Наборные и коробчатые маслосьемные кольца
Маслосъемные кольца современных двигателей устанавливаются двух типов:
• Коробчатое кольцо с пружиной эспандерного типа
• Наборное кольцо, состоящее из двухфункционального расширители и двух стальных дисков
Коробчатое кольцо по большому счету представляет собой маслоуправляющее кольцо, тогда как наборное – чисто маслосъемное.
Коробчатое кольцо дает несколько больший расход масла за счет пропуска его части находясь вблизи мертвых точек, но зато обеспечивает смазку поршня и цилиндра. Это происходит по причине отрыва «гребня» кольца от стенки цилиндра в момент «перекладки» поршня.
Подобного недостатка лишено наборное маслосъемное кольцо, так как его диски не связаны жестко друг с другом и контакт диска с зеркалом цилиндра остается всегда постоянным.
Это достигается благодаря тому, что диски наборного маслосъемного кольца имеет небольшую толщину, порядка 0.50-0.63 мм, что позволяет им хорошо «приспосабливаться» к поверхности цилиндра, по сравнению с коробчатым маслосъемным кольцом.
Эта конструкция наборного маслосъемного кольца позволяет ему снимать практически все масло со стенок цилиндра иногда даже ведущее к голоданию пары поршень-цилиндр.
Для этого специально изменена конструкция среднего компрессионного кольца, которое способно удерживать часть масла для смазки колец, поршня и цилиндра над маслосъемным кольцом.
У дизелей, где условия работы поршневой группы гораздо жестче, требования предъявляемые к смазке повышены, устанавливаются в основном коробчатые маслосъемные кольца.
Японские и американские бензиновые двигатели в основном оснащаются с завода наборными маслосъемными кольцами, а европейские производители предпочтение отдают коробчатым маслосъемным кольцам.
Высота гребешков при большом износе коробчатого кольца становится минимальной, а иногда они полностью изнашиваются, что ведет к увеличению зазора в замке кольца и большому расходу масла.
Наборное маслосъемное кольцо не подвержено этому, так как увеличенный зазор в замке перекрывает другой диск, разведенный замком кольца в противоположную сторону.
При замене колец, без выполнения каких либо шлифовочных операций, надежнее будет вариант с наборными маслосъемными кольцами. Обычно эти кольца дороже, чем с коробчатыми маслосъемными кольцами, но цена оправдана и окупится сторицей
Какие поршневые кольца лучше: наборные или цельные?
Поршневые маслосъемные кольца убирают излишки масла со стенок цилиндра и предотвращают его протечку в камеру сгорания. Они ставятся ниже компрессионных, отличаются наличием сквозных прорезей, а также могут состоять из двух элементов. У многих водителей возникает вопрос, какие поршневые кольца лучше – наборные или цельные? В этой статье мы сравним и те, и другие, рассмотрев плюсы и область применения.
Особенности конструкции
Цельные детали имеют большую жесткость. Из-за этого они хуже прилегают к поверхности и не способны качественно удалять масло. Именно поэтому сегодня наибольшей популярностью пользуются наборные аналоги, состоящие из двух или трех частей.
Наборные разновидности включают в себя само кольцо (одно или два) и спиральную пружину. Такая конструкция придает детали гибкость, обеспечивает плотное прилегание. Визуально конструкция может показаться цельной, поскольку пружина и металлические пластины плотно прижаты друг к другу.
Разновидности
Автозапчасти бывают трех видов:
- Хромированные;
- Нехромированные;
- Стальные.
Когда поршневые кольца нужно менять?
Мы уже разобрались, какие поршневые кольца лучше, наборные или цельные, теперь пришло время определиться, когда же деталь нужно менять.
На износ элемента указывают следующие признаки:
- Повышенный расход масла в двигателе;
- Сизый дым при старте авто;
- Протечка масла в колпачках и прокладках;
- Грязные от масла свечи.
Если вы заметили одну из перечисленных проблем, не откладывайте визит в автосервис или проведите диагностику самостоятельно.
Решение проблемы
Необходимость замены детали возникает далеко не всегда. Иногда ремонт ограничивается раскоксовкой поршневых колец. В этом случае можно обойтись даже без разборки двигателя. Если же запчасти износились, важно выявить причину. При установке новых комплектующих обязательно осматриваются сопряженные узлы.
Интернет-магазин «Техничка-Экспресс» предлагает поршневые кольца и другие комплектующие для авто. Если вам нужна профессиональная помощь по вопросам подбора запчастей, полноценную консультацию вы получите от наших сотрудников.
Ремонт двигателя. Кольцевая дорожка
При ремонте и модернизации двигателя возникает вопрос, какие поршневые кольца установить. Чтобы не ошибиться, нужно хотя бы в общих чертах представлять себе условия работы колец и требования, которые к ним предъявляются.
Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные. Первые уплотняют камеру сгорания и передают теплоту от поршня в блок (гильзу цилиндра). Вторые препятствуют попаданию масла в камеру сгорания.
Уплотнение компрессионными кольцами происходит за счет прижатия кольца к цилиндру силами упругости материала кольца и давления газов, проникающих из камеры сгорания в заколечное пространство через зазоры. При частичных нагрузках давление в камере сгорания уменьшается, и основное значение в уплотнении приобретают упругие свойства материала и форма кольца. Высокая температура, разумеется, снижает его упругость.
Надежность уплотнения зависит и от формы цилиндра (овальность, корсетность), препятствующей плотному прилеганию кольца к цилиндру. Кроме того, неровности сопрягаемых поверхностей, износ цилиндра в зоне остановки колец, износ поршневых канавок и соответствующих поверхностей колец вызывают их вибрацию в осевом и радиальном направлениях, что приводит к усталостному разрушению колец.
На первое поршневое кольцо приходятся самые большие нагрузки. Оно работает при температуре 180 — 210 °C, и поскольку масляный слой в зоне остановки поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) практически отсутствует, в поверхностных слоях кольца, контактирующих с цилиндром, температура существенно выше — из-за трения. Увеличение теплового зазора между поршнем и цилиндром при износе вызывает качание поршня при перекладках в верхней и нижней (НМТ) мертвых точках, что придает боковой поверхности кольца бочкообразную форму. Это помогает его всплытию на масляном слое в средней части цилиндра.
Второе кольцо работает в более благоприятных условиях, поскольку температура поршня в его зоне значительно ниже (150 — 170 °C), горячих газов меньше, а масляный слой толще.
Маслосъемное кольцо меньше подвержено тепловым нагрузкам, однако оно должно регулировать подачу масла к компрессионным кольцам так, чтобы его хватало для смазки, но в камеру сгорания проникало как можно меньше.
На долю поршневых колец приходится 40 — 50% всех механических потерь на трение в двигателе, причем на первое компрессионное кольцо — 60%, на второе — 30%, на маслосъемное — 10% затрат энергии на трение колец.
Компрессионные кольца бензиновых двигателей обычно изготавливают из специальных марок чугуна, изредка — из стали (например, кольца диаметром 100 мм для ЗИЛов и УАЗов). Первое компрессионное кольцо, как правило, прямоугольной формы, но в некоторых случаях на внутреннем диаметре делается довольно большая фаска, создающая напряжение изгиба кольца и улучшающая съем масла. Такая конструкция принята на «москвичевских» кольцах, а также на изготовленных фирмой Goetze для «Волг» и УАЗов (и подходящих для ГАЗ-53). При установке зарубежных колец необходимо обращать внимание на их правильное положение — верх определяется по надписи «ТОР».
Наружная рабочая поверхность кольца должна иметь покрытие из хрома, обладающего необходимой твердостью и низким коэффициентом трения. Высокая температура плавления хрома не дает произойти «схватыванию» материалов кольца и цилиндра при отсутствии масла в зоне остановки кольца. Хромовое покрытие должно быть толщиной не менее 0,1 мм (без приборов толщину покрытия можно увидеть на фаске на торце в замке кольца, правда, на отечественных кольцах фаска, как правило, отсутствует или завалена, т.к. делается вручную; за рубежом эта операция выполняется на специальных шлифовальных станках, вследствие чего фаска чистая, хорошая, и видна толщина хрома).
Хром должен иметь матовый цвет, получаемый при соответствующей гальванической обработке. Это так называемый «пористый» хром, который несколько мягче жесткого, блестящего, лучше прирабатывается и удерживает в микропорах масло, отчего снижаются трение и износ покрытия.
В процессе работы покрытие все равно изнашивается, поэтому чем оно толще (в определенных пределах), тем дольше служит. (Здесь возникает вопрос о различных противоизносных, металлоплакирующих и антифрикционных добавках в масло, но это тема другого разговора.) Износ хромового покрытия вызывает повышение трения кольца, ускоренный износ основного металла кольца, снижение компрессии и увеличение расхода масла.
Торцы кольца в замке должны быть ровными и хорошо прилегающими друг к другу при сжатии кольца, фаска — маленькой и аккуратной. При несоблюдении этих требований увеличивается прорыв горячих газов в зоне стыка, вызывающий местный перегрев и повышенный износ кольца. В случае общего перегрева поршня (например, при перегреве двигателя) возможно исчезновение теплового зазора в замке и, как следствие, задиры и поломки кольца и цилиндра.
Остальные поверхности кольца чаще всего бывают фосфатированы. Это противоизносное и антикоррозионное покрытие должно быть глубоким, что определяется по плотному черному цвету, без просветов основного металла.
Возможны и другие виды покрытий рабочей поверхности, например, молибденовые — снижающие трение, термостойкие (молибден выдерживает температуру до 2620 °C), а также металлокерамические и керамические, наносимые в вакууме или газовых средах с помощью плазменных технологий. Такие покрытия в массовом производстве встречаются достаточно редко и только за рубежом.
При замене колец без ремонта блока или гильз применяются кольца без хрома, т. к. он плохо прирабатывается к поверхности с высокой чистотой, образующейся при длительной работе колец. Если хромированные кольца устанавливаются в работавший цилиндр, то при обкатке двигателя применяются специальные масла, обеспечивающие ускоренную приработку в первую очередь поршневых колец.
Второе компрессионное кольцо решает две задачи: уплотнения зазора между поршнем и цилиндром от газов, проникших за первое кольцо; снятия масла, проникшего за маслосъемное кольцо (не полностью, а пропустив его в количестве, необходимом для смазки первого кольца, то есть деталь играет роль и компрессионного, и маслосъемного колец).
Это кольцо работает при более низких температурах и наличии достаточного количества масла на трущейся поверхности, поэтому в бензиновых двигателях, как правило, рабочая поверхность кольца не покрывается хромом — оно целиком фосфатируется или покрывается каким-либо другим противоизносным слоем, например, оловом. Материал кольца практически у всех производителей — специальный чугун.
Для выполнения маслосъемной функции рабочая поверхность кольца имеет проточку с острой кромкой или делается в форме конуса с очень малым углом (так называемое «минутное» кольцо, которое также может иметь проточку на рабочей поверхности или на внутренней — вызывающую искривление кольца и образование на рабочей поверхности острой кромки). Cпецифическая форма кольца требует его правильной установки на поршень. «Минутные» кольца для бензиновых двигателей, более сложные и дорогие, наша промышленность не выпускает. За рубежом делают кольца всех типов.
Сравнивая особенности конструкции второго компрессионного кольца, т.е. способы образования маслосъемной кромки, можно отметить положительный момент у колец с наружной проточкой и «минутных»: у них, по сравнению с кольцами, имеющими проточку на внутренней поверхности, не искажаются плоскости прилегания кольца к сопрягаемым поверхностям канавок поршня. Благодаря этому канавка не деформируется, улучшается теплоотвод от поршня и повышается ресурс цилиндропоршневой группы.
Окончательно конструкцию кольца можно подобрать только опытным путем, проводя ресурсные испытания. Обращаясь к опыту ведущих мировых производителей, можно сказать, что они чаще применяют «минутные» кольца с проточкой или без нее. У нас для «Волг» продаются кольца фирмы Goetze «минутного» типа. Для ВАЗов применяется второе компрессионное кольцо прямоугольной формы с проточкой по рабочей поверхности. При выборе комплекта колец нужно обратить особое внимание на стык и покрытие, как было указано выше.
Перейдем к маслосъемному кольцу. Из всего комплекта колец оно работает в наиболее легких условиях — как по температуре, так и по условиям смазки. Его задача — регулировать количество масла, поступающего к компрессионным кольцам, обеспечивая смазку первого компрессионного кольца, но не допуская при этом излишнего поступления масла в камеру сгорания.
Чаще всего используются два конструктивных исполнения кольца — коробчатого типа и сборной конструкции.
Коробчатое кольцо изготавливают из чугуна. Оно имеет на рабочей поверхности два пояска, снимающих масло с поверхности цилиндра. Пояски бывают различной формы, например, прямоугольные (двигатель типа 412) или трапециевидные с разным направлением уклона.
Для увеличения жесткости кольца, повышающей степень съема масла, внутри устанавливают пружинный расширитель.
Кольцо сборной конструкции состоит из двух стальных колец, которые удерживаются в канавке расширителями различной конструкции. Каждое из колец работает в какой-то степени независимо друг от друга, повышая тем самым маслосъемные свойства этого типа конструкции. Однако при износе хромового покрытия на рабочей кромке происходит резкое увеличение коэффициента трения при контакте стального кольца с чугуном цилиндра в зоне остановки кольца в ВМТ и НМТ, и там появляется ступенька, приводящая к вибрации кольца и прогрессирующему износу кольца и цилиндра, а в зоне ВМТ — еще и компрессионных колец (на этот сложный процесс значительное влияние оказывают свойства масла и его температура).
Коробчатое кольцо такого дефекта не имеет, т. к. изготавливается из чугуна (коэффициент трения пары «чугун-чугун» равен 0,15, а пары «сталь-чугун» — 0,18). При износе хромового покрытия это кольцо меньше изнашивает цилиндр и не создает уступа, как стальное.
Вне зон ВМТ и НМТ, когда увеличивается скорость поршня, происходит всплытие колец на масляной пленке, пропадает контакт колец с поверхностью цилиндра. Износ исчезает, что хорошо видно при осмотре поверхности цилиндра.
Для двигателей, имеющих небольшую наработку (как правило, у машин, находящихся в личном пользовании), конструкция маслосъемного кольца безразлична, здесь решающим фактором является качество хромового покрытия. А вот для двигателей с большой наработкой (у автомобилей, используемых в коммерческих целях) более предпочтительно использование маслосъемных колец коробчатого типа.
Остальные поверхности маслосъемного кольца, как правило, фосфатируются.
General Motors, Volkswagen, Mercedes-Benz, Fiat, BMW, Chrysler, Porsche чаще применяют в двигателях легковых машин коробчатые кольца, Ford и Renault — сборные. В зависимости от задач применяются как коробчатые, так и сборные и другие виды маслосъемных колец.
Для дизелей применяются только коробчатые маслосъемные кольца. В связи с повышенной теплонапряженностью дизельной цилиндропоршневой группы необходимо еще более тщательно контролировать качество используемых деталей. Здесь доверие «левшам» стоит значительно дороже.
После замены колец наступает важный момент — обкатка двигателя. В это время пара трения «кольцо-цилиндр» требует особого внимания, т.к. поверхность кольца, покрытая хромом (особенно хромом низкого качества), усиленно снимает поверхностный слой цилиндра, где при окончательной обработке нанесены риски для создания маслоудерживающей сетки.
В нашей стране и за рубежом давно применяются различные обкаточные масла или добавки в рабочие масла, способствующие ускоренному созданию микрорельефа со сглаженными вершинами (за счет физико-химических реакций в наиболее нагруженных зонах). Конечно, необходимо тщательно соблюдать требования производителей масел и добавок.
Оптимальная поверхность, без выступающих элементов, испытывает меньшие контактные нагрузки. По ней более равномерно распределяется масляная пленка, выдерживающая большие давления, которые возникают во время работы. Таким образом, ускоренная приработка колец и поверхности цилиндра — залог увеличенного ресурса двигателя.
Мы рассмотрели лишь основные моменты работы колец. Многофакторность функционирования системы «поршень-кольца-масло-температура двигателя-тип рабочего процесса» требует анализа работы каждого элемента в различных условиях эксплуатации.
Маслосъемные кольца: как определить износ и заменить
В силовой установке существует два типа поршневых колец, это компрессионные и маслосъемные.
Компрессионные кольца служат для уплотнения между телом поршня и зеркалом цилиндра, создавая компрессию в процессе своей работы. При этом верхнее кольцо на поршне чисто компрессионное, а второе компрессионно-маслосъемное, за счёт выточки в виде скребка. Самое нижнее кольцо на поршне является только маслосъемным.
МСК — Маслосъемное кольцо
Маслосъемные необходимы для отвода теплоты от тела поршня. Это происходит благодаря тому, что кольца при работе прижимаются к зеркалу цилиндра и отдают теплоту от нагретого поршня к цилиндру. Цилиндр же в свою очередь, отдает тепло охлаждающей жидкости, циркулирующей в рубашке охлаждения снаружи цилиндров. Также они необходимы для защиты камер сгорания от излишков масла, путем снятия его с зеркала цилиндров.
Поршень, компрессионные и маслосъемные кольца
Конструкция
По конструкции маслосъемные кольца могут быть цельными и наборными, то есть состоящими из нескольких частей.
Цельные кольца состоят из двух частей, это само кольцо и спиральная пружина, создающая дополнительную упругость кольцу.
A) Цельное маслосъемное кольцо Б) наборное кольцо
Наборные кольца выполнены из трех элементов, это два тонких кольцах с радиальным расширителем между ними. Замки колец разведены друг от друга. За счет того, что каждое из колец может работать самостоятельно, то есть изменяя силу упругости в разных точках, например, при переходе поршня в нижней мертвой точке, когда поршне пытается повернуться, наборное кольцо более тщательнее снимает лишнее масло с цилиндра, чем сплошное кольцо.
Поэтому мотористы при выполнении планового ремонта по замену колец или при капитальном ремонте двигателя, придают предпочтение наборным маслосъемным кольцам.
Отличия маслосъемных колец от колпачков
Неопытные автовладельцы часто путают маслосъемные кольца с маслосъемными колпачками. По сути эти два элемента выполняют одну и ту же важнейшую работу в двигателе — оберегают камеру сгорания от излишков масла.
Сами маслосъемные колпачки или как их еще называют сальники клапанов, расположены в головке блока цилиндров и установлены на втулках клапанов. Их задача снимать масло с стержней клапанов из верхней части головки блока.
Маслосъемные колпачки
Маслосъемные кольца входят в состав поршневых колец и установлены на поршнях, находящихся в блоке цилиндров двигателя.
Неисправности
При износе как маслосъемных колец, так и сальников клапанов, начинается повышенный угар моторного масла, растет температура и появляются перебои в работе силовой установки. Это выражено в таких неисправностях как:
• нестабильном запуске мотора;
• перебоями в работе цилиндров;
• снижении динамики и мощности;
• увеличении расхода топлива.
Признаки неисправности маслосъемных колец:
• замасливание свечей зажигания;
• синий дым из выхлопной трубы;
Замена поршневых колец
При выявлении признаков износа колец производится их полная замена, то есть весь комплект поршневых колец. Если выполняется только замена колец, без расточки цилиндров, когда их технические размеры еще позволяют делать замену, то устанавливаются кольца того же номинала, как и стоявшие до ремонта.
Комплект поршневых колец: три маслосъемных и два компрессионных. Фото — vag-motors.ru
В случае же когда производится расточка цилиндров под ремонтный размер поршней, то устанавливается комплект колец, соответствующий ремонтному размеру поршней.
Порядок работы по замене:
• сливаются масло и охлаждающая жидкость;
• отдается клемма аккумулятора;
• снимается ремень или цепь ГРМ (в зависимости от конструкции мотора);
• отдаются соединение с выхлопной трубой;
• снимается головка блока и поддон двигателя;
Головка блока цилиндром, поршни в нагаре. Фото — drive2.ru
• поочередно отдаются крышки шатунов и поршня (предварительно помеченные по номеру цилиндра) с шатунами достаются из блока силового агрегата;
• с поршней снимаются старые поршневые кольца и выполняется очистка и промывка поршней, особенно уделяется внимание дорожкам колец, где обязательно убирается нагар;
залегли маслосъемные кольца
• на поршни устанавливаются новые кольца, разводятся замки;
Новые кольца
• поверх колец проливается масло и поршня, с помощью оправки, устанавливаются по порядку снятия в цилиндры блока;
Новые кольца на поршнях
• ставятся и затягиваются предписанным моментом крышки шатунов;
• далее все собирается в обратном порядке;
• устанавливается головка блока и поддон двигателя с новыми прокладками;
• ставятся все элементы ГРМ, двигатель проворачивается на два оборота и проверяются заводские метки;
• монтируется все снятое навесное оборудование;
• заливается моторное масло и охлаждающая жидкость;
• производится запуск мотора.
Стоимость замены колец и колпачков
Работа по замене поршневых колец стоит по-разному на автостанциях и составляет в среднем порядка от 8 000 — 10 000 рублей и более в зависимости от конструкции двигателя и сложности работы, а также марки автомобиля.
По замене колпачков стоимость работы начинается в среднем от 3000 рублей.