Как должны ходить поршня в цилиндре (8 видео)

Содержание

Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?
Смотрите также
Принцип работы цилиндро-поршневой группы
Конструкционные материалы деталей ЦПГ
Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы
Неисправности ЦПГ и их диагностика
Как продлить ресурс ЦПГ?
Присоединяйтесь
МОЙ МОТОЦИКЛ
📸 Видео

Видео:(0.02 мм) ДВЕ СОТКИ которые СПАСУТ твой двигательСкачать

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

Смотрите также

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. 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.

Видео:Болтанка поршней в цилиндрах 2AZ-FEСкачать

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

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

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 двигателей 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 с 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.

Видео:Туго влазит поршеньСкачать

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 двигателями, 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.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Читайте также: Главный тормозной цилиндр porter 2 585104f700

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.

Видео:как замерить выработку поршня и цилиндраСкачать

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя 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.

Видео:допустимый люфт в поршневой. Люфт в блоке, допуски по люфту.Скачать

Неисправности ЦПГ и их диагностика

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

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 повреждения
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.

Читайте также: Замена рабочего цилиндра сцепления фф2

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.

Видео:Люфт поршней в цилиндрахСкачать

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.км.

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

Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать 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

Видео:Как подобрать поршень под рабочий цилиндрСкачать

МОЙ МОТОЦИКЛ

Все в курсе, что: мощность и «тяга» мотора напрямую зависят от состояния деталей цилиндро-поршневой группы. Знаете и то, что поверхности трения этих деталей изнашиваются из-за попадания на них пыли, использования некачественных масел и просто от длительной работы. Поскольку замерить мощность двигателя в бытовых условиях практически нельзя, многие используют косвенный показатель — максимальную скорость, а кто-то замеряет компрессию в цилиндре. Второй способ оценки мощности более предпочтительный, ведь скоростные возможности аппарата могут снизиться, например, из-за того, что закоксовалась выпускная система, нарушилась регулировка зажигания, разладилась работа карбюратора.
Если двигатель действительно «подсел», не спешите сразу растачивать цилиндр под ремонтный размер. Умудренные опытом люди обычно придерживаются следующей последовательности в действиях: в первый раз меняют кольца, во второй — кольца и поршень (оба раза — на номинальные размеры), потом еще раз меняют кольца (тоже на номинальные) и лишь затем растачивают цилиндр под первый ремонт с последующей установкой ремонтного поршня с кольцами. Когда начинать эти замены,- зависит в основном от условии эксплуатации. Первая замена колец может понадобиться через шесть-семь (и до 25 у большекубатурных аппаратов) тысяч километров, а поршня — через 15-40.
Оценить степень износа можно, если разобрать цилиндро-поршневую группу. Проводя разборку, нужно твердо помнить две вещи.

Первая — не уроните стопорное кольцо в кривошипную камеру. Чтобы избежать этой неприятности, сразу закройте камеру, скажем, тряпкой.

И вторая -не загните шатун, когда станете молотком выбивать палец. Лучше всего пользоваться съемником.
Итак, поршень у вас в руках. Аккуратно снимите с него кольца (используйте три-четыре подкладных пластинки (рис. 1) и вставьте их в верхнюю часть цилиндра.

«Выровняйте» кольца поршнем — вставьте его в цилиндр снизу и измерьте зазоры в замках колец (рис 2) Если они превышают 3 мм, кольца подлежат замене. Зазоры в замках новых колец не должны превышать 0,2-0,4 мм.

Сразу оцените и состояние поршня: если зазор между ним и цилиндром более 0,3-0,4 мм, поршень требует замены. При подборе нового поршня удобно руководствоваться «дедовским» методом: вымытый и смазанный моторным маслом цилиндр лежит на столе, а вы опускаете в него поршень. «Хороший» поршень должен опускаться под тяжестью собственного веса около одной секунды. Если он со стуком провалился или, что еще хуже, застрял «на полпути», — ищите другой поршень. У каждой модели мотоциклов существует от двух до четырех размерных групп поршней, их разница в диаметре может составлять от 0,01-0,025 мм. Маркировка группы обычно наносится клеймом на днище поршня и на нижнем торце цилиндра. Следите, чтобы эти цифры совпадали.
Особое внимание уделите состоянию бывшего в эксплуатации поршня. Осмотрите его на предмет наличия трещин и, если таковые имеются, — выбрасывайте его на помойку. Как правило, трещины возникают в зоне бобышек на внутренней поверхности поршня и по углам продувочных окон. Так или иначе, трещины всегда образуются в местах повышенных концентраций напряжений (рис. 3).

К ним относятся острые внутренние углы, остающиеся после механической обработки поршня, или из-за брака литья. Такие места скруглите надфилем, шарошкой и тщательно заполируйте.
Однако трещины — не единственная опасность, подстерегающая поршень в его бесконечных возвратно-поступательных движениях. Сюрприз могут преподнести и поршневые кольца. Чаще всего приходится чистить от нагара канавки колец, когда сами кольца теряют подвижность («залегают»). Делайте это обломком старого кольца или острым предметом типа шабера. Использовать для чистки надфили или ножовочные полотна крайне нежелательно: можно вместе с нагаром счистить и «мясо» поршня. Последствия вы себе представляете: из-за утечки газов между кольцом и поршнем падает компрессия со всеми вытекающими последствиями.
В этих же канавках установлены стопорные штифты. Они фиксируют кольца, чтобы те не проворачивались на поршне. Если в двухтактном двигателе, в цилиндре которого впускное, выпускное и продувочные окна, кольцо начнет вращаться (что и происходит при выпадении штифта), то в один ужасный момент стык кольца неминуемо окажется в зоне впускного (или выпускного) окна. Кольцо стремится разжаться, его концы немного распрямляются и входят в окно. В следующее мгновение противоположная кромка окна срезает высунувшиеся «на свободу» концы кольца, и двигатель с лязгом и грохотом выплевывает в глушитель его обломки. Но не ищите штифтов на поршнях четырехтактных двигателей. На них кольца просто разводятся стыками в противоположные стороны, ведь «опасных» окон нет вовсе. Разница ясна?! Так вот, теперь мы знаем, что стопорный штифт в двухтактном моторе -очень важная деталь. «Правильный» штифт ориентирует стык кольца на участок гильзы без окон (рис. 4)

Читайте также: Зазор шнека в цилиндре

Следующий объект изучения — отверстие под поршневой палец. В канавках этого отверстия с каждой стороны поршня установлены стопорные кольца с загнутыми усиками. Назначение усиков — облегчить монтаж-демонтаж стопорных колец в поршне. С ними такая история: конструкция подобных стопорных колец не прижилась на спортивных двигателях — из-за опасности того, что усики подрежутся поршневым пальцем и попадут в цилиндр. Поэтому на всех современных высокофорсированных двигателях применяются исключительно «безусые» стопорные кольца. А для удобства их демонтажа на поршне предусмотрена специальная канавка. Но какой бы формы ни было стопорное кольцо, оно должно утопать в канавке не менее чем на половину диаметра проволоки, из которой изготовлено. Кстати, рекомендуем проверенный способ, страхующий от выталкивания стопорных колец поршневым пальцем. Удалите у колец усики, а на торцах пальца по наружному диаметру немного увеличьте фаски (рис. 5). Теперь палец будет надежнее запирать такой фаской стопорное кольцо.

При нагревании двигателя зазор между поршнем и гильзой должен быть равномерным по всему ее периметру. Поэтому поршень в холодном состоянии имеет весьма сложную форму: по высоте — конический, ступенчатый или бочкообразный, а в поперечном сечении -овальный. Наибольшая овальность — в зоне отверстия под поршневой палец (до 0,03 мм). Поэтому, измеряя поршень, не удивляйтесь тому, что он «неправильный».
Итак, вы подобрали поршень к цилиндру, теперь ищите подходящий палец. Диаметры пальцев, как поршней и цилиндров, делятся на несколько (до четырех) размерных групп. Подбирайте палец согласно предписаниям заводской инструкции. Обычно на торец пальца ставят точку краской определенного цвета. Такого же цвета метка наносится на бобышке внутри поршня. При комнатной температуре поршневые пальцы двигателей современных мотоциклов обычно входят в бобышку поршня под действием небольшого усилия. Однако на старых моделях пальцы в поршень прессовались, для чего поршни нагревали в кипящей воде… Опять-таки, внимательно почитайте инструкцию к своему мотоциклу.
Напоминаем еще раз: работая со стопорными колечками, закройте картер тряпкой. Эта простая операция избавит от того, что вам придется до посинения трясти перевернутый мотор, чтобы удалить упавшую внутрь деталь. Когда установите стопорные колечки (с усами или без), проверьте правильность их посадки: каждое кольцо должно сидеть в канавке плотно, но прокручиваться по окружности при надавливании шилом на один из ее краев.
Уже как анекдот постоянно слышишь об «умельцах», которые устанавливают поршни «задом наперед». Избежать неминуемой поломки колец поможет стрелка, выбитая на всех без исключения днищах поршней отечественных двухтактных двигателей — она и указывает, как следует сориентировать поршень. Правда, у всех «Иж-Юпитеров» стрелка смотрит в карбюратор. Если стрелка отсутствует или не просматривается, сориентируйте поршень по расположению стопорных штифтов: они должны «смотреть» на вертикальные сектора гильзы без окон…….