Зазор в замку поршневих кілець

Піддається температурному розширенню в результаті значного нагріву. З цієї причини для нормальної роботи в окремих конструкціях передбачена самостійна регулювання теплового зазору (при відсутності гидрокомпенсаторов).

Який зазор повинен бути на поршневих кільцях

На поршень встановлюється два типи поршневих кілець:

• компресійні кільця;
• маслознімні кільця;

Також компресійні кільця діляться на верхнє компресійне і нижнє компресійне кільце. Завданням даних кілець є герметизація камери згоряння і запобігання прориву значної частини відпрацьованих газів в картер двигуна. Маслос'емниє кільця здійснюють зняття надлишків моторного масла зі стінок циліндра, завдяки чому масло не потрапляє в камеру згоряння в надмірній кількості.

Тепловий зазор в замку поршневих кілець є важливим параметром, який необхідно в обов'язковому порядку враховувати при підборі кілець в процесі їх заміни або комплексного ремонту ЦПГ.

Такий ремонт зазвичай передбачає розточення блоку циліндрів, установку ремонтних поршнів і кілець. Зазначений тепловий зазор є допуском, який враховує розширення деталі з нагріванням, тобто коли відбувається зміна певних параметрів. Допустимий зазор між поршнем і циліндром є таким зазором, при якому спостерігається нормальна працездатність всіх елементів. Деталі дуже щільно підігнані одна до одної, але при цьому не відбувається їх пошкодження і заклинювання.

Іншими словами, допустимий зазор поршневих кілець дозволяє після теплового розширення домогтися такого теплового простору (зазор між поршнем і циліндром), при якому щільно притиснуті до стінок циліндрів поршневі кільця створюють надійне ущільнення. При цьому розширилися під впливом високої температурикільця повинні зберігати рухливість в канавках на поршні і створювати надійне ущільнення, при цьому не перешкоджаючи нормальному переміщенню поршня. Паралельно з цим поршневі кільця повинні ефективно відводити надлишки тепла від нагрітих поршнів.

Поршневі кільця не є цілісним, тому що має розріз (замок). Завдяки зазначеному розрізу вдається уникнути заклинювання при нагріванні і досягти пружності кільця для щільного притиснення до стінок циліндра. Після установки кільця на поршень і приміщення поршня в циліндр утворюється зазор в замку поршневих кілець. Такий зазор становить 0.3- 0.6 міліметра.

Замок поршневого кільця може бути виконаний у вигляді прямого або косого зрізу. Замок з прямим розрізом менш кращий, так як в області країв зрізу створюється сильний тиск на стінки циліндра. Дана особливість конструкції замку викликає прискорений знос дзеркала циліндрів, після чого відбувається витік газів і підвищується витрата масла на чад. Збільшення зазору поршневого кільця від допустимих параметрів погіршує ущільнення. Зменшення зазору кілець може привести до їх руйнування, заклинювання або утворення задирів на стінках циліндрів.

Як впливає тепловий зазор поршневих кілець на витрату масла

Останнім часом серед виробників спостерігається тенденція до збільшення теплових зазорів компресійних поршневих кілець. Зазори на таких кільцях знаходяться в діапазоні від 1 до 2 мм. Зазвичай такий збільшений зазор актуальний для другого компресійного кільця.

Справа в тому, що притиск поршневих кілець (як першого верхнього, так і другого компресійного) практично повністю залежить не від ступеня пружності самого кільця, а від тиску, яке виникає під час згорання заряду паливно-повітряної суміші в робочій камері. Відпрацьовані гази потрапляють в канавки на поршні, після чого виявляються на зворотному боці кілець. В результаті відбувається збільшення притискного зусилля кілець до стінки циліндра. Найбільш сильно гази впливають на перше (верхнє) компресійне кільце, а також впливають на притиск другого компресійного поршневого кільця.

З урахуванням вищесказаного необхідно відзначити, що в режимі роботи двигуна на холостому ходу і малих навантаженнях тиск газів помітно слабкіше в порівнянні з режимом середніх і максимальних навантажень. З цієї причини компресійні поршневі кільця не так сильно притиснуті до стінки циліндра на таких режимах роботи ДВС.

Слід додати, що друге компресійне кільце також частково знімає масло. Виходить, недостатній тиск і слабке прилягання викликає підвищення витрати моторного масла на холостих обертах і при мінімальних навантаженнях на мотор.

Для зменшення витрати масла виробники виконують збільшення теплових зазорів поршневих кілець. Через збільшені зазори гази навіть під відносно невеликим тиском набагато активніше проникають в кільцеву канавку, після чого потрапляють на зворотну сторону кільця.

Притиск кілець поліпшується, герметизація камери згоряння залишається на прийнятному рівні, при цьому витрата масла вдається знизити. Єдиним недоліком збільшеного зазору кілець можна вважати більшу кількість газів, які потрапляють в картер через збільшені зазори.

Підведемо підсумки

Від правильно підібраного теплового зазору поршневих кілець залежить як ресурс самих кілець, так і справність роботи всієї ЦПГ. Природний радіальний знос кілець призводить до збільшення теплових зазорів, після чого герметизація камери згоряння погіршується.

Однією з найважливіших функцій кілець паралельно ущільнення і видалення масла є терморегуляція. Через кільця реалізований відведення тепла від поршня. При збільшенні теплового зазору, а також при його зменшенні дана функція виконується менш ефективно.

Необхідно відзначити, що для двигуна набагато небезпечніший зменшений зазор. Якщо мінімальний зазор в замках (теплове простір) скоротити до показника 0.2 міліметра, після нагрівання і виходу двигуна на робочі температури зазор в замку може повністю бути відсутнім. В результаті кільце сильно тисне на стінки циліндра, значно зростає знос кілець, порушується теплообмін, а також підвищується ризик утворення задирів.

Для виконання роботи потрібно спеціальний плоский щуп 0,15 мм, ріжкові ключі на 13 і 17, ключ для провертання колінчастого вала за храповик.

Перед перевіркою і регулюванням теплових зазорів клапанів необхідно зняти кришку трамблера і клапанну кришку двигуна автомобіля, відрегулювати натяг ланцюга (двигуни 2101, 21011, 2103, 2106) або ременя (двигун 2105). Перевірку та регулювання слід проводити на холодному двигуні.

На двигунах задньопривідних автомобілів ВАЗ 2101, 21011, 2103, 2105, 2106 вимірюється тепловий зазор між задньою частиною кулачка распредвала і робочою поверхнею важеля клапана. Він становить 0,14-0,17 мм для впускних і випускних клапанів.

Порядок проведення перевірки та регулювання теплових зазорів клапанів на двигунах автомобілів ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106

- Перевіряємо і регулюємо зазор у 8-го і 6-го клапанів

Повертаємо колінчастий вал за храповик спеціальним ключем за годинниковою стрілкою до моменту збігу настановної мітки на зірочці (шківі) распредвала з виступом-міткою на корпусі підшипників розподільного. Контакт «бігунка» трамблера дивиться на гніздо високовольтного проводу четвертого циліндра в його кришці (для визначення розташування потрібного гнізда при знятій кришці трамблера орієнтуємося на гвинти з чотирьох сторін корпусу трамблера, вони збігаються з розташуванням гнізд).

При збігу міток в четвертому циліндрі відбувається такт стиснення, в третьому впуску. Відповідно 8-й випускний клапан в четвертому і 6-й впускний в третьому циліндрах будуть закриті, між робочою поверхнею їх важелів і тильною стороною кулачків распредвала буде визначений зазор. Його-то і слід перевіряти і регулювати.

Перевіряємо тепловий зазор - вставляємо щуп між кулачком і важелем, він повинен входити з легким защемленням і не «закушує».

Якщо зазор занадто маленький або занадто великий, послаблюємо ключем на 17 контргайку регулювального болта, притримуємо її їм від провертання, іншим ключем на 13, обертаємо регулювальний болт, зменшуючи або збільшуючи зазор. Перевіряємо зазор щупом і якщо він відповідає нормі, затягуємо контргайку, утримуючи регулювальний болт ключем на 13.

- Перевіряємо і регулюємо теплової зазор у 4-го і 7-го клапанів

Для цього повертаємо колінчастий вал на 180º за храповик. Контакт «бігунка» при цьому повертається на 90º і дивиться на другий циліндр. Перевіряємо і якщо необхідно регулюємо теплової зазор.

- Перевіряємо і регулюємо теплові зазориу 1-го і 3-го клапанів

Знову повертаємо колінчастий вал на 180º за храповик. Контакт повертається ще на 90º і дивиться на 1-й циліндр.

- Перевіряємо і регулюємо теплової зазор у 5-го і 2-го клапанів

Знову повертаємо колінчастий вал на 180º за храповик. Контакт повертається ще на 90º і дивиться на 3-й циліндр. Аналогічно проводимо перевірку і регулювання.

Все перевірка і регулювання теплових зазорів клапанів двигуна завершена. Можливо, після її проведення доведеться дещо підкоригувати обороти холостого ходу двигуна регулювальними гвинтами карбюратора.

Таблиця послідовності регулювання теплових зазорів клапанів двигунів 2101, 21011, 2103, 2105, 2106, 2107

Примітки і доповнення

- Теплові зазори в приводі клапанів необхідні для компенсації теплового розширення його елементів в процесі прогріву і. Якщо зазори маленькі або взагалі відсутні - клапана нещільно прикриваються, обгорають їх кромки, процес горіння паливної суміші в камерах згоряння порушується, відповідно знижується потужність і прийомистість двигуна. Підвищується витрата палива. Якщо, навпаки. Зазори занадто великі, чути металевий цокіт під клапанною кришкою на холостому ходу, клапана відкриваються недостатньо, наповнення камер згоряння і подальша їх вентиляція порушується. Знову ж це призводить до падіння потужності і прийомистості двигуна, підвищення витрати палива, нерівномірної його роботі на холостому ходу.

Принцип дії ДВС досить простий - згоряння палива в потрібний час в потрібному циліндрі забезпечує вивільнення енергії і її перетворення в механічну. Але ось для його реалізації потрібні матеріали з заданими властивостями, складне обладнання, Що дозволяє отримувати деталі необхідної форми і з заданими розмірами і допусками, облік змін характеристик вузлів при різних режимах роботи мотора. Одним з факторів, що забезпечують функціонування ДВС, є необхідність витримувати тепловий зазор поршневих кілець.

Навіщо потрібен зазор в замку поршневих кілець?

Спочатку давайте визначимося, про що йде мова. Зовнішній вигляд поршневого кільця показаний на фото нижче:

Конструктивно у ДВС всередині циліндра переміщується поршень. Саме він сприймає надлишковий тиск, що виникає при згорянні палива, і передає його на колінвал. У цьому оманливе простому описі закладені, як мінімум, кілька особливостей:

1. між стінкою циліндра і рухається поршнем треба витримати зазор, що дозволяє повністю використовувати величину виникає надлишкового тиску в камері згоряння;
2. при цьому необхідно забезпечити їх мінімальний контакт для зниження зносу деталей;
3. масло, яке використовується для змащення, має створювати нормальні умовироботи окремих деталей, і в той же час треба виключити його попадання в камеру згоряння;
4. необхідно забезпечити відведення тепла від поршня на стінки блоку циліндрів.

Ось всі ці завдання і вирішують поршневі кільця. Умови, в яких їм доводиться працювати, дуже складні - значне нагрівання і механічні навантаження. Для компенсації впливу температури і передбачається зазор поршневих кілець.

Як працюють і навіщо потрібні теплові зазори поршневих кілець

Існує два типи кілець - ущільнювальні (компресійні) і маслос'емниє, обидва показані на наведеному малюнку

Сама назва говорить про їх призначення:

• ущільнювальні служать для забезпечення герметичності камери згоряння, попереджаючи проникнення з неї продуктів згоряння в картер двигуна;
• маслознімні призначені для видалення зайвої мастила зі стін циліндра.

На старих, малооборотістих двигунах їх стояло по п'ять-шість штук (залежно від марки мотора), але на сучасних ДВС зазвичай використовується три кільця - одне маслос'емноє і два компресійних.

Незважаючи на відмінність в конструкції і призначення, у них є одне спільне - замок. Фактично так називається наявний проміжок між кінцями незамкненою кола. Говорячи про замок, варто пам'ятати, що одне з його призначень - компенсувати теплові розширення, що виникають в кільцях під час їх роботи.

Більшість матеріалів при нагріванні подовжується. При монолітної конструкції кільця, встановленого в циліндр двигуна, будуть виникати напруги, що викликають його деформацію. Уникнути цього дозволяє вільний простір між кінцями на кільцях.

Яким може бути допустимий зазор? При установці на поршень його величина в замку повинна становити від 0,6 до 0,3 мм.

Крім того, треба знати, що потрібно витримувати допустимий боковий зазор між кільцем і стінкою. Необхідно забезпечити його значення в діапазоні від 0,08 до 0,04 мм.

Навіщо це потрібно? Для розуміння того, як працює ущільнювальне кільце, Наведено малюнок нижче.

Під впливом тиску відпрацьовані гази, проходячи в канавці між поршнем і кільцем, впливають з його внутрішньої сторониі збільшують зусилля притиску до циліндра. Саме для такої мети потрібен зазор, в тому числі теплової, що розділяє бічні поверхні цих елементів.

Таким чином, забезпечивши в замку допустимий зазор при установці кілець (між їх кінцями, а також бічною поверхнею і поршнем), будуть створені умови для нормальної роботи мотора в значному інтервалі температур. Крім того, цьому сприяє і правильна взаємна їх установка, показана на малюнку нижче. Головне - забезпечується рознесене положення замків між собою.

Маслос'емниє кільця ставляться нижче компресійних. Їх призначення - видаляти зі стінки циліндра надлишки масла. Його недолік призведе до підвищеного зносу деталей, а надлишок - до потрапляння в камеру згоряння і утворення там нагару. Як працює таке кільце, показано нижче.

Надлишки масла знімаються зі стінок циліндра і відводяться в картер двигуна.
Таким чином, поршневі кільця створюють оптимальні умови для згоряння палива в ДВС, що багато в чому забезпечується їх конструкцією. Крім того, під час установки в замку створюється допустимий зазор, що зберігає їх працездатність при значній зміні умов роботи ДВС.

Конструкція сучасного бензинового або дизельного мотора така, що тільки спільна злагоджена робота окремих вузлів і механізмів дозволяє отримати очікувані характеристики. І якщо розглядати згоряння палива, то забезпечення для цього оптимальних умов залежить від поршневих кілець, а також від того, наскільки витримані теплові зазори в замку при установці на поршень.