снижает флаттер верхнего кольца ».

Поскольку второе кольцо специально не предназначено для использования в качестве уплотнения под давлением, оно часто имеет конструкцию, совершенно отличную от верхнего компрессионного кольца.Стивенсон говорит: «Многие верхние кольца имеют скосы внутреннего диаметра, которые заставляют их скручиваться противоположно силам, действующим на них, чтобы помочь удерживать их ровно в канавке для лучшего уплотнения. Вторые кольца имеют противоположный скос, поэтому они на самом деле скручиваются не в ту сторону, чтобы улучшить герметичность ».

Поскольку кольца продолжают уменьшаться в размерах для уменьшения трения, материалы и производство становятся все более критичными. Углеродистая сталь является предпочтительным материалом для большинства применений , особенно для более поздних моделей, и предлагает надежность и долговечность, намного превосходящую более ранние и более толстые кольца.

Итак, установив, что второе кольцо определенно не предназначено для обеспечения уплотнения сжатия или сгорания, как насчет второй основной цели пакета колец — передачи тепла от поршня к стенкам цилиндра, где им можно управлять? системой охлаждения? Может показаться, что относительно небольшой контакт колец между поршнем и отверстием не может быть значительным путем для теплопроводности, но оказывается, что именно он является основным источником.Пер Стивенсон: «Здесь много переменных, но кольца передают около 70 процентов тепла сгорания от поршня в систему охлаждения».

Остальные 30 процентов уходят другими путями, такими как радиационное и конвекционное охлаждение нижней стороны поршня в воздух внутри картера, кондуктивное охлаждение за счет контакта между юбкой поршня и расточкой цилиндра, а также тепло, отводимое через брызги масла от коленчатого вала. парусность. Некоторые двигатели даже используют масляные распылители в нижней части отверстия каждого цилиндра, которые направляют брызги смазки на нижнюю часть поршней специально для охлаждения.

Более тонкие поршневые кольца могут быть повреждены во время установки с гораздо большей вероятностью, чем более старые кольца. Использование компрессора с коническим кольцом следует рассматривать как абсолютную необходимость при создании двигателя последней модели.

Несмотря на другие источники теплопередачи, кольцевой пакет принимает на себя большую часть нагрузки, когда речь идет о поддержании допустимой рабочей температуры поршня. Из ранее упомянутых 70 процентов общего тепла поршня: «Верхнее кольцо передает 45 процентов, второе кольцо — 20 процентов, а масляное кольцо — 5 процентов», — говорит Стивенсон.Хотя второе кольцо определенно играет свою роль в этой важной задаче, оно все же не является основной причиной присутствия кольца.

Как оказалось, второе кольцо имеет гораздо большее отношение к контролю смазки, чем «масляное кольцо» под ним. «Второе кольцо — это то, что очищает масло», — объясняет Стивенсон. «Масляное кольцо — это то, что собирает его и откачивает от стенок цилиндра через отверстия для возврата масла в канавке масляного кольца». Основная функция второго кольца состоит в том, чтобы постоянно удалять излишки масла из отверстия — при вращении кривошипа масло, выходящее из находящихся под давлением подшипников на больших концах штока, постоянно выбрасывается за поршнем, покрывая стенки отверстия.

Когда поршень движется вниз по каналу цилиндра, второе кольцо «соскребает масло со стенки цилиндра, обеспечивая смазку и предотвращая попадание масла в зону сгорания двигателя.

При ходе вниз второе кольцо и маслосъемное кольцо работают согласованно, очищая все, кроме небольшого количества масла, и возвращая его по отверстию в поддон. Стивенсон говорит: «Верхние кольца всегда будут получать скрытую смазку за счет масла, застрявшего в поперечном люке стенок цилиндра». Это та микроскопическая текстура на отверстии, которая удерживает достаточно масла, чтобы свести к минимуму трение между пакетом колец и стенкой цилиндра, в то время как второе кольцо предотвращает попадание слишком большого количества масла через верхнее кольцо в камеру сгорания.

Теперь, когда мы понимаем назначение каждого кольца в упаковке, мы можем понять, почему для верхнего и второго колец часто используются разные материалы и сечения колец. «Требования и предполагаемая функция верхнего и второго колец, безусловно, различаются, поэтому часто используются разные материалы», — продолжает Стивенсон. «В целом лучший материал верхнего кольца — сталь. Конечно, некоторые стали лучше, чем другие, но по мере того, как кольца становятся меньше и удельная производительность увеличивается, требования к верхнему кольцу (которое подвергается наибольшим злоупотреблениям) становятся самыми высокими.”

Переместите канавку на поршне вниз, и при выполнении другой работы требования к используемому материалу будут ниже. Пер Стивенсон: «Многие вторые кольца гоночных двигателей по-прежнему изготавливаются из чугуна или ковкого чугуна. Второе кольцо не находится под достаточным напряжением и температурой, чтобы требовать стали ». Форма кольцевого профиля также оказывает существенное влияние на то, насколько эффективно оно удаляет масло, а также на то, сколько трения оно создает, причем внутренний и внешний диаметры играют роль.«Фаски находятся на внутреннем диаметре кольца и определяют направление вращения кольца, чтобы облегчить соскабливание», — говорит Стивенсон. Если смотреть в поперечном сечении, то скошенное кольцо имеет один край внутреннего диаметра, вырезанный под углом — как указывает Стивенсон, это побуждает кольцо динамически скручиваться в канавке, когда оно движется вниз по отверстию, и фокусирует дополнительное давление на внешнем углу. для более эффективного удаления излишков масла.

Газовые порты — это еще один способ, которым конструкторы поршней могут управлять работой колец.Позволяя давлению сгорания достигать задней стороны верхнего кольца, они увеличивают мощность кольцевого уплотнения, уменьшая трение на других трех тактах.

«Конус, Нэпье и ступеньки — все это вариации формы внешнего диаметра», — продолжает он. Цель всех этих профилей — сконцентрировать контакт в узкой полосе для повышения эффективности соскабливания. Как следует из названия, сужающийся внешний профиль вверху уже, чем внизу, в то время как ступенчатый кольцевой профиль имеет то, что выглядит как выемка в поперечном сечении, ориентированная по направлению движения при ходе вниз.Кольцо Napier, названное в честь известной британской инженерной фирмы D. Napier & Son, которая первоначально разработала профиль, на самом деле имеет поднутрение под углом или даже имеет форму крючка по внешнему диаметру, что еще больше уменьшает площадь контакта и обеспечивает пространство для очищенного масла. выход из отверстия цилиндра. «В общем, самый эффективный скребок — Napier, за ним следует ступенчатый, а затем конусный. Запустите Napier, если он подходит для вашего диаметра отверстия и подходит для канавки в поршнях », — заключает Стивенсон.

Какой тип комбинации вы используете, также повлияет на оптимальный выбор для вашего пакета колец, включая второе кольцо. Стивенсон советует: «Более тонкие вторые кольца более распространены в двигателях с сухим картером, вытягивающих большие объемы вакуумного поддона». Поскольку вакуум в картере помогает кольцевому уплотнению по всем направлениям, можно получить желаемые результаты, не работая так же сильно со вторым кольцом. «Естественный аспиратор без использования вакуума обычно должен быть 1,5 мм или больше, в то время как принудительная индукция должна давать более крупные кольца размером 1/16 дюйма», — добавляет он.

Установка правильного зазора между кольцами имеет первостепенное значение для достижения желаемых рабочих характеристик двигателя. . При любых эксплуатационных характеристиках зазор 2-го кольца должен быть больше, чем зазор верхнего кольца, чтобы обеспечить выход прорыва и предотвратить колебание кольца от нарушения уплотнения верхнего кольца.

«Конечно, все зависит от диаметра отверстия; это почти можно представить как отношение размера кольца к размеру отверстия », — предупреждает Стивенсон. «Большой четырехцилиндровый двигатель с наддувом отлично контролирует масло с 1-м цилиндром.Кольцо диаметром 2 мм, тогда как для большого блока диаметром 4,600 дюйма лучше использовать кольцо диаметром 1/16 дюйма. Когда дело доходит до контроля масла, эффективность картера также зависит от существенных факторов. Современные двигатели с блоками с глубокими юбками, сегментированными масляными поддонами, ветровыми поддонами и очисткой / очисткой кривошипа — все это влияет на то, сколько масла подбрасывается в цилиндры. Чем больше масла присутствует, тем тяжелее работа второго кольца ».

Как видите, проектирование и проектирование второго кольца — сложная тема, но, к счастью, эксперты Wiseco обладают коллективным опытом во всех формах сборки высокопроизводительных двигателей, чтобы дать вам надежный совет для ваших конкретных потребностей.Хотя мы не можем охватить все в одной технической статье, мы надеемся, что то, что вы узнали здесь, поможет вам лучше понять « почему », стоящую за спецификациями кольцевого пакета, и в полной мере воспользоваться знаниями, полученными от сотрудников Wiseco, когда составляя свою собственную комбинацию.

Что такое поршневые кольца? И что они делают? : Блог AMSOIL

В какой-то момент каждый подающий надежды редуктор или любопытный автомобилист спрашивает: что такое поршневые кольца? А что делают поршневые кольца?

Проще говоря, поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра , которое предотвращает попадание сжатых продуктов сгорания в масляный поддон.Они также регулируют расход масла , предотвращая попадание излишков масла в камеру сгорания и сгорания. Правильно функционирующие кольца жизненно важны для максимальной мощности и эффективности двигателя.

Давайте углубимся.

Что делают поршневые кольца?

Большинство стандартных автомобильных поршней имеют три кольца, как показано здесь на этом новом автомобильном поршне.

Верхнее кольцо и второе кольцо обеспечивают плотное прижатие к стенке цилиндра и герметизацию камеры сгорания, удерживая газы сгорания внутри и масло наружу.

Масло Кольцо соскребает масло со стенок цилиндра на пути вниз по цилиндру, оседая обратно в масляный поддон. Поскольку очень тонкая масляная пленка смазывает поверхность раздела кольцо / стенка цилиндра, некоторое количество масла может гореть во время сгорания — это нормально. Однако то, что составляет «нормальный» расход масла, зависит от двигателя.

Когда выходят из строя хорошие поршневые кольца

Изношенные кольца могут привести к образованию зазора между поверхностью кольца и стенкой цилиндра.Во время сгорания сжатые газы, которые приводят поршень в движение вниз по цилиндру и вращают коленчатый вал, могут продувать поршень и перемещаться по стенке цилиндра в масляный поддон, забирая с собой мощность и эффективность. Прорыв также загрязняет моторное масло, снижая его производительность и срок службы.

Застрявшие кольца могут привести к тому же сценарию. Чрезвычайно горячие газы сгорания могут разрушать масло, образуя нагар в кольцевых канавках. Побочные продукты бензина также могут образовывать отложения.Тяжелые отложения приводят к тому, что кольца застревают в канавках, а не выступают за поршень, позволяя образоваться зазору между кольцом и стенкой цилиндра, что вызывает прорыв и расход масла.

Синий дым, резкий запуск и потеря мощности

Негативные последствия неисправных поршневых колец часто легко заметить. Чрезмерный расход масла может привести к выходу синего дыма из выхлопной трубы, особенно при запуске, прежде чем двигатель нагреется и кольца в цилиндре расширились.Сжигание масла также означает, что вам нужно будет чаще доливать масло.

Изношенные или застрявшие кольца также могут привести к резкому запуску и снижению мощности .

Когда двигатель вращается, поршень сжимает топливно-воздушную смесь перед сгоранием. Однако плохие кольца позволяют части топлива / воздуха выходить из камеры сгорания, эффективно снижая компрессию двигателя и затрудняя запуск двигателя. Когда он работает, пониженная компрессия лишает двигатель мощности.

На изображении выше верхнее кольцо застряло в канавке, на что указывает тот факт, что оно не выступает над поршнем. Заедание поршневых колец снижает мощность двигателя и позволяет газам сгорания попадать в масляный поддон, загрязняя масло.

Поршневые кольца на изображении выше свободны в своих канавках и работают нормально

Профилактика — лучшая практика

Предотвращение износа и заклинивания колец жизненно важно для максимального увеличения мощности, эффективности и срока службы вашего двигателя.Все начинается с использования высококачественного синтетического масла, такого как AMSOIL Signature Series Synthetic Motor Oil, которое борется с износом и выдерживает экстремальные температуры, сохраняя поршни в чистоте.

Если вы подозреваете, что кольца изношены или застряли, подумайте о том, чтобы использовать масло самой высокой вязкости, рекомендованное производителем оригинального оборудования (OEM). Некоторые производители оригинального оборудования рекомендуют диапазон вязкости в зависимости от вашего климата (например, 5W-20, когда холодно, 10W-30, когда температура выше 0 ° F). Использование наивысшей рекомендованной вязкости может помочь закрыть зазор между кольцами и стенкой цилиндра .

Вы также можете попробовать освободить застрявшие кольца с помощью качественной промывки двигателя или присадки к топливу, предназначенной для очистки от отложений, например, AMSOIL Engine and Transmission Flush или AMSOIL P.i.® Performance Improver.

Обновлено. Первоначально опубликовано 8 июля 2016 г.

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 герметизированы 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 изготавливаются из металла, стандартные двигатели используют 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 обычно 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 будет 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 в минуту и ​​наддува. Многие драгстеры с верхним топливом используют пластичные кольца из плазменно-молибденового сплава для их долговечности, но они также меняются каждый раз, так что принимайте это как следует.

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. Помимо слов может быть ямочка или точка.

лошадиных сил — 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 нельзя использовать в стандартном цилиндре двигателя без азотирования из титана или 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 конкретных 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, центральные или смещенные, обеспечивают отличное уплотнение и долгий срок службы. Верхнее кольцо с квадратной гранью со временем 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 форму квадрата, конуса или нитяного волокна. 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 обрабатывает последние 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, позволяя быстро слить масло.

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. Фото предоставлено 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 дымовые газы.

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 уровень моторного масла 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 происходит 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 центров NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о поршневых кольцах поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Материалы поршневых колец — High Power Media

Поршневые кольца, используемые в гоночном двигателе, в основном представляют собой уплотнение, контролирующее поток масла вверх в камеру сгорания и поток картерных газов в картер.Мы не хотим, чтобы масло попало в камеру сгорания; в достаточно больших количествах это может вызвать проблемы с горением, но даже в небольших количествах, когда масло сгорает, потеря масла может быть серьезной, заставляя нас носить с собой запас масла. В дороге это не большая проблема. Однако в гонке это означает использование большего резервуара с большим количеством масла.

Точно так же мы не хотим, чтобы несгоревший сжатый заряд или сгоревшие продукты сгорания протекали мимо колец в картеры. Мы не только теряем давление в цилиндре и, следовательно, производительность, но и загрязняем масло.Разбавление масла несгоревшим топливом приводит к разжижению масла, и мы получаем вещество, которым не собирались смазывать наш двигатель.

Правильный выбор материалов колец, термообработки и покрытий имеет решающее значение для получения максимальной отдачи от двигателя. Если вы адаптировали серийный двигатель для гонок, вероятно, вам будет доступна масса информации о том, что работает хорошо. Что касается сделанного на заказ гоночного двигателя, то у инженера-конструктора есть свобода выбора. Самый простой выбор, доступный многим, — использовать ли чугун или сталь.Для высокопроизводительных гоночных двигателей предпочтительным материалом является сталь. Однако в определенных ситуациях чугун может быть более прочным из-за того, что он часто имеет графит на поверхности. Один известный производитель двигателей говорит, что он обнаружил, что для стальных колец требуется больше масла и более глубокая впадина в хонинговании цилиндра по сравнению с чугунным кольцом.

Выбор сталей, используемых для поршневых колец в двигателях, варьируется от очень низкопрочных низколегированных сталей и нержавеющей стали до высокопрочных высоколегированных инструментальных сталей.Вообще говоря, поршневые кольца, изготовленные из марок стали с более высокой прочностью, используются для более тяжелых условий эксплуатации.

Хотя широко используются «простые» стальные материалы разной степени прочности, обычно поверхность поршневых колец имеет конструкцию, улучшающую герметичность и износостойкость. Азотированные стальные кольца обычно используются для гонок, а методы газового и плазменного азотирования используются для создания твердого поверхностного слоя. Также используется нитроцементация, но «глубина корпуса» мала по сравнению с азотированной деталью.Следует отметить, что нитроцементация и азотирование также используются при производстве некоторых чугунных поршневых колец.

Поршневые кольца из инструментальной стали

обычно используются там, где прочность других материалов недостаточна. В качестве поршневого кольца они могут быть дорогостоящим вариантом, но там, где износ или поломка кольца является ограничивающим фактором для долговечности двигателя, они могут снизить частоту восстановления. При небольших дополнительных инвестициях в поршневое кольцо, изготовленное из материала с более высокими техническими характеристиками, экономия затрат может оказаться значительной.

Инструментальная сталь

сочетает в себе прочность и износостойкость с высокой прочностью. Эти качества также позволяют инженерам устанавливать поршневые кольца все меньшего размера, не жертвуя при этом долговечностью двигателя. Это важно, поскольку в хорошо оптимизированном двигателе экономия массы при возвратно-поступательном движении ограничивается не только поршневым кольцом, но и материалом, окружающим кольцевые канавки. Общая экономия массы может быть значительной, а вместе с ней — производительность и экономичность.

Развитие поршневых колец в гонках — это тоже полезный элемент для дорожных автомобилей; широко используются серийные двигатели с поршневыми кольцами, которые всего 10-15 лет назад считались бы довольно «крутыми» в серийных двигателях.

Написано Уэйном Уордом

вещей, которые нужно знать о поршневых кольцах перед сборкой следующего двигателя

Если бы вас спросили, что вам нужно 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 важными поршневыми кольцами являются их функции.

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 то время больше внимания уделялось паровым двигателям, а не внутреннему сгоранию.

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 в работу, приводя в движение коленчатый вал. 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 даже до нуля.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 выброс 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 закиси азота.

Комплекты поршневых колец Total Seal с высокими эксплуатационными характеристиками включают верхнее кольцо из стали AP Steel с нанесенным PVD 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 в наборах, если вы не используете повторно старые поршни или не выбираете тип кольца, отличный от того, который 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 отделать старые модели Ford или GM тонкими кольцами, чтобы сохранить исходные нормы выбросов и заводские допуски, ответ, скорее всего, будет утвердительным. Подтвердите это, когда уроните блок и поршни. ТЭЦ

28.02

Когда дело доходит до выбора кольца, вы также должны учитывать выбор поршня при планировании.В идеале вы будете использовать 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.

3/28

Это типичный коробчатый колец для уличного двигателя, слева направо: ковкий чугун, чугун и гибкий нелегированный чугун для масляных 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.

28 апреля

Верхнее компрессионное кольцо обычно изготавливается из высокопрочного чугуна с молибденовой поверхностью.Молибден лучше переносит тепло в большинстве случаев, но при этом 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.

28.05

Вторичное компрессионное кольцо с гладким чугунным вторым кольцом с обратной скосом и конической поверхностью уже давно является подходом для этого места.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 примерно на 85-90 процентов и контроль сжатия только на 5-10 процентов, поэтому для лучшего управления маслом существует определенная тенденция к использованию кольца Напьера, особенно в двигателях LS.

28.06

Комплект нижних колец, состоящий из расширителя и двух направляющих, предназначен 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.

28.07

Не знаете, какое поршневое кольцо куда идет? 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.

28.08

Вторичное компрессионное кольцо имеет коническую поверхность и изготовлено из чугуна.При осторожном падении на твердую поверхность чугунное кольцо издает глухой стук вместо звона.

28.09

Еще один способ идентификации вторичного компрессионного кольца — это углубление или лазерная метка, которая всегда обращена вверх, согласно Эду Лоу.

28.10

Ковкий чугун (слева) и чугун (справа).Идентификация во флексе. Кольца из ковкого чугуна гибкие и могут выдерживать очень высокие температуры. Чугунные кольца, напротив, хрупкие, и они ломаются, если вы попытаетесь их согнуть.

28.11

Для более экстремальных условий эксплуатации с наддувом, турбонаддувом или закись азота требуется более жесткий пакет колец.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, это открывает большую часть концевого зазора обратно в кольцевую канавку, которая открывает проходное сечение, обеспечивая резервуар для масла, возвращаемого обратно в поддон.

28.12

Чтобы лучше управлять нефтью, существует определенная тенденция к использованию второго кольца Napier (крючковидного или когтеобразного), как показано здесь.Фактически, большинство двигателей GM LS поставляется с завода с кольцами Napier. Кольцо Напье создает резервуар для прохождения очищенного масла.

13/28

Вот крупный план кольца AP из нержавеющей стали и его сверхтвердой и прочной поверхности, предназначенной для экстремальных условий эксплуатации.

14/28

Центробежно отлитые компрессионные кольца из TNT

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 с высоким давлением в цилиндрах.

15/28

Вот подробное описание компрессионного кольца TNT от Total Seal.

16/28

Компрессионное кольцо Diamond Finish

Total Seal обеспечивает осевые допуски +/- 0.000050 дюймов; улучшенное уплотнение между поршнем и поршневым кольцом; дополнительные покрытия PVD, разработанные для соответствия материалу цилиндра и минимизации потерь на трение; нестандартная осевая толщина до 0,6 мм; и доступны в беззазорном, обычном или напье-стиле.

17/28

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.

18/28

Беззазорное кольцо Total Seal состоит из двух частей, в которых два стопорных кольца работают вместе для достижения идеального прилегания к стенке цилиндра.

19/28

С тех пор, как производители двигателей строили двигатели, велись споры о том, как правильно устанавливать поршневые кольца. JGM Performance Engineering предпочитает использовать расширитель колец для аккуратной установки колец. Они говорят нам, что расширитель вызывает меньшее искажение кольца.

20/28

Расширитель масляного кольца проходит между двумя направляющими, которые вытирают масло по стенке цилиндра.

21/28

После установки расширителя направляющие маслосъемного кольца наматываются на поршень и в канавку, как показано.

22/28

Другой подход к установке компрессионных колец продемонстрировал здесь Марк Джеффри из Trans Am Racing в Лос-Анджелесе, где компрессионные кольца аккуратно вкатываются в кольцевую канавку. Джеффри уверяет нас, что это не вызывает искажения звука.

23/28

Нам нравятся 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.

24/28

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 финальная отделка должна быть точной. Ваш машинист также должен использовать динамометрическую пластину для хонингования. Без исключений.

25/28

Хотя производители изготавливают кольца с предварительно зазором, настоятельно рекомендуется проверять концевые зазоры колец и при необходимости регулировать зазор.

26/28

Поршни, кольца и канавки должны получить большие дозы моторного масла SAE 30 или сборочной смазки во время установки. Пропитайте канавки маслом и смажьте стенки цилиндра соответственно.

27/28

Размер отверстия цилиндра следует проверять с помощью измерительного прибора с круговой шкалой.Любые другие средства обещают неточное чтение. Циферблатный манометр обещает вам точное считывание.

28/28

В конце концов, выбор и установка поршня и кольца — 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.

Фото Джима Смарта

Послепродажный рынок MAHLE Северная Америка | Поршневые кольца

Только MAHLE может сказать, что сегодня является крупнейшим производителем поршневых колец в мире. Эта стабильность ведет к огромному фонду для исследований и разработок, который гарантирует, что MAHLE является самым производительным кольцом как для легких транспортных средств, так и для высокопроизводительных приложений.

Поршневые кольца MAHLE® являются лидером в области кольцевой технологии и инноваций на рынке запасных частей — в конце концов, MAHLE является крупнейшим производителем поршневых колец в мире.Поршневые кольца MAHLE находятся на переднем крае технологии поршневых колец для легких транспортных средств. Широкие соединения OE означают, что поршневые кольца MAHLE имеют технологическое преимущество. Такие вещи, как маслосъемное кольцо CP-20 ™, узкие компрессионные кольца, стальные компрессионные кольца для бензиновых двигателей, маслосъемные кольца низкого напряжения и компрессионные кольца с покрытием для дизелей — все это было произведено на заводе-изготовителе. Линия производительности MAHLE снова и снова доказывает, что она должна быть предпочтительным выбором для любой вытяжки — независимо от области применения.

Серый чугун или высокопрочный чугун традиционно использовался в автомобилестроении — сегодня все больше и больше производителей двигателей предпочитают сталь железу.Технология стальных компрессионных колец используется в тяжелых условиях эксплуатации более 30 лет. Это ноу-хау стало неотъемлемой частью конструкции современных автомобильных двигателей. Стальные поршневые кольца обладают более высоким пределом прочности на разрыв, более высоким пределом текучести, большей усталостной долговечностью и большей твердостью, при этом предлагая меньшую массу кольца. Эти факторы приводят к лучшему сопротивлению нагрузкам, уменьшению выбивания канавок, увеличению срока службы, лучшей приспосабливаемости, превосходной экономии масла и улучшенному контролю прорыва при одновременном снижении трения.

Комплекты поршневых колец MAHLE CP-20 ™ подняли планку качества в отношении поршневых колец, а простота установки делает их лучшим выбором для ремонтных мастерских во всем мире. Кольца CP-20 могут выдерживать суровые условия эксплуатации современных двигателей. CP-20 состоит из верхнего компрессионного кольца с торцевой поверхностью для лучшего уплотнения и более быстрой обкатки, второго кольца с обратным скручиванием для лучшего контроля масла и маслосъемного кольца новой конструкции CP-20, которое проще установить — химически отполировано. для лучшего отвода масла и угла ушка 20 ° для обеспечения бокового уплотнения вокруг кольца.

Если вы ремонтируете современный двигатель с компьютерным управлением или восстанавливаете старый двигатель, обязательно укажите поршневые кольца MAHLE, ранее бывшие Perfect Circle, которым профессиональные автомобильные техники доверяют более 100 лет.

Музей поршневых колец | Функция поршневого кольца | Базовая функция звонка

Функция поршневого кольца

B-2 Основная функция звонка

Цитируется из «Enjin ha kounatteiru エ ン ジ ン は こ う な っ て い る» (Grand Prix BOOK PUBLISHING CO.ООО,)

Функция газового уплотнения

Это означает, что камера сгорания должна быть максимально газонепроницаемой, чтобы давление, создаваемое быстро горящими газами сгорания, перемещало поршень в цилиндре, вызывая вращение коленчатого вала, обеспечивая доступную мощность. Не только важна для такта сгорания / расширения, газонепроницаемость также очень важна для тактов впуска, сжатия и выпуска. Эту общую функцию можно просто назвать «газовым уплотнением».

Функция теплопередачи

Поршневые кольца отводят тепло от горячего поршня к охлаждаемой стенке цилиндра / блоку двигателя. Тепловая энергия течет из канавки поршня в поршневое кольцо, а затем в стенку цилиндра, где в конечном итоге передается охлаждающей жидкости двигателя. Эта функция теплопередачи очень важна для поддержания приемлемых температур и стабильности поршня и поршневых колец, так что герметичность не ухудшается.

Функция контроля масла

Для смазки поршневых колец требуется немного масла, однако желательно свести это количество к минимуму.