Чем отличаются поршневые кольца дизельного двигателя от бензинового

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА ДВИГАТЕЛЯ: ФУНКЦИИ, ВИДЫ, МАТЕРИАЛ, ИНТЕРВАЛ ЗАМЕНЫ, ПОЛОМКИ И РЕСУРС

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильными поршневыми кольцами двигателя, каково их основное предназначение, а также, какие существуют разновидности этих немаловажных компонентов силовой установки. Кроме того, расскажем про особенности, из каких материалов изготавливают поршневые кольца и чем различаются детали друг от друга. В заключении поговорим о том, что такое компрессионные и маслосъемные кольца, для чего они нужны и какую роль играют эти ключевые элементы той или иной силовой установки транспортного средства.

Итак, что же такое автомобильные поршневые кольца и какие они бывают? Поршневыми кольцами называются специальные кольца незамкнутого типа, которые имеют небольшой зазор в своем строении и посажены в канавки поршней силовой установки того или иного транспортного средства. Все поршневые кольца подразделяются на два основных вида : на маслосъемные и компрессионные. Чтобы понимать, для чего нужны поршневые кольца автомобилю, необходимо знать, как они функционируют. Об это и другом мы подробно поговорим в нашей статье, чтобы понять, какие задачи выполняют эти ключевые элементы двигателя автомобиля.

Справочно заметим, что на сегодняшний день некоторые автопроизводители на примере компании «БМВ», уже изначально создают силовые установки с повышенным расходом моторного масла, на так называемый угар, в связи со специфической конструкцией поршневых колец. Делается это в первую очередь для того, чтобы максимально снизить потери в процессе функционирования мотора на трения, а также ради меньшего износа цилиндропоршневой группы. Кроме того, из-за такой необычной конструкции элементов двигателя, моторное масло, как бы освежается и тем самым увеличивается межсервисный интервал обслуживания.

1. Из какого материала изготавливают поршневые кольца?

Большинство поршневых колец изготавливается из распространенного материла в автомобилестроении — чугуна. Структура данного материала дает возможность кольцам удерживать моторное масло, тем самым уменьшать износ силовой установки. Наиболее популярной разновидностью чугуна в производстве поршневых колец является ковкий чугун, который в народе называют еще пластичным. Такой вид чугуна обладает множеством положительных качеств, самое главное из которых — это способность упруго деформироваться. Это качество облегчает процесс установки колец в канавки поршней.

Следующий тип материала, из которого изготавливают поршневые кольца — нержавеющая сталь. Данный материал является усовершенствованным видом хромированных чугунных колец. Сама по себе нержавейка — материал, который содержит определенное количество хрома. Такие кольца почти ничем не отличаются по свойствам от хромированных. В отличие от колец, изготовленных из чугуна, стальные элементы способны лучше противостоять высокой температуре, а также ее резкому перепаду.

Кроме вышеописанных материалов существует еще один, который был создан с целью увеличения срока службы колец, а также обеспечения их ускоренной приработки. Этот материал называется молибден. Основа такого материала — чугун, а внешняя поверхность состоит из молибденового покрытия. В отличие от хрома, молибден обладает противоизносными свойствами и имеет большую сопротивляемость механическим воздействиям. На сегодняшний день большинство современных двигателей компонуются поршневыми кольцами из молибдена, так как они более надежны, долговечны чем стальные и чугунные, а также легко прирабатываются к узлам силовой установки.

2. Верхние компрессионные кольца двигателя

Читайте также:  Бензин и газ обороты двигателя

Что такое компрессионные кольца? Это разновидность поршневых колец двигателя автомобиля, которые предотвращают проникновение или прорыв газов из камеры сгорания цилиндров в картер силовой установки. Как правило, наружный диаметр таких колец в свободном состоянии будет меньше внутреннего диаметра цилиндра. Заметим, что небольшой участок компрессионных колец, специально срезан, такой вырез в этих деталях называется замком.

Заметим, что в природе существует большое множество конфигураций компрессионных колец, причем эти отличия на глаз порой трудно различить. Например, кольцо такого вида может иметь специальное небольшое перекручивание, то есть верхняя и нижняя поверхности детали не будут лежать плоско в канавке поршня, а они имеют вид слегка наклоненных. Таким образом, благодаря такой конструкции, верхний и нижний край лицевой поверхности вступают в контакт с отверстием цилиндра.

Как правило, компрессионные кольца производители конструируют таким образом, чтобы максимально ускорить их приработку поверхности к стенкам цилиндров, а также помочь уплотнению детали в верхней и нижней плоскостях канавки, которая служит специально для кольца. Отметим, что параметр перекручивания кольца достаточно мал и в большинстве случаев эта конструкторская особенность делается при помощи стачивания фаски, расположенной на внутреннем крае детали силовой установки.

3. Маслосъемное и второе компрессионное кольца двигателя

Что такое маслосъемные кольца? Это разновидность поршневых колец, которые препятствуют проникновению моторного масла из картера двигателя в камеру сгорания и обеспечивающие снятие излишек масла со стенок цилиндра. Кольца такого типа устанавливают в силовой установке ниже уровня компрессионных. Главным конструкторским отличием маслосъемных колец от компрессионных является наличие у первых специальных сквозных отверстий.

Кроме вышеописанных колец, есть еще один тип, который называется вторым компрессионным. Главной задачей этого элемента двигателя является дополнительное уплотнение верхнего маслосъемного кольца. Как правило, второе кольцо контролирует только газы, которые направляются мимо верхнего кольца, а давление с температурой при этом разнятся от показателей для верхнего компрессионного кольца. Поэтому к материалам и конструкции 2-го компрессионного кольца предъявляются менее требовательные запросы при производстве, так как эти параметры не являются критичными для его основных функций. Таким образом, 2-ое кольцо выполняет функцию, которая помогает маслосъемному кольцу избавится от лишнего моторного масла на стенках цилиндров. Этот процесс уберегает силовую установку от возникновения детонации, благодаря предотвращению попадания излишнего масла в камеру сгорания.

Как мы отмечали ранее, некоторые модели компрессионных колец специально изготавливаются слегка скошенными. Это делается для того, чтобы максимально содействовать функционированию маслосъемного кольца. Скос на таких кольцах, как правило, расположен у верхнего края детали. Принцип работы основного или первого компрессионного кольца осуществляется таким образом, что оно двигается поверх моторного масла при движении вверх в рабочей области цилиндра и удаляет, как скребок излишки технической жидкости при движении вниз. В том случае, если удаление масла по какой-то причине основным кольцом невозможно, то второе кольцо, расположенное за маслосъемным в принудительном порядке, удаляет все оставшееся масло с поверхности стенок цилиндров.

Сегодня на рынке можно встретить в продаже вторые компрессионные кольца без специального зазора. Данные элементы обладают новой и современной конструкцией, которая так и называется «без зазора». Однако отметим, что изготовить кольцо полностью без зазора практически невозможно, так как мы просто потом их не сможем установить на поршень и при этом оно еще будет нерегулируемым, даже в том случае, если будут совсем небольшие отклонения формы отверстия цилиндра от окружности. Поэтому кольца «без зазора» оснащены специальным отверстием или разрезом, просто оно настолько минимально для отвода газов из камеры сгорания, что они проходят мимо элемента. Кстати, справочно для наглядности ниже на изображении продемонстрированы минимальные зазоры в замках поршневых колец.

Читайте также:  Технические характеристики автокрана qy25k5 xcmg двигатель

Благодаря новым технологиям при производстве поршневых колец, которые не обладают выраженными зазорами, узлы двигателя автомобиля благодаря им способны быстрее притереться друг к другу в процессе обкатки. При этом силовая установка способна выдавать чуть большую мощность при диагностике на стенде. Как правило, потребность в без зазорных поршневых кольцах напрямую зависит от того, как функционируют другие кольца мотора. В том случае, если компрессионное кольцо верхнего вида дает качественное уплотнение, то 2-ое, которое без зазора уже особо не играет никакой роли в процессе работы двигателя. Однако в реальности, на современных моторах, 2-ое компрессионное кольцо, которое идет без зазора действительно может быть средством для получения большей мощности и отдачи от силовой установки.

В заключении отметим, что наиболее важным типом поршневых колец для оптимального функционирования двигателя внутреннего сгорания того или иного транспортного средства являются маслосъемные элементы. Особенно важную роль они выполняют в случае систематического использования бензина с низким октановым числом. Благодаря этим кольцам происходит очистка камер сгорания цилиндров и головки поршней от моторного масла, которое их загрязняет. Кроме того, как следствие это способствует выработке силовой установкой максимально возможной мощности при необходимости.

Источник

Поршень двигателя: конструктивные особенности

Поршень двигателя представляет собой деталь, имеющую цилиндрическую форму и совершающую возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Он принадлежит к числу наиболее характерных для двигателя деталей, поскольку реализация термодинамического процесса, происходящего в ДВС, происходит именно при его помощи. Поршень:

  • воспринимая давление газов, передает возникающее усилие на шатун;
  • герметизирует камеру сгорания;
  • отводит от неё излишек тепла.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

  • высокую механическую прочность;
  • хорошую теплопроводность;
  • малую плотность;
  • незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
  • хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть:

  • литыми;
  • коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструктивные особенности поршня определяются его предназначением

Основными условиями, определяющими конструкцию поршня, являются тип двигателя и форма камеры сгорания, особенности процесса сгорания, проходящего в ней. Конструктивно поршень представляет собой цельный элемент, состоящий из:

Отличается ли поршень бензинового двигателя от дизельного? Поверхности головок поршней двигателей бензинового и дизельного конструктивно отличаются. В бензиновом двигателе поверхность головки — плоская или близкая к ней. Иногда в ней выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Для поршней двигателей, оборудованных системой непосредственного впрыска топлива (СНВТ), свойственна более сложная форма. Головка поршня в дизельном двигателе значительно отличается от бензинового, — благодаря выполнению в ней камеры сгорания заданной формы, обеспечивается лучшее завихрение и смесеобразование.

Поршневые кольца: виды и состав

Уплотняющая часть поршня включает в себя поршневые кольца, обеспечивающие плотность соединения поршня с цилиндром. Техническое состояние двигателя определяется его уплотняющей способностью. Зависимости от типа и предназначения двигателя выбирается число колец и их расположение. Наиболее распространенной схемой является схема из двух компрессионных и одного маслосъемного колец.

Читайте также:  Двигатель дельта принцип работы

Изготавливаются поршневые кольца, в основном, из специального серого высокопрочного чугуна, имеющего:

  • высокие стабильные показатели прочности и упругости в условиях рабочих температур на протяжении всего периода службы кольца;
  • высокую износостойкость в условиях интенсивного трения;
  • хорошие антифрикционные свойства;
  • способность быстрого и эффективного прирабатывания к поверхности цилиндра.

Благодаря легирующим добавкам хрома, молибдена, никеля и вольфрама, термостойкость колец значительно повышается. Путем нанесения специальных покрытий из пористого хрома и молибдена, лужения или фосфатирования рабочих поверхностей колец улучшают их прирабатываемость, увеличивают износостойкость и защиту от коррозии.

Основным предназначением компрессионного кольца является препятствование попаданию в картер двигателя газов из камеры сгорания. Особенно большие нагрузки приходятся на первое компрессионное кольцо. Поэтому при изготовлении колец для поршней некоторых форсированных бензиновых и всех дизельных двигателей устанавливают вставку из стали, которая повышает прочность колец и позволяет обеспечить максимальную степень сжатия. По форме компрессионные кольца могут быть:

  • трапециевидные;
  • тбочкообразные;
  • тконические.

При изготовлении некоторых колец выполняется порез (вырез).

На маслосъемное кольцо возлагается функция удаления излишков масла со стенок цилиндра и препятствование его проникновению в камеру сгорания. Оно отличается наличием множества дренажных отверстий. В конструкциях некоторых колец предусмотрены пружинные расширители.

Форма направляющей части поршня (иначе, юбки) может быть конусообразной или бочкообразной, что позволяет компенсировать его расширение при достижении высоких рабочих температур. Под их воздействием форма поршня становится цилиндрической. Боковую поверхность поршня с целью снижения вызванных трением потерь покрывают слоем антифрикционного материала, в этих целях используется графит или дисульфид молибдена. Благодаря отверстиям с приливами, выполненным в юбке поршня, осуществляется крепление поршневого пальца.

Состав поршневой группы

Узел, состоящий из поршня, компрессионных, маслосъемных колец, а также поршневого пальца принято называть поршневой группой. Функция её соединения с шатуном возложена на стальной поршневой палец, имеющий трубчатую форму. К нему предъявляются требования:

  • минимальной деформации при работе;
  • высокой прочности при переменной нагрузке и износостойкости;
  • хорошей сопротивляемости ударной нагрузке;
  • малой массы.

По способу установки поршневые пальцы могут быть:

  • закреплены в бобышках поршня, но вращаться в головке шатуна;
  • закреплены в головке шатуна и вращаться в бобышках поршня;
  • свободно вращающимися в бобышках поршня и в головке шатуна.

Пальцы, установленные по третьему варианту, называются плавающими. Они являются наиболее популярными, поскольку их износ по длине и окружности является незначительным и равномерным. При их использовании опасность заедания сведена к минимуму. Кроме того, они удобны при монтаже.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

  • системой охлаждения от стенок цилиндра;
  • внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
  • частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

  • разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
  • масляного тумана в полости цилиндра;
  • впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
  • циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Видео — работа двигателя внутреннего сгорания (такты, поршень, смесь, искра):

Видео про четырёхтактный двигатель — принцип работы:

Источник

Adblock
detector