Поршневые кольца — что это, зачем они нужны и как работают?

Простой ответ: Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, что предотвращает попадание газообразных продуктов сгорания в масляный поддон. Они регулируют потребление масла, предотвращая попадание избыточного моторного масла в камеру сгорания и как следствие его горения. Правильно функционирующие кольца жизненно важны для максимальной мощности и эффективной работы двигателя.

Подробный ответ: Большинство серийных автомобилей используют три типа поршневых колец:

Верхнее и второе кольца отвечают за плотное нажатие на стенку цилиндра и герметизацию камеры сгорания, удерживая картерные Газы и масло. Маслосъемное кольцо собирает масло со стенок цилиндра по пути вниз по цилиндру, возвращая его обратно в масляный поддон. Поскольку чрезвычайно тонкая пленка масла смазывает поверхность кольца и стенки цилиндра, это нормально, когда какое-то масло горит во время работы двигателя. Однако, что собой представляет «нормальный» расход масла, зависит от типа и состояния износа двигателя.

Когда поршневые кольца становятся изношенными.

Изношенные кольца могут образовывать промежуток между поверхностью кольца и стенкой цилиндра. В процессе горения отработанные газы, которые приводят поршень в движение вниз по цилиндру и поворачивают коленчатый вал, могут пропускаться через поршень и перемещаться вниз по стенке цилиндра и попадать в масляный картер, отбирая с собой лошадиные силы и уменьшая эффективность работы двигателя. Такого рода пропуски также загрязняют моторное масло, снижая его производительность и срок службы.

Залегшие кольца могут привести к такому же сценарию. Чрезвычайно горячие газы из камеры сгорания могут разрушать масло, образуя отложения углерода в кольцевых каналах. Также могут образовываться побочные продукты бензина. Тяжелые отложения заставляют кольца залегать в масло отводящих каналах, и не разжиматься от поршня, образуя тем самым промежуток между кольцом и стенкой цилиндра, что приводит прорыву картерных газов и повышенному расходу моторного масла.

Синий дым из выхлопной труб, затрудненный запуск и потеря мощности.

Последствия изношенных колец часто легко заметить. Чрезмерное потребление масла может привести к выгоранию синего дыма из вашей выхлопной трубы, особенно при запуске до прогрева двигателя, и до того, как кольца расширились в цилиндре. Горение масла также означает, что вам также нужно чаще доливать масло.

Изношенные или залегшие кольца также могут привести к затрудненным запускам и снижению мощности. Когда двигатель останавливается, поршень все еще сжимает топливно-воздушную смесь перед сгоранием. Изношенные кольца, однако, позволяют части топливно-воздушной смеси проходить мимо камеры сгорания, что приводит к снижению компрессии и затрудненному запуску двигателя. Когда он работает, потеря компрессии лишает ваш двигатель мощности.

Предотвращение — лучшая практика

Предотвращение изношенных и застрявших колец жизненно важно для поддержания мощности на максимальном уровне, эффективности и срока службы вашего двигателя. Это начинается с использования высококачественного синтетического масла, которое борется с износом и выдерживает высокие температуры, сохраняя поршни в чистоте. Например, синтетическое моторное масло серии  BG 737 обеспечивает:

• На 75% больше защиты двигателя от износа и потери мощности, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *, продлевая срок службы жизненно важных компонентов, таких как поршни и коленно-шатунный механизм.
• На 93% чистых поршней, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *

Если вы подозреваете, что ваши кольца изношены или залегли, подумайте о том, чтобы использовать масло с большей вязкостью, рекомендованное заводом изготовителем (OEM). Некоторые OEM-производители рекомендуют диапазон вязкости, в зависимости от вашего климата (например, 5W-20, когда он холодный, 10W-30, когда он выше 0ºС). Использование наивысшей рекомендуемой вязкости может помочь сократить зазор между кольцами и стенкой цилиндра.

Вы также можете раскоксовать залегшие кольца, используя качественные очистители BG109 и BG211 или топливные присадки, предназначенную для очистки отложений, таких как очиститель топливной системы бензиновых двигателей BG 208 (044k) и очиститель топливной системы дизельных двигателей BG 244.

 

виды, функции, поломки и их устранение

Виды поршневых колец

Поршневые кольца бывают маслосъемными и компрессионными.

Первые служат для удаления излишков масла с поршня и цилиндра. После прохода этих колец на поверхностях остается тонкая масляная пленка в несколько микрон. В канавках деталей располагаются радиальные отверстия или прорези, по которым собранное моторное масло возвращается в поддон.

Существуют составные маслосъемные кольца с пружинами-расширителями и литые чугунные. Первые состоят из двух тонких колец, а также радиального и осевого расширителей. Их производство не слишком затратно, поэтому составные кольца используются чаще литых. Некоторые поршни оснащаются двумя составными или литыми кольцами. Для того чтобы стабилизировать прижим, чугунные дополняются пружинным расширителем.

Компрессионные кольца отвечают за изоляцию камеры сгорания. На поршни их устанавливается не более трех.

Выделяют верхние и нижнее компрессионные кольца. Первые ускоряют приработку, второе дополнительно герметизирует камеру после маслосъемного кольца. Оно предотвращает попадание газов в картер, препятствует проникновению излишков моторного масла в камеру сгорания, предупреждает детонацию двигателя.

Функции поршневых колец

Обобщая вышесказанное, можно выделить следующие функции поршневых колец:

• Компрессия. Кольца изолируют камеру сгорания от картера. Предотвращая проникновение газов между поршнем и цилиндром, кольца способствуют их наиболее эффективному сжатию
• Экономия моторного масла. Достигается за счет работы маслосъемных колец, которые убирают часть смазки с поверхностей цилиндра и направляют ее в картер
• Теплообмен. Кольца передают тепло от поршня к стенкам цилиндра. При воспламенении топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания возникают температуры до +300 °C. Без отвода тепла высок риск поломки двигателя
• Уменьшение горизонтальных колебаний поршня. Плотно посаженные кольца удерживают поршень строго в горизонтальном направлении и не дают ему «гулять». Благодаря этому предотвращается износ ЦПГ двигателя

Конструкционные материалы для поршневых колец

Поршневые кольца изготавливают из высококачественного чугуна или легированной стали. Чугунные имеют меньший вес и быстрее прирабатываются, однако стальные обладают лучшей термостойкостью и более высоким пределом прочности. Кроме того, стальные кольца требуют нанесения твердого приработочного антифрикционного покрытия.

Чаще всего верхние стальные кольца имеют оловянное или хромовое покрытие, нижние – молибденовое напыление.

Современные силовые агрегаты могут иметь большее количество поршневых колец, чем их «предшественники». Это связано с их более высокой мощностью и необходимостью в интенсивном отводе тепла от поршней.

Типичные неисправности поршневых колец

Износ поршневых колец вызывает увеличение зазора между стенками цилиндра и поршнем. Это приводит к тому, что при воспламенении топливно-воздушной смеси газы проникают в картер и снижают эффективность работы двигателя. Ухудшаются также характеристики моторного масла.

То же самое происходит при залегании колец. Раскаленные газы проникают из камеры сгорания и разрушают масло, вследствие чего в кольцевых каналах образуются отложения. Кроме того могут появляться побочные продукты сгорания топлива.

Из-за тяжелых отложений кольца в канавках залегают, в результате чего снижается подвижность поршня. Из-за образовавшегося между кольцами и стенкой цилиндра зазора происходит прорыв картерных газов, повышается расход моторного масла.

Износ поршневых колец можно определить по некоторыми внешним признакам, например, по синему дыму из выхлопной трубы. Особенно это заметно при холодном пуске двигателя.

Вместе с поршневыми кольцами изнашиваются, как правило, юбки поршней. И если поврежденные кольца нуждаются исключительно в замене, то состояние поршней можно улучшить при помощи специальных антифрикционных покрытий – к примеру, MODENGY Для деталей ДВС.

Данное покрытие обладает широким диапазоном рабочих температур (от -70 до +260 °C), способствует снижению трения и износа поршней, защищает юбки от задиров. Применение покрытия уменьшает расход топлива, повышает мощность двигателя и делает работу силового агрегата менее шумной.

Примечательно, что MODENGY Для деталей ДВС отверждается при комнатной температуре. Покрытие не требует дополнительного оборудования для нанесения, так как имеет удобную аэрозольную фасовку.

Перед нанесением покрытия рекомендуется использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения, но и образует на поверхностях пленку, улучшающую адгезию покрытия.

Замена поршневых колец

Чтобы снять поршневые кольца, нужно развести их края в области замка до тех пор, пока деталь не покинет канавку. Делается это при помощи специальных щипцов или небольшой плоской отвертки.

После снятия колец канавки очищаются от нагара при помощи специального инструмента или старого компрессионного кольца, сломанного на две части.

Перед установкой новых колец следует обратиться к инструкции, которая прилагается к комплекту. В ней описывается последовательность работы и правильное расположение деталей.

После очистки канавок необходимо проверить их на предмет повреждения радиусов и боковых поверхностей.

Установку новых колец начинают с нижнего. Процедура выполняется при помощи специального цангового устройства.

По окончании работы проверяют зазоры боковых поверхностей. Если они превышают 0,1 мм, поршни подлежат замене.

Обкатка двигателя с новыми кольцами производится в течение 3-5 тыс. км. Она включает в себя стандартные действия: прогрев двигателя, запрет длительного простоя на холостом ходу, движение на высоких оборотах, с малой скоростью при повышенных передачах и т.д. По прошествии обкатки двигатель не следует подвергать нагрузкам еще 5-10 тыс. км.

Что такое поршневые кольца? И что они делают? : Блог AMSOIL

В какой-то момент каждый начинающий редуктор или любопытный автолюбитель задается вопросом: Что такое поршневые кольца? А что делают поршневые кольца?

Проще говоря, поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра , что предотвращает попадание продуктов сгорания под давлением в масляный картер. Они также регулируют расход масла , предотвращая попадание избыточного масла в камеру сгорания и его сгорание. Правильно функционирующие кольца жизненно важны для максимальной мощности и эффективности двигателя.

Давайте углубимся.

Что делают поршневые кольца?

Большинство стандартных автомобильных поршней имеют три кольца, как показано здесь на этом новом автомобильном поршне.

Кольца верхнее и второе отвечают за плотное прижатие к стенке цилиндра и герметизацию камеры сгорания, удерживая продукты сгорания внутрь и масло наружу.

Маслосъемное кольцо соскребает масло со стенок цилиндра на пути вниз по цилиндру, возвращая его в масляный картер. Поскольку чрезвычайно тонкая масляная пленка смазывает поверхность контакта кольца со стенкой цилиндра, сгорание некоторого количества масла во время сгорания является нормальным явлением. Однако то, что представляет собой «нормальный» расход масла, зависит от двигателя.

Купить AMSOIL Synthetic Motor Oil

Когда хорошие поршневые кольца выходят из строя

Изношенные кольца могут привести к образованию зазора между поверхностью кольца и стенкой цилиндра. Во время сгорания сжатые газы, которые толкают поршень вниз по цилиндру и вращают коленчатый вал, могут продуваться поршнем и проходить по стенке цилиндра в масляный поддон, забирая с собой мощность и эффективность. Прорыв газов также загрязняет моторное масло, снижая его производительность и срок службы.

Застрявшие кольца могут привести к такому же сценарию. Чрезвычайно горячие продукты сгорания могут разрушать масло, образуя нагар в кольцевых канавках. Побочные продукты бензина также могут образовывать отложения. Сильные отложения приводят к тому, что кольца застревают в канавках, а не возвышаются над поршнем, что приводит к образованию зазора между кольцом и стенкой цилиндра, что способствует прорыву газов и расходу масла.

Синий дым, затрудненный запуск и потеря мощности

Негативные последствия поршневых колец часто легко заметить. Чрезмерный расход масла может привести к появлению клубов синего дыма из выхлопной трубы, особенно при запуске до прогрева двигателя и расширения колец в цилиндре. Сжигание масла также означает, что вам также придется чаще доливать масло.

Изношенные или застрявшие кольца также могут привести к затрудненному запуску и снижению мощности л.с.

Когда двигатель вращается, поршень сжимает топливно-воздушную смесь перед сгоранием. Плохие кольца, однако, позволяют части топлива/воздуха выходить из камеры сгорания, эффективно снижая компрессию двигателя и затрудняя запуск двигателя. Когда он работает, пониженная компрессия лишает двигатель мощности.

На изображении выше верхнее кольцо застряло в своей канавке, на что указывает тот факт, что оно не возвышается над поршнем. Заклинившие поршневые кольца снижают мощность двигателя и позволяют газам сгорания попадать в масляный картер, загрязняя масло.

Поршневые кольца на изображении выше свободно находятся в своих канавках и работают исправно

Лучшее средство профилактики

Предотвращение износа и заедания колец жизненно важно для увеличения мощности, эффективности и срока службы вашего двигателя. Все начинается с использования высококачественного синтетического масла, такого как AMSOIL Signature Series Synthetic Motor Oil, которое борется с износом и выдерживает экстремальные температуры, сохраняя поршни в чистоте.

Если вы подозреваете, что ваши кольца изношены или застряли, рассмотрите возможность использования масла с самой высокой вязкостью, которое рекомендует производитель оригинального оборудования (OEM). Некоторые OEM-производители рекомендуют диапазон вязкости в зависимости от вашего климата (например, 5W-20 в холодную погоду, 10W-30 при температуре выше 0ºF). Использование самой высокой рекомендуемой вязкости может помочь закрыть зазор между кольцами и стенкой цилиндра .

Вы также можете попробовать освободить застрявшие кольца, используя качественную промывку двигателя или топливную присадку, предназначенную для очистки от отложений, например AMSOIL Engine and Transmission Flush или AMSOIL P.i.® Performance Improver.

Магазин AMSOIL Synthetic Motor Oil

Обновлено. Первоначально опубликовано 8 июля 2016 г.

Лучший друг ВАШЕГО масла — поршневые кольцаPerformance Racing Industry

Почему это уплотнение между моторным маслом и дымовыми газами так важно для работы вашего двигателя.

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему жидкость для автоматических трансмиссий «заливается на весь срок службы», а моторное масло по-прежнему необходимо менять каждые 5000 миль? Простой ответ — загрязнение.

Сжигание — мощное, но грязное дело. Помимо того, что выходит из выхлопной трубы, в картер попадают и те же продукты сгорания — угарный газ, оксиды азота, испарившаяся влага и частично сгоревшее топливо. Когда те самые выхлопные газы, которыми мы не хотим дышать (потому что они могут вас убить), просачиваются через поршневые кольца, мы называем это прорывом газов. Эти вредные газы химически воздействуют на моторное масло, поэтому отработанное моторное масло темнеет.

Как сертифицированный специалист по смазке, аналитик по мониторингу масла и член Общества трибологов и инженеров по смазке, я могу сказать вам, что картерные газы загрязняют моторное масло. Реактивные турбинные двигатели испытывают невероятно высокие температуры, но эти смазочные материалы служат значительно дольше, чем масла для двигателей внутреннего сгорания. Почему? В газотурбинных двигателях прорыва газов нет.

Фактически, то же самое базовое масло, которое используется для производства моторных масел, также используется для производства масел для стационарных турбинных двигателей. В то время как моторное масло может прожить 10 000 миль в четырехтактном двигателе, эти турбинные масла прослужат более 10 лет! В чем разница? Турбинные двигатели никогда не подвергают смазку воздействию продуктов сгорания. И двигатели внутреннего сгорания, и турбины выделяют много тепла, но только двигатели внутреннего сгорания подвергают смазку воздействию картерных газов.

Почему моторное масло темнеет? Картерные газы (продукты сгорания, просачивающиеся через поршневые кольца) загрязняют масло, что приводит к изменению цвета.

Не поймите меня неправильно, моторные масла разработаны так, чтобы выдерживать атаки этих злоумышленников. Но факт остается фактом: картерные газы загрязняют и химически разлагают моторное масло. Вот почему высокопроизводительное моторное масло может содержать до 14 различных химических веществ, а масло для реактивных турбин может содержать только четыре различных химических вещества.

Что все это значит? Проще говоря, ваши поршневые кольца — лучший друг вашего моторного масла, потому что они являются уплотнением между моторным маслом и выхлопными газами.

Моторное масло — источник жизненной силы и единственный источник смазки для вашего двигателя. Работа моторного масла заключается в следующем:

1. Охладить смазываемые детали в двигателе.

2. Очистите смазанные детали двигателя.

3. Защитите смазываемые детали двигателя.

4. Передача мощности в гидравлические части двигателя.

Разбавление топливом, влага, сажа и нагрев — все это влияет на способность моторного масла выполнять свою работу, поэтому стоит поддерживать моторное масло в прохладном, чистом и сухом состоянии. При этом ваши поршневые кольца являются единственной линией защиты между продуктами сгорания и вашим моторным маслом.

Поршневое кольцо, изобретенное Джоном Рэмсботтомом в 1854 году (еще до изобретения двигателя внутреннего сгорания), представляет собой уплотнение. Задача поршневого кольца:

1. Герметизировать камеру сгорания и свести к минимуму утечку газов в картер.

2. Улучшить передачу тепла от поршня к стенке цилиндра.

3. Поддерживайте необходимое количество масла между поршнем и стенкой цилиндра.

4. Отрегулировать расход моторного масла, соскребая излишки масла со стенок цилиндров.

Поршневое кольцо — лучший друг вашего масла, по словам Лейка Спид-младшего из Total Seal Piston Rings, который отметил, что беззазорное кольцо уменьшает прорыв газов, тем самым защищая моторное масло от загрязнения.

Когда вы посмотрите на работу моторного масла (охлаждать, очищать и смазывать двигатель) и работу поршневых колец (уплотнять, передавать тепло и дозировать масло), легко увидеть, как они играют взаимодополняющие роли. Чем лучше поршневые кольца справляются со своей работой, тем легче моторному маслу выполнять свою работу, и наоборот.

За более чем 15 лет изучения отчетов об анализе отработанного масла я ни разу не видел низкого износа двигателя при высоком уровне загрязнения масла. На самом деле результаты плохого износа обычно совпадают с высоким уровнем разжижения топлива и другими загрязнениями, связанными со сгоранием.

Однако, когда вы в последний раз думали о моторном масле и сразу думали о поршневых кольцах?

Когда вы думаете о моторном масле сегодня, первое, что, вероятно, приходит на ум, это цинк (ZDDP), и это понятно. Вопросы, связанные с изменениями уровня ZDDP в моторном масле, были в заголовках новостей в нашей отрасли более 15 лет, поэтому понятно, что при упоминании моторного масла думается о цинке. Однако в моторном масле есть нечто большее, чем просто ZDDP, точно так же, как в двигателе есть и другие детали, помимо распределительного вала.

Сегодня у нас есть несколько специальных масел, предназначенных для защиты вашего двигателя.