05 июня 2021

Как правильно ставить поршневые кольца ВАЗ?

Оглавление

1 Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.
2 Инструменты и приспособления для работы
3 Инструкция по правильной установке поршневых колец на поршень
- - 3.0.1 Видео: Теория ДВС: ошибка установки малосъемного наборного поршневого кольца
    - 3.0.1.1 Поршневые кольца

Содержание

Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.
Инструменты и приспособления для работы
Инструкция по правильной установке поршневых колец на поршень
- - Видео: Теория ДВС: ошибка установки малосъемного наборного поршневого кольца
    - Поршневые кольца

Столкнулся с тем, что нет нормального мануала по установке комплекта с наборными маслосъемными кольцами. Решил поделиться и заодно сохранить у себя в блоге частично информацию из этой записи . Свои фотографии не делал, т.к. и здесь все подробно описано, да и кольца у меня такого же производителя.
И так, приступим к копированию контекста)))

«…Далее нужно одеть кольца.

Кольца взял типа SM, сейчас они называются NPREurope. Маслосъемные кольца у них наборные.

Кольца NPREurope

колечки
На вид кольца очень высокого качества. Верхнее чем то покрыто. С торца же покрыто хромом, как и положено. Второе кольцо чугунное.

Проверяем зазор в замках внутри цилиндров.

зазор к замке кольца
Что бы проверить зазор, нужен плоский щуп. Вставляем кольцо в цилиндр и выравниваем его засовывая поршень в цилиндр до середины юбки. Кольцо должно стоять ровно, плотно к цилиндру. Если есть просветы между кольцом и стенкой гильзы, то такие кольца в мусор, если конечно заведомо известно что цилиндр не яйцом. С наборными же маслосъемными просветы будут, так как они должны распираться сепаратором.

Зазор в замках нормальный. Около 0,45мм компрессионные, и 0,35мм наборные маслосъемные. В предыдущей записи я писал что зазор в маслосъемных очень маленький и их нужно подпилить, но это не так =). Расжав кольцо к гильзе зазор стал около 0,35. В сборе это делает сепаратор. Так что все ок.

Теперь непосредственно одеваем на поршня. Начинать нужно с сепаратора, а затем тонкие маслосъемные. И уже потом второе компрессионное и затем первое компрессионное.
Но прежде нужно сделать следующее.
Очень важный момент! Который почему то почти ни где не описывают. Не в мануалах, не с инструкцией к кольцам.
Что бы масло мотор не расходовал с наборными кольцами, необходимо что бы кольца правильно работали их нужно правильно сориентировать на поршнях.
Постараюсь объяснить доступно =)

Нужно взять в руки «лапшу» и сжать, состыковав замок. Вот так.

сжимаем кольцо до прогиба
Прогибаются такие кольца только в одну сторону, такая у них особенность конструкции.

Далее, нужно пометить одну из сторон, например маркером. Я помечал выпуклую сторону на всех маслосъхемных кольцах.
Относительно поршня кольца должно быть сориентированы таким образом

ориентация наборных маслосъемных колец относительно поршня
Для чего это нужно?
Сейчас попробую объяснить.
При ходе поршня вверх, верхнее наборное кольцо изгибается и не плотно прилегает к цилиндру, пропуская оставшееся масло на цилиндре к нижнему наборному кольцу. Нижнее же наборное кольцо при этом (при ходе поршня вверх) выпрямляется и соскребает масло со стенок в канавку поршня с отверстиями для дренажа масла в картер. При ходе поршня в низ, все происходит с точностью да наоборот.

Вот схематично накидал картинку для наглядности.

схема работы наборных колец
Если кольца установить не правильно, то возможно будет расход масла выше нормы. Так как кольца будут соскребать масло не в дренажные отверстия а в сторону камеры сгорания, либо в сторону юбки.

После того как кольца наборные установлены, устанавливаются вторые компрессионные кольца. Они чугунные, очень хрупкие, сильно разжимать нельзя — лопнут. Оно работает как компрессионное и частично как маслосъемное. Для этого у них бывает либо выточка, либо срез торца под углом. Так же обязательно присутствует надпись «ВВЕРХ» или «ТОР». Ее нужно ориентировать к днищу поршня, в сторону к камере сгорания. Для проверки можно еще ориентироваться на выточки. Если выточка внутренняя (по внутреннему диаметру кольца), то такой выточкой кольцо должно смотреть в сторону камеры сгорания, если выточка по наружному диаметру — то такой стороной ориентируем в сторону картера.

Верхнее кольцо стальное, я ставлю надписями вверх (обычно пишут че нить на кольцах), хотя разницы особой нет.

После того как кольца одеты, их нужно развернуть относительно друг друга на 180 градусов. Но не как попало.
Маслосъеные наборные относительно замков друг друга на 180гр, а относительно замка сепаратора на 90гр.
Замки всех колец нельзя ориентировать в сторону холодильника ( в сторону пальца).

Поэтому ориентируем в сторону юбок.

кольца на поршне через 180гр друг от друга

с другой стороны
Перед установкой в гильзы кольца немного нужно развернуть.
Вот так ориентация замков колец на поршне
А сепаратор замком в сторону холодильника. Замок у него покрашен для наглядности замок на сепараторе
Далее что бы поставить поршни на место, нужно установить колено…»

Приношу пользователю SkyRider огромную благодарность за столь подробное описание правильной установки поршневых колец с наборными маслосъемными кольцами.

Масло сливные отверстия в поршне (дренажные), ознакомимся с проблемой…
Первый раз я углубился в тему, прочитав: www.drive2.ru/b/288230376152298072/
Недостаточное количество маслосливных отверстий в канавке масло съемного кольца.
Но это дело прошлое (для производителей и в частности Тойоты) ~2005 годы или ранее…

Возмущает другое, то что производители возвращаются к 4-х дырочной системе!
Все знают, для EP6 масложер это нормально… к ~140 тыс дымит…
и видимо вот почему: www.drive2.ru/l/9742760/

Поршень EP6 (BMW)
Всего 4 маслосливных дырки под маслосьемным кольцом!
Это провоцирует закоксовку маслосьемного кольца.
Видимо, чтобы чаще машины меняли… самый простой, скрытый и дешевый способ!

Посмотрим сколько у нас (в M16A, Suzuki) дырок (отверстий) в поршне…
…
suzuki-club.ru/threads/38259/page-3

маслосливные отверстия в поршнях M16A Suzuki
маслосливные отверстия в поршнях M16A Suzuki

…
suzuki-club.ru/threads/24785/

…
suzuki-club.ru/threads/23840/page-2

отверстия под смаслосъемным кольцом поршня чистые

…
suzuki-club.ru/threads/35078/page-6#post-1020545

Кольцо наборное (не коробчатое) — это хорошо!
Не так уж плохо, их 8 шт! Хотя две из них маловаты… Будем надеяться, что такие размеры получились в результате детального анализа проблемы конструкторами… Ответим позже…

В двигателях 90-х эта проблема решалась более эффективно (в том числе, применялись прорези вместо дырок, фаска на нижней части борозды, пропилы у нижней части борозды, …) ходили они по миллиону.
Более легкое прохождение масла улучшает охлаждение поршня и способствует экономии топлива…

————
Пример с фордом (1998-):

маслосливные отверстия и вырезы поршня Ford Focus (1998-), двигатель EYDK- 4Y1201
Вот оно, совершенство! Проработка вопроса инженерами старой закалки!
(логарифмическая линейка с кульманом рулят!)
Тут не отверстия, тут колодец, куда и ведро с помоями проскочет!
масло сливнное отверстие Ford Focus (1998-) под кольцом

———-
Старый Форд — хорошо, а Москвич лучше !

поршень, Москвич, маслосливные прорези
И апофеоз отечественного поршнестроения: 407
масло сливнные отверстия в поршнях 408 и 407 !

————-
Но вернемся к современности… J20A 🙁
«Дренажные отверстия в канавке маслосъемных колец были закоксованы наглухо.Прочистка десяти отверстий на каждом поршне мягкой проволокой сделала свое дело: за семь тысяч пробега уровень уровень упал на два-три мм:thumbsup:.Для информации:по приходу в Россию на одометре было 54 тым, пробивка по карфаксу — на момент продажи на аукционе- 97тым:(.»
Посмотрим на эти поршни (Suzuki 2,0):

Полный размерПоршни J20A, дренажные отверстия
По сравнению с лиановскими, отверстия под маслосъемным кольцом больше по размеру и есть фаска…
———-

Вернемся к вопросу производительности маслосливных отверстий в поршнях M16A (Suzuki Liana),
их не достаточно!
Если ситуацию притянуть за уши, то рост качества бензинов и масел,
позволяет (вроде бы) уменьшить отверстия (но, не обязательно это делать).
Но зачем это делать? Что достигают конструкторы уменьшением дренажных отверстий поршня?
Ведь, растет мощность обороты и нагрузка на двигатель…
Есть одно предположение: при износе цилиндра и компрессионных колец, функции сдерживания компрессии частично переходят на маслосъемное кольцо; соответственно, при больших отверстиях будет больший прорыв газов :)))

Интересно, у кого был реальный опыт по борьбе с закоксованностью маслосъемного кольца?
Что же делать, что бы избежать закоксовки маслосъемного кольца?
Максимизировать качество топлива и масла?
Исключить перегревы?
Чаще менять масло?
Применять промывки-раскоксовки?
———-
Спецы говорят так: новые двигатели спроектированы с учетом экономии, экологии и достаточного ресурса, но это выполняется у них в Гейропе, на их качественном бензине! Поэтому нам надо чаще менять масло
7500 км, а для форсированных моторов (1,4 л, 150 л.с) 5000 км.
———-

О промывках:
Тест присадок для промывки масляной системы
Тест промывок масляной системы
liquimoly.ru/lm-book/05_autochemia.html
VMPAUTO
———-
О раскоксовках:
Тест средств для раскоксовки поршневых колец.
Раскоксовки поршневых колец — сравнение.
Выводы по исследованиям Белководуса, в данном контексте:
-> труднее всего раскоксовать маслосъемное кольцо;
-> отверстия под маслосъемным кольцом при раскоксовке, практически, не прочищаются.

————
Связано по теме:
Почему современные моторы ломаются чаще старых и проверенных
Масложор: почему турбомоторы Volkswagen подъедают масло

Конструкция поршней на 100мм…
Пятничный микроликбез #5. Залегание маслосъемных колец — приичины и последствия
Поток масла. (Институт моторного масла / Motor Oil University, коротко)
Об охлаждении потоком масла… . (дубль)

Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.

Общая конструкция поршневой группы сложилась еще в период появления первых двигателей внутреннего сгорания. С тех пор ни один из элементов поршневой группы не утратил своего функционального назначения.

Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.

Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуются.

Требования, которым должна соответствовать эта деталь:

температура в камере сгорания может достигать более 2000°С а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С
после сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер.

При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя;

зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания.
изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства.

Очертания поршня за более сто пятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.

В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение:

1) Днище поршня – поверхность, обращенная к камере сгорания. Днище, своим профилем, определяет нижнюю поверхность камеры сгорания.

Форма днища зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, от особенности подачи топливо-воздушной смеси в камеру сгорания и объема самой камеры.

Днища разных моделей применяемых на двигателях ВАЗ приведены на рисунке:

Поршни ВАЗ 21213 и ВАЗ 21230 отличаются нанесенной маркировкой. Маркировка наносится на поверхность рядом с отверстием под поршневой палец. На поршне ВАЗ 21213 нанесены цифры -«213», на модели ВАЗ 2123 — «23».

Поршни ВАЗ 2112 и ВАЗ 21124, имеют соответствующую маркировку — «12»и «24» и отличаются глубиной выборки под клапана. Модели 21126 и 11194 отличаются диаметром.

2) Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.

3) «Жаровым поясом» (огневым) называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

4) Уплотняющий участок — это участок канавок, расположенных на боковой цилиндрической поверхности поршня. Канавки предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ, выполнены две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня. Уплотняющий участок выполняет еще одну очень важную функцию — через установленные поршневые кольца, осуществляется отвод значительной части тепла от поршня к цилиндру.

Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведет к его прогоранию.

По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец 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 — 0,035-0,060 мм, для маслосъемного – 0,025-,0050 мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавки должен быть радиальный зазор — 0,2-0,3 мм.

5) Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня.

6) «Юбкой», называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности.

Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока. Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий.

На поверхность юбки (или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена.

Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015 мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует 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. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.

Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ.

На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова.

В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании. У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции , основанных на новых научных разработках.

В процессе работы, различные участки поршня нагреваются не равномерно, следовательно, и тепловое расширение будет больше там, где выше температура и больше объем металла. В связи с этим, на уровне днища размер выполняют меньшим, чем диаметр в средней части. Таким образом, в продольном сечении профиль будет коническим. Нижняя часть юбки тоже может иметь меньший диаметр. Это позволяет, при движении вниз, в пространстве между юбкой и цилиндром, создавать масляный клин, который улучшает центрирование в цилиндре.

Для компенсации тепловых деформаций, в поперечном сечении поршень выполнен виде овала. Это связано с тем, что в районе бобышек под поршневой палец сосредоточен значительный объем металла.

При нагреве, в плоскости поршневого пальца, расширение будет осуществляться в большей степени. Овальность и бочкообразность детали в холодном состоянии, позволяет иметь поршень, приближающийся к цилиндрической форме, при работающем двигателе.

Такая форма изделия создает сложности при контроле его диаметра. Фактический диаметр можно определить, только замеряя его в плоскости перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец на определенном расстоянии от днища. При этом, для разных моделей это расстояние будет отличаться.

Тепловые нагрузки порождают еще одну проблему. Поршни изготавливают из алюминиевого кремнесодержащего сплава, а для блока цилиндров используют чугун. У этих материалов разная теплопроводность и разный коэффициент теплового расширения.

Это приводит к тому, что в начале работы двигателя, поршень нагревается и увеличивается в диаметре быстрее, чем увеличивается внутренний диаметр цилиндра. При и без того малых зазорах, это может приводить к повышенному износу цилиндров, а в худшем случае, к заклиниванию поршня.

Для решения этой проблемы, во время отливки поршня, в тело заготовки внедряют специальные стальные или чугунные элементы, которые сдерживают резкое изменение диаметра. Для уменьшения теплового расширения и отвода тепла, на некоторых типах двигателя, используются системы подачи масла во внутреннюю полость поршня.

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня и верхней головки шатуна. Во время работы двигателя, на поршневой палец воздействуют значительные переменные силы. Палец и отверстия под палец должны сопрягаться с минимальным зазором, обеспечивающим смазку.

На двигателях ВАЗ используется два типа шарнирного соединения «поршень-палец-шатун». На поршнях моделей 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 – палец устанавливается в верхней головке шатуна по плотной посадке, исключающей его вращение. Отверстие в поршне под поршневой палец выполнено с зазором, обеспечивая свободное вращение.

В дальнейшем от этой схемы отказались и перешли на схему с «плавающим» пальцем. На поршнях моделей 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 – палец устанавливается с минимальным зазором и в головке шатуна, и в отверстиях поршня. Для исключения осевого смещения пальца, в поршне, в отверстиях под поршневой палец устанавливаются стопорные кольца. Во время работы, у пальца есть возможность проворачиваться, обеспечивая равномерный износ поверхностей.

Для обеспечения надежной смазки пальцев, в бобышках предусмотрены специальные отверстия.

По результатам фактического замера отверстия под поршневой палец, поршням присваивается одна из трех категорий(1-я, 2-я, 3-я). Разница в размерах для категорий составляет — 0,004мм. Номер категории клеймится на днище.

Для обеспечения необходимого зазора, поршневые пальцы, по наружному диаметру подразделяются на три класса. Отличие в размерах составляет — 0,004 мм. Маркировка класса производится краской по торцу пальца: синий цвет — первый класс, зеленый — второй, красный — третий класс. При сборке, поршню первой категории должен подбираться палец первого класса и т.д.

Особенностью работы шатунного механизма, является то, что до достижения верхней мертвой точки, поршень прижат к одной стороне цилиндра, а после прохождения ВМТ – к другой стороне цилиндра. При приближении к верхней мертвой точке, на поршень действует максимальная нагрузка, следовательно растет сила давления на палец. Возрастающие силы трения препятствуют повороту поршня на пальце. При таких условиях поворот может происходит скачкообразно, со стуком о стенку цилиндра.

Для того, чтобы снизить динамические нагрузки и шум, применяют поршни со смещенным отверстием под поршневой палец. Ось отверстия смещена в горизонтальной плоскости от оси поршня. В работающем двигателе это приводит к возникновению момента силы, который облегчает преодоление сил трения.

Такое конструктивное решение позволяет добиться плавности, при смене точек контакта поршня с цилиндром. На такие изделия обязательно наносится метка для правильной ориентации при его установке. Однако, чем больше будет износ цилиндров и юбки, тем в большей степени будет проявляться стук в цилиндре.

Существуют поршни, в которых применяется не только горизонтальное смещение оси пальца, но и вертикальное. Такое смещение ведет к уменьшению компрессионной высоты. Поршни, с дополнительным смещением оси отверстия под палец вверх, применяются для тюнинговой доработки двигателя. В качестве основной характеристики для таких поршней используется величина смещения, указывающая на сколько смещен центр отверстия под палец, по сравнению со стандартным изделием.

На рынке продаж, поршень представлен значительным количеством отечественных и иностранных производителей. Независимо от производителя, они должны соответствовать требованиям, рассчитанным для конкретной модели двигателя. Поршни, входящие в комплект, не должны отличаться по массе более чем на ±2,5 грамм. Это позволит снизить вибрации работающего двигателя. Для розничной сети, в комплекты подбираются поршни одной весовой группы. В случае необходимости можно осуществить подгонку поршня по массе.

Зазор между цилиндром и поверхностью поршня должен соответствовать величине установленной для данной модели двигателя. Поршни номинального размера по своему диаметру относят к одному из пяти классов. Различие между классами составляет 0,01 мм.

Классы маркируются на днище буквами — (А, В, С, D, Е). В качестве запасных частей поставляются поршни классов — А, С, Е. Этих размеров достаточно, чтобы осуществить подбор деталей для любого блока цилиндров и обеспечить необходимый зазор.

Поршни ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 имеют только три класса (A, B, C) с размерным шагом — 0,01 мм.

Кроме номинальных размеров, изготавливаются поршни 2-х ремонтных размеров, с увеличенным наружным диаметром на 0,4 и 0,8 мм. Для распознавания, на днищах ремонтных изделий ставится маркировка: символ «треугольник» соответствует первому ремонтному размеру(с увеличением наружного диаметра на 0,4 мм), символ «квадрат» — увеличение диаметра на 0,8 мм. До 1986 г. ремонтные размеры отличались от современных. Так для двигателя 2101 существовало три ремонтных размера: на 0,2 мм., 0,4 мм., 0,6 мм; для двигателя 21011 два размера: 0,4 мм. и 0,7 мм.

Применяемость моделей поршней на различных двигателях Ваз:

В качестве материала для изготовления поршней применяются сплавы алюминия. Использование кремния в составе сплава, позволило снизить коэффициент теплового расширения и увеличить износостойкость. Сплавы, где содержание кремния может достигать 13%, называют – эвтектическими. Сплавы с более высоким содержанием кремния относят к заэвтектическим сплавам. Повышение процента содержания кремния улучшает теплопроводные характеристики, однако приводит к тому, что при охлаждении в сплаве происходит выделение кремния в виде зерен размером 0.5-1.0 мм. Это приводит к ухудшению литейных и механических свойств. Для улучшения физико-механических свойств, в сплавы вводят легирующие добавки меди, марганца, никеля, хрома.

Существует два основных способа получения заготовки поршня.

Отливка в кокиль – специальную форму, является более распространенным способом. Другой способ — горячая штамповка (ковка). После этапов механической обработки, изделие подвергают термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для снятия остаточных напряжений в металле.

Структура кованого металла позволяет повысить прочностные характеристики изделия. Но есть существенные недостатки кованых изделий классической конструкции( с высокой юбкой)– они получаются более тяжелыми. Кроме того, в кованных деталях, невозможно использовать термокомпенсирующие кольца или пластины. Увеличенный объем металла ведет к увеличенной тепловой деформации и необходимости увеличивать зазор между поршнем и цилиндром. И как следствие – повышенный шум, износ цилиндров, расход масла. Применение кованых поршней оправдано в тех случаях, когда большую часть времени двигатель автомобиля эксплуатируется на предельных режимах.

В современном конструировании поршней, наблюдаются следующие тенденции: уменьшение веса, использования «тонких» поршневых колец, уменьшение компрессионной высоты, использование коротких поршневых пальцев, применение защитных покрытий. Все это, нашло свое применение, в конструкции Т-образных поршней. Наименование конструкции обусловлено схожестью профиля детали с буквой «Т». На этих изделиях, юбка уменьшена и по высоте и по площади направляющей части. В качестве материала для изготовления таких поршней используется заэвтектический сплав, с большим содержанием кремния. Поршни Т-образной конструкции практически всегда изготавливаются горячей штамповкой.

Принятие разработчиками решения о применении той или иной конструкции поршня всегда предшествует расчет и глубокий анализ поведения всех узлов шатунно-поршневой группы. Детали современных двигателей рассчитаны на пределе возможностей конструкции и материалов. В таких расчетах предпочтение отдается конструкциям с минимальной стоимостью обеспечивающих утвержденный ресурс и не более. Поэтому любое отклонение от штатных режимов работы двигателя ведет к сокращению ресурса тех или иных деталей и узлов.

Капитальный ремонт двигателя предусматривает замену многих деталей и узлов на новые. Установка поршневых колец на моторе – это процедура, которая позволяет восстановить начальную мощность и экономичность двигателя.

Инструменты и приспособления для работы

Перед установкой колец приготовьте такие инструменты и материалы:

Динамометрический ключ.
Набор головок для динамометрического ключа.
Специальное обжимное устройство.
Приспособление для облегчения переворачивания двигателя (если есть).
Молоток (желательно с прорезиненной ручкой).
Свежее моторное масло.
Ветошь или бумагу для протирки от старой смазки.

Инструкция по правильной установке поршневых колец на поршень

Чтобы удобнее было контролировать процесс установки колец на поршень, его нужно надежно закрепить в тисках, так проще работать, и не понадобится посторонняя помощь. Надежно закрепив поршень в тисках, приступаем к установке. Берем комплект поршневых колец, и выбираем маслосъемное. Оно одевается первым, так как стоит ниже остальных. Сначала устанавливается пружина маслосъемного кольца, потом само кольцо осторожно устанавливается на поршень. Сильно разжимать маслосъемное кольцо не рекомендуется, чтобы оно не лопнуло.

Пружина маслосъемного кольца

После этого начинаем поочередно устанавливать компрессионные кольца. Чтобы правильно соблюсти очередность, следует внимательно смотреть на специальные метки на кольцах, там указано, где у него верхняя сторона.

Замки колец разводите в стороны на 120° С по отношению друг к другу (так рекомендуется в инструкциях по установке поршневых колец). Как и в случае с маслосъемным кольцом, компрессионные кольца не разжимайте сильно, чтоб они не лопнули.

Чтобы кольца без труда вошли в цилиндр, применяем специальное обжимное устройство (самодельное).

На устройстве вначале отпускается гайка, потом оно одевается на кольца и гайка зажимается. Вследствие этого кольца утапливаются в канавках поршня и легко заходят в цилиндр двигателя. Перед этой процедурой обжимное устройство изнутри рекомендуется смазать машинным маслом, чтобы процесс прохождения колец в цилиндр прошел легко.

Зажимать гайку обжимного устройства следует в меру, чтобы оно проворачивалось вокруг поршня от небольшого усилия. Затем с помощью молотка легким постукиванием осаживаем обжимное устройство, чтобы оно было заподлицо с поршнем.

После этого поршень можно «освободить» из тисков, перевернуть бугелем вверх, и снять его (бугель).

Берем шатунные вкладыши, протираем от масла, в котором они законсервированы, и устанавливаем на шатун, соблюдая при этом правильность совпадения специальных меток (выпуклостей). Вкладыши с шатуном должны быть заподлицо и не выпирать по краям.

Тщательно протерев вкладыши от старой смазки, в которой они хранились, их снова смазываем свежим моторным маслом. Это облегчит потом пуск двигателя, пока давление системы смазки не придет в норму. После этой процедуры поршень с кольцами готов к установке на свое законное место.

Для более правильной и легкой установки поршня на место, коленчатый вал установите в такое положение, при котором поршень должен быть в нижней точке.

На поршне сверху есть специальная метка, которую нужно повернуть в сторону «передка» двигателя.

Важно! Передняя часть мотора — это не всегда перёд автомобиля. Двигатель в некоторых машинах расположен поперечно моторного отсека.

Метка на поршне

Устанавливать поршень нужно ровно, ориентируясь на соседние поршни, которые установлены ранее (или еще не сняты).

Ещё кое-что полезное для Вас:

С помощью молоточка легкими постукиваниями добейтесь равномерного прилегания обжимного устройства к гильзе моторного блока. Когда «обжимка» плотно и равномерно прилегла к краю гильзы, нужно торцевой стороной молотка (чем он мягче, тем лучше), несильными, но уверенными постукиваниями осаживаем поршень в гильзу.

По смазанной маслом «обжимке» поршень с кольцами легко и уверенно «проскакивают» в цилиндр, затем несильными ударами торца молотка «проталкиваем» поршень в его нижнюю точку до упора.

После того как поршень встал на место и мастер убедился в правильности установки, принимайтесь за окончательное крепление шатуна на коленчатом валу.

Перевернув двигатель (а делать это лучше на специальном приспособлении), начинаем процесс крепления шатуна. Убедившись, что шатун и вкладыш сидят на своем месте (на шейке коленвала), приступаем к окончательному процессу крепления.

Для этого берем бугель (крышку шатуна), вкладыш и масло. Предварительно вытерев вкладыш от старой смазки, смазываем свежим моторным маслом. Устанавливаем вкладыш в бугель, совместив метки на обеих деталях. При установке бугеля на шатун замки на них должны совпасть. Остается только затянуть гайки крепления бугеля.

Чтобы правильно затянуть болты шатуна, нужно сначала наживить и накрутить болты крепления от руки, пальцами слегка затянуть (насколько хватит «здоровья»). Дальше, если придерживаться правил, воспользуйтесь динамометрическим ключом, который позволит вам затянуть болты надежно, но без «фанатизма», который потом может отразиться на работе двигателя.

Момент затяжки гаек должен соответствовать 50-ти ньютон метрам, соответствующая шкала имеется на каждом таком ключе, а в современных вариантах динамометрических ключей она бывает даже электронной. Затяжку гаек проводите постепенно и равномерно, сначала немного, одну гайку, потом вторую, и так до момента в 50 Нм.

В итоге установленный на шатун бугель должен выглядеть вот так.

После этих процедур ОБЯЗАТЕЛЬНО! возьмите гаечный ключ и проверните коленчатый вал, чтобы проверить, не закусил ли вкладыш шейку вала.

Вал должен крутиться легко и свободно, больших усилий, чтобы его провернуть, прикладывать не нужно, иначе повредите коленчатый вал и вкладыши. На этом установка поршневых колец и постановка поршня с шатуном на место, считается законченной.

ВАЗовский двигатель имеет не самую сложную конструкцию, поэтому почти каждому автовладельцу под силу самостоятельно заменить любую деталь мотора, сэкономив на ремонте двигателя немалую сумму из семейного бюджета. Руководствуясь нашими наставлениями, автолюбители могут самостоятельно заменить детали на только в двигателе, а и в любой части автомобиля.

Не забывайте, что процесс ремонта проводят на чистом двигателе, исправным инструментом, с применением оригинальных запчастей и материалов (смазок, масел, и т. д). Работа должна проводиться в хорошо освещенном помещении, чтоб было четко видно метки и обозначения на деталях.

Видео: Теория ДВС: ошибка установки малосъемного наборного поршневого кольца

Поршневые кольца

Поршневые кольца формируют уплотнение между стенкой цилиндра и поршнем. Должны обеспечивать хорошее уплотнение по всей плоскости цилиндра в широком диапазоне температур. В четырех тактных двигателях чаще применяется три кольца, из них два компрессионных и нижнее маслосъемное.

Компрессионные кольца обеспечивают надежное уплотнение между цилиндром и поршнем для герметизации камеры сгорания.
Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.
Маслосъемные кольца удаляют излишки масла со стенок цилиндра предотвращая его попадания в камеру сгорания. Однако удаляют не полностью, а регулируют, оставляя необходимое количество масла для компрессионных колец.

Первое компрессионное кольцо

Предназначено исключительно для предотвращения прорыва расширяющихся газов в камере сгорания. Во время цикла «рабочий ход» нарастающее давление в камере сгорания прижимает первое компрессионное кольцо ко дну канавки поршня и сильнее прижимает к стенкам цилиндра, тем самым обеспечивая достаточную изоляцию камеры сгорания. Давление в канавке кольца сохраняется на последующих тактах не
успевая снизиться. Зазор между кольцом и канавкой составляет 0.04-0.08 мм

Защищает второе кольцо от высокой температуры сгорания и уменьшает нагрузку. Имеет наибольший теплоотвод от поршня к цилиндру, примерно 50-60% отводимого тепла от поршня к цилиндру приходится на компрессионные кольца. Некоторая часть газов прорывается, второе кольцо приступает к выполнению своих функций, об этом чуть позже.

Первое компрессионное кольцо изготавливается из высокосортного чугуна, способного выдерживать высокие температуры и нагрузку при этом имея не большой коэффициент теплового расширения. Во время работы двигателя температура кольца достигает 180-210°C, в верхней мертвой точке где практически нет смазки из-за трения, достигается еще большая температура. На внешней рабочей поверхности кольца часто присутствует специальное покрытие для снижения трения. Это может быть плазменная наплавка молибдена, металлокерамики, керамики. Чаще встречается хромовое покрытие, имеющее серый матовый цвет (наносится гальваническим метолом) и своеобразную пористую структуру, позволяющую задерживать масло для большего снижения трения. Остальные поверхности имеют черный цвет в результате фосфатирования. Покрытие обеспечивает антифрикционные и антикоррозийные свойства.

Компрессионные кольца производятся не совсем круглыми, а имеют сложную форму дуги в свободном состоянии и достаточно большой концевой зазор. Когда кольцо займет свое место в поршне и будет вставлено в цилиндр, оно будет обеспечивать равномерную прижимную силу в любой точке окружности.

Второе компрессионное кольцо

Работает в более благоприятных условиях и выполняет функцию дополнительного уплотнения так же из-за специальной формы помогает маслосъемному снять излишки масла, оставляя только масленую пленку на поверхности цилиндра. Средняя температура кольца 150 — 170 °C в режиме работы. Зазор между кольцом и канавкой поршня немного ниже чем у первого 0.03-0.06 мм. Разнообразие форм колец обуславливает выполнение определенных функций. Таких как распределение нагрузки в канавке, уменьшение трения юбки поршня методом аквопланирования по маслу, удаление излишек масла.

Фаска на внутренней стороне кольца определяет в какую сторону будет изгибаться кольцо. Если фаска снизу, то кольцо после нагрева будет выворачиваться наружной поверхностью вниз, как показано на картинке. И соответственно если фаска сверху, то и выворачиваться рабочая поверхность кольца будет вверх.

Маслосъемное кольцо

Под компрессионными кольцами располагается маслосъемное кольцо, выполняющее функцию удаления излишек масла со стенок цилиндра.

Большое количество масла, проникающее через компрессионные кольца в камеру сгорания, плохо сказывается на работе двигателя. В процессе работы сгорающее масло откладывается на стенках клапанов, камере сгорания, свечах, дне поршня. Большой нагар сильно разогревается, повышается вероятность детонации. Выпускные клапана подвергаются увеличенной температурной нагрузке.

Тонкий слой масленой пленки, оставляемый маслосъемными кольцами, снижает силу трения компрессионных колец, увеличивая их долговечность. В отличии от компрессионных маслосъемные не прижимаются рабочим давлением газа к плоскости канавки в поршне и стенкам цилиндра, поэтому имеют специальные осевые и радиальные расширители.

По конструкции можно выделить два типа колец: коробчатые и наборные те и другие могут иметь различные расширители.

При движении поршня вниз маслосъемные кольца соскребают со стенок цилиндра излишки масла направляя их по дренажным отверстиям в поршне обратно в картер. Масляный клин перед кольцом помогает эффективно смазывать скользящую юбку поршня. Стенки цилиндра имеют шероховатость, так называемый хон, который позволяет задерживать тончайший слой масла, для компрессионных колец.

Большее распространение получили наборные кольца, состоящие из двух тонких стальных пластин, (часто имеющих различные покрытия для снижения терния) и тангенциального расширителя, выполняющего одновременно осевое и радиальное расширение. Используются в современных двигателях.

Особенности установки маслосъемных колец

Хочу обратить ваше внимание на установку именно маслосъемных колец. С компрессионными не должно возникнуть проблем если соблюдать простые правила, устанавливать надписями вверх (надписи, точка) и пользоваться специальным инструментом.

При установки маслосъемных могут возникнуть трудности при отсутствии надписей, или правильность установки замка расширителя. Разберемся в этом подробнее. Если надписи отсутствуют, то не имеет значения какой стороной вы поставите кольцо и какое из них будет сверху, а какое снизу (наборные).

Часто ошибки возникают при установке поршня в цилиндр, даже если используется специальных хомут для стяжки колец на поршне. Особенность состоит в следующем. При сборке маслосъемного кольца стоит обратить внимание на замок расширителя и правильность его стыковки. Для наглядности смотрим изображение ниже.

Во время сжатия колец на поршне замок расширителя маслосъемного кольца может соскочить с правильного положения и лечь в нахлест собираясь по спирали, таким образом пластины проваливаются через расширитель и это приведет к задиру стенок цилиндра, и канавок поршня. Чтобы этого избежать стягивающий хомут следует располагать таким образок как показано на изображении.

Соблюдая простые правила, вы правильно установите кольца в цилиндре.