С каждым днём технический прогресс быстро начинается и развиваются и совершенствуются кроме того самые небольшие детали современных двигателей, такие как поршневые кольца. усовершенствование и Развитие поршневых колец крайне важно, поскольку на преодоление их трения, приходится приблизительно 40-60% неспециализированных механических утрат в моторе. А в очень тяжёлых условиях трудится первое поршневое кольцо, на которое приходится не меньше 60% утрат на трение. Так же первое кольцо, сдерживает около 50% давления всех газов в цилиндре двигателя, а при недостаточном масляном охлаждении самого поршня, пропускает через себя до 60% температурного нагрева, переходящего к поршню. Об усовершенствовании поршневых колец мы и поболтаем в данной статье.
По мере совершенствования двигателей внутреннего сгорания, совершенствовались и поршни, и об этом возможно подробнее почитать вот тут, конечно вот тут. При совершенствовании поршней, канавка первого кольца со временем сдвинулась как возможно ближе к камере сгорания — вверх. Это разрешило уменьшить массу поршня и общую высоту, конечно разрешило снизить токсичность выхлопных газов, поскольку сократился количество полости между верхним жаровым и стенкой цилиндра поясом поршня (попавшие в эту полость пары горючей смеси, фактически не сгорают).
Постепенное приближение верхнего поршневого кольца к камере сгорания, очень сильно оказало влияние на его температуру нагрева. И дабы сдержать рост температуры кольца, было нужно уменьшить зазор между цилиндром и поршнем. А для осуществления обычной работы поршня с минимальным зазором и без задиров, было нужно совершенствовать разработку производства поршней, другими словами весьма совершенно верно профилировать геометрию поршня (дабы избежать заклинивания и задиров, в особенности на громадных оборотах). Диаметр поршня в не нагретом состоянии, в верхней его части недалеко от жарового пояса, делают мало конусным, а при нагреве поршня, данный маленький конус исчезает и поршень делается идеально цилиндрическим.
Существует ещё одна неприятность — это износ канавок поршневых колец. Для её устранения, в легкосплавный поршень вставляют вставки из более жёсткого и износостойкого металла (на дизельных моторах это делают уже давно). Такое конструктивное ответ подтолкнуло инженеров усовершенствовать и сами поршневые кольца и их термообработку. Ещё совсем сравнительно не так давно, покрытие рабочей поверхности кольца молибденом либо хромом, считалось в полной мере идеальным.
Но на данный момент уже запустили в серию кольца, покрытые хромом всецело (по крайней мере первое поршневое кольцо). И сейчас поверхность кольца (сверху и снизу), которая трётся по жёсткой вставке поршня (канавке кольца), уже изнашивается весьма медлительно.
Ответственный вопрос, что много лет решают инженеры, это из какого именно металла изготавливать поршневые кольца — чугун либо сталь? Ещё совсем сравнительно не так давно классическим металлом для колец был высокопрочный чугун (с глобулярным графитом).
Данный материал для колец, превосходно справлялся со собственными обязанностями, пока высота колец не уменьшалась менее 2 мм. На более современных моторах, чугунные кольца делали кроме того 1,5 — 1,2 мм. А вот компрессионные кольца для более перспективных и идеальных двигателей, у которых высота колец не более 1,0 мм а также 0,8 мм, начали изготавливать из стали, чугун тут не уместен.
Современное компрессионное поршневое кольцо.
Малая высота колец, разрешает инженерам-конструкторам значительно уменьшить и высоту поршня, а от этого уменьшить и высоту самого мотора, ну и разрешает повысить жёсткость и компактность конструкции, значительно снизить инерционные силы, и от этого расширить обороты двигателя и поднять мощность. Вот вам и целая цепочка усовершенствований, исходящая от одной маленькой подробности — поршневого кольца!
К сказанному выше направляться добавить, что в отличии от чугунных, металлические кольца редко ломаются, и владеют намного большей упругостью и стойкостью на изгиб. Но самое основное, металлические кольца меньше изнашиваются и меньше изнашиваются их канавки, соответственно значительно увеличивается ресурс двигателя.
Следующим этапом развития колец — это азотирование всей поверхности металлического кольца.
А кое-какие компании, к примеру германская SM — «Шоттле — Моторентайле», рабочую поверхность поршневых колец покрывает титановым покрытием, и это покрытие по окончании азотирования, преобразовывается в нитрид титана! А нитрид титана твёрже хрома приблизительно вдвое. И такие кольца уже изготавливают серийно, правда для двигателей формулы 1, но как мы знаем, из спорта всё неспешно переходит и на простые автомобили, так что ожидать не продолжительно.
Так же совершенствуется и механическая обработка поршневых колец.
Компания Шоттле к примеру, создала микрохонинговку рабочей поверхности кольца на глубину всего 0,001 мм. По окончании таковой обработки, рабочая поверхность кольца думается матовой, и начинает сверкать лишь по окончании обкатки двигателя.
Выше обрисованные мной новейшие технологии, разрешают значительно поднять ресурс двигателя. К примеру новый автомобиль Мерседес Актрос, имеет на поршнях собственного двигателя кольца, рассчитанные на миллион километров пробега!
Второе по счёту компрессионное кольцо поршня, ничем значительно не отличается от первого, а вот третье маслосъёмное кольцо направляться мало обрисовать. При совершенствовании третьего кольца, также заменили чугун сталью, но на бензиновые моторы в большинстве случаев устанавливают составные маслосъёмные кольца, к примеру как на фото 2, а на дизельные двигатели устанавливают чаще П-образные кольца, как на фото 1. Но нетрудно подметить, что и маслосъёмные кольца современных двигателей, значительно похудели, другими словами стали уже.
Отделение компании SM, изготавливающей кольца, о которой я уже сказал, в собственности японской компании NPR, и кольца данной компании уже более 15 лет поставляют в Россию, и причём кроме того кольца для отечественных Вазовских машин. Но вот миллионного ресурса таких колец, как на респектабельном Мерседесе, им не достигнуть.
Из-за чего? Да вследствие того что не считая качества колец, существует ещё большое количество технических нюансов, воздействующих на ресурс подробностей, и жаль, что этих нюансов на отечественных автомобилях до сих пор не достигли. Этих нюансов пара, но самых ответственных всего четыре.
Первый — верная и правильная геометрия цилиндра двигателя. Второй — высокий уровень качества хонинговки цилиндра двигателя.
Третий — весьма качественное масляный фильтр и моторное масло. Четвёртый — идеальная совокупность очистки воздуха, поступающего в двигатель и качественный воздушный фильтр.
На большинстве современных отечественных машин, возможно найти задиры в цилиндрах двигателя кроме того на новых автомобилях, а его зеркала и геометрия цилиндра, далека от идеала.
И установив в таковой мотор кроме того суперсовершенное поршневое кольцо (кольца) от вышеописанных компаний, обычной и долгосрочной работы в таком двигателе, от него не дождёшься.
направляться учесть, что кроме того такая мелочь (для многих ремонтников), как не идеальная и нестандартная прокладка головки блока двигателя (при типичных моментах затяжки), может привести к отклонению в геометрии цилиндров, а ведь многие гаражные «мастера» кроме того не выполняют момент затяжки.
Ещё одно серьёзное условие, это то, как установят поршневые кольца (так как необходимо применять особое приспособление, о котором я детально написал вот тут).
Так как стоит, при надевании на поршень, чуть перестараться с разжиманием узкого кольца (0,8 -1,0 мм) и его возможно выбрасывать. И многим будет казаться снаружи, что кольцо сохранило форму, но нужного распределения давления по окружности цилиндра уже не будет.
Подчеркну, что громадное преимущество современных азотированных металлических колец, это свойство скользить по любой поверхности цилиндра.
Хоть по чугунной гильзе, хоть по стали, никасилю либо хрому, а также по Керонайту. А вот кольца покрытые молибденом либо хромом, не так универсальны, как азотированные кольца.
Ну и последнее. Мы все привыкли поменять кольца на ремонтные, по окончании определённого пробега. Но за границей прекратили производить поршневые кольца ремонтных размеров, а из-за чего?
Ответить не сложно, поскольку установка кольца с номинальным рабочим размером в цилиндр с громаднейшим ремонтным размером, приведёт к повышению в замке кольца его зазора с 0,2 — 0,4 мм до 0,35 до 0,55 мм. А также при сохранении всех номинальных размеров, уже всего при 15 — 20 тысячах пробега, зазор в кольцах будет также приблизительно 0,35 — 0,55 мм. Так какой суть замены колец ремонтными? Из-за каких то жалких 20 тысяч?
Вот и сделали вывод, что производство простых ремонтных колец экономически не оправдано.
Лучше кинуть все средства и силы на совершенствование и моторов и колец в целом. Так как хорошая и долгосрочная работа поршневых колец, с миллионным ресурсом, достигается совсем вторыми современными способами, к каким нужно стремиться отечественной отечественной индустрии, и главные четыре из которых, я обрисовал выше. Удач всем!
Таблица постепенного усовершенствования поршневых колец, в зависимости от года изготовления.