Как смазывается поршень в цилиндре двигателя?
Bis-auto.ru

Автомобильный портал

Как смазывается поршень в цилиндре двигателя?

Смазка цилиндров

Втулки цилиндров нуждаются в непрерывной и достаточной смазке для уменьшения потерь на трение и износа поршневых колец и зеркала цилиндра. Масляная пленка уплотняет зазор между кольцами и втулкой, а также выполняет функцию ингибитора коррозии. Некоторое количество масла попадает в канавку, уменьшая износ поверхностей канавки и кольца, и обеспечивая свободное перемещение кольца в канавке при его следовании за профилем втулки при движении поршня.

Внутренняя полость цилиндра мощных крейцкопфных дизелей полностью изолирована от картера, и каждая втулка имеет собственную отдельную систему смазки, обеспечивающую дозированную подачу смазочного масла. Для двигателей, работающих на тяжелом топливе, применяют специальные цилиндровые масла. Они имеют повышенную щелочность (обычно с числом нейтрализации 70) для нейтрализации кислот, образующихся при сгорании серы, присутствующей в топливе. Цилиндровое масло должно сохранять вязкость при высоких температурах, быть стойким к окислению и коксованию, хорошо распыляться и удерживаться в виде пленки на рабочих поверхностях. Для предохранения от задиров зеркала цилиндра и уменьшения износа колец из-за нагарообразования требуется высокая термоокислительная стабильность масел.

В процессе эксплуатации щелочные присадки срабатываются, происходит «старение» масла. Поэтому повторное использование отработавшего масла не допускается.

Масло подается в цилиндр через несколько сверлений во втулке (обычно 6-8), расположенных равномерно по окружности в определенных положениях по высоте, в соответствии с положениями поршня. Впрыск масла осуществляется импульсами давления от механических лубрикаторов с приводом от распределительного вала, которые могут индивидуально регулироваться на заданный расход масла. Связь масляных насосов с главным машинным регулятором позволяет одновременно с изменением подачи топлива (изменением мощности двигателя) изменять количество смазки, подаваемой в цилиндры. Лубрикаторы присоединяются к смазочным отверстиям втулки через невозвратные клапаны, предотвращающие прорыв горячих газов в систему смазки.

Идеальный лубрикатор должен быть отрегулирован так, чтобы впрыскивать масло точно между поршневыми кольцами в момент прохождения ими смазочного отверстия. На практике, вследствие люфтов и эластичности системы, достичь такой точности не удается, вследствие чего масло просто впрыскивается в полость цилиндра под кольцами при ходе поршня вверх. Аккумулятор, соединенный с каждым лубрикатором, способен накапливать некоторое количество масла, превышающее однократную подачу, задерживая впрыск масла до тех пор, пока давление в цилиндре не снизится до предела срабатывания невозвратного клапана. Вследствие этого в область горячих газов с повышенным давлением масло вообще не подается.

Расположение точек смазки по вертикали зависит от конструкции машины. Они должны быть удалены от камеры сгорания, с ее высокими температурами и давлением, а также от окон, через которые может выбрасываться излишек смазочного масла. Распределение подачи по окружности втулки осуществляется канавками для стока масла, расположенными под углом, по которым масло растекается под действием гравитации, снижая эффект соскабливания его кольцами. Распределение масла по длине цилиндра осуществляется кольцами при их возвратно-поступательном движении.

Механические лубрикаторы должны быть включены в работу перед запуском двигателя, чтобы обеспечить подготовку трущихся поверхностей к движению и началу подачи масла при первых же оборотах.

Подача масла должна быть временно увеличена в периоды приработки после замены цилиндровых втулок или поршневых колец. На двигателях с противоположно движущимися поршнями каждая втулка снабжена двумя комплектами смазочных отверстий, каждый из которых обеспечивает смазку одного поршня. Вследствие более высоких рабочих температур подача смазочного масла к верхнему (выхлопному) поршню должна быть выше.

В двигателях тронкового типа могут устанавливаться такие же цилиндровые лубрикаторы, как и в крейцкопфных. Однако, вследствие меньших диаметров цилиндров обычно используют меньшее количество смазочных точек по окружности втулки. Так как большинство таких двигателей четырехтактные, они не имеют окон в цилиндровой втулке, через которые возможен унос масла. Средняя температура цилиндра понижена за счет охлаждения за время тактов выхлопа-всасывания. Поэтому к системе смазки для таких дизелей предъявляются менее жесткие требования, чем для двухтактных. Часто смазка цилиндров осуществляется простым разбрызгиванием масла из картера, которое попадает в виде капель или тумана на открытую нижнюю поверхность зеркала цилиндра. Это может вызвать даже избыточное количество смазочного масла, которое при больших оборотах удаляется маслосъемными кольцами и возвращается обратно в картер. Отработанное масло из цилиндра также стекает в картер, и смешивается с общим объемом, циркулирующим в системе смазки цилиндров и подшипников. Таким образом, смазочное масло должно быть единым, пригодным для смазки как цилиндров, так и подшипников. Для двигателей с тронковыми поршнями, работающими на тяжелых топливах, необходимо использовать щелочные присадки, с повышением числа нейтрализации до 30-40. Активные вещества этих добавок расходуются при контакте с продуктами сгорания, поэтому необходим постоянный контроль качества картерного масла. Стабильность смазочных характеристик обеспечивается постоянной подпиткой системы свежим маслом.

Работа двигателя в условиях недостаточной смазки цилиндров приводит к повышенному износу цилиндровых втулок и поршневых колец. При использовании тяжелых топлив усиливается их коррозия. Ухудшение уплотнения поршневых колец вызывает прорыв горячих газов в пространство под поршнем, приводя к перегреву деталей движения, быстрому износу трущихся поверхностей и возможному заклиниванию. В тронковых двигателях возникает также опасность взрыва в картере. Избыточная смазка может вызывать повышенное нагарообразование, залипание поршневых колец с последующей их поломкой и вероятностью прорыва газов в картер. В двигателях с турбонаддувом это вызывает также занос твердыми продуктами турбонагнетателя и каналов системы выхлопа и продувки.

avtozavisim › Блог › Система смазки двигателя

Система смазки двигателя комбинированная: под давлением и разбрызгиванием. Маслом под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, упорные подшипники коленчатого и распределительного валов, втулки коромысел и верхние наконечники штанг толкателей. Остальные детали смазываются разбрызгиванием маслом.
В систему смазки входят маслоприемники, масляный насос (установлен внутри масляного картера) с редукционным клапаном, масляные каналы, фильтры очистки масла с перепускным клапаном, масляный картер, измеритель уровня масла, маслоналивной патрубок с крышкой-фильтром вентиляции картера и масляный радиатор (установлен перед радиатором охлаждающей жидкости) с ограничительным клапаном и запорным краном.
Масло, забираемое насосом из масляного картера, поступает через маслоприемник 19 по каналам в корпусе насоса и наружной трубке в корпус масляного фильтра. Далее, пройдя через фильтрующий элемент, масло направляется в полость второй перегородки блока цилиндров, откуда по сверленному каналу — в продольный масляный канал 12. Из продольного канала масло по наклонным каналам 27 и 26 и каналу 25 в перегородке блока подается на коренные подшипники коленчатого из пятой опоры распределительного вала и в полость блока между валом и заглушкой, отводится в картер через отверстие 15 в шейке вала. На шатунные шейки масло поступает по каналам 24 в шейках и каналу 29 в шейке коленчатого вала. В ось коромысел масло подводится от задней опоры распределительного вала, имеющего посередине кольцевую канавку 13, которая сообщается через каналы 6, 5 и 4 в блоке, головке цилиндров и в четвертой стойке оси коромысел с осью коромысел. Через отверстия 2 в оси коромысел масло поступает на втулки коромысел и далее по каналам 9, 8 и 10 в коромыслах и регулировочных винтах на верхние наконечники штанг толкателей. К шестерням привода распределительного вала масло подводится по трубке 23, периодически сообщающейся с масляным каналом в блоке через канавки 21 на шейке первого подшипника распределительного вала. Из выходного отверстия тpубки, имеющей малый диаметр, в момент, когда она сообщается с масляным каналом, выбрасывается струя масла, направленная на шестерни. Через канал в шейке первого подшипника распределительного вала масло из тех же канавок шейки поступает и на упорный фланец распределительного вала. Шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания смазывается струей масла, выбрасываемой из канала 16 в блоке, соединенного с четвертой опорой распределительного вала, также имеющей кольцевую канавку. Стенки цилиндров смазываются брызгами масла от струи, выбрасываемой из отверстия 28 в нижней головке шатуна при совпадении этого отверстия с каналом 29 в шейке коленчатого вала. Все остальные детали (стержень клапана, торец клапана, ось привода масляного насоса и распределителя зажигания, кулачки распределительного вала) смазываются маслом, вытекающим из зазоров в подшипниках и разбрызгиванием движущимися деталями двигателя.
Подшипники водяного насоса смазываются через отдельную масленку, установленную на его корпусе.
В систему включен масляный радиатор 22. Масло в него поступает через штуцер, который крепит наружную трубку к блоку, предохранительный клапан и кран по резиновому шлангу. Охлажденное масло также по резиновому шлангу отводится в нижнюю часть крышки распределительных шестерен, откуда сливается в картер. На месте входа в крышку имеется перегородка, препятствующая излишнему разбрызгиванию масла.
Емкость системы смазки 6 л. Масло заливается в картер через патрубок (расположен на крыше коромысел) с крышкой-фильтром 1 для вентиляций картера. Уровень масла контролируется по меткам «П» и «0» на стержне указателя уровня. Уровень масла следует поддерживать вблизи метки «П», не превышая ее. Повышение уровня выше метки «П» нежелательно, так как кривошипные головки шатунов будут задевать за поверхность масла, вызывая образование в картере чрезмерного масляного тумана. Это вызывает забрызгивание свечей, интенсивное образование нагара на днищах поршней и стенках камеры сгорания, закоксовывание колец, дымление двигателя и повышенный расход масла. Понижение уровня масла ниже метки «0» опасно, так как при этом прекращается подача масла в систему и возможно выплавление подшипников. Необходимо иметь в виду, что для перетекания заливаемого при заправке масла из-под крышки коромысел в картер или для отекания масла, обильно разбрызганного во время работы на стенки, требуется некоторое время. Поэтому уровень масла следует проверять через несколько минут после заливки или остановки двигателя. После замены масла нужно пустить двигатель и дать ему поработать несколько минут. Спустя некоторое время проверяют уровень масла как указано выше.
Сливать масло для замены нужно только на горячем двигателе. В этом случае масло имеет меньшую вязкость и хорошо стекает. При смене масла следует также слить отстой из масляного фильтра и сменить фильтрующий элемент. Рекомендуется промывать и систему через одну смену масла. Для этого после слива масла из горячего двигателя в картер заливают промывочное масло ВНИИНП-ФД, пускают двигатель и дают ему поработать с малой частотой вращения 10 минут. Затем сливают промывочное масло, заменяют фильтрующий элемент и заливают свежее масло согласно карте смазки.
Давление в системе смазки при средних скоростях движения автомобиля (примерно 50 км/ч) и выключенном масляном радиаторе должно быть 2-4 кгс/см2. Оно может повыситься на непрогретом двигателе до 4,5 кгс/см2 и упасть в жаркую погоду до 1,5 кгс/см2. Уменьшение давления масла при средней частоте вращения ниже 1 кгс/см2 и при малой частоте вращения холостого хода ниже 0,5 кгс/см2 свидетельствует о неисправностях в системе смазки или о чрезмерном износе подшипников коленчатого и распределительного валов. Дальнейшая эксплуатация двигателя в этих условиях должна быть прекращена.
Давление масла определяется указателем на щитке приборов, датчик которого ввернут в корпус масляного фильтра. Кроме этого, система снабжена сигнальной лампой аварийного давления масла, датчик которого ввернут в отверстие в нижней части фильтра. Сигнальная лампа находится на панели приборов, светится красным светом при понижении давления в системе ниже 0,4-0,9 кгс/см2. Эксплуатировать автомобиль со светящейся лампой аварийного давления масла нельзя. Допустимо лишь кратковременное свечение лампы при малой частоте вращения холостого хода. Если система исправна, то при некотором повышении частоты вращения лампа гаснет.

Читать еще:  Что такое форсирование двигателя?

1. Фильтр вентиляции картера — крышка маслоналивной горловины. 2. Отверстие для подвода масла к коромыслу. 3. Отверстие для смазки. 4. Вертикальный канал в блоке и головке цилиндров. 5. Горизонтальный канал в блоке и головке цилиндров. 6. Вертикальный канал в блоке и головке цилиндров. 7. Маслоотражательный колпачок. 8. Поперечное сверление в регулировочном винте. 9. Канал в коромысле для подвода масла к регулировочному винту. 10. Канал в регулировочном винте. 11. Маслосьемное поршневое кольцо. 12. Продольный масляный канал. 13. Канавки на шейках распределительного вала. 14. Распределительный вал. 15. Отверстие для слива. 16. Каналы для подвода масла к шестерням. 17. Заглушки. 18. Сливная пробка масляного картера. 19. Маслоприемник. 20. Сливная пробка масляного фильтра. 21. Канавки на шейке распределительного вала. 22. Масляный радиатор. 23. Трубка подвода масла на шестерни распределительного вала. 24. Канал в коленчатом вале для подвода масла к шатунной шейке. 25. Канал коренного подшипника коленчатого вала. 26. Канал для подвода масла к шейкам распределительного вала. 27. Канал для подвода масла к коренным подшипникам коленчатого вала. 28. Канал в шатуне для смазки зеркала цилиндра. 29. Канал в шатунной шейке коленчатого вала. 30. Полость в шатунной шейке коленчатого вала. 31. Пробка крана масляного радиатора. 32. Корпус крана масляного радиатора. 33. Корпус предохранительного клапана масляного радиатора. 34. Клапан. 35. Пружина клапана. 36. Колпак клапана.

SneiKSlik › Blog › Система смазки двигателя

Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов перемещаются относительно друг друга. Этому перемещению препятствует сила трения, величина которой зависит от относительной скорости перемещения, удельного давления деталей одной на другую и от точности обработки трущихся поверхностей. Для преодоления сил трения бесполезно затрачивается мощность двигателя. Помимо этого, трение деталей вызывает их нагрев. При чрезмерном нагреве зазоры между деталями уменьшатся настолько, что деталь перестанет перемещаться, т.е. заклинится.

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения трения является ввод слоя смазки между трущимися поверхностями. Смазка, прилипая к поверхности, создает на ней прочную пленку, которая, разделяя детали, заменяет сухое трение между ними трением частиц смазки между собой. Так как в работающем двигателе масло беспрерывно циркулирует, оно одновременно охлаждает трущиеся детали и уносит твердые частицы, образовавшиеся в результате их износа. Помимо того, детали, смазываемые маслом, меньше подвержены действию коррозии, а зазоры между ними значительно уплотняются.

На современные системы смазки, кроме вышеперечисленных,
возлагаются еще и управляющие функции. Моторное масло работает в гидрокомпенсаторах тепловых зазоров клапанов, гидронатяжителях привода ГРМ, системах регулирования фаз газораспределения.

Подача масла к трущимся поверхностям должна быть бесперебойной. При недостаточной подаче масла теряется мощность двигателя, повышается износ деталей и в результате их нагрева возможно выплавление подшипников, заклинивание поршней и остановка двигателя. Избыточная подача масла приводит к проникновению его в камеру сгорания, что увеличивает отложение нагара и ухудшает условия работы свечей зажигания.

Так как отдельные детали двигателя работают в неодинаковых условиях, то смазка их также должна быть неодинакова. К наиболее нагруженным деталям масло подается под давлением, а к менее нагруженным – самотеком или разбрызгиванием. Системы, в которых смазка деталей производится разными способами, называются комбинированными.

При работе двигателя масляный насос обеспечивает непрерывную циркуляцию масла по системе. Под давлением оно поступает в масляный фильтр, а далее к коренным и шатунным подшипникам коленвала, поршневым пальцам, опорам и кулачкам распредвала, оси коромысел привода клапанов. В зависимости от конструкции мотора масло подается под давлением к валу турбокомпрессора, на внутреннюю поверхность поршней для их охлаждения, в гидротолкатели клапанов и исполнительные механизмы систем фазовращения.

На поверхности цилиндров масло попадает путем разбрызгивания через отверстия в нижней головке шатуна или форсунки в нижней части блока цилиндров. Попадая на стенки цилиндров, оно снижает трение при движении поршня и обеспечивает свободу перемещения компрессионных и маслосъемных колец.

Со смазанных под давлением деталей капли масла падают в поддон. Попадая на вращающиеся части кривошипно-шатунного механизма, они разбрызгиваются, создавая в картере так называемый масляный туман. Оседая на деталях двигателя, он обеспечивает их смазку. Осажденное масло затем стекает в поддон картера, и цикл повторяется вновь.

Устройство системы смазки

Система смазки двигателя включает в себя поддон картера с пробкой слива масла, масляный насос с редукционным клапаном, маслоприемник с сетчатым фильтром, масляный фильтр с предохранительным и перепускным клапанами, систему масляных каналов в блоке цилиндров, головке цилиндров, коленчатом и распределительном валах, датчик давления масла с контрольной лампой и маслозаливную горловину. В некоторых двигателях в систему смазки включен масляный радиатор.

Поддон картера представляет собой резервуар для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, на котором нанесены метки максимально и минимально возможного уровня. Из поддона масло поступает через маслоприемник с сетчатым фильтром к масляному насосу. Маслоприемник может быть неподвижным или плавающего типа. Емкость системы смазки легкового автомобиля, в зависимости от объема и типа двигателя, может составлять от 3,5 до 7,5 литров. Причем указываемая в инструкции емкость имеет два значения — одно относится непосредственно к системе смазки двигателя, а второе указывает на необходимое количество масла с учетом емкости масляного фильтра.

В зависимости от конструкции двигателя давление масла в нем должно составлять от 2 до 15 бар. Масляный насос служит для создания необходимого давления в системе смазки и подачи масла к трущимся поверхностям. Масляный насос может иметь привод от коленчатого вала, распределительного вала или дополнительного приводного вала.

В автомобильных двигателях в основном применяются шестеренные насосы в силу своей простоты и дешевизны. Они бывают двух типов: с наружным и внутренним зацеплением. В первом шестерни насоса расположены рядом, а во втором – одна шестерня внутри другой. Поэтому насос с внутренним зацеплением более компактен. Ведущая шестерня устанавливается на приводном валике, а ведомая свободно вращается. Шестерни устанавливают в корпусе насоса с небольшими зазорами. Во время работы вращающиеся в разные стороны шестерни захватывают масло из поддона и переносят его во впадинах между зубьями в масляную магистраль. При повышении частоты вращения коленвала производительность насоса пропорционально возрастает, в то время как потребление масла самим двигателем меняется незначительно. Кроме того, шестеренные насосы не создают высокого давления, отнимают до 8% мощности мотора и не всегда способны обеспечить работу систем современного автомобиля (например, систем изменения фаз газораспределения). Поэтому были разработаны масляные насосы регулируемой производительности, которые способны создавать более высокие значения давления масла, отнимают меньше мощности у двигателя и обеспечивают постоянство давления в системе, независимо от оборотов коленвала. К таким конструкциям относятся, например, пластинчатый (шиберный) насос, героторный насос и насос с маятниковыми золотниками.

В некоторых двигателях устанавливают двухсекционные масляные насосы. Первая секция предназначена для подачи масла в систему смазки двигателя, вторая – для подачи масла в масляный радиатор.

Производительность масляного насоса рассчитывается с запасом так, чтобы даже при самых неблагоприятных условиях эксплуатации (высокие температуры, износ деталей и др.) давление в системе оставалось достаточным для подвода масла к трущимся поверхностям. Однако при этом в непрогретом двигателе давление масла может превысить допустимые значения. Для предотвращения разрушения масляных магистралей в системах смазки с нерегулируемым насосом служит редукционный клапан. Самая распространенная конструкция представляет собой плунжер и пружину установленные в корпусе с отверстиями. При избыточном давлении в системе плунжер, сжимая пружину, перемещается, и часть масла поступает обратно в поддон картера. Величина давления, при которой срабатывает клапан, зависит от жесткости пружины. Устанавливается редукционный клапан на выходе масляного насоса. В некоторых системах устанавливают редукционный клапан и в конце масляной магистрали – для предотвращения колебаний давления при изменении гидравлического сопротивления системы и расхода масла.

Качество масла в двигателе снижается с течением времени, так как оно засоряется мелкой металлической пылью, появляющейся в результате износа деталей, частицами нагара, образовывающегося в результате сгорания его на стенках цилиндров. При высокой температуре деталей масло коксуется, образуются смолы и лакообразные продукты. Все эти примеси являются вредными и оказывают существенное влияние на ускорение износа деталей автомобиля. Для очистки масла от вредных примесей в системе смазки устанавливается фильтр, который заменяется при каждой смене масла.

В жаркое время года и при эксплуатации автомобиля в тяжелых дорожных условиях температура масла настолько повышается, что оно становится очень жидким и давление в системе смазки падает. Для предотвращения разжижения масла в систему смазки могут включаться масляные радиаторы. Они бывают двух типов: с воздушным и с жидкостным охлаждением. Первые устанавливаются перед радиатором системы охлаждения и охлаждаются потоком воздуха. Вторые включаются в контур системы охлаждения, что обеспечивает постоянство температуры масла во время работы двигателя и быстрый подогрев его при пуске холодного двигателя. Масло проходит по трубкам радиатора, которые омываются охлаждающей жидкостью. В таких системах смазки устанавливается термостат. Термостат не допускает подачу масла в радиатор, пока оно не прогреется до рабочей температуры. Затем он открывается, и масло начинает поступать в радиатор, где происходит его охлаждение. В более простых конструкциях радиатор подключается вручную водителем с помощью краника.

Для контроля давления масла в системе смазки устанавливается датчик с контрольной лампой красного света на панели приборов. Ее мигание или свечение при работе двигателя сигнализирует о недопустимом снижении давления. В этом случае двигатель необходимо немедленно заглушить. В некоторых автомобилях датчик давления масла может быть связан с блоком управления, который при опасном снижении давления сам останавливает двигатель. Кроме контрольной лампы, в комбинацию приборов могут включаться указатель давления масла и указатель температуры масла. На некоторых современных автомобилях, кроме датчика давления, ставят и датчик контроля уровня масла вместе с контрольной лампой уровня.

В картере работающего двигателя через зазоры, имеющиеся между зеркалом цилиндра и кольцами, проникают пары топлива и отработавшие газы. Пары топлива конденсируются и разжижают смазку, а отработавшие газы, содержащие в себе пары воды и сернистые соединения, также отрицательно влияют на качество масла и уменьшают срок его службы. Помимо этого, отработавшие газы создают в картере избыточное давление, которое «выдавливает» масло из двигателя через уплотнения. Особенно характерна такая ситуация для изношенных моторов. Поэтому газы необходимо выводить. Но так как они токсичны, то их не просто выбрасывают в атмосферу, а смешав с воздухом, дожигают в цилиндрах.

Читать еще:  Можно ли ездить с горящим чеком двигателя?

Для этого служит система принудительной вентиляции картера. Основными ее частями являются клапан, маслоотделитель и воздушные шланги. Воздух из впускного тракта через шланг системы вентиляции поступает в картер, где смешивается с картерными газами, а затем через клапан снова направляется во впускной коллектор. Производительность системы зависит от нагрузки двигателя. При малых оборотах разряжение на впуске высокое, плунжер клапана системы вентиляции открыт немного, поэтому и количество пропускаемых картерных газов невелико. С ростом оборотов разряжение падает, и клапан открывается на большую величину – соответственно и увеличивается объем пропускаемых картерных газов. Маслоотделитель предотвращает попадание масляного тумана во впускной тракт и, соответственно, в цилиндры двигателя. В маслоотделителе скорость истечения картерных газов вначале замедляется, а затем они приводятся во вращательное движение. В результате капли масла осаждаются на стенках и стекают в поддон.

🔎 Основные неисправности системы смазки

Внешними признаками неисправности системы смазки являются пониженное или повышенное давление масла в системе и ухудшение качества масла вследствие загрязнения.

Понижение давления возможно в результате недостаточного уровня масла, разжижения его, подтекания через неплотности в соединениях, загрязнения сетчатого фильтра маслоприемника, износа деталей масляного насоса, заедания редукционного клапана в открытом положении и вследствие износа подшипников коленчатого и распределительного валов.

Проверять уровень масла следует на прогретом двигателе, но не сразу после его остановки, а через 3-5 минут с тем, чтобы масло успело стечь. Если уровень ниже нормы, необходимо долить масло в поддон картера, предварительно выявив и устранив причину. Внешним осмотром выявляются течи масла из-под крышки привода распределительного вала, крышки клапанного механизма, блока цилиндров, масляного фильтра, а также из пробки заливной горловины, через штуцер датчика давления масла, из-под крышки маслоотделителя системы вентиляции картера и через уплотнитель маслоизмерительного щупа. Уровень масла может падать вследствие износа сальников стержней клапанов, износа и закоксовывания поршневых колец или их поломки, износа поршней и их канавок, износа цилиндров двигателя, износа стержней клапанов и их направляющих втулок, а также закоксовывания прорезей маслосъемных колец или заполнение их масляными отложениями. Эти неисправности приводят к повышенному расходу масла и, соответственно, падению давления в системе.

Повышение давления в системе смазки возможно вследствие применения масла с повышенной вязкостью, заедания редукционного клапана в закрытом положении и засорения маслопроводов.

Так как коленвал совершает вращательное движение, то под действием центробежных сил на стенках его масляных каналов откладываются продукты износа двигателя. Со временем проходное сечение этих каналов уменьшается настолько, что шатунный подшипник начинает испытывать масляное голодание. Усиленному загрязнению каналов способствует применение некачественного или не соответствующего двигателю масла, регулярная эксплуатации мотора в интенсивных режимах и несвоевременная замена масла.

Каналы подвода масла к гидрокомпенсаторам со временем также могут закоксовываться, и тогда гидрокомпенсатор перестает работать. Если его заклинит при открытом клапане, это приведет к выбиванию клапана поршнем. При этом разрушается сам гидрокомпенсатор и возможны повреждения распредвала, поршней, шатунов и появление трещин в головке блока цилиндров. Вероятны масляные проблемы и с гидронатяжителями, обеспечивающими натяжку ремней и цепей привода распредвалов. Их каналы также забиваются, что может стать причиной поломки ГРМ и разрушения головки блока цилиндров. При наличии в ГРМ механизма изменения фаз газораспределения грязь может спровоцировать отказ или нарушение его работы.

При эксплуатации автомобиля возможны случаи, когда может быть неисправен указатель давления масла. Для проверки правильности действия указателя давления вместо датчика ввертывают штуцер контрольного манометра и, сравнивая показания с проверяемым прибором, судят о его работе.


Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

Смотрите также

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого ДВС. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее ДВС.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

  • Головку (днище)
  • Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
  • Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных ДВС отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными ДВС, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем) производятся сегодня поршневые кольца – части ЦПГ, которые наиболее подвержены износу и деформациям.

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя при температуре, достигающей +2000 °С, сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

Читать еще:  Как правильно наносить герметик на поддон двигателя?

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

  • На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
  • Посадочные места под гильзу деформируются
  • Днища поршней оплавляются и прогорают
  • Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
  • На теле поршней возникают различные деформации
  • Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
  • Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. – все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывала свой ресурс полностью, рекомендуется:

  • Использовать моторное масло, рекомендованное автопроизводителем
  • Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
  • Следить за температурным режимом работы двигателя, не допуская его перегрева и холодного запуска
  • Регулярно проводить диагностику автомобиля
  • Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Присоединяйтесь

© 2004 – 2020 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

Кольца поршневые: герметичность и смазка цилиндро-поршневой группы

В любом современном поршневом моторе присутствуют детали, обеспечивающие герметичность камеры сгорания и смазку цилиндров — поршневые кольца. Все о поршневых кольцах, их существующих типах, конструктивных особенностях и работе, а также о верном подборе и замене колец — читайте в предложенной статье.

Что такое поршневые кольца?

Поршневые кольца — детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания; металлические разъемные кольца, устанавливаемые на поршни с целью герметизации камеры сгорания, сокращения потерь моторного масла и минимизации количества поступающих в картер отработавших газов.

Для нормальной работы поршневого ДВС критически важно, чтобы в камере сгорания в конце такта сжатия (при достижении поршнем верхней мертвой точки) создавалось давление, превышающее некоторый минимальный уровень — данный параметр называется компрессией. Для бензиновых моторов компрессия лежит в пределах 9-12 атмосфер, для дизельных агрегатов этот параметр составляет 22-32 атмосферы. Для достижения необходимой компрессии следует обеспечить герметизацию камеры сгорания — эта задача решается поршневыми кольцами.

Поршневые кольца выполняют несколько ключевых функций:

  • Герметизация камеры сгорания — размер кольца подбирается точно по внутреннему диаметру цилиндра, что предотвращает прорыв газов из камеры сгорания в картер;
  • Снижение сил трения — площадь трения колец о стенки цилиндра значительно меньше площади поршня, что снижает потери на трение деталей ЦПГ;
  • Компенсация температурного расширения материалов ЦПГ — поршни и цилиндры изготавливаются из различных сплавов, имеющих неодинаковые коэффициенты температурного расширения, введение колец предотвращает заклинивание поршней и изменение компрессии при росте и падении температуры двигателя;
  • Смазка стенок цилиндра и удаление излишков масла (что предотвращает его попадание в камеры сгорания и сокращает потери масла на угар) — кольца специальной конструкции обеспечивают съем со стенок цилиндра образующихся во время работы двигателя излишков масла, но оставляют необходимую для снижения трения масляную пленку;
  • Охлаждение стенок поршня — часть тепла от поршня отводится на стенки цилиндра через кольца.

Легко заметить, что поршневые кольца играют важнейшую роль в работе ЦПГ и функционировании всего силового агрегата. Любые неисправности и износ колец проявляются потерей мощности двигателя и общим ухудшением его работы, поэтому данные детали подлежат замене. Но прежде, чем покупать или заказывать новые кольца, следует разобраться в существующих типах этих деталей, их конструкции и особенностях работы.

Типы, конструкция и принцип работы поршневых колец

На одном поршне устанавливаются кольца двух типов:

  • Компрессионные (верхние);
  • Маслосъемные (нижние).

Все кольца располагаются в поперечных канавках (выточках) прямоугольного профиля, выполненных ближе к днищу поршня. Кольца различных типов отличаются конструкцией и назначением.

Компрессионные кольца обеспечивают герметизацию камеры сгорания, на одном поршне может устанавливаться одно, два или три кольца (одно — на двухтактных ДВС мототехники, два — на большинстве современных четырехтактных моторах, три — на некоторых дизелях), они располагаются в верхней части поршня. Конструктивно компрессионные кольца очень просты: это металлическое разъемное кольцо, разрез которого выполнен в виде замка простой (прямой, косой) или сложной формы, на некоторых кольцах в замке предусмотрена выемка под стопор. В замке предусмотрен небольшой зазор (несколько микрометров), который служит для компенсации температурного расширения детали во время работы двигателя.

Кольца изготавливаются из стали или специальных марок чугуна, их наружная (рабочая) поверхность может иметь различный профиль:

  • Простой плоский — в этом случае кольцо имеет прямоугольное сечение или сечение в виде неправильного четырехугольника;
  • Радиусный (бочкообразный) — наружная поверхность кольца представляет собой дугу окружности большого радиуса;
  • С фаской — на наружной поверхности выполнена фаска небольшой высоты;
  • «Минутные» кольца — наружная поверхность имеет наклон к верхней части, угол наклона составляет несколько десятков минут дуги, за счет чего кольца и получили свое название.

Плоский профиль имеют верхние компрессионные кольца, которые вынуждены работать при высоких температурах и давлениях в условиях недостаточной смазки. Для уменьшения износа рабочая поверхность детали подвергается хромированию, фосфатированию, покрытию оловом или другой обработке. Такое кольцо во время работы полностью прилегает к зеркалу цилиндра, обеспечивая уплотнение и отвод тепла от поршня.

Нижние кольца часто имеют более сложный профиль. Бочкообразные кольца оказывают меньшее сопротивление трению при сохранении достаточной степени герметизации. «Минутные» кольца за счет наклона рабочей поверхности снижают силы трения: при движении поршня вниз (на рабочем ходе) кольцо скользит по зеркалу цилиндра своей заостренной гранью, а при движении вверх кольцо за счет образующегося масляного клина отжимается от зеркала цилиндра.

Маслосъемные кольца обеспечивают правильное распределение масляной пленки по поверхности цилиндра и предотвращают попадание масла в камеру сгорания (осуществляют его съем с зеркала цилиндра). На одном поршне используется только одно кольцо, на поршнях двухтактных двигателей этих деталей нет (так как масло добавляется непосредственно в бензин). Обычно маслосъемные кольца имеют составную конструкцию, в которую входят собственно кольца и расширители.

Маслосъемные кольца бывают:

  • Цельные — кольцо П-образного профиля, обращенное основанием к поршню. В основании выполнен ряд круглых или удлиненных отверстий, через которые осуществляется сток масла;
  • Составные — используется два тонких (разрезных) кольца, между которыми располагается распорный элемент.

Распорные элементы бывают:

  • Радиальные — обеспечивают прижим колец к стенке цилиндра;
  • Осевые — используются только вместе с составными кольцами, обеспечивают разжим колец;
  • Тангенциальные — комбинированные распорные элементы, обеспечивают одновременный разжим колец и их прижим к стенке цилиндра.

В качестве распорных элементов выступают пластинчатые (плоские) или витые пружины, вкладываемые между или под кольцами, в маслосъемном кольце может использоваться только одна или сразу две пружины различных типов.

Маслосъемное кольцо прижимается к стенке цилиндра и за счет своей конструкции обеспечивает съем излишков масляной пленки. Собранное масло через отверстия в кольце поступает в канавку, откуда через отверстия в стенке поршня сливается в картер двигателя. При этом часть масла остается в виде тонкой масляной пленки на стенке цилиндра, которая обеспечивает снижение трения во всей ЦПГ.

Как правильно выбрать и заменить поршневые кольца

Во время работы двигателя поршневые кольца подвергаются значительным механическим и тепловым нагрузкам, что приводит к их постепенному износу и потере рабочих характеристик. По мере износа кольца перестают выполнять свои функции, что приводит к снижению компрессии, просачиванию газов в картер и масла в камеру сгорания. Также серьезной проблемой является «закоксовка» колец (заклинивание вследствие накопления нагара в канавках поршня). В результате двигатель теряет мощность и приемистость, выхлоп приобретает характерный сизый или даже черный оттенок, а расход топлива и масла возрастает. При появлении указанных признаков необходимо провести диагностику двигателя — проверить компрессию, осмотреть свечи и некоторые другие детали. Если компрессия слишком низкая, свечи забрызганы маслом и наблюдаются проблемы с работой силового агрегата, то поршневые кольца необходимо заменить.

На замену следует выбирать кольца только тех типов и каталожных номеров, что предусмотрены для данного конкретного двигателя. При этом следует учитывать, что после выполнения капитального ремонта двигателя с расточкой цилиндров необходимо использовать кольца ремонтного размера, подходящие к новым поршням.

Замена колец должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту силового агрегата. В общем случае эта работа требует разборки двигателя и выемки поршней. Старые кольца удаляются, а канавки подвергаются тщательной очистке. Новые кольца должны ставиться в соответствии с указаниями нанесенных на них меток «Верх» или «Up». При установке колец проверяются зазоры между боковой поверхностью детали и стенкой канавки в поршне, а также и в замке вставленного в цилиндр кольца. Все зазоры должны лежать в установленных для мотора пределах. Кольца располагаются на поршне так, чтобы их замки не лежали на одной линии и не попадали на ось отверстий пальца — так образуется лабиринт, препятствующий прорыву газов из камеры сгорания.

При монтаже поршня с новыми кольцами в цилиндр следует использовать специальную оправку, которая прижимает кольца к поршню. После замены поршневых колец рекомендуется выполнить обкату двигателя — первые 800-1000 км не завышать обороты и нагружать мотор в половину мощности, по завершению обкатки следует поменять моторное масло.

При верном выборе и замене поршневых колец двигатель вновь приобретет былую мощность и будет уверенно работать на всех режимах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector