Який має бути зазор між поршнем та циліндром?

Тепловий зазор між поршнем і циліндром – один з основних розмірів у двигуні внутрішнього згоряння. Він багато в чому визначає справність циліндропоршневої групи. Його наявність дозволяє деталям циліндропоршневої групи рухатися безперешкодно, при цьому створюючи надійне ущільнення та якісно змащуватись.

Порушення параметра призводить до прискорення зношування, виходу з ладу поршня та поверхні гільзи.

Коли виникає потреба визначення розміру

Діаметри деталей ЦПГ вимірюють з появою симптомів несправності механізму:

• зменшення компресії;
• падіння потужності;
• збільшення тиску картерних газів;
• характерний стукіт;
• витрата олії та палива;
• підвищена димність.

Слід сказати, що засобів діагностики ЦПГ багато. Після отримання низьких результатів компресії в циліндр через свічковий отвір нагнітають повітря. При цьому клапани газорозподілу (ГРМ) мають бути закриті. При несправній поршневій групі шипіння повітря буде чути з картера двигуна.

Є інший спосіб: у циліндри заливають по 50 мг. моторної олії. Проводять повторне вимірювання компресії. Якщо тиск стиснення значно підвищився, значить холодна густа олія залила пролом у несправній ЦПГ. Сліди зношування на стінках циліндра візуально визначається ендоскопом.

Як визначають розмір між поршнем та гільзою

Після зняття головки блоку (ГБЦ) стає видною внутрішня поверхня циліндра. Про знос поверхні свідчить відсутність хонінгування. Досвідчені мотористи роблять попередню оцінку стану зазору на дотик.Вони судять про величину виробітку за величиною сходинки, що утворилася вгорі циліндрової втулки. Вона виникає на рівні максимального підйому поршневих кілець.

Також грубо величину зношування гільзи оцінюють за допомогою нового поршневого кільця. Його вставляють у верхній пояс гільзи, до якого не діставали поршневі кільця. Тепловий зазор кільця при цьому має бути номінальним. Потім кільце вставляється в циліндр більш низький рівень. За величиною розкриття замку судять про вироблення поверхні.

Щоб точно перевірити зазор між поршнем і циліндром, необхідно демонтувати поршень і виміряти обидві деталі. Вимірювання здійснюються відповідно до інструкції з ремонту, технологічної карти. Як правило, обидві деталі вимірюються у двох взаємно перпендикулярних площинах та у трьох поясах.

Для вимірювання поршня застосовується мікрометр. Діаметр гільзи визначається нутроміром. Вимірювання проводяться відповідно до інструкції з ремонту та технологічної карти. Вимірювання вимагають кваліфікації, вміння поводитися з приладами, налаштовувати засоби вимірювання за допомогою кінцевих заходів.

Відстань між сполученими деталями визначається як різниця діаметрів. У різних положеннях інструмента результат різний, оскільки деталі зношуються нерівномірно. Вони набувають відхилень від форми. Це овальність, конусність, бочкоподібність. Допустимі значення відхилень форми також регламентуються, як і діаметри.

Максимальні та мінімальні значення порівнюються з номінальними, гранично допустимими, залежно від цілей ремонту. При капітальному ремонті розміри наводяться до номінальних значень. При поточному часто орієнтуються на допустимі.

Регулювання теплового зазору в ЦПГ здійснюється лише заміною однієї або обох деталей.

Норми відповідності

Номінальні та допустимі розміри вказані в документації до конкретного двигуна, але приблизно номінальний розмір знаходиться в межах 0,05-0,07 мм, а допустимий не більше 0,15 мм.

У кожному ремонтному розмірі передбачено п'ять градацій діаметрів із різницею через 0.01 мм. - A, B, C, D, E.

Якщо проміжок на зношених деталях становить більше 0,15 мм. , Можна підібрати поршень збільшеного розміру.

Для встановлення поршнів наступних ремонтних розмірів потрібна розточка циліндрового блоку.

При розточуванні враховують необхідність хонінгування на глибину 0.03 мм.

До чого призводить зміна теплового зазору

Збільшення теплового зазору призводить до стукоту, зносу, зменшення компресії, витрати палива та олії. Паралельно з цим параметром відбувається зношування інших розмірів. Це міжкільцеві канавки, поєднання поршневого пальця.

Причинами скорочення розміру є перегрів, порушення умов мастила.

Погане відведення тепла від поршня обумовлено не тільки несправностями системи охолодження. Наприклад, закоксування двигуна через нехтування регламентом ТО призводить до залягання поршневих кілець. Саме через верхнє компресійне кільце проходить основний тепловий потік від головки поршня до циліндрової втулки та далі в сорочку охолодження.

Місцевий перегрів не відображається на панелі приладів, проте щоразу згубно впливає на стан деталей ЦПГ. Нагар, що утворився, призводить не тільки до закоксовки, але і до утворення жорстких механічних включень.

Постійна робота за умов гарячих температур призводить до звуження зазору між поршнем і циліндром.Між деталями, що труться, виникає напівсухе тертя. В результаті виникають задираки, і ЦПГ остаточно виходить з ладу.

Обнулення теплового зазору призводить до стрімкого зростання температури через сухе тертя, подальше розширення деталей, що труться. Поршень автомобільного двигуна зазвичай заклинює у втулці.

Висновок

Регулювання теплового зазору є відповідальним завданням, яке виконують один раз при зборі двигуна. Виставити зазор у циліндропоршневій групі слід довірити професіоналам, озброєним гарним вимірювальним інструментом та, звичайно, досвідом.

Який має бути зазор між поршнем та циліндром

Для забезпечення високої компресії у двигуні, а це сильно впливає на його ККД та інші здібності по віддачі, легкості запуску та питомій витраті, поршні повинні стояти в циліндрах з мінімальним зазором. Але зводити його до нуля неможливо, через різну температуру деталей двигун заклинить.

Тому зазор визначається розрахунковим шляхом і суворо дотримується, а необхідне ущільнення досягається застосуванням пружинних поршневих кілець у ролі газового та масляного ущільнення.

Чому змінюється зазор між поршнем та циліндром

Конструктори автомобілів прагнуть, щоб деталі двигуна працювали в режимі тертя рідини.

Це такий спосіб змащення поверхонь, що труться, коли завдяки міцності масляної плівки або подачі масла під тиском і при необхідному витраті безпосереднього дотику деталей не відбувається навіть під значним навантаженням.

Не завжди і не в усіх режимах такий стан можна втримати. Впливають на це кілька факторів:

• масляне голодування, підведення змащувальної рідини, як це робиться в підшипниках ковзання колінчастого і розподільчого валів, під тиском в зону між поршнем і циліндром не проводиться, а інші способи мастила не завжди дають стабільний результат, найкраще працюють спеціальні масляні форсунки, але з різних ставлять їх неохоче;
• неякісно зроблений або зношений малюнок хонінгування на поверхні циліндра, покликаний він утримувати масляну плівку та не давати їй повністю зникнути під зусиллям поршневих кілець;
• порушення температурного режиму викликають обнулення теплового зазору, зникнення масляного шару та поява задир на поршнях і циліндрах;
• застосування неякісної олії з відхиленням за всіма значущими характеристиками.

Здається, парадоксальним, але більше зношується поверхня циліндра, хоча вона зазвичай виготовлена ​​з чавуну, це цілісний чавунний блок або різні сухі та мокрі гільзи, залиті в алюміній блоку.

Навіть якщо гільза відсутня, поверхня алюмінієвого циліндра піддається спеціальній обробці, і на ній створюється шар спеціального зносостійкого твердого покриття.

Пов'язано це з більш стабільним тиском на поршень, який за наявності мастила майже не знімає з нього метал при русі.

Звичайно, поршень теж зношується, навіть якщо це відбувається з меншою швидкістю.

Норми відповідності

У вихідному стані циліндр повністю відповідає своїй назві, це геометрична фігура з постійним діаметром по всій висоті та колом у будь-якому перерізі, перпендикулярному до осі. Однак, поршень має куди складнішу форму, до того ж він має термофіксуючі вставки, в результаті чого нерівномірно розширюється при роботі.

Для оцінки стану зазору вибирається різниця діаметрів поршня в зоні спідниці та циліндра в середній частині.

Формально прийнято вважати, що тепловий зазор повинен становити приблизно від 3 до 5 сотих часток міліметра по діаметру у нових деталей, а його максимальна величина в результаті зношування не повинна перевищувати 15 сотих, тобто 0,15 мм.

Очевидно, це деякі середні значення, двигунів безліч і відрізняються вони як різними підходами до конструювання, так і геометричними розмірами деталей, що залежать від робочого об'єму.

Результат порушення зазору

При збільшенні зазору, а зазвичай воно пов'язане ще й з погіршенням працездатності кілець, все більше олії починає проникати в камеру згоряння і витрачатися на чад.

Теоретично при цьому повинна знижуватися компресія, але частіше вона навпаки, підвищується, через велику кількість масла на компресійних кільцях, що герметизує їх зазори. Але це ненадовго, кільця коксуються, залягають і компресія зникає остаточно.

Поршні при збільшених зазорах нормально працювати вже не зможуть і починають стукати. Стук поршневий добре чутно на перекладці, тобто у верхньому положенні, коли змінює напрямок свого руху нижня головка шатуна, а поршень проходить мертву точку.

Спідниця відходить від однієї стінки циліндра та вибираючи зазор із силою вдаряє по протилежній.З таким дзвоном їздити не можна, поршень може зруйнуватися, що призведе до катастрофи всього двигуна.

Як перевірити зазор між поршнем і циліндром

Для перевірки зазору використовується вимірювальна апаратура у вигляді мікрометра і нутроміра, ця пара має клас точності, що дозволяє реагувати на кожну соту частку міліметра.

Мікрометр заміряє діаметр поршня в зоні його спідниці, перпендикулярно пальцю. Стрижень мікрометра фіксується затискачем, після чого нутромір встановлюється на нуль під час опори своїм вимірювальним наконечником на стрижень мікрометра.

Після такого обнулення індикатор нутроміра показуватиме відхилення від діаметра поршня у сотих частках міліметра.

Вимірювання циліндра проводиться в трьох площинах, верхній частині, середній і нижній, вздовж зони ходу поршня. Виміри повторюються вздовж осі пальця і ​​поперек.

В результаті можна оцінити стан циліндра після зношування. Головне, що потрібно – це наявність нерівномірностей типу «еліпс» та «конус». Перше – відхилення перерізу від кола у бік овалу, а друге – зміна діаметра вздовж вертикальної осі.

Наявність відхилень у кілька соток говорить про неможливість нормальної роботи кілець та необхідність ремонту циліндрів або заміни блоку.

Заводи прагнуть нав'язувати клієнтам блок у збиранні з коленвалом (шорт-блок). Але часто виявляється набагато дешевше відремонтуватися розточуванням, у важких випадках – гільзуванням, із заміною поршнів на нові стандартні або збільшеного ремонтного розміру.

Навіть на нових двигунах із стандартними поршнями існує можливість точного підбору зазорів. Для цього поршні розподіляються по групах з відхиленням діаметра одну сотку. Це дозволяє виставити зазор з ідеальною точністю та забезпечити оптимальні характеристики мотора та його майбутній ресурс.