Поршневі кільця – кільця незамкнутого типу, які встановлюються з мінімальним зазором в спеціальних канавках, виконаних на зовнішній поверхні поршня. Поршневі кільця є ущільнювальним елементом циліндр-поршневої групи, за допомогою якої вдається домогтися необхідної герметизації камери згоряння в двигунах внутрішнього згоряння.
Будова
Поршневі кільця бувають двох типів:
- Компресійні поршневі кільця;
- Маслознімні поршневі кільця;
Сучасні бензинові і дизельні двигуни зазвичай мають 3 кільця:
- перше (верхнє) компресійне кільце;
- друге (нижня) компресійне кільце;
- маслознімне кільце;
Високофорсовані бензинові агрегати можуть мати тільки 1 компресійне кільце, в той час як на поршні дизельного мотора можуть бути встановлені 3 компресійних кільця.
Застосування компресійного поршневого кільця дозволяє реалізувати ковзне герметичне з’єднання і створити ефективне ущільнення лабіринтового типу між поршнем і стінками циліндра.
Завдяки використанню компресійних поршневих кілець вдається уникнути прориву відпрацьованих газів з камери згоряння в надмірній кількості. Поршневі кільця додатково відповідають за регулювання кількості моторного масла, яке залишається на стінках циліндрів для змазування самих кілець і поршнів, і перешкоджають попаданню мастила в камеру згоряння. Вказану функцію виконує маслозмінне, а також частково друге компресійне кільце.
Ще однією функцією поршневих кілець є охолодження поршнів, яке забезпечується завдяки відведенню тепла від поршня шляхом передачі надлишків нагріву на стінки циліндрів.
Кільця в циліндрах двигуна працюють у вкрай важких умовах, так як постійно відчувають серйозні механічні та теплові навантаження. З цієї причини до матеріалу виготовлення, конструкції поршневих кілець і способу їх кріплення на поршні висуваються особливі вимоги. Поршневі кільця виготовляються з чавуну або легованої сталі. Для покращеної зносостійкості на поверхню компресійного кільця в процесі виробництва наносять додаткове покриття. Матеріалом такого покриття виступає хром або молібден.
Поршневі кільця мають спеціальний замок. Замок поршневого кільця фактично являє собою розріз. Завдяки такому замку пружне кільце здатне розтискатися і стискатися подібно пружині. Іншими словами, поршневі кільця являють собою не коло, а мають дугоподібну форму із зазором між кінцями в області розрізу. Після того, як поршневі кільця встановлюється в циліндр, відбувається його стиснення. Зазор в області замка зменшується до показника 0.1-0.5 мм, який визначений конструкцією двигуна. При цьому величина розрізу не дозволяє поршневому кільцю зриватися з посадкового місця на поршні.
Величина зазору поршневих кілець для кожної моделі двигуна є строго визначеним параметром. Збільшення зазору поршневих кілець призводить до розгерметизації і прориву газів з камери згоряння. Результатом стає втрата потужності двигуна. Зменшення зазору поршневого кільця може привести до заклинювання кільця в циліндрі двигуна після теплового розширення.
Заклинювання поршневих кілець викликає поломку самих кілець, утворення задирів на дзеркалі циліндрів і інші пошкодження. Також деякі виробники пропонують спеціальні поршневі кільця без зазорів.
Маслозмінні кільця встановлюються під компресійними, відрізняються більш складною конструкцією. Маслозмінне кільце має форму короба з двома гранями, а також внутрішні щілини. Грані виконують функцію скребка, за допомогою якого зайве масло видаляється зі стінок циліндра. Через щілини маслозмінного кільця мастило відводиться до поршневих дренажних отворів.
Несправність і зношення
Серед найбільш поширених несправностей відзначається знос, руйнування і втрата рухливості поршневих кілець. До прискореного зносу і руйнування часто призводить детонація і перегрів двигуна, втрата рухливості виникає в результаті закоксовки поршневих кілець. Подібна несправність також називається заляганням поршневих кілець, при цьому першими зазвичай залягають маслозмінні кільця.
Зношені кільця можуть утворювати проміжок між поверхнею кільця і стінкою циліндра. У процесі горіння відпрацьовані гази, які заставляють поршень рухатись вниз по циліндру і повертати колінчастий вал, можуть пропускатися через поршень і переміщатися вниз по стінці циліндра і потрапляти в масляний картер, відбираючи з собою кінські сили і зменшуючи ефективність роботи двигуна. Такого роду пропуски також забруднюють моторне масло, знижуючи його продуктивність і термін служби.
Поршневі кільця, що залягли можуть привести до такого ж сценарію. Надзвичайно гарячі гази з камери згоряння можуть руйнувати масло, утворюючи відкладення вуглецю в кільцевих каналах. Також можуть утворюватися побічні продукти бензину. Важкі відкладення змушують кільця залягати в масловідвідних каналах, і не розтискатися від поршня, утворюючи тим самим проміжок між кільцем і стінкою циліндра, що призводить прориву газів картерів і підвищеної витрати моторного масла.
Наслідки зношених кілець часто легко помітити. Надмірне споживання масла може привести до вигорання синього диму з вихлопної труби, особливо при холодному запуску двигуна, і до того, як кільця розширилися в циліндрі. Горіння масла також означає, що вам потрібно частіше доливати масло.
Зношені кільця також можуть привести до утруднених запусків і зниження потужності. Коли двигун зупиняється, поршень все ще стискає паливно-повітряну суміш перед згорянням. Зношені кільця дозволяють частині паливно-повітряної суміші проходити повз камери згоряння, що призводить до зниження компресії і утрудненого запуску двигуна.
Висновки
Своєчасна заміна поршневих кілець допоможе вашому двигуну уникнути зносу і прослужити максимально довго. Запобігання зношенню кілець життєво важливо для підтримки потужності на максимальному рівні, ефективності і терміну служби вашого двигуна. Це починається з використання високоякісного синтетичного масла, яке бореться із зносом і витримує високі температури, зберігаючи поршні в чистоті.
