Работа поршневых колец

Среди целого ряда конструкций двигателей внутреннего сгорания поршневые ДВС получили самое широкое применение, они используются почти во всех отраслях деятельности человека.

Общая комплектация двигателей этой серии одинакова для любых типов моторов — как бензиновых, так и дизельных. Основными рабочими узлами поршневых двигателей являются кривошипно-шатунный механизм и поршневая группа. К деталям поршневой группы относятся:

• гильзы блока цилиндров;
• поршни и поршневые пальцы, удерживаемые стопорными кольцами;
• поршневые кольца.

Назначение и типы поршневых колец

На полностью собранном двигателе внутреннего сгорания в цилиндрах, между днищем поршня и головкой цилиндров образуется камера сгорания, в которой происходит возгорание воздушно-топливной смеси. В результате горения происходит значительное повышение температуры и давления газов.

Для обеспечения полноценной работы поршней двигателя необходима надлежащая герметичность в зоне камеры сгорания. В верхней ее части, между головками и непосредственно цилиндрами непроницаемость газов обеспечивает прокладка, а для того, чтобы отработанные газы не попадали в картер двигателя, на поршни устанавливают поршневые кольца.

Также поршневые кольца выполняют задачу по отведению излишнего тепла от поршней к стенкам цилиндров и регулировки необходимой части масла для смазывания трущихся поверхностей механизма шатун – поршень.

На поршневых ДВС применяют два типа поршневых колец:

1. Компрессионные кольца. Они создают необходимую непроницаемость отработанных и картерных газов. В старых моделях двигателей на поршни устанавливали от четырех до шести компрессионных колец. На современных бензиновых двигателях предусмотрено от одного до двух колец, на дизельных моторах — два-три. Конструкция компрессионных колец по сечению различна и об это поговорим позже.

2. Маслосъемные кольца предназначены для регулировки количества масла на стенках гильз цилиндров двигателя и поршней, а также непосредственно в самих канавках. Маслосъемные кольца на поршне устанавливают ниже компрессионных. Они имеют более сложную конструкцию, нежели последние, бывают сплошными и разборными.

Конструктивные особенности поршневых колец

Для плотного прилегания к стенкам цилиндра по всей своей окружности компрессионные кольца изготавливаются в виде дуги с разными радиусами и большего диаметра, нежели гильза цилиндра. При установке кольцо сжимается и образует зазор, который называют тепловым, его величина должна составлять 0,15–0,3 мм.

Замковые соединения поршневых колец выполняются под прямым углом, с проделанными уступами и скошенными. Наиболее распространены тепловые замки под прямым углом.

По сечению компрессионные кольца имеют различную форму. Верхнее кольцо изготавливается в виде радиуса, эта кривизна выполняется для повышения твердости рабочей поверхности кольца при помощи напыления молибденом.

Нижнее компрессионное кольцо во время работы имеет два назначения: выполняет задачи уплотнительного кольца и частично работу маслосъемного кольца. Плоскость нижнего компрессионного кольца, касающаяся стенок цилиндра, делается под углом, или с проточкой и выполняет функцию скребка.

Установку компрессионных колец на поршень необходимо производить в строгом соответствии с нанесенными метками в виде обозначений «ТОП», «Т» или иными.

Исхода из названия, маслосъемные кольца предназначены для частичного снятия масла со стенок цилиндра, то есть регулирования его количества, необходимого для смазки трущихся поверхностей. По своей конструкции они имеют более сложный вид, чем компрессионные. Это обусловлено условиями работы — прижатию компрессионных колец к стенкам цилиндра способствует давление рабочих газов, а для маслосъемных этот фактор практически отсутствует, поэтому им необходимы собственные пружинящие свойства.

Для этого маслосъемные кольца изготавливают в виде короба или двух тонких колец также образующих коробочку, в которую устанавливается пружинный расширитель в виде витой или пластинчатой пружины.