Поршневые кольца и пальцы
Поршневые кольца разделяются на две группы: компрессионные и маслосъемные. К первым относятся два-три верхних кольца, ко вторым — один-два нижних. У поршней карбюраторных двигателей ставят три или четыре кольца, а у дизелей из-за больших давлений в камере сгорания — четыре или пять (двигатель ЯМЗ-236). Если давление газов над поршнем считать за 100%, то после третьего кольца оно снижается до менее 0,1%.
Компрессионные кольца не допускают прорыва газов через зазор между поршнем и цилиндром; маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра, противодействуя попаданию его в камеру сгорания. Кольца имеют обычно прямой разрез, который позволяет кольцу пружинить. Концы колец в свободном состоянии расходятся на несколько миллиметров, поэтому при помещении поршня со сжатыми кольцами в цилиндр достигается плотное прилегание их к цилиндру. В таком состоянии зазор в разрезе равен от 0,2 до 0,4 мм.
В маслосъемных поршневых кольцах имеются радиальные вырезы, а в поршне, против кольцевых канавок, сделаны сверления на уровне расположения вырезов. Масло, собранное со стенок, попадает в отверстия в теле поршня и далее стекает в картер.
Особенно тщательно выполнена кольцевая группа в двигателе ЗИЛ-130 (рис. 11), состоящая из трех верхних компрессионных колец и одного нижнего маслосъемного. Главное (верхнее) компрессионное кольцо 6 находится в кольце 5, залитом в поршень для упрочнения канавки; нижнее и среднее компрессионные кольца 4, как обычно, находятся непосредственно в теле поршня. Маслосъемное кольцо составлено из двух дисковых колец /, распираемых радиальным 3 и осевым 2 расширителями.
Сочетание крайних колец обеспечивает герметичность объема над поршнем и съем масла со стенок цилиндра.
Расширители поддерживают плотное прилегание колец к цилиндру и поршню даже в случае износа колец и снижения их упругости. Высокая температура верхнего кольца отрицательно сказывается на работе расширителя, и он под это кольцо не ставится. Расширитель способствует снижению расхода масла и прорыву газов, особенно при работе двигателя с большими нагрузками.
Состояние поршневых колец в значительной степени определяет межремонтные пробеги автомобиля, так как они являются одной из наиболее подверженных износу деталей. Износ вызывает увеличение расхода масла, забрасывание свечей маслом, затрудняет пуск дви гателя, приводит к падению его мощности и к повышению расхода топлива. Все это заставляет менять кольца с неизбежной разборкой двигателя.
Для ускорения приработки компрессионных колец к зеркалу цилиндра и уменьшения потерь на трение наружная поверхность колец выполняется конической с углом 0,035-0,05 рад (2-3°). Верхнее компрессионное кольцо выполняют цилиндрическим, чтобы оно не отжималось от цилиндра газами, но с внутренней стороны кольца делают ступенчатую проточку, придающую поперечному сечению его несимметричную форму. Такое устройство вызывает при работе некоторый перекос кольца в канавке с неодинаковым прилеганием его к цилиндру, что дает почти такой же эффект, как и наличие наружной конической поверхности.
Износ поршневых колец получается неравномерным. Больше изнашивается кольцо со стороны, противоположной его стыку, поэтому в современных двигателях все больше применяются кольца с корректированием распределения радиального давления, что повышает продолжительность службы колец. Специальное распределение давления достигается при обточке колец по особому копиру.