Ремонт и неисправности шатунно-поршневой группы

Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

На поршень устанавливается два типа поршневых колец:

компрессионные кольца;
маслосъемные кольца;

Также компрессионные кольца делятся на верхнее компрессионное и нижнее компрессионное кольцо. Задачей данных колец является герметизация камеры сгорания и предотвращение прорыва значительной части отработавших газов в картер двигателя. Маслосъемные кольца осуществляют снятие излишков моторного масла со стенок цилиндра, благодаря чему масло не попадает в камеру сгорания в избыточном количестве.

Такой ремонт обычно предполагает расточку блока цилиндров, установку ремонтных поршней и колец. Указанный тепловой зазор является допуском, который учитывает расширение детали с нагревом, то есть когда происходит изменение определенных параметров. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром является таким зазором, при котором наблюдается нормальная работоспособность всех элементов. Детали весьма плотно подогнаны друг к другу, но при этом не происходит их повреждения и заклинивания.

Другими словами, допустимый зазор поршневых колец позволяет после теплового расширения добиться такого теплового пространства (зазор между поршнем и цилиндром), при котором плотно прижатые к стенкам цилиндров поршневые кольца создают надежное уплотнение. При этом расширившиеся под воздействием высокой температуры кольца должны сохранять подвижность в канавках на поршне и создавать надежное уплотнение, при этом не препятствуя нормальному перемещению поршня. Параллельно с этим поршневые кольца должны эффективно отводить избытки тепла от нагретых поршней.

Поршневое кольцо не является цельным, так как имеет разрез (замок). Благодаря указанному разрезу удается избежать заклинивания при нагреве и достичь упругости кольца для плотного прижатия к стенкам цилиндра. После установки кольца на поршень и помещения поршня в цилиндр образуется зазор в замке поршневых колец. Такой зазор составляет 0.3- 0.6 миллиметра.

Замок поршневого кольца может быть выполнен в виде прямого или косого среза. Замок с прямым разрезом менее предпочтителен, так как в области краев среза создается сильное давление на стенки цилиндра. Данная особенность конструкции замка вызывает ускоренный износ зеркала цилиндров, после чего происходит утечка газов и повышается расход масла на угар. Увеличение зазора поршневого кольца от допустимых параметров ухудшает уплотнение. Уменьшение зазора колец может привести к их разрушению, заклиниванию или образованию задиров на стенках цилиндров.

Зачем нужны поршневые кольца

Поршни являются ключевыми элементами в двигателях внутреннего сгорания. Чтобы они могли работать в нормальном режиме, чрезмерно не перегреваясь и не затираясь, их необходимо держать в смазанном состоянии. При этом масло не должно попадать в камеру сгорания, иначе возникнет нагар, который приведет к ухудшению работы двигателя.

Поршневые кольца являются незамкнутыми. Они надеваются на поршень и бывают двух видов – компрессионные и маслосъемные. На современных поршнях чаще всего распределение колец идет следующим образом: 2 компрессионных и 1 маслосъемное.

Задачей компрессионных колец является создание давления в камере сгорания. Между поршнями и цилиндрами имеется небольшой зазор, из-за которого нет возможности создать в камере сгорания нужное давление. Если бы не было колец, через зазор газы из камеры сгорания уходили бы в картер. Кольца выполняются незамкнутыми, чтобы они могли сжиматься и разжиматься в определенных заранее конструкторами пределах, поддерживая необходимое давление.

При этом само наличие компрессионных колец не позволяет полностью избавиться от проблемы с проникновением отработавших газов в картер. Чтобы этого избежать, конструкторы используют ряд других ухищрений, как минимум, разрывы незамкнутых компрессионных колец располагают таким образом, чтобы они находились на 180 градусов относительно друг друга.

Самостоятельная замена поршней

Всё начинается с подготовительных работ. Сначала нужно обесточить аккумулятор, слить антифриз и моторное масло из поддона картера. Потом провести этап квалифицированной диагностики. Это делается двумя способами: без снятия и со снятием моторной установки.

Чтобы обойтись малой кровью, демонтируется только головка блока цилиндров и поддон. С верхней части цилиндров напильником снимается нагар. Последующие действия:

замерить диаметр между стенками цилиндра нутромером и сверить с паспортными данными;
убедиться прокручиванием коленвала, что на гильзах имеются расточки — если состояние гильз не вызывает сомнений, двигатель можно не снимать;
осмотреть дно поддона — насторожить должна металлическая стружка в масляной плёнке, указывающая на износ колец, вкладышей;
проверить состояние поршней, аккуратно сняв их вместе с шатунами и кольцами — в норме не должно быть глубоких задиров на юбке, прогара днища, износа верхней канавки больше допустимого значения.

проверка поршней на двигателе

Как проводить на двигателе замену поршневых колец подробно описано ниже.

Как установить новый поршень вместо старого?

Если повреждения значительны, надо заменить поршень. Для этого его следует отделить от шатуна, удалив из отверстий в бобышках стопорные кольца. Палец достаётся с помощью выколотки.

Подробнее о том, как разъединить (выбить) поршень от шатуна:

уложить поршень на два деревянных бруска;

вдеть выколотку в отверстие под цилиндрический стержень на поршне;
ударить сверху по выколотке молотком несколько раз, пока не выскочит палец.

Чтобы установить новый поршень, сначала нужно вдеть в него палец. Данный элемент также рекомендуется заменить. Палец должен войти в отверстие с небольшим усилием. Если он вываливается, то однозначно не подходит по размерам. В этом случае подбирают другой стержень для шарнирного подвижного соединения.

Запрессовка пальца выполняется на «горячую» специальной оправкой или самодельным приспособлением с направляющей втулкой. Она должна быть диаметром на несколько микром толще элемента шарнирного соединения. Собирается «приспособа» перед вдеванием пальца на шатун и поршень так: сначала на оправку надевается палец, затем сверху ставится выколотка. Всё это дело затягивается на конце прута удерживающим винтом.

Крайне желательно перед запрессовкой проводить этап подгонки. Палец вдевается в отверстие поршня, без шатуна. Затем проверяется, как он вошёл. Если неравномерно, то на приспособление добавляется шайба.

зажать шатун в тисках;
1,5-2 минуты нагревать ручной горелкой внутреннюю часть шейки шатуна;
поставить сверху поршень, стрелкой в сторону замков шатуна — указывается производителем на головке элемента;

вдеть оправку с пальцем в поршень и шатун до упора;
вывернуть фиксатор, убрать всё лишнее, оставив палец внутри поршня.

запрессовка поршня в шатун

После остывания проверяется хождение поршня. Минимальная его подвижность укажет на правильное проведение работы.

Как заменить поршневые кольца?

Обязательно должен быть демонтирован поддон картера. Дополнительно снимается также маслонасос — рекомендуется проверить его состояние. Далее откручиваются крышки шатунов, последние выталкиваются с поршнями вверх.

Внимание! Крышки шатунов нельзя менять местами. Каждая на завершающем этапе прикручивается к «родному» шатуну

Замена поршневых колец проводится специальными съёмными щипцами. После снятия изношенных колец из канавок удаляется весь нагар. Можно это сделать куском жёсткой проволоки или обломком старого кольца. Отложения также следует убрать с днища поршней. Для удобства поверхность можно смочить керосином.

Щипцы-съёмник для колец

Установка маслосъемных новых колец проводится по инструкции. Первым ставится маслосъёмное кольцо, затем оба компрессионных кольца

При монтаже проявляется максимальная осторожность, так как элементы крайне хрупкие, легко ломаются. Исключение составляет первое компрессионное кольцо — оно прочное

Особое внимание обращается на расположение замков поршневых колец. Лучше ставить их под углом 120°

Если схема замков будет неправильной, газы могут прорваться из камеры сгорания в картер.

Смотрите замену поршневой видео, для полного представления картины https://www.youtube.com/watch?v=iOhU9w1e8Ow

Функции поршневых колец

Поршневые кольца предназначены выполнять функции:

Герметизация поршневого пространства, с сохранением давления верхними компрессионными кольцами.
Отвод тепла от стенок гильзы.
Снижение расхода масла.

Проверка зазора в замках внутри цилиндров

Замок поршневого кольца — стык между двумя концами, которые способны сжиматься до сотых частей миллиметра. Концы имеют прямой или косой срез, при прямоугольном сечении профиля.

Укладывая кольца в канавки, стыки размещаются под углом 120° (если 3), а при двух кольцах — под 180°, что ограничивает просачивание газов, масла в картер, под поршень.

Маслосъёмные кольца предназначены снимать со стенок цилиндра излишки моторной смазки. Рассчитаны оставлять на зеркале тонкий слой плёнки, настолько малый, что измеряется микронами. Конструкция предусматривает радиальные, сквозные щели, через которые снимаемое со стенок масло сливается в картер.

Выпускаются из литого чугуна с прорезями или расширителями. Представляют два кольца (верхний, нижний), пару радиальных или осевых расширителей.

О тепловом зазоре

Общим элементом колец считаются замки, поскольку целевая задача компенсировать тепловое расширение во время работы. Замки претерпевают давление газов, температурные нагрузки, другое инертное воздействие. Это напряжение берёт на себя мизерное расстояние между концами колец.

Для чего же нужен тепловой фактор?

Представим отсутствие зазора между пролётами мостов, железнодорожных рельсов или компенсаторов на магистральных трубопроводах. Солнечный нагрев, расширение, например металла рельсов, не имеющих зазора при укладке, приводит к неизбежному их изгибу со всеми вытекающими последствиями.

В случае с поршневыми кольцами, отсутствие стыкового зазора приводит к поломке и поршня.

Итак, свободное вращение колец исключает стыковые соприкосновения внутри канавки поршня. Конструкция предусматривает разрезы, упреждающие заклинивание от перегрева. Эта особенность способствует плотному касанию к зеркалу цилиндра.

Допускаемый интервал стыка не превышает 0,3-0,6 мм. При малом зазоре стыка, например 0,2 мм, нагретые детали способны оставлять задиры на цилиндре.

Кстати, предпочтение отдаётся деталям с косыми срезами концов. Прямые концы обладают большим давлением на стенки, что преждевременно выводит из строя гильзу, способствуя утечке масла.

Как снять головку блока цилиндров?

В первую очередь, необходимо обездвижить автомобиль. Под колеса устанавливаются противооткатные упоры, а рычаг КПП устанавливается в положение «первая передача». Откройте капот автомобиля и найдите место расположения ГБЦ.
Вначале, снимаются все части, которые мешают свободному доступу к головке. Таковыми могут быть: воздушный фильтр, карбюратор (или инжектор), «штаны», а также различные тросы, приводы педалей и проводка электрических датчиков. С ГБЦ выкручиваются свечи, при необходимости, снимается трамблер.
Слейте масло из двигателя и охлаждающую жидкость. Откройте крышку привода ГРМ и демонтируйте ремень. Это нужно для того, чтобы освободить распределительный вал. После этого, открутите гайки крепления крышки ГБЦ и снимите ее вместе с прокладкой. Перед сборкой рекомендуется установить новую прокладку.
Теперь можно приступать, непосредственно, к демонтажу головки блока цилиндров. Открутите специальные болты крепления и демонтируйте головку вместе с прокладкой. После этого, вы получите открытый доступ к блоку цилиндров.

Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла

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

Дело в том, что прижим поршневых колец (как первого верхнего, так и второго компрессионного) практически полностью зависит не от степени упругости самого кольца, а от давления, которое возникает во время сгорания заряда топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Отработавшие газы попадают в канавки на поршне, после чего оказываются на обратной стороне колец. В результате происходит увеличение прижимного усилия колец к стенке цилиндра. Наиболее сильно газы воздействуют на первое (верхнее) компрессионное кольцо, а также влияют на прижим второго компрессионного поршневого кольца.

С учетом вышесказанного необходимо отметить, что в режиме работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках давление газов заметно слабее по сравнению с режимом средних и максимальных нагрузок. По этой причине компрессионные поршневые кольца не так сильно прижаты к стенке цилиндра на таких режимах работы ДВС.

Следует добавить, что второе компрессионное кольцо также частично снимает масло. Получается, недостаточное давление и слабое прилегание вызывает повышение расхода моторного масла на холостых оборотах и при минимальных нагрузках на мотор.

Для уменьшения расхода масла производители выполняют увеличение тепловых зазоров поршневых колец. Через увеличенные зазоры газы даже под относительно небольшим давлением намного активнее проникают в кольцевую канавку, после чего попадают на обратную сторону кольца.

Прижим колец улучшается, герметизация камеры сгорания остается на приемлемом уровне, при этом расход масла удается снизить. Единственным недостатком увеличенного зазора колец можно считать большее количество газов, которые попадают в картер через увеличенные зазоры.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются с минимальным зазором в специальных канавках, выполненных на внешней поверхности поршня. Поршневые кольца являются уплотнительным элементом ЦПГ, посредством которого удается добиться необходимой герметизации камеры сгорания в устройстве поршневых двигателей.

Поршневые кольца бывают двух типов:

компрессионные поршневые кольца;
маслосъемные поршневые кольца;

Современные бензиновые и дизельные двигатели обычно имеют 3 кольца:

первое (верхнее) компрессионное кольцо;
второе (нижнее) компрессионное кольцо;
маслосъемное кольцо;

Высокофорсированные бензиновые агрегаты могут иметь только 1 компрессионное кольцо, в то время как на поршне дизельного мотора могут быть установлены 3 компрессионных кольца.

Применение компрессионного поршневого кольца позволяет реализовать скользящее герметичное соединение и создать эффективное уплотнение лабиринтного типа между поршнем и стенками цилиндра. Благодаря использованию компрессионных поршневых колец удается избежать прорыва отработавших газов из камеры сгорания в избыточном количестве. Допустимым количеством прорывающихся газов на ДВС с исправной ЦПГ считается показатель до 1%.
Поршневые кольца дополнительно отвечают за регулирование количества моторного масла, которое остается на стенках цилиндров для смазывания самих колец и поршней, и препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания. Указанную функцию выполняет маслосъемное, а также частично второе компрессионное кольцо.
Еще одной функцией поршневых колец является охлаждение поршней, которое обеспечивается благодаря отводу тепла от поршня путем передачи избытков нагрева на стенки цилиндров.

Кольца в цилиндрах двигателя работают в крайне тяжелых условиях, так как постоянно испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине к материалу изготовления, конструкции поршневых колец и способу их крепления на поршне выдвигаются особые требования. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна или упругой легированной стали. Для улучшенной износостойкости на поверхность компрессионного кольца в процессе производства наносят дополнительное покрытие. Материалом такого покрытия выступает хром или молибден.

Поршневые кольца имеют специальный замок. Замок поршневого кольца фактически представляет собой разрез. Благодаря такому замку упругое кольцо способно разжиматься и сжиматься подобно пружине.

Другими словами, поршневое кольцо представляет собой не окружность, а имеет дугообразную форму с зазором между концами в области разреза. После того, как поршневое кольцо устанавливается в цилиндр, происходит его сжатие. Зазор в области замка уменьшается до показателя 0.1- 0.5 мм, который определен конструкцией двигателя. При этом величина разреза не позволяет поршневому кольцу срываться с посадочного места на поршне.

Величина зазора поршневых колец для каждой модели двигателя является строго определенным параметром. Увеличение зазора поршневых колец приводит к разгерметизации и прорыву газов из камеры сгорания. Результатом становится потеря мощности двигателя. Уменьшение зазора поршневого кольца может привести к заклиниванию кольца в цилиндре двигателя после теплового расширения.

Заклинивание поршневых колец вызывает поломку самих колец, образование задиров на зеркале цилиндров и другие повреждения. Также некоторые производители предлагают специальные поршневые кольца без зазоров.

Маслосъемные кольца устанавливаются под компрессионными, отличаются более сложной конструкцией. Маслосъемное кольцо имеет форму короба с двумя гранями, а также внутренние щели. Грани выполняют функцию скребка, посредством которого лишнее масло удаляется со стенок цилиндра. Через щели маслосъемного кольца смазка отводится к поршневым дренажным отверстиям.

Среди наиболее распространенных неисправностей отмечается износ, разрушение и потеря подвижности поршневых колец. К ускоренному износу и разрушению часто приводит детонация и перегрев двигателя, потеря подвижности возникает в результате закоксовки поршневых колец. Подобная неисправность также называется залеганием поршневых колец, при этом первыми обычно залегают маслосъемные кольца.

Установка поршневых колец Honda Civic

Установка поршневых колец

Порядок выполнения

1. Перед установкой новых поршневых колец следует проверить зазоры в их замках. Подразумевается, что боковые зазоры посадки колец в канавках поршней уже проверены и соответствуют нормам (см. Проверка состояния компонентов шатунно-поршневой группы).
2. Разложите шатунно-поршневые сборки с комплектами колец на рабочей поверхности верстака. С этого момента каждый комплект колец будет жестко “привязан” к своему поршню. Теперь можно приступать к измерению зазоров в замках колец.

3. Заправьте верхнее (первое) компрессионное кольцо внутрь первого цилиндра двигателя и выровняйте его перпендикулярно, протолкнув вниз днищем поршня (см. сопроводительную иллюстрацию). Кольцо должно оказаться в районе нижней границы рабочего хода колец в цилиндре.

4. Определите величину зазора замка кольца при помощи щупа лезвийного типа (см. сопроводительную иллюстрацию). Лезвие(я) щупа должно туго проскальзывать в замке. Сравните результат измерения с требованиями Спецификаций. Если зазор выходит в ту или иную сторону за пределы допустимого диапазона, прежде всего еще раз удостоверьтесь, что не перепутали кольца.

5. Если зазора слишком мал, его можно расширить путем расточки напильником с мелким зубом. Зажмите прямоугольный напильник в тиски, затем наденьте кольцо замком на напильник, таким образом, чтобы конец последнего оказался внутри окружности кольца. Медленно тяните кольцо на себя, снимая избыток металла с его торцов в замке. Дойдя до конца напильника, снимите кольцо, вновь проверьте зазор, в случае необходимости повторите процедуру.

Ни в коем случае не толкайте кольцо от себя на напильник, так как при этом края замка будут сходиться и велик риск разрушения металла.

6. Чрезмерная величина зазора не является криминалом, если не превышает оговоренный в Спецификациях предел. Еще удостоверьтесь, что приобретенные комплекты колец отвечают по своим характеристикам двигателю Вашего автомобиля.
7. Повторите процедуру для оставшихся колец (второго компрессионного и маслосъемного) поршня первого цилиндра, затем для всех прочих поршней. Помните, что теперь каждый комплект колец однозначно “привязан” к своему поршню, на который и должен быть установлен.
8. Проверив и откорректировав должным образом зазоры в замках колец, можно приступать к надеванию их на свои поршни.

9a. Первым на поршень одевается маслосъемное (нижнее) кольцо. На большинстве моделей маслосъемное кольцо состоит из трех отдельных секций. Сначала заправьте в нижнюю канавку поршня пружинный расширитель маслосъемного кольца (см. сопроводительную иллюстрацию). Если расширитель оборудован противоротационным язычком, проследите, чтобы последний попал в ответное сверление в поршневой канавке.

9b. Теперь установите в канавку нижнюю рабочую секцию кольца. Во избежание случайного повреждения рабочих секций маслосъемного кольца не пользуйтесь для их установки никаким инструментом, просто заведите в канавку под/над расширителем сперва один конец секции, плотно прижмите его пальцем и, двигаясь по периметру кольца, заправляйте оставшуюся часть (см. сопроводительную иллюстрацию). В последнюю очередь устанавливается верхняя рабочая секция кольца.

10. Посадив в нижнюю канавку поршня все три компонента маслосъемного кольца, проверьте свободу вращения (скольжения в канавке) верхней и нижней рабочих секций.
11. Следующим устанавливается второе компрессионное кольцо. Кольцо должно устанавливаться маркировкой вверх (к днищу поршня).

Строго следуйте инструкциям изготовителей колец, которые обычно печатаются на упаковке комплекта. Не перепутайте второе компрессионное кольцо с первым (верхним) они имеют различное поперечное сечение.

12. Воспользовавшись специальным посадочным инструментом и проследив, чтобы кольцо было повернуто маркировкой вверх, посадите его в среднюю канавку на поршне (см. сопроводительную иллюстрацию). Старайтесь не разводить замок кольца больше чем это действительно необходимо для беспрепятственного надевания его на поршень.

13. Действуя в аналогичной манере, установите первое (верхнее) компрессионное кольцо (маркировкой вверх). Постарайтесь не перепутать верхнее кольцо со вторым.
14. Повторите процедуру, поочередно оборудовав кольцами все поршни.

Видео про «Установка поршневых колец» для Honda Civic

Замена поршневых колец Honda cr-v rd1 (для начинающих)

Ремонт двигателя Honda Civic/Partner D15B Глава 4: Капиталим голову

Замена прокладки ГБЦ Хонда Цивик двигатель D13B.

Работа дизельного и бензинового ДВС

Чтобы лучше понимать значение зазора поршневых колец в работе двигателя рассмотрим, как работают две наиболее распространённые системы. В действительности, разница между ними не так велика, по крайней мере, в конструкционном плане.

Главное отличие заключается в процессе воспламенения. В дизельных двигателях он происходит благодаря повышению давления. В результате растёт температура, после чего форсунка впрыскивает топливо внутрь, и воспламенение происходит само собой.

Бензиновый двигатель устроен немного по-другому. Вместо форсунки, в верхней части поршней устанавливаются свечи, которые и подают искры. Естественно, при такой конструкции нормальный зазор поршневых колец очень важен.