Цилиндры, поршни, кольца и другие детали ЦПГ больше других страдают от колоссальных нагрузок и экстремально высоких температур во время работы двигателя.
Поршни, которые являются основным преобразователем энергии ДВС, постоянно контактируют с внутренними стенками цилиндра и испытывают негативные последствия трения. Его сила увеличивается при недостаточной смазке, слишком малых зазорах в цилиндро-поршневой паре, деформации элементов.
Если неисправности поршневой группы возникли впервые, ограничиваются, как правило, установкой нового комплекта колец. Сами поршни могут прослужить две таких замены, но в дальнейшем также потребуют обновления, вместе с восстановлением правильной геометрии цилиндров.
Рассмотрим некоторые технологические нюансы, связанные с износом и заменой поршней.
Особенности износа деталей поршневой группы
В поршне износу прежде всего подвергаются поршневые кольца, юбка, отверстия под палец.
- Износ колец
В результате трения о внутреннюю поверхность цилиндра кольца изнашиваются по наружному диаметру, вследствие трения о торцы канавок поршней – по высоте.
Наиболее быстро изнашиваются первое поршневое кольцо и первая канавка поршня, так как это сочленение работает в самых тяжелых температурных, абразивных и нагрузочных условиях, часто при недостаточной смазке. Кольца обычно изнашиваются быстрее канавок, теряя свою упругость и разрушаясь вследствие релаксации внутренних напряжений.
В канавках поршня больше всего изнашивается нижний торец, так как эта поверхность постоянно контактирует с кольцами (исключая такт всасывания) и подвергается усиленному давлению с их стороны.
Новое поршневое кольцо, установленное в изношенном цилиндре, деформируется значительно быстрее старого. Это объясняется тем, что оно прилегает к торцу канавки и поверхности цилиндра не всей поверхностью (из-за несоответствия форм), в результате чего удельное давление кольца резко увеличивается и распределяется неравномерно. Чтобы этого избежать, изношенные канавки восстанавливают на токарном станке, используют более высокие (ремонтные) кольца.
- Износ бобышек
Оба конца поршневого пальца работают внутри так называемых бобышек, а его средняя часть – в верхней головке шатуна. Для проверки износа этих элементов измеряют их диаметр, чтобы определить величину фактического зазора между ними и пальцем, вычисляют диаметр последнего в местах сопряжения с отверстиями.
Если результат одного из измерений выходит за допустимые пределы, поршень и палец нужно менять.
Из-за неравномерного износа отверстия в бобышках поршня со временем приобретают овальную форму. Если размер отверстий не превышает установленную норму, их форму исправляют разверткой – под размер ремонтного пальца большего диаметра. При этом диаметр втулки верхней головки шатуна тоже увеличивают.
- Износ юбки
При износе юбки на ней появляются многочисленные задиры, увеличивается зазор между ее нижней частью и стенками цилиндра – это приводит к увеличению шума работающего двигателя и к росту угара масла.
Пределом износа считается образование зазора, составляющего около 0,5 % диаметра цилиндра. Например, при диаметрах цилиндра 50, 70, 80 мм предельный зазор составит соответственно 0,25; 0,35; 0,4 мм.
Величину зазора измеряют в разных частях цилиндра – вначале в менее изношенной нижней, затем в более изношенной средней. Делают это с помощью щупа, отступив на 5-10 мм от нижнего края передней или задней стороны юбки поршня. Для полноты картины измерения проводят также с помощью индикаторного нутромера.
При допустимой величине зазора поршень подлежит замене, если наблюдаются:
- Царапины, трещины и другие повреждения на днище и жаровом поясе; вызваны они, как правило, нарушением процесса сгорания топливно-воздушной смеси
- Неравномерный износ и деформация канавок для поршневых колец, в результате чего кольца сильно вибрируют, вызывают повышенный расход масла и прорыв картерных газов
- Забитые дренажные отверстия в нижней канавке под кольцо, вызывающие угорание масла
Что нужно знать, приобретая новые поршни?
При подборе нового поршня обязательно проверяйте, чтобы его диаметр в верхней части (на участке рядом с кольцами) был меньше диаметра в нижней, т.е. чтобы по форме он представлял собой конус.
Степень конусности поршней для разных двигателей зависит от их теплового режима – чем он выше, тем конусность больше. Причина в том, что поршень нагревается неравномерно (больше всего на днище, меньше всего – на юбке), и под воздействием температур конус превращается в правильный цилиндр.
На днище поршня указан его диаметр в районе поршневых колец. Однако при выборе новой детали лучше ориентироваться на другую, наибольшую величину – диаметр нижней части юбки. В этом случае обкатка пройдет быстрее и безопаснее.
Зазор между нижней частью юбки поршня и стенками цилиндра должен составлять от 0,05 до 0,1 мм. Точное значение зависит от объема цилиндра и указано в мануале двигателя.
Проверить правильность зазора между поршнем и цилиндром несложно опытным путем: детали нагревают до 150 С, после чего поршень опускают в гильзу и следят за его положением: при нормальном зазоре поршень не заклинивает и не падает, а плавно опускается под тяжестью собственного веса.
Выбирая поршни, обращайте внимание на фирму и материал. Дешевые алюминиевые комплекты от неизвестных производителей вряд ли прослужат долго. Недорогие сплавы, из которых изготавливают такие поршни, не содержат кремния (а именно он придает деталям прочность) и не имеют должного теплового расширения.
Поршни из качественных износостойких материалов обеспечат отличные рабочие характеристики двигателя и позволят существенно увеличить межсервисные интервалы.
Чтобы сделать ресурс поршней максимальным, некоторые производители обрабатывают их юбки специальными антифрикционными материалами. Сегодня подобные материалы доступны и для обычных автовладельцев.
Например, специальный состав – MODENGY Для деталей ДВС. Он подходит как для промышленного использования, так и для частных случаев нанесения.
Антифрикционное твердосмазочное покрытие (АТСП) с высокодисперсным дисульфидом молибдена и графитом предотвращает появление задиров на юбках поршня, может использоваться как для создания нового защитного слоя, так и для восстановления изношенного заводского покрытия.
Состав высыхает при комнатной температуре за 12 часов. Перед использование АТСП поверхности обязательно подготавливаются с помощью Специального очистителя-активатора MODENGY, который гарантирует отличную адгезию покрытия и долгий срок его службы.
Помимо юбок поршней антифрикционное покрытие MODENGY Для деталей ДВС применяется в на вкладышах распределительных и коленчатых валов, дроссельных заслонках, шлицевых соединениях, штоках клапанов.
Как заменить поршень самостоятельно?
Для того, чтобы проверить состояние цилиндро-поршневой группы и диагностировать возможные неисправности самостоятельно, потребуются определенные навыки и знания.
Осмотр и замену поршней можно производить без снятия двигателя с автомобиля.
- Разборку ГБЦ начните со слива имеющегося внутри масла
- После демонтажа головки и поддона тщательно проанализируйте состояние прокладки ГБЦ, если оно вызывает опасения – удалите прокладку и снимите прилипшие к блоку остатки
Обязательно снимите нагар с верхней части цилиндра (например, с помощью напильника), иначе вы не сможете вытащить поршень и определить его возможную неисправность.
- Замеряйте диаметр цилиндра при помощи нутромера; убедитесь в наличии расточек: прокручивая коленчатый вал, следите за присутствием глубоких рисочек, расположенных в вертикальном положении
- Демонтируйте весь поддон: отверните крепежи на подушках ДВС, приподнимите его, раскрутите болты на поддоне и вытащите поддон
- Слейте оставшееся масло и осмотрите дно на предмет наличия металлических обломков (колец, успокоителей цепи и пр.)
- Если на дне поддона вы не обнаружили ничего металлического, тщательно осмотрите масляной пленку – если на свету она не начинает искриться, значит, вкладыши изношены и их нужно заменить
- Аккуратно достаньте поршень в сборе с шатуном и кольцами, проверьте его состояние: если на юбке имеются глубокие задиры, наблюдается прогорание днища и поверхности в зоне верхнего компрессионного кольца, износ верхней канавки под поршневое кольцо больше допустимого – проводится замена поршня
- Чтобы отделить поршень от шатуна, выньте из отверстий в бобышках стопорные кольца, с помощью пресса достаньте поршневой палец и отделите поршень от шатуна; в случае необходимости тем же прессом снимите бронзовую втулку
Поршень, палец и бронзовая втулка верхней головки шатуна работают в тесном контакте, поэтому, как правило, подлежат замене вместе.
- Перед сборкой комплекта «поршень-палец-шатун» убедитесь, что маркировка, нанесенная краской на один из бобышек поршня, торцы пальца и верхнюю головку шатуна, выполнена одной краской – это означает, что они имеют одинаковые диаметры отверстий
- Соедините поршень с шатуном, предварительно проверив их на параллельность осей (делается это с помощью контрольного приспособления с индикаторными головками)
- Запрессуйте палец в отверстия бобышек поршня и верхней головки шатуна (при это не используйте ударную технику во избежание повреждения шатуна); вставьте в канавки бобышек стопорные кольца
- Вставьте поршни с шатунами в гильзы цилиндров