Принцип действия ДВС достаточно прост – сгорание топлива в нужное время в нужном цилиндре обеспечивает высвобождение энергии и ее преобразование в механическую. Но вот для его реализации требуются материалы с заданными свойствами, сложное оборудование, позволяющее получать детали требуемой формы и с заданными размерами и допусками, учет изменений характеристик узлов при различных режимах работы мотора. Одним из факторов, обеспечивающих функционирование ДВС, является необходимость выдерживать тепловой зазор поршневых колец.
Зачем нужен зазор в замке поршневых колец?
Первоначально давайте определимся, о чем идет речь. Внешний вид поршневого кольца показан на фото ниже:
Конструктивно у ДВС внутри цилиндра перемещается поршень. Именно он воспринимает избыточное давление, возникающее при сгорании топлива, и передает его на коленвал. В этом обманчиво простом описании заложены, как минимум, несколько особенностей:
- между стенкой цилиндра и движущимся поршнем надо выдержать зазор, позволяющий полностью использовать величину возникающего избыточного давления в камере сгорания;
- при этом необходимо обеспечить их минимальный контакт для снижения износа деталей;
- масло, используемое для смазки, должно создавать нормальные условия работы отдельных деталей, и в то же время надо исключить его попадание в камеру сгорания;
- необходимо обеспечить отвод тепла от поршня на стенки блока цилиндров.
Вот все эти задачи и решают поршневые кольца. Условия, в которых им приходится работать, очень сложные – значительный нагрев и механические нагрузки. Для компенсации воздействия температуры и предусматривается зазор поршневых колец.
Как работают и зачем нужны тепловые зазоры поршневых колец
Существует два типа колец – уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные, оба показаны на приведенном рисунке
Само название говорит об их назначении:
- уплотнительные служат для обеспечения герметичности камеры сгорания, предупреждая проникновение из нее продуктов сгорания в картер двигателя;
- маслосъемные предназначены для удаления излишней смазки со стен цилиндра.
На старых, малооборотистых двигателях их стояло по пять-шесть штук (в зависимости от марки мотора), но на современных ДВС обычно используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.
Большинство материалов при нагревании удлиняется. При монолитной конструкции кольца, установленного в цилиндр двигателя, будут возникать напряжения, вызывающие его деформацию. Избежать этого позволяет свободное пространство между концами на кольцах.
Каким может быть допустимый зазор? При установке на поршень его величина в замке должна составлять от 0,6 до 0,3 мм.
Кроме того, надо знать, что требуется выдерживать допустимый боковой зазор между кольцом и стенкой. Необходимо обеспечить его значение в диапазоне от 0,08 до 0,04 мм.
Зачем это нужно? Для понимания того, как работает уплотнительное кольцо, приведен рисунок ниже.
Под воздействием давления отработанные газы, проходя в канавке между поршнем и кольцом, воздействуют с его внутренней стороны и увеличивают усилие прижима к цилиндру. Именно для подобной цели нужен зазор, в том числе тепловой, разделяющий боковые поверхности этих элементов.
Таким образом, обеспечив в замке допустимый зазор при установке колец (между их концами, а также боковой поверхностью и поршнем), будут созданы условия для нормальной работы мотора в значительном интервале температур. Кроме того, этому способствует и правильная взаимная их установка, показанная на рисунке ниже. Главное – обеспечивается разнесенное положение замков между собой.
Излишки масла снимаются со стенок цилиндра и отводятся в картер двигателя.
Таким образом, поршневые кольца создают оптимальные условия для сгорания топлива в ДВС, что во многом обеспечивается их конструкцией. Кроме того, во время установки в замке создается допустимый зазор, что сохраняет их работоспособность при значительном изменении условий работы ДВС.
Конструкция современного бензинового или дизельного мотора такова, что только совместная согласованная работа отдельных узлов и механизмов позволяет получить ожидаемые характеристики. И если рассматривать сгорание топлива, то обеспечение для этого оптимальных условий зависит от поршневых колец, а также от того, насколько выдержаны тепловые зазоры в замке при установке на поршень.
Когда производится ремонт двигателя, владельцы авто часто спрашивают, какой зазор должен быть на поршневых кольцах. Этот вопрос распадается на два отдельных. Как для компрессионных, так и для маслосъёмных поршневых колец нормируются два параметра – вертикальный (осевой) зазор и величина зазора в замке. Оба параметра должны находиться в определённых пределах, но заметим сразу, что слишком большой осевой зазор, равно как чрезмерный зазор в замке – это ерунда по сравнению с тем, что будет, если установить кольцо с очень малым концевым зазором. В последнем случае, конечно, речь шла о зазоре в замке – по-другому его называют «концевым», и об этой величине мы должны рассказать подробней.
Зачем на поршне три кольца?
Два верхних кольца, устанавливаемых в канавки поршней, нужны для поддержания компрессии. На рисунке эти элементы обозначены цифрами «1» и «2». А нижнее кольцо, обозначенное как «3», является маслосъёмным:
Меньше, чем 3 кольца на поршне, в 4-тактных ДВС не используется
При работе двигателя происходит разогрев деталей, от нагрева металл расширяется, а величина всех зазоров уменьшается. Если зазор между концами кольца будет меньше, чем рекомендовано изготовителем, то после прогрева такое кольцо царапает стенки цилиндра. Замеры нужно производить без разогрева детали, причём само кольцо обязательно помещают в цилиндр:
Промер зазора нельзя выполнить, не имея доступа к блоку цилиндров
Чтобы узнать величину зазора, используют специальные щупы (планки). Обычно рекомендуемые величины находятся в следующих пределах: 0,2-0,5 мм. И всё же, обязательно сверьтесь с документацией!
Все знают, какой зазор является рекомендуемым для двигателей ВАЗ: на поршневых кольцах, создающих компрессию, он должен быть равен 0,25-0,4 мм (не меньше 0,25 мм). Для маслосъёмных колец подходят другие значения – 0,25-0,5 мм. Как видите, нижний предел здесь является одинаковым, но это верно не для всех ДВС.
Техника промера
Выше не было сказано, что такое вертикальный или осевой зазор. Суть этого параметра станет ясна в ходе выполнения действий:
- Поднесите кольцо к боковой поверхности цилиндра;
- Установите кольцо внешней стороной в ту прорезь, которая для него предназначена;
- При помощи комплекта щупов определите величину зазора (см. рис.).
На схеме показано, как нужно измерять вертикальный зазор.
Именно так всегда промеряют осевой зазор колец
Теперь определим, какой зазор остаётся на поршневых кольцах между концами, если они, то есть кольца, находятся внутри цилиндра. Само кольцо погружают в моторное масло, а затем его нужно сдвигать по стенкам одного из цилиндров – того же, где оно будет «трудиться»:
Зазор промеряют, когда кольцо зажато стенками цилиндра
Для выполнения этой операции обычно используют поршень, если последний уже был демонтирован. Смысл в том, чтобы довести кольцо примерно до того уровня, на котором оно находится при работе мотора. Допустим, расточка блока производилась недавно. Тогда кольцо перемещают вниз на 3-5 мм (этого достаточно). А дальше, используя комплект щупов, операцию доводят до завершения.
Моторное масло, используемое для смазки колец, может быть любым. В двигателе успешно сгорает всё!
Номиналы для разных ДВС Lifan
При установке новых моторных колец, не имеющих внешних дефектов, промер осевых зазоров проводить не обязательно. Как раз потому в литературе по ремонту значения этих зазоров не приводят. А вот зазор в замке кольца нужно измерять и оценивать, пользуясь рекомендациями изготовителя. Ниже перечислены предельные значения зазоров в замке.
Solano 620
Мотор седана Solano 620-й модели – это аналог двигателя Toyota 4A-FE, объём которого равен 1,6 л. Так что будем пользоваться рекомендациями этой компании (Toyota):
- Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
- Нижнее компрессионное (AE-92, AT-180): 0,150 – 0,400 (1,000);
- Нижнее компрессионное (AE-101, AT-190): 0,350 – 0,600 (1,200);
- Маслосъёмное: 0,100 – 0,500 (1,100).
В скобках указано предельное максимальное значение. При его превышении нужно проводить капремонт – растачивать блок и так далее.
Кроссовер X60
Здесь у нас находится двигатель, как в кроссовере Toyota RAV4 (1,8). Поэтому снова воспользуемся рекомендациями фирмы Toyota:
- Верхнее компрессионное: 0,250 – 0,450 (1,050);
- Нижнее компрессионное: 0,350 – 0,600 (1,200);
- Маслосъёмное: 0,150 – 0,500 (1,050).
Надеемся, вопросов здесь не возникнет. Значения подходят для двигателя 1ZZ-FE (1,8 л).
Видео с инструкцией: выполняем промер зазоров сами
замер поршня
4. Для определения зазора измерьте диаметр цилиндра (смотрите подраздел) и диаметр поршня, который измеряют микрометром в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, на расстоянии 51,5 мм от днища поршня.
5. Измерьте щупом зазор между кольцами и канавками на поршне в нескольких местах по периметру. Если зазор превышает предельно допустимый (смотрите таблицу), замените поршни с кольцами.
6 замерить зазор замка колец. нужно Вставить кольцо в цилиндр и продвинуть его поршнем, чтобы кольцо встало без перекосов. Если зазор превышает предельно допустимый, замените кольцо (смотрите таблицу). Если зазор меньше 0,25 мм, осторожно спилите надфилем концы кольца.
Зазор в замках поршневых колец: (таблица)
Номинальный-0,25-0,45mm
Предельно допустимый-1,0mm
примечания:
обозначения на поршне:
1-й ремонтный – треугольник,
2-й ремонтный – квадрат.
Обозначение группы по массе:
нормальная – “Г”,
увеличенная на 5 грамм – “ ”,
уменьшенная на 5 грамм – “-”.
17. Поверните поршневые кольца так, чтобы их замки располагались под углом 120° друг к другу.
Наминальные размеры цилиндров ипоршней:
Модель двигателя ВАЗ-21083
размерная группа-Е
диаметр цилиндра-82,04-82,05mm
диаметр поршня-82,005-82,015mm
Для подбора поршней к цилиндрам вычислите зазор между ними. Зазор определяется как разность между замеренными диаметрами поршня и цилиндра. Номинальный зазор равен 0,025-0,045 мм, предельно допустимый – 0,15 мм. Если зазор не превышает 0,15 мм, можно подобрать поршни из последующих классов, чтобы зазор был как можно ближе к номинальному. Если зазор превышает 0,15 мм, расточите цилиндры под следующий ремонтный размер и установите поршни соответствующего ремонтного размера.
я тут не понял чет. наминальный зазор-это зазор который должен быть между цилиндром и поршнем, так?
он написано должен быть 0,025-0.045mm. т.е. запихну я щуп 0.025mm между поршнем и стенкой цилиндра и он должен поместиться, так? но не более 0.045mm. т.е. щуп 0.046mm уже большой зазор. но тут же следующей строкой что предельнодопустимый зазор 0.15mm. я так понимаю что главное не юольше 0.15mm зазор должен быть, так? это максимум зазор получается. че тогда в первом предложении написано 0.045mm ?как бы между 0,045 и 0,15 растояние большое…ок. дальше написано если зазор не превышает 0.15mm то можно подобрать поршни большего размера чтобы был зазор ближе в 0,025-0,045…опять тупняк. не пойму, зачем? 0,15 это же максимальный как бы зазор и его превышать не льзя, а тут написано что если он не превышен то ставьте больше поршня чтоб он стал еще меньше…дальше еще интереснее сказано, если зазор больше 0,15, т.е. капец какой большой! то точите цилиндры под следующие рем размеры. тут единственное понятное и логичное. либо там опечатка либо я хз, но все таки расстояние между 0,025-0,045 и 0,15 большое…объясните мне кто-то что это значит. я понял следующее: зазор должен быть в пределах 0,025-0,045 это збс. но может быть больше, главное чтоб не больше 0.15mm! если больше то следующий рем размер точим и меняем поршневую
у меня влез щуп 0.25mm ((((((и группа Е. последняя((((еще и квадрат на поршне(((
Первый ремонтный размерувеличен на 0,4 мм, второй – на 0,8 мм.
Для поршней ремонтных размеров поставляются в качестве запасных частей кольца ремонтных размеров, увеличенные на 0,4 мм и на 0,8 мм. На кольцах первого ремонтного размера выбита цифра “40”, а второго – “80”.
Стрелка на днище поршня показывает, как правильно ориентировать поршень при его установке в цилиндр. Она должна быть направлена в сторону привода распределительного вала.
по поводу цифры у буквы Е это класс пальца. они делятся на 3 класса с шагом кажется в 0.04mm.
я правильно понял, что мои поршня должны быть по размеру:
номинальный размер (82,005-82,015) + ремонтный размер (0,8)= 82,805-82,815.
если прибавить еще толщину щупа который влез в зазор, то цилиндр размером:
поршень размером (82,805-82,815) + щуп (0,25)=83,055-83,065
а должны быть по размерам:
поршень размером (82,805 -82,815) + зазор номинальный (0,025 -0,045) =82,83
поршень размером (82,805 -82,815) + зазор номинальный ( 0,025 -0,045)=82,85
поршень размером ( 82,805- 82,815) + зазор номинальный (0,025 -0,045) =82,84
поршень размером ( 82,805- 82,815) + зазор номинальный ( 0,025 -0,045)=82,86
с зазором в 0,15=82,955-82,965
выходит что цилиндр может варировать щас при замере от 82,83mm до 82.965mm, но Нутрометра у меня нет проверить(((
правда в середине ноября будет микрометр и можно было бы замерить толщину поршня)))
итоги:
у меня безвтыковые поршни фирмы стк с последним классом (Е) с пальцем второго класса да и еще второго (последнего причем) ремонтного размера с увеличением 0.8mm. крутотень! блок гбц больше не ремонтнопригодный! Либо гильзование (интересно почем это дело, новый блок не дешевле ли?) либо новый блок! ГБЦ тоже испоганена и тоже на замену…что делать? как и планировал. собираю щас на том, что есть. меняю вклыдыши только. и ксати они тоже ремонтные! первый размер 0,25! еще и осевой люфт…катаю кое как полгода-год и покупаю новый двигатель если будет это возможно…
