Содержание
Проведение замера компрессии в цилиндрах
Рассмотрим пример работы на классических моделях ВАЗ. Замерять компрессию необходимо на теплом двигателе. Показания холодного мотора могут исказить картину. Для замеров потребуется специальный манометр, оснащенный резьбовым наконечником. Его можно купить в любом автомагазине.
Начинается проверка с выкручивания всех свечей из своих гнезд. Затем отключается центральный кабель с катушки зажигания. Устанавливаем нейтральную передачу и поворачиваем дроссельную заслонку максимально на открытие. После этого компрессометр ввинчиваем в одно из свечных отверстий. В это время помощник должен проворачивать ручку стартера. Два-три качка будет вполне достаточно.
Уровень от 10 до 12 также допускается. Но если цифры оказались ниже 10 кг/см2, то это свидетельствует о низкой компрессии. Если же компрессия все-таки достигает удовлетворительного уровня, но немного с запозданием, то в этом случае ответственность может быть на клапанах.
Для уточнения можно в спорную камеру залить около 20 мл масла и снова прокрутить стартер, сделав замер. При установлении нормальной компрессии в 12 кг/см2, причина кроется в кольцах. Решить ее сможет правильная установка поршневых колец. Если же давление осталось низким, то причиной понижения служат клапаны.
Что такое поршневые кольца, их назначение
Поршневые кольца представляют собой упругие незамкнутые элементы, которые устанавливаются в специальные канавки на корпусе поршня. Изготавливают их из стали или чугуна повышенной прочности, а сверху покрывают легирующим материалом. Легирующее покрытие еще больше увеличивает прочность, а также снижает скорость износа.
Обычно в поршень вставляются 3 кольца: 2 компрессионных (занимают 2 верхних канавки) и 1 маслосъемное (нижняя канавка). Задача компрессионных колец – не допустить прорыва раскаленных газов вдоль поршня в картер двигателя. Маслосъемное – снимает лишнее масло с зеркала цилиндра, не давая ему попасть в камеру сгорания. Кроме того, кольца снижают температуру поршня, передавая практически половину тепла его поверхности на стенки цилиндра.
Когда поршневые кольца перестают справляться с возложенными на них задачами, ввиду своего износа, двигатель автомобиля сигнализирует об этом проявлением соответствующих симптомов.
Признаки износа поршневых колец
О том, что износ дошел до критической стадии, свидетельствует синий или черный дым из выхлопной трубы. Это указывает на то, что излишки масла попали в камеру сгорания мимо маслосъемного кольца и сгорели там вместе с топливом. Черный дым, выходящий из трубки вентиляции картера, говорит о том, что компрессионные кольца из-за износа допускают прорыв газов из камеры сгорания в его полость.
Критический износ сопровождается снижением компрессии (способность удерживать давление) в цилиндрах двигателя. Это означает, что часть газов, образовавшихся при сгорании топливной смеси, которая должна была толкать поршень, прорвалась в картер, не совершив полезную работу.
Проверяется компрессия специальным прибором – компрессометром. Когда номинальные значения давления неизвестны (нет инструкции по эксплуатации), сначала оно измеряется в сухом цилиндре, затем через свечное отверстие заливается немного моторного масла, и замер делается заново. Если компрессия повысится, значит, требуется замена колец. Подобные признаки могут наблюдаться и в случае их «залегания».
Такую проблему, если случай не сильно запущен, можно исправить при помощи специальных присадок к топливу. Двигатель, имеющий карбюраторную систему, можно попробовать очистить спреем для удаления нагара, который впрыскиваются непосредственно в карбюратор. Если удаление нагара с камеры сгорания эффекта не дало, то выход только один – замена поршневых колец и чистка канавок.
Для лучшего понимания нюансов касательно диагностики неисправности и замены поршневых колец необходимо сначала рассмотреть их устройство и назначение. Поршневые кольца обеспечивают необходимую герметичность камеры сгорания (надпоршневого пространства) в процессе совершения поршнем возвратно-поступательных движений. Кольца бывают:
- компрессионными — верхнее (первое) и второе (среднее, промежуточное) кольцо;
- маслосъёмное кольцо (нижнее);
Компрессионные кольца не позволяют газам из камеры сгорания попадать в картер ДВС. Маслосъёмные кольца осуществляют удаление масла со стенок цилиндра и предотвращают проникновение смазки в камеру сгорания. Кольца имеют немного овальную форму и не являются цельными, так как имеют разрез.
Такой разрез называется замком поршневого кольца. Также поршневые кольца обеспечивают до 50% отвода тепла и эффективно охлаждают поршень. Через кольца избыточный нагрев передается на стенки цилиндров. По этой причине к материалам изготовления колец выдвигаются особые требования, так как они подвержены не только механическим, но и температурным нагрузкам.
На торцевую часть колец, которая контактирует со стенками цилиндра, в качестве покрытия наносится олово или медь. Нанесение данного материала обусловлено задачей качественной притирки (приработки) поршневых колец после сборки нового двигателя или проведения капитального ремонта ДВС.
Добавим, что поршневые кольца специально не изготавливаются из высокопрочной легированной стали, так как такие кольца не смогут нормально притереться в цилиндре двигателя. По этой причине инженеры и производители всегда выдерживают определенный баланс для достижения необходимой прочности колец, при этом сохранив способность приработки. Решением стало указанное выше нанесение сплавов на поверхность детали.
Необходимые действия после установки колец
Процесс замены начинается с демонтажа поддона картера. Дополнительно желательно снять масляный насос и проверить, насколько сильно он изношен. Затем нужно открутить крышки шатунов и вытолкнуть шатуны с поршнями вверх. Важно помнить, что крышки шатунов нельзя менять местами, каждую впоследствии необходимо прикрутить к своему шатуну.
Следующий этап – непосредственно, замена поршневых колец. Проще всего произвести замену, если имеется съемник поршневых колец. Он представляет собой щипцы, разжимающие кольца. Главное – не переусердствовать и не разжать слишком сильно, поскольку они могут попросту сломаться.
Проверка состояния снятых колец позволит выявить деформацию цилиндров. Неравномерный износ поршневых колец говорит о том, что в процессе эксплуатации цилиндры приняли овальную форму в поперечном сечении. В этом случае желательно расточить их, поскольку новые запчасти будут усиленно изнашиваться, и после замены надолго их не хватит.
После снятия старых колец нужно удалить нагар из канавок, который помешает установке нового комплекта. Идеальное орудие для этой процедуры обломок старого кольца, поэтому одно из них нужно сломать. Также нагар необходимо счистить с днища поршней, если он там есть.
Порядок установки следующий: первым устанавливается маслосъемное кольцо, затем второе и первое компрессионные. Из-за того, что второе компрессионное и маслосъемное кольца работают в менее тяжелых условиях, чем первое компрессионное, к металлу, из которого они изготавливаются, предъявляются менее строгие требования, поэтому кольца более хрупкие.
При установке следует обратить внимание на расположение замков поршневых колец: они не должны располагаться в одну линию. Лучше всего замок каждого следующего располагать под углом 120 градусов по отношению к предыдущему. Правильное расположение поршневых колец дополнительно препятствует прорыву газов из камеры сгорания в картер.
Следующий ответственный этап работы – установка поршней обратно в цилиндры. Чтобы поставить поршни на место, потребуется оправка для поршневых колец, иначе они будут препятствовать входу поршней в цилиндры. Она может быть как универсальной, рассчитанной на поршни разных диаметров от 50 до 150 мм, или изготовленной специально под конкретный размер.
После того как двигатель собран, необходимо убедиться в его работоспособности. Его необходимо завести и дать поработать некоторое время на холостых оборотах. Если он работает устойчиво, можно считать, работа завершена успешно. Следует помнить, что новым деталям нужна обкатка, и чем аккуратнее она будет выполнена, тем дольше прослужит отремонтированный силовой агрегат.
Обкатка длится 2–3 тысячи километров. Чтобы замена не прошла впустую, во время обкатки необходимо соблюдать следующие правила:
- мотор нельзя сильно нагружать;
- по возможности следует избегать полной загрузки автомобиля (в идеале водитель должен ездить в одиночку);
- не желательно преодолевать затяжные подъемы;
- категорически нельзя, особенно в течение первой тысячи километров поднимать обороты коленвала выше трех тысяч;
- перед поездкой двигатель нужно прогревать.
Перед заменой необходимо выполнить ряд подготовительных работ:
- необходимо слить отработанное моторное масло, ведь после установки новых колец нужно залить свежую рабочую жидкость;
- проводим ослабление приемной трубы глушителя;
- надо снять крышку клапанного механизма и выставить мотор по меткам;
- демонтируем звезду распредвала, а у переднеприводных ВАЗов снимаем болт крепления шкива ременной передачи, а затем и сам ремень ГРМ со шкивом;
- в классике ослабляем натяжитель, а затем также демонтируем цепь и звезду, установленную на распредвавле;
- потом демонтируем рокера с пружинами, раскладывая все в правильном порядке, чтобы собрать детали на свои места;
- снимаем головку блока, до этого нужно отсоединить коллектор;
- раскручиваем и избавляемся от поддона и маслонасоса;
- убираем крышки шатунов, а затем проталкиваем шатуны вверх, чтобы можно было вытащить их вместе с поршнем.
Фирменные изделия проверенных производителей имеют удобную маркировку, благодаря которой понятно, как правильно установить поршневые кольца. На одной из сторон написано «TOP», что на английском означает «верх». Эта сторона должна быть направлена к камере сгорания или верхней части поршня.
Обычно используют два метода установки. Один из них более безопасный, а второй чаще применяют или большие профессионалы или абсолютные новички. Оба подойдут для самостоятельного применения во время ремонта.
В первом случае понадобится нарезать несколько плоских кусочков жестянки, толщиной примерно от 0,3 до 0,5 мм. Три или четыре таких листа располагают по диаметру поршня. На них надеваются кольца. И опускаются до уровня прорези. Потом оправка для поршневых колец из пластин вынимается, и колечко садится в нужный паз. Способ прекрасно подходит для любого мастера.
Второй вариант требует определенного опыта и умения. Он заключается в том, что нужно пальцами развести зазор, увеличивая внутренний диаметр кольца до той степени, чтобы пропустить через него поршень и установить в нужный паз. Минусы заключаются в том, что часто неопытные слесари ломают много колец, применив большее усилие, чем нужно.
Когда каждое кольцо заняло свое место в пазу, то нужно установить прорези примерно на 120 градусов друг от друга. Таким образом снижается вероятность прорыва газов из топливной камеры в полость картера.
Если термозазоры разведены, то при прорыве некоторого количества газа через первое кольцо, он не успеет попасть дальше, в отличие от более близкого положения второго зазора.
Установка новых колец в цилиндры, имеющие износ, является абсолютно не эффективной. Это связано с тем, что изношенное отверстие имеет форму эллипса. Ожидаемой качественной притирки не может произойти.
При эксплуатации кольца в канавках набивают выработку. Такие зазоры расгерметизируют камеру сгорания и из нее газы поступают в картер. А в обратном направлении заходит масло. Проработать такая конструкция может несколько тысяч километров, а потом снова надо проводить ремонт.
Также грубой ошибкой будет сознательная установка зазоров напротив друг друга. Газы перегревают один бок поршня, и получается деформированная деталь. Происходит выгорание металла и дополнительная деформация всех элементов.
Независимо от того, производилась только замена поршневых колец или двигатель прошел капитальный ремонт, мотору потребуется обкатка. Это вызвано необходимостью приработки новых деталей. Обкатывать двигатель после замены поршневых колец следует аналогично обкатке мотора нового бензинового или дизельного автомобиля.
Далее рассмотрим мнения опытных автомехаников и ответим на общий вопрос, сколько нужно обкатывать двигатель после замены поршневых колец. Среди специалистов достаточно распространено утверждение, что для полной притирки колец потребуется около 10-15 тыс. км.
Признаки износа поршневых колец
Чтобы понять, надо ли менять поршневые кольца, необходимо изучить симптомы, которые прямо или косвенно укажут на необходимость такой замены. Сразу отметим, что не стоит рассчитывать на ту сумму, которую изначально озвучил механик или автосервис в ответ на вопрос заказчика, сколько стоит замена поршневых колец.
Дело в том, что поменять только поршневые кольца и полностью решить проблему зачастую не удается, так как после вскрытия мотора обычно выявляются дополнительные скрытые дефекты. По этой причине необходимо заранее быть готовым к более серьезным расходам на ремонт двигателя.
От общего состояния колец и всей ЦПГ зависит показатель компрессии, по которому можно определить состояние мотора. Обычно при описанных выше симптомах компрессия в цилиндрах снижается, растет давление картерных газов.
Потеря мощности, повышение расхода топлива и затрудненный запуск чаще всего являются главными причинами, которые заставляют владельца менять поршневые кольца или делать комплексный ремонт ДВС. Силовой агрегат с неисправными кольцами плохо заводится, особенно после простоя в холодное время года. При езде под нагрузкой такой двигатель не «тянет».
Неисправности поршневых колец могут быть вызваны естественным износом, а также перегревом двигателя. Во втором случае даже на новом моторе кольца теряют свои свойства и перестают выполнять прямое назначение. Наиболее подвержены перегреву маслосъёмные кольца коробчатого типа.
Значительный расход моторного масла часто возникает по причине того, что изношенное маслосъемное кольцо не убирает в должном количестве масло со стенок цилиндров и активно пропускает смазку через неплотности в камеру сгорания. Результатом становится закоксовка и дымление двигателя.
Для точной диагностики состояния ЦПГ замеры компрессии необходимо подкреплять анализом цвета и содержания выхлопных газов. Дело в том, что ухудшение качества уплотнения поршневыми кольцами может компенсироваться моторным маслом. В этом случае показатель компрессии бывает приближен к допустимому, при этом расход масла все равно будет увеличен.
Повышенный расход топлива в случае проблем с поршневыми кольцами возникает в результате того, что компрессия снижена и мощность упала. Параллельно с этим водитель продолжает ездить в привычном темпе, сильнее нажимая на педаль газа для компенсации потерь.
Еще одним неприятным моментом является попадание бензина или солярки через изношенные поршневые кольца в картер двигателя и последующее перемешивание горючего с моторным маслом. Масло в системе смазки разжижается, теряет свои защитные и другие полезные свойства, а износ нагруженных деталей ЦПГ и КШМ при этом сильно возрастает.
Добавим, что сегодня достаточно широко распространена практика использования присадки для очистки поршневых колец в масло или в топливо. Также владельцы иногда заливают в цилиндры так называемую раскоксовку двигателя. Это делается для того, чтобы почистить нагар в камере сгорания и попытаться вернуть подвижность залегающим поршневым кольцам для увеличения компрессии.
Необходимо отметить, что при появлении явных признаков неисправности (сильное дымление, большой расход масла, низкая компрессия и т.д.) присадка вместо замены поршневых колец является или временной мерой, или вовсе не помогает исправить ситуацию.
Проверка колец и поршней
Каждое кольцо с поршней снимается и проверяется в своем цилиндре. Чтобы не перепутывать их между собой, необходимо сразу раскладывать детали в определенном порядке. При поверке старых колец, наружный диаметр их не должен создавать зазор со стенками цилиндра больше, чем на 1 мм. Для сравнения можно вставить в тот же цилиндр новое кольцо.
Зазор можно проверить и в специальных калибрах. Нужно обратить внимание на тепловой зазор в поршневых кольцах, который должен быть в пределах от 0,25 до 0,45 мм. Его можно проверить щупом. Если параметр меньше, то допускается увеличение зазора с помощью подпиливания торцевой плоскости алмазным надфилем.
Необходимо сравнить этот показатель с таблицей допустимых значений. Дополнительно надо проверить зазор между канавкой поршня и кольцом. В случае превышения поршни надо менять. Предельное значение допуска составляет 0,15 мм. Поршни также проверяются визуально на наличие трещин и целостность перемычек под кольца. После промывки удовлетворительные поршни можно использовать дальше.
Как правильно установить поршневые кольца
Чтобы ответить на вопрос, как заменить поршневые кольца не снимая двигатель, необходимо на начальном этапе произвести дефектовку ЦПГ. Для этого потребуется осуществить снятие головки блока цилиндров, после чего производится оценка общего состояния поршней и стенок цилиндров.
Это делается для выявления возможных дефектов (задиров на стенках, износа, разрушения или оплавления поршня и т.д.). Добавим, что существуют двигатели, на которых невозможно оценить состояние ЦПГ без снятия поддона. Зачастую высока вероятность того, что одной замены колец на новые может оказаться недостаточно, так как при выявлении серьезной выработки необходимо растачивать блок цилиндров .
Более того, кольца изнашивают как зеркало цилиндра, так и внутреннюю поверхность канавки поршня. По указанным причинам новые поршневые кольца, которые ставятся без замены поршней и ремонта цилиндров, или совсем не притираются, или притирка происходит очень медленно и неэффективно.
С учетом вышесказанного оптимальным вариантом будет расточка блока цилиндров, выполнение хонингования цилиндров, после чего производится установка новых ремонтных поршней и поршневых колец. Без снятия двигателя такой ремонт произвести не представляется возможным. При этом положительные результаты ремонта со снятием мотора намного более прогнозируемы.
В любом случае, меняются кольца на снятом двигателе или замена поршневых колец производится без снятия агрегата, общий порядок действий следующий:
- осуществите снятие ГБЦ;
- выполните дефектовку ГБЦ, БЦ и ЦПГ;
- проведите соответствующие измерения для определения необходимого размера поршневых колец;
- приобретите поршневые кольца, подходящие по размерам и эксплуатационным характеристикам;
- слейте моторное масло и реализуйте вскрытие поддона картера;
- при необходимости снимите масляный насос;
- далее потребуется удалить нагар в верхней части цилиндра;
- затем выполните откручивание головок (крышек) шатунов и выталкивайте их наверх (отмечайте каждую головку, так как при последующей сборке головка шатуна должна соответствовать тому шатуну, откуда она была снята).
Чтобы разобраться с тем, как правильно поставить кольца на поршень, следуйте дальнейшим рекомендациям. Сами поршневые кольца меняются относительно просто. Для снятия старых колец необходимо развести края кольца в области замка до того момента, пока кольцо не выйдет из канавки на поршне. Данную процедуру можно совершать как посредством специальных щипцов, так и при помощи небольшой плоской отвертки.
После необходимо удалить из канавок на поршне нагар. Если этот нагар не снять, тогда после установки новых поршневых колец поршень будет сложно установить обратно в цилиндр. Для удаления нагара из поршневых канавок можно воспользоваться старым компрессионным кольцом, которое для удобства ломается на две части.
Завершив процедуру по очистке канавок поршня необходимо изучить инструкцию по установке колец, которая прилагается к новому комплекту. В такой инструкции содержится порядок установки поршневых колец на поршень, то есть последовательность их правильной установки и порядок расположения.
При установке колец на поршень требуется соблюдать аккуратность, так как среднее компрессионное и нижнее маслосъемное кольцо отличаются повышенной хрупкостью. Что касается верхнего кольца, данный элемент прочнее остальных, но также требует правильного подхода при установке.
Установка колец на поршень
Далее будут рассмотрены выдержки из инструкции по установке поршневых колец производителя Mahle, а также добавлены отдельные советы и рекомендации.
- После очистки канавок от нагара необходимо убедиться, что на их боковых поверхностях и радиусах нет повреждений.
- Для монтажа колец используйте специальное цанговое приспособление.
- Установку колец необходимо начинать с нижнего поршневого кольца. Избегайте лишних усилий, чтобы исключить возможную деформацию колец.
- Перед установкой найдите на кольце маркировку в виде надписи TOP (от англ. «верх»). Кольца с такой маркировкой нужно ставить в сторону днища поршня маркированной стороной.
- Если производится монтаж колец, которые имеют эспандерную пружину, тогда место стыка в виде концов пружины с проволочной вставкой размещается с учетом рекомендуемого смещения на 180° градусов относительно стыка поршневого кольца. В случае наличия у эспандерной пружины рубашки из тефлона, данный элемент должен находиться в области размещения стыка кольца.
Кольца, которые состоят из нескольких ламелей, после монтажа пружины необходимо располагать с учетом того, чтобы стыки указанных ламелей были направлены на отверстие
поршневого пальца
. Во время размещения верхней ламели концы пружины необходимо фиксировать.
- Если поршень имеет специальные фиксаторы в своих канавках, которые предотвращают проворачивание колец, тогда стыки поршневых колец должны находиться на штифтах для фиксации.
- После завершения установки необходима проверка зазора боковых поверхностей. Если показатель укладывается в рамки до 0.100 мм, тогда такой зазор допускается. Выявление увеличения зазора от максимально допустимого указывает на необходимость приобретения и установки новых поршней.
- Во время установки необходимо учесть степень износа зеркала цилиндра. Такой износ считается допустимым при значении 0.100 мм (с учетом диаметра цилиндра). Если зазор оказывается больше, тогда блок цилиндров требует перегильзовки или расточки под ремонтные поршни.
Как уже было сказано выше, повышенное внимание при установке следует уделять как взаимному расположению и ориентации, так и типу поршневых колец. Маслосъёмные кольца отличаются от компрессионных уникальным п-образным профилем, а также имеют в своей конструкции расширительную пружину.
Второе компрессионное кольцо оснащается скребком-кромкой, так как частично участвует в процессе съема масла параллельно работе маслосъёмного кольца. Наличие кромки на поршневом кольце обычно указывает на то, что такое кольцо устанавливается с учетом нижнего расположения кромки.
Также добавим, что после установки колец на поршень и помещения его в цилиндр кольца осуществляют плотное прилегание к стенкам цилиндра. В замках образуется так называемый тепловой зазор. После при помощи щупа необходимо промерить этот зазор, который не должен превышать показатели 0.25-0.45 мм.
Что касается правильного расположения, для предотвращения прорыва газов через замки колец необходимо знать, как ставить поршневые кольца. При правильной установке кольца надеваются на поршень с учетом смещения по окружности. В качестве примера можно рассмотреть установку 3-х поршневых колец. При такой установке замки необходимо ставить так, чтобы каждый из замков располагался через 120 ° относительного другого.
Подведем итоги
В исправном атмосферном бензиновом или дизельном двигателе, который эксплуатируется в нормальных условиях, средний ресурс поршневых колец может составлять от 150 до 350 тыс. км. Высокофорсированные «атмосферники» и моторы с турбонаддувом (особенно бензиновые) могут нуждаться в замене колец уже при пробеге около 100 тыс. км. Усредненные показатели приводятся по причине того, что на срок службы поршневых колец сильно влияют следующие факторы:
- режимы работы ДВС;
- качество моторного масла;
- работоспособность систем смазки, охлаждения и т.д.
Например, поршневые кольца могут немедленно выйти из строя в случае перегрева двигателя. Износ колец сильно увеличивается при эксплуатации мотора на несоответствующем рекомендуемому, грязном или попросту низкосортном масле. Проблемы с запуском холодного двигателя или неустойчивая работа агрегата на холостом ходу могут заставить водителя «подгазовывать» на холодном двигателе, в результате чего поршневые кольца очень сильно и быстро изнашиваются.
В том случае, если после замены поршневых колец машина дымит, тогда следует оценить интенсивность дымления и цвет выхлопных газов. В самом начале процесса приработки поршневых колец появление сине-серого дыма допускается, далее интенсивность дымления и цвет должны постепенно нормализоваться. Если после первых 1-3 тыс. км. этого не происходит, тогда потребуется провести повторную диагностику силового агрегата.