Поршни мотоцикла: условия работы, оценка состояния, замена

Неотъемлемым элементом двигателя любого транспортного средства, в том числе мотоцикла, является поршень – цилиндрическая деталь, совершающая возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Данная деталь предназначена для преобразования разницы давления газа, пара или жидкости в механическую энергию.

Поршни первых двигателей внутреннего сгорания изготавливались из чугуна. Они были прочными и надежными, но достаточно тяжелыми, что не позволяло моторам иметь высокую мощность.

С развитием технологий для производства поршней стали использовать более легкий металл – алюминий. Это позволило улучшить теплоотдачу двигателя, увеличить его мощность и обороты.

Однако с ростом мощности ДВС температура и давление в цилиндрах также возросли в разы, поэтому алюминиевые детали стали работать на пределе своих возможностей. В современных двигателях конструктивным материалом поршней все чаще является сталь – она способна выдерживать большие нагрузки и позволяет создавать облегченные поршни с меньшей компрессионной высотой.

Требования к качеству поршней

Мотоциклы оборудуются однотактными или двухтактными двигателями. В каждом цикле работы ДВС при сгорании топливно-воздушной смеси происходит выделение большого количества тепла, которое с огромной силой толкает вниз поршень, тем самым запуская двигатель. Температура в цилиндре при этом достигает 2000 °С.

Условия протекания процессов в ДВС определяют комплекс требований к их «участникам». Поршни, в частности, должны быть устойчивыми к экстремально высоким температурам, давлению газа, механическому воздействию реакции от шатуна.

Достичь таких характеристик только с помощью конструкционных материалов сложно, поэтому заводы-производители автокомпонентов для продления срока службы поршней используют специальные антифрикционные покрытия. Однако со временем они истираются, возвращая угрозу преждевременного износа деталей.

Перед нанесением АТСП поверхности очищаются и обезжириваются Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это позволяет гарантировать наилучшую адгезию покрытия и его долгий срок службы без снижения рабочих характеристик.

Для удобства применения MODENGY Для деталей ДВС выпускается в аэрозольных баллонах. Подробную видеоинструкцию по нанесению этого средства смотрите ниже.

Система охлаждения поршней мотоцикла

Во время работы поршни в обязательном порядке нуждаются в охлаждении – в противном случае детали начинают плавиться, чем могут сильно навредить двигателю.

Существует четыре пути охлаждения поршня:

• С помощью поршневых колец

Главная роль отведена первому кольцу, расположенному ближе к днищу поршня. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости. Кольца, одновременно прижатые к поршневым канавками и стенке цилиндра, отводят свыше половины теплового потока.

• С помощью моторного масла

Оно имеет доступ к самым нагретым частям двигателя и уносит существенную часть его тепла масляным туманом в поддон картера.

• С помощью бобышек

Через массивные бобышки тепло передается в палец, затем в шатун, после чего попадает в масло. Данный путь является менее эффективным, поскольку во время его преодоления существуют тепловые сопротивления: зазоры и стальные детали с существенной длиной и низким коэффициентом теплопроводности.

• С помощью свежей топливовоздушной смеси

Наиболее важным способом охлаждения поршней мотоцикла является отдача тепла посредством поршневых колец. Нарушение этого процесса приводит к быстрому разрушению поршней и выходу двигателя из строя.

Неисправности поршней и пути их устранения

О том, что с поршнями мотоцикла не все в порядке свидетельствуют некоторые внешние признаки, которые может заметить любой мотоциклист.

Посторонние шумы при работе двигателя, стук, частый перегрев, потеря компрессии и мощности, повышенное дымление, увеличение расхода топлива, падение уровня масла и другие подобные явления – повод для тщательного техосмотра транспортного средства и замены неисправных деталей цилиндро-поршневой группы.

Поскольку замерить мощность двигателя в бытовых условиях практически невозможно, многие используют косвенный показатель – максимальную скорость, некоторые замеряет компрессию в цилиндре. Второй способ оценки мощности предпочтительнее, так как снижение скоростных возможностей может быть вызвано, к примеру, закоксовыванием выпускной системы, нарушением регулировки зажигания или нарушениями в работе карбюратора.

Если наблюдается потеря мощности двигателя, нет необходимости сразу менять поршни или проводить расточку цилиндра.

Опытные владельцы мотоциклов при возникновении проблем с ЦПГ в первый раз меняют поршневые кольца, во второй раз – кольца и поршень (оба раза – на номинальные размеры), затем еще раз меняют кольца и только в последнюю очередь растачивают цилиндр под первый ремонт с последующей установкой нового поршня.

В зависимости от условии эксплуатации мотоцикла первая замена колец может понадобиться через 6-7 тыс. км (большекубатурных аппаратов – до 25 тыс.км), поршня – через 15-40 тыс. км.

Оценить степень износа можно только разобрав цилиндро-поршневую группу.

Проводя эту операцию, следите за сохранностью стопорного кольца – не уроните его в кривошипную камеру (чтобы избежать этого, закройте ее тряпкой, например). При выемке поршневой группы, действуйте аккуратно – не загните шатун, если будете выбивать палец молотком (пользуйтесь съемником).

Достав поршень, оцените его состояние: осмотрите на предмет наличия трещин (обычно они возникают в местах повышенных концентраций напряжения), а также замеряйте величину зазора между поршнем и цилиндром. Если она превышает 0,3-0,4 мм, поршень требует замены.

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».

Осмотрите поршневые кольца. Очень часто в их канавках оседает нагар, в результате чего они могут терять подвижность («залегать»). Чтобы избежать этого, тщательно удалите загрязнения из канавок с помощью в меру острого предмета (типа шабера).

Не используйте для чистки колец надфили или ножовочные полотна во избежание повреждения самого поршня. Последствия будут неприятными: из-за утечки газов между кольцом и поршнем упадет компрессия со всеми вытекающими последствиями.

Цилиндры двухтактного двигателя имеют три окна – впускное, выпускное и продувочное. В канавках поршневых колец установлены стопорные штифты. Они фиксируют кольца, чтобы те не проворачивались на поршне, и ориентируют их на участок гильзы без окон.

При выпадении штифта стопорное кольцо начинает вращаться, и его стык в какой-то момент оказывается в зоне впускного или выпускного окна цилиндра. Кольцо стремится разжаться, его концы, немного распрямившись, входят в окно и тут же срезаются его противоположной кромкой. В результате обломки оказываются в глушителе.

В качестве следующего шага диагностики рассмотрите отверстие под поршневой палец. В канавках этого отверстия с каждой стороны поршня установлены стопорные кольца. На обычных мотоциклах они имеют загнутые усики для облегчения монтажа-демонтажа. На поршни высокофорсированных двигателей устанавливают кольца без усиков из-за опасности «подрезания» этих элементов поршневым пальцем и попадания в цилиндр.

Какой бы формы и конструкции ни были стопорные кольца, они должно утопать в канавке не менее чем на половину диаметра проволоки, из которой изготовлены. После установки колец на место проверьте плотность их посадки: они не должны прокручиваться по окружности при надавливании шилом на один из краев.

Если по результатам осмотра выяснилось, что замены колец недостаточно и пора менять поршень или пару поршень-цилиндр, воспользуйтесь несколькими правилами:

• К новому цилиндру поршень подбирается по маркировке
• К расточенному и хонингованному цилиндру поршень подбирается с учетом скорости его свободного (без колец) прохождения в цилиндре
• Смазанный поршень должен опускаться в цилиндре под собственной силой тяжести около одной секунды; прослабленный поршень падает и при этом издает характерных стук, а слишком плотный требует приложения некоторых усилий для продвижения

У каждой модели мотоциклов существует от двух до четырех размерных групп поршней, разница в их диаметре может составлять от 0,01-0,025 мм. Маркировка группы обычно наносится клеймом на днище поршня и нижний торец цилиндра. Следите, чтобы эти цифры совпадали.

Если на поверхностях новых поршней вы обнаружите острые внутренние углы, оставшиеся после механической обработки или из-за брака литья, скруглите их надфилем и тщательно заполируйте.

При установке поршней следите за их правильным положением – на днищах у них обычно выбита стрелка, указывающая на ориентацию. Если она отсутствует или не просматривается, расположите поршень так же, как стоят стопорные штифты: правильно установленные детали должны «смотреть» на вертикальные секторы гильзы без окон.

При подборе подходящего пальца помните, что его диаметр, так же как у поршней и цилиндров, относится к одной из несколько (до четырех) размерных групп. Обычно на торец пальца ставят точку краской определенного цвета. Такая же метка имеется на бобышке внутри поршня.

При комнатной температуре поршневые пальцы двигателей современных мотоциклов обычно входят в бобышку поршня под действием небольшого усилия. В старых моделях пальцы в поршень прессовались, для чего их нагревали в кипящей воде. Поэтому перед сборкой ЦПГ обязательно прочитайте инструкцию.