Зазор поршневых колец

Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

На поршень устанавливаются два типа поршневых колец:

• компрессионные кольца;
• маслосъемные кольца;

Компрессионные кольца также делятся на верхнее компрессионное кольцо и нижнее компрессионное кольцо. Задача этих колец – герметизировать камеру сгорания и предотвратить прорыв значительной части выхлопных газов в картер. Маслосъемники удаляют излишки моторного масла со стенок цилиндров, благодаря чему лишнее масло не попадает в камеру сгорания.

Тепловой зазор в замке поршневых колец является важным параметром, который необходимо учитывать при выборе колец в процессе их замены или комплексного ремонта ЦПГ.

Такой ремонт обычно заключается в растачивании блока цилиндров, установке ремонтных поршней и колец. Указанный тепловой зазор является допуском, учитывающим расширение детали при нагреве, то есть при изменении определенных параметров. Допустимым зазором между поршнем и цилиндром считается такой зазор, при котором соблюдается нормальная работа всех элементов. Детали стоят очень близко друг к другу, но повреждений и заеданий нет.

Другими словами, допустимый зазор поршневых колец позволяет после термического расширения добиться такого теплового пространства (зазора между поршнем и цилиндром), при котором поршневые кольца, плотно прижатые к стенкам цилиндра, создают надежное уплотнение. В то же время кольца, расширенные под воздействием высокой температуры, должны оставаться подвижными в канавках поршня и создавать надежное уплотнение, не препятствуя нормальному движению поршня. Параллельно поршневые кольца должны эффективно отводить лишнее тепло от нагретых поршней.

Поршневое кольцо не цельное, так как имеет вырез (замок). Благодаря указанному вырезу удается избежать заклинивания при нагреве и добиться эластичности кольца для плотного прижатия к стенкам цилиндра. После установки кольца на поршень и размещения поршня в цилиндре в замке поршневых колец образуется зазор. Этот зазор составляет 0,3-0,6 мм.

Также рекомендуем прочитать статью о том, как правильно менять поршневые кольца. Из этой статьи вы узнаете об особенностях замены поршневых колец своими руками.

Замок поршневого кольца может быть выполнен в виде прямого или косого среза. Замок с прямым срезом менее предпочтителен, так как на стенки цилиндра в районе режущих кромок создается сильное давление. Эта особенность конструкции замка вызывает ускоренный износ зеркала цилиндра, после чего увеличиваются утечки газа и расход масла на угар. Увеличение зазора поршневого кольца сверх допустимых параметров ухудшает герметичность. Уменьшение зазора колец может привести к их поломке, заеданию или тряске о стенки цилиндра.

Маркировка поршней ваз 2106, подгруппа

Если углубления на дне увеличивают объем камеры сгорания, для уменьшения объема используются вытеснители. Вытеснитель – это объем металла, который находится над плоскостью дна.

«Тепловым поясом» (пожарным) называется расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе к днищу расположены поршневые кольца, тем выше тепловая нагрузка, которой они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

Уплотнительная часть представляет собой участок канавки, расположенный на боковой цилиндрической поверхности поршня. Прорези предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ сделаны две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемник имеются отверстия, через которые лишнее масло сливается во внутреннюю полость поршня. Уплотнительная часть выполняет еще одну очень важную функцию – через установленные поршневые кольца значительная часть тепла отводится от поршня к цилиндру. Если конструкция изделия не обеспечивает эффективного отвода тепла от днища, это приведет к его возгоранию.

По расчетам через компрессионные кольца передается до 60-70% выделяемого тепла. Однако для этого необходимо, чтобы поршневые кольца были прочно прикреплены к цилиндру и к поверхностям канавок. Для обеспечения работоспособности торцевой зазор первого компрессионного кольца в канавке должен составлять 0,045-0,070 мм.

Для второго компрессионного кольца зазор составляет 0,035-0,060 мм, для маслосъемного – 0,025-0,0050 мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавкой должен быть радиальный зазор 0,2-0,3 мм.

Головка поршня образована основанием и уплотнительной частью.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища называется компрессионной высотой поршня.

«Юбкой» называется нижняя часть поршня. В этой области имеются бобышки с отверстиями – место установки поршневого пальца. Внешняя поверхность юбки действует как опорная и проводящая поверхность. Юбка обеспечивает совмещение положения детали с осью цилиндра блока.

Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче возникающих поперечных усилий на цилиндр. На поверхность юбки (или всего изделия) можно наносить защитные покрытия для улучшения приработки и снижения трения.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неровности профиля и предотвратить появление алюминиевого покрытия на поверхности цилиндра. Возможно применение покрытий на основе графита и дисульфида молибдена. Еще один способ уменьшить потери на трение — нанести на юбку канавки со специальным профилем. Глубина канавок 0,01-0,015 мм. При движении канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, препятствующую контакту со стенками цилиндра.

Одним из факторов, определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения. Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Более того, малый зазор вызовет увеличение сил трения и, как следствие, увеличение нагрева деталей и их ускоренный износ, а возможно, и заклинивание.

Слишком большой зазор увеличит шум от двигателя, приведет к увеличению динамических нагрузок на соединяемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора выбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

В истории использования поршневой конструкции двигателей ВАЗ видны этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ. На первых моделях двигателей ВАЗ используется «итальянская» конструкция. Поршни характеризуются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью на юбке. Поверхность изделия покрыта слоем олова. Немецкие компании участвуют в разработке последующих конструкций.

Как замерить зазор поршневых колец

На первом этапе нужно только визуально осмотреть деталь. На нем не должно быть трещин и других дефектов. При обнаружении даже незначительных механических повреждений элемент необходимо заменить на новый.

Не помешают и некоторые профилактические процедуры. Головку поршня необходимо очистить от нагара, уделяя особое внимание канавкам под кольца. Только после этих процедур можно приступать к осмотру зазора.

Так как колец в устройстве всего три. У каждого свои варианты:

• верхняя компрессия 1-0,04-0,075 мм.
• Нижнее сжатие 2-0,03-0,065 мм.
• Маслосъемный 3-0,02-0,055 мм.

Будьте предельно осторожны при измерении. Каждое кольцо имеет свой оптимальный размер зазора. Для большей точности используйте микрометр. Это устройство, позволяющее измерять все необходимые параметры с предельной точностью. Для этого существуют специальные щупы, позволяющие легко и быстро снимать показания с дорожек.

Какие существуют нормы зазоров между поршнями и цилиндрами

Перед проведением соответствующего ремонта поршневого механизма необходимо знать, что существуют определенные нормы зазоров, которые указаны в таблицах и должны неукоснительно соблюдаться.

Диаметр поршня делится всего на пять классов: ABCD E. Каждый новый класс определяет увеличение диаметра на 0,01 миллиметра. Кроме того, существуют специальные категории, определяющие диаметр отверстия под поршневой палец. Они меняются каждые 0,004 миллиметра. Все эти цифры и маркировки обязательно наносятся внизу штампа.

Существуют соответствующие стандарты для различных частей. Так, например, новые поршни следует устанавливать с зазором 0,06 миллиметра по всей окружности. Если деталь уже прошла довольно внушительный пробег, зазор не должен быть более 0,15 миллиметра.

В тех случаях, когда зазор начинает превышать установленные нормы, следует подобрать и приобрести штампы, которые обеспечат требуемый зазор. Нет необходимости регулировать поршень с высокой точностью. Достаточно просто иметь образец с примерными размерами.

Раньше важно было рассверлить цилиндры до ремонтных размеров и оставить запас ок. 0,03 мм. Это необходимо для дальнейшего шлифования поверхности. При хонинговании обязательно соблюдайте точность диаметра, чтобы при установке нового поршня зазор соответствовал требованиям установки новых деталей.

Диаметр цилиндра измеряется в четырех зонах, а также в двух перпендикулярных плоскостях. Нутромер должен быть установлен строго перпендикулярно блоку цилиндров. Таким образом можно исключить любые отклонения от правильности измерений.

Как самостоятельно определить

определять зазор между цилиндром и юбкой поршня нужно только при обнаружении неисправности. То есть вы слышите стук каждый раз при прогреве, а потом он проходит.

В то же время уже становится ясно, что проблема здесь будет заключаться не только в щели. Двигатель, скорее всего, потребует капитального ремонта.

Именно по этой причине первым этапом измерения зазора между поршнем и цилиндром будет полная разборка двигателя. Для дальнейших действий понадобятся измерительные инструменты, о которых говорилось ранее: микрометр и штангенциркуль.

Как вы уже догадались, нам нужно измерить поршни и цилиндры. Как пользоваться этими измерительными приборами, вы можете посмотреть в видео проверки зазора между цилиндром и поршнем.

Как только процесс измерения завершен, смотрим на таблицу стандартов. Сравниваем размеры деталей, указанные в таблице, и определяем зазор.

Ну а потом уже заменены нужные детали до размера нормы. Это можно сделать как дома, так и в мастерской по своему усмотрению. Теперь вы знаете, как измерить зазор между поршнем и цилиндром.

Прибор для измерения зазоров

Как правильно с помощью микрометра определить размер зазора на поршневых кольцах? Необходимо измерить диаметр поршня сразу в нескольких местах по окружности. Затем измерьте ширину дорожек с помощью специальных щупов.

После замеров рассчитайте среднее значение отверстий. Если показатели отличаются друг от друга, следует заменить поршень, если показатели совпадают, все в порядке.

В-четвертых, замер отверстий в замках поршневых колец. Это измерение можно проводить как с помощью специальной рамки, так и при наличии простого цилиндрического предмета. Значения и параметры зазора следует измерять специальным щупом. Пригодные для эксплуатации параметры зазора имеют следующие пропорции – 0,25-0,45 мм.

При этом допускается погрешность в 1,0 мм, которая может возникнуть в результате износа детали. В случае, если величина расстояния выше нормы, поршень подлежит замене. Если измеренный зазор меньше заданных параметров (0,25 мм.), то все, что нужно – просто заточить торцы до нужного размера.

В-пятых, измерение зазора между поршнями и цилиндрами. Это измерение основано на установлении соответствия между уже измеренными диаметрами поршня и цилиндра. Здесь стандартные показатели от 0,025 до 0,045 мм, при возможном износе 0,15 мм.

Требования к тепловому зазору

Функциональные требования к тепловому зазору включают:

• Отвод тепла от поршня в момент воспламенения смеси. В противном случае поршень сгорит ниже температуры в камере сгорания.
• Функция герметизации поршневой камеры. Возникающее давление должно равномерно прижимать кольца к стенкам цилиндра. Чтобы добиться этого касания, нужно установить правильное расстояние.
• Требования к маслосъемным колесам, отвечающим за подачу нужного количества смазки. Соблюдение этого правила удерживает расход масла, бензина на уровне заводских норм.

Параметры

Открытые отверстия на кольцах

Установленный зазор должен соответствовать 0,6-0,3 мм, а поперечное расстояние между стеной не должно превышать 0,08-0,04 мм.

Ценность обусловлена ​​тем, что выхлопные газы воздействуют на кольца изнутри гусеницы, прижимая их к стене. Согласованная функция сжатия, маслоочистки обеспечивает полное сгорание смеси. Это зависит от того, как они входят в канавку поршня.

Поэтому небольшое значение между торцами после нагрева приведет к износу зеркала цилиндра.

Зазор измеряется щупом и регулируется величиной 0,2-0,5 мм. Для двигателей модели ВАЗ на уплотнительных кольцах указано значение 0,25-0,04 мм. Масляный скребок имеет 0,25-0,5 мм.

Первое кольцо сверху (компрессионное), нагруженное из легированного чугуна, подвергают напылению хромом. Пористое покрытие из этого металла способно удерживать необходимую массу моторного масла.

Плазменное напыление слоя молибдена на кольца способствует износостойкости, низкому трению с цилиндром.

Нормы компоновки поршней с цилиндрами

Прежде чем приступить к регулировке зазора, следует знать, что существуют некоторые стандарты, определяющие, какой зазор должен быть между поршнем и цилиндром.

По этим нормам рассчитывается, насколько поршень и цилиндр соответствуют друг другу.

Для определения этих норм существуют специальные таблицы. В них указано, какие именно поршни должны быть с цилиндрами того или иного диаметра.

В соответствии с данными, указанными в таблице, определяется не только соответствие между частями. В этих же таблицах указана и величина допустимого зазора между поршнем и цилиндром, который должен быть в той или иной системе.

В последних деталях зазор в пять-семь сотых миллиметра считается нормой. Если детали уже старые и у двигателя приличный пробег, зазор в норме составляет до полутора сотых миллиметра.

Упомянутое ранее микрометрическое устройство помогает определить размер поршней. Что касается размеров цилиндров, то здесь требуется штангенциркуль.

Однако размер обоих часто указывается в нижней части. Таким образом, сопоставив размеры по таблице, можно легко определить размеры зазора между ними и понять, подходят ли детали друг к другу.

К чему приводит нарушение зазора между цилиндром и поршнем

Среди множества проблем с автомобилем есть очень распространенная, а именно нарушение зазора между цилиндром и поршнем. Как это получается?

Во-первых, двигатель начинает стучать в процессе запуска. Во-вторых, значительно падает компрессия двигателя. В результате резко возрастает расход масла и топлива, в итоге двигатель просто отказывается стабильно работать, а то и вовсе останавливается. В общем, если сильно уменьшить зазор между цилиндром и поршнем, это непременно приведет к сколам на зеркале цилиндра, а также сильному нагреву деталей блока. В любом случае при возникновении проблем нужно обязательно и безальтернативно ремонтировать поршневую группу! Даже если у вас есть средства, вы можете решить проблему сразу: купите новый двигатель! Ну как? Подходящая альтернатива? Нет? Так что – ремонт!

Ремонт поршневой группы – это полная замена цилиндров, или гильз цилиндров.

А теперь – главный вопрос: как проверить зазор между цилиндрами и поршнем? Для проведения замеров необходимо выполнить алгоритм разборки ГБЦ. По сути, этот алгоритм представляет собой настоящий капитальный ремонт двигателя — ни больше, ни меньше! Почему капитальный ремонт? Это несложно, ведь при разборке и измерении обязательно проявятся проблемы с коленвалом, распредвалом, “мертвые” сальники, изношенные подшипники, втулки и т.д. Однако пока сосредоточимся на измерениях.

Что нужно для проведения замеров? Вам понадобятся два инструмента: 1) нутромер — это инструмент, который измеряет внутренний диаметр цилиндра; 2) микрометр – инструмент, которым измеряют диаметр поршней. Мы идем дальше.

По наружному диаметру поршни, как и цилиндры, делятся на пять классов: А, В, С, D, Е. Процесс измерения диаметра поршня осуществляется по «юбке» цилиндра: расстояние до низа плоскости 52,4 мм. (Клейменная классификация – знак одной буквой). Диаметр цилиндра измеряется в двух плоскостях и четырех «поясах»: они перпендикулярны друг другу. Если в результате замеров зазор между поршнем и цилиндром более 0,15 мм, поршни подлежат ремонту.

ВНИМАНИЕ: если зеркало цилиндра имеет дефекты, необходимо рассверлить цилиндр. И еще: помните, что цилиндр расточен под размер ближайшего ремонтного поршня!

После того, как ремонт цилиндров завершен, пришло время выбрать поршни правильного размера. Кстати: очень важно учитывать удельный вес выбранных марок. Это очень важно, чтобы потом не возникала сильная вибрация при разнице масс при возвратно-поступательном движении.

И последний. Перед началом ремонтных работ – не стремитесь ознакомиться с руководством по эксплуатации и ремонту вашего автомобиля.

Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла

В последнее время среди производителей наблюдается тенденция к увеличению теплового зазора компрессионных поршневых колец. Зазоры на таких кольцах находятся в пределах от 1 до 2 мм. Обычно такой увеличенный зазор актуален для второго компрессионного кольца.

Дело в том, что давление поршневых колец (как первого верхнего, так и второго сжатия) зависит почти не от степени упругости самого кольца, а от давления, возникающего при сгорании топливного заряда. – воздушная смесь в рабочей камере. Выхлопные газы попадают в канавки поршня, после чего оказываются на тыльной стороне колец. В результате увеличивается усилие прижима колец к стенке цилиндра. Наиболее сильные газы воздействуют на первое (верхнее) компрессионное кольцо, а также влияют на давление второго компрессионного поршневого кольца.

В свете вышеизложенного следует отметить, что в режиме холостого хода и малой нагрузки давление газа заметно слабее по сравнению с режимом средней и максимальной нагрузки. По этой причине компрессионные поршневые кольца не так сильно прижимаются к стенке цилиндра на таких режимах работы ДВС.

Следует добавить, что второе компрессионное кольцо также частично удаляет масло. Получается, что недостаточное давление и плохая посадка вызывают увеличение расхода моторного масла на холостом ходу и при минимальной нагрузке двигателя.

Для снижения расхода масла производители увеличивают тепловые зазоры поршневых колец. Через увеличенные зазоры, даже при относительно низком давлении, газы гораздо активнее проникают в кольцевую канавку, после чего поступают на заднюю часть кольца.

Также рекомендуем прочитать статью о том, как правильно подобрать для себя размеры поршневых колец. Из этой статьи вы узнаете об особенностях выбора материала изготовления и необходимых размерах поршневых колец.

Улучшается кольцевое давление, герметизация камеры сгорания остается на приемлемом уровне, при этом удается снизить расход масла. Единственным недостатком увеличенного кольцевого зазора можно считать большее количество газов, поступающих в картер через увеличенные зазоры.

Результат нарушения зазора

С увеличением зазора, а обычно это тоже связано с ухудшением работы колец, все больше масла начинает поступать в камеру сгорания и уходить на угар.

Теоретически это должно снижать компрессию, но чаще, наоборот, повышает, из-за обилия масла на компрессионных кольцах, забивающего их отверстия. Но это ненадолго, кольца закоксовываются, оседают, и компрессия пропадает совсем.

Поршни с увеличенным зазором уже не смогут нормально работать и начнут стучать. Стук поршня отчетливо слышен на переключении, то есть в верхнем положении, когда нижняя головка шатуна меняет направление движения, и поршень проходит мертвую точку.

Юбка отходит от одной стенки цилиндра и, выбирая зазор, с силой ударяется о противоположную. С таким звоном ездить нельзя, поршень может разрушиться, что приведет к катастрофе для всего двигателя.

Нормы соответствия

В исходном состоянии цилиндр полностью соответствует своему названию, это геометрическая фигура с постоянным диаметром по всей высоте и окружностью в любом сечении, перпендикулярном оси. Однако поршень имеет гораздо более сложную форму, кроме того, имеет термофиксирующие вставки, в результате чего в процессе эксплуатации расширяется неравномерно.

Для оценки состояния зазора выбирают разность диаметров поршня в зоне юбки и цилиндра в его центральной части.

Формально считается, что у новых деталей тепловой зазор должен быть порядка 3-5 сотых миллиметра в диаметре, а его максимальное значение из-за износа не должно превышать 15 сотых, то есть 0,15 мм.

Конечно, это какие-то средние значения, двигателей очень много и они отличаются как разными конструктивными подходами, так и геометрическими размерами деталей в зависимости от рабочего объема.