Кілець поршневих комплект

Комплект поршневих кілець - це набір кілець, які встановлюються в канавки поршнів і працюють у контакті зі стінками циліндрів. Канонічна англійська назва - Piston Ring Kit. Також використовуються назви Piston Ring Set і Engine Piston Ring Set.

Кільця герметизують камеру згоряння, відводять частину тепла від поршня до стінки циліндра та регулюють кількість моторної оливи на робочій поверхні. Від їхнього стану залежать компресія, тиск картерних газів, витрата оливи, потужність двигуна і чистота згоряння.

Назва «комплект» може означати набір для одного поршня або повний набір для всіх циліндрів двигуна. Перед замовленням обов'язково перевіряють кількість кілець в упаковці.

Головний принцип: нові поршневі кільця не встановлюють без вимірювання циліндрів, поршнів, канавок і зазорів. Новий комплект не усуне овальність, конусність, задири або зношені канавки поршня.

Не підбирайте кільця лише за моделлю автомобіля та об'ємом двигуна.
Не встановлюйте ремонтний комплект у циліндр стандартного розміру без вимірювання.
Не міняйте кільця без перевірки геометрії циліндрів.
Не очищайте канавки поршня інструментом, який знімає метал.
Не розтискайте кільце більше, ніж потрібно для встановлення.
Не встановлюйте кільце неправильною стороною.
Не перекривайте дренажні отвори маслознімного кільця нагаром.
Не накладайте кінці розширювача маслознімного кільця один на одного.
Не визначайте справність маслознімних кілець лише за компресією.
Не запускайте відремонтований двигун без попереднього створення тиску оливи.

Для чого потрібні поршневі кільця

Під час роботи двигуна поршень переміщується в циліндрі з великою швидкістю. Над ним утворюється високий тиск продуктів згоряння, а нижче знаходиться картер із моторною оливою.

Комплект кілець виконує кілька завдань:

зменшує прорив газів із камери згоряння в картер;
підтримує компресію в циліндрі;
регулює товщину масляної плівки;
повертає надлишок оливи через дренажні отвори поршня;
відводить тепло від поршня до циліндра;
стабілізує положення поршня в зоні канавок;
зменшує потрапляння моторної оливи в камеру згоряння;
знижує тиск картерних газів;
підтримує ефективність двигуна;
зменшує забруднення свічок, каталізатора і сажового фільтра.

Що входить до комплекту

Типовий сучасний поршень має три кільцеві канавки:

верхнє компресійне кільце;
друге компресійно-маслознімне кільце;
маслознімне кільце.

Маслознімний вузол може складатися з одного профільованого кільця або з трьох частин:

верхньої тонкої рейки;
хвилястого або пружинного розширювача;
нижньої тонкої рейки.

Для чотирициліндрового двигуна комплект із трьома кільцями на поршень може містити 12 функціональних позицій, але фактична кількість окремих деталей буде більшою, якщо маслознімні кільця трискладові.

Верхнє компресійне кільце

Верхнє кільце працює найближче до камери згоряння. Воно сприймає найвищу температуру і тиск.

Його функції:

основне ущільнення газів;
передавання тепла від поршня до циліндра;
підтримання компресії;
зменшення прориву газів у картер.

Робоча поверхня може бути прямою, бочкоподібною або мати спеціальне покриття. Профіль, маркування та напрям установлення залежать від конструкції двигуна.

Друге кільце

Друге кільце допомагає контролювати прорив газів, але часто також виконує важливу маслознімну функцію.

Поширені профілі:

конічна робоча поверхня;
ступінчастий профіль;
профіль типу Napier;
кільце з фаскою;
асиметричне кільце з визначеною орієнтацією.

Якщо друге кільце встановити догори дном, воно може подавати оливу в камеру згоряння замість її знімання.

Маслознімне кільце

Маслознімний вузол знімає надлишок оливи зі стінки циліндра та спрямовує її через отвори в канавці поршня назад у картер.

Його робота залежить від:

рухливості рейок;
пружності розширювача;
чистоти дренажних отворів;
стану канавки поршня;
правильної шорсткості циліндра;
в'язкості й температури моторної оливи;
тиску картерних газів.

Маслознімні кільця можуть залягти, коли компресійні ще зберігають достатню герметичність. Тому нормальна компресія не виключає підвищеної витрати оливи через кільця.

Матеріали поршневих кілець

Матеріал	Застосування	Особливості
Сірий чавун	Компресійні кільця традиційних двигунів	Добре припрацьовується, але має обмежену міцність
Високоміцний чавун	Навантажені компресійні кільця	Краще витримує ударне й теплове навантаження
Сталь	Тонкі сучасні кільця та маслознімні рейки	Дозволяє зменшити товщину й тертя
Сталь із покриттям	Турбовані та високонавантажені двигуни	Покриття підбирається під матеріал і поверхню циліндра

Покриття робочої поверхні

Для зменшення зносу застосовуються:

хромове покриття;
молібденове напилення;
нітридування;
PVD-покриття;
фосфатування;
спеціальні полімерні або антифрикційні шари.

Тип покриття повинен бути сумісним із матеріалом гільзи та якістю хонінгування. Зовні схожі кільця можуть мати різні характеристики припрацювання.

Стандартні й ремонтні розміри

Стандартний комплект

Кільця розміру STD призначені для циліндрів і поршнів номінального заводського діаметра.

Ремонтний комплект

Після розточування блока встановлюють поршні та кільця збільшеного ремонтного діаметра.

У каталогах можуть використовуватися позначення:

+0,25 мм;
+0,50 мм;
+0,75 мм;
+1,00 мм;
OS або Oversize;
перша, друга або наступна ремонтна група.

Важливо: збільшений розмір комплекту повинен відповідати фактичному діаметру ремонтного поршня й циліндра. Ремонтні кільця не використовують для компенсації зношеного стандартного циліндра без механічної обробки.

Комплекти з припасуванням замка

Частина спортивних або ремонтних комплектів має збільшений початковий зазорний запас і потребує індивідуального припасування кінців.

Для цього:

кільце встановлюють у свій циліндр;
вирівнюють поршнем;
вимірюють зазор;
поступово обробляють один або обидва кінці спеціальним інструментом;
контролюють перпендикулярність торців;
видаляють задирки;
повторно перевіряють зазор.

Надмірно збільшений зазор повернути до норми неможливо.

Підбір комплекту

VIN автомобіля;
код і серійний номер двигуна;
дата виробництва;
OE-номер комплекту;
кількість циліндрів;
номінальний або ремонтний діаметр;
точний діаметр поршня;
діаметр циліндра;
кількість кілець на поршень;
товщина кожного кільця;
глибина канавок;
профіль компресійних кілець;
тип маслознімного вузла;
матеріал і покриття;
ремонтна або селективна група;
кількість поршнів, на яку розрахована упаковка.

Причини зношування

великий пробіг;
абразивний пил через несправний повітряний фільтр;
пошкодження впускного тракту після фільтра;
рідкісна заміна моторної оливи;
невідповідний допуск або в'язкість оливи;
перегрів двигуна;
детонація та передчасне займання;
перезбагачена суміш і змивання масляної плівки пальним;
несправні форсунки;
потрапляння антифризу в циліндр;
тривала робота на холодному двигуні з великим навантаженням;
недостатня або неправильна обробка циліндра;
неправильний тепловий зазор;
зношені канавки поршня;
поламані міжкільцеві перемички;
неправильне встановлення;
залишки абразиву після хонінгування;
порушення процедури обкатки.

Залягання кілець

Залягання означає втрату рухливості кільця в канавці через нагар, лак або деформацію.

Найчастіше залягають маслознімні кільця, оскільки їхні отвори та вузькі канавки швидше забруднюються.

Причини:

перевищені інтервали заміни оливи;
висока температура поршня;
неякісне згоряння;
короткі поїздки без повного прогрівання;
забруднена вентиляція картера;
неправильна олива;
зношені форсунки;
тривале зберігання двигуна;
перегрів або коксування поршня.

Хімічне розкоксування іноді відновлює рухливість кілець, але не усуває механічний знос, задири, овальність циліндра або пошкоджені канавки. Агресивне очищення без діагностики може відокремити великі відкладення й погіршити стан двигуна.

Ознаки несправності

підвищена витрата моторної оливи;
синій або синьо-сірий дим під навантаженням;
підвищений тиск картерних газів;
олива у впуску через вентиляцію картера;
зниження компресії;
велика різниця компресії між циліндрами;
ускладнений запуск;
зниження потужності;
нестабільна робота;
оливний нагар на свічках;
нагар на поршнях і камерах згоряння;
підвищена витрата пального;
забруднення каталізатора або DPF;
викидання оливи через сапун;
сліди задирів під час ендоскопії.

Жодна окрема ознака не доводить несправність кілець. Синій дим також можуть спричиняти сальники клапанів, турбокомпресор, вентиляція картера або надлишковий рівень оливи.

Чому нормальна компресія не виключає несправність

Компресійні кільця можуть залишатися відносно герметичними, тоді як маслознімний вузол уже заляг або втратив пружність.

Крім того:

масляна плівка тимчасово покращує ущільнення;
компресометр оцінює результат роботи кілець, клапанів і фаз разом;
несправність може проявлятися тільки на гарячому двигуні;
знос може бути однаковим у всіх циліндрах;
каталізатор може приховувати видимий дим.

Діагностика перед розбиранням

Правильно виміряти фактичну витрату моторної оливи.
Перевірити зовнішні витоки.
Перевірити систему вентиляції картера.
Оцінити стан турбокомпресора.
Виконати аналіз кольору вихлопного диму.
Виконати вимірювання компресії двигуна.
Провести пневмотест циліндрів.
Виконати ендоскопію циліндрів двигуна.
Перевірити свічки, форсунки й паливні корекції.
Виміряти тиск або потік картерних газів за відповідною методикою.

Суха й мокра перевірка компресії

Після звичайного вимірювання в циліндр іноді додають невелику контрольовану кількість оливи та повторюють тест.

Помітне тимчасове підвищення може підтримувати версію негерметичності поршневої групи. Водночас мокра проба не визначає точний стан кілець і не замінює пневмотест та вимірювання циліндрів.

Пневмотест

Під час пневмотесту в циліндр подають стиснене повітря при закритих клапанах.

Повітря в картері може вказувати на витік через кільця або пошкодження поршня. Невеликий витік через кільця присутній навіть у справному двигуні, тому оцінюють відсоток втрат і порівняння між циліндрами.

Ендоскопія циліндрів

Ендоскоп дозволяє побачити:

вертикальні подряпини;
задири;
сліди перегріву;
пошкодження кромки поршня;
тріщини або прогар поршня;
оливні відкладення;
неоднакову картину між циліндрами;
сліди потрапляння стороннього предмета;
часткову відсутність хонінгувальної сітки.

Ендоскопія не дає точного діаметра, овальності та конусності. Остаточну оцінку виконують вимірювальним інструментом після розбирання.

Перевірка циліндрів

Циліндр вимірюють нутроміром у кількох висотах і двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Визначають:

фактичний діаметр;
овальність;
конусність;
локальне зношування;
стан верхньої зони розвороту кілець;
відповідність стандартному або ремонтному розміру.

Якщо знос перевищує допуск, проста заміна кілець не забезпечить стабільної герметичності.

Перевірка поршнів

діаметр спідниці;
зазор між поршнем і циліндром;
тріщини та задири;
стан днища;
стан міжкільцевих перемичок;
ширина й глибина канавок;
вільне переміщення кілець;
чистота дренажних отворів;
стан поршневого пальця;
деформація після перегріву.

Розбиті канавки та зношені перемички не ремонтуються встановленням товстіших кілець без спеціально передбаченої технології.

Зазор у замку

Кінці кільця повинні мати визначений зазор, щоб після нагрівання не зімкнутися.

Для перевірки:

Кільце встановлюють у відповідний циліндр.
Поршнем вирівнюють його перпендикулярно до осі.
Щупом вимірюють відстань між кінцями.
Для зношеного циліндра вимірювання повторюють на різній висоті.
Результат порівнюють із вимогами виробника кілець і двигуна.

Надто малий зазор може спричинити змикання кінців, задири, поломку кільця або поршневої перемички. Надмірний зазор збільшує прорив газів, але його вплив оцінюють разом зі станом усієї поршневої групи.

Бічний зазор у канавці

Кільце повинно вільно рухатися в канавці, але не мати надмірного вертикального люфту.

Бічний зазор перевіряють між кільцем і площиною канавки. Надмірне значення може спричинити:

перекачування оливи;
удари кільця;
руйнування перемички;
нестабільне ущільнення;
прискорене зношування нового комплекту.

Підготовка циліндрів

Для правильного припрацювання нових кілець поверхня циліндра повинна мати відповідну геометрію та мікрорельєф.

Залежно від стану застосовують:

контрольне хонінгування;
платохонінгування;
розточування до ремонтного розміру;
заміщення або ремонт гільзи;
заміщення блока при невідновлюваному пошкодженні.

Тип абразиву, кут сітки, шорсткість і процедура очищення повинні відповідати матеріалу кілець та вимогам виробника.

Очищення після хонінгування

Абразивний пил після обробки швидко пошкоджує нові кільця та підшипники.

Циліндри очищають до моменту, коли чиста світла серветка перестає збирати сірий абразивний залишок. Точна процедура очищення й захисту поверхні визначається технологією ремонтного підприємства.

Очищення канавок поршня

видалити нагар без зняття металу;
очистити дренажні отвори;
не збільшувати ширину канавки;
не пошкодити міжкільцеві перемички;
перевірити кільце по всьому колу канавки;
видалити залишки розчинника й абразиву;
перевірити маркування поршня та напрям установлення.

Орієнтація кілець

На кільцях можуть бути позначення TOP, мітка, крапка, літера або фаска. Маркована сторона переважно встановлюється вгору, але точне правило беруть з інструкції комплекту.

Необхідно враховувати:

верхнє й друге кільця можуть мати різний профіль;
кільця не можна міняти місцями;
кінці розширювача маслознімного кільця повинні стикуватися, а не перекриватися;
рейки встановлюються у свої положення;
замки розносять за схемою виробника;
замки не розташовують над поршневим пальцем або іншими забороненими зонами, якщо це зазначено в документації.

Під час роботи кільця можуть повільно обертатися в канавках. Початкове розташування замків важливе для складання, але не є постійно фіксованим на весь ресурс двигуна.

Встановлення кілець на поршень

Перевірити комплект і маркування.
Розкласти кільця за циліндрами та канавками.
Установити розширювач маслознімного кільця.
Установити нижню та верхню рейки.
Перевірити, що кінці розширювача не перекрилися.
Спеціальним розтискачем установити друге кільце.
Установити верхнє компресійне кільце.
Перевірити вільний рух у канавках.
Розташувати замки за схемою.
Змастити деталі відповідно до процедури складання.

Не слід спірально накручувати товсті компресійні кільця на поршень, якщо виробник не передбачає такий спосіб. Надмірне скручування може залишити приховану деформацію.

Установлення поршня в циліндр

перевірити напрям поршня;
перевірити напрям шатуна;
захистити шатунні шийки колінвала;
змастити циліндр і кільця за процедурою;
використовувати справну оправку або стяжку кілець;
щільно притиснути оправку до блока;
не забивати поршень сильними ударами;
при опорі зупинитися й перевірити кільце;
не пошкодити форсунку охолодження поршня;
після встановлення перевірити вільне обертання колінвала.

Що перевірити одночасно

поршні;
циліндри й гільзи;
поршневі пальці;
верхні головки шатунів;
шатунні підшипники;
корінні підшипники;
масляні форсунки охолодження поршнів;
масляний насос;
вентиляцію картера;
форсунки й паливну систему;
стан клапанів і сальників клапанів;
турбокомпресор;
систему охолодження;
причину попереднього перегріву або руйнування.

Перший запуск і припрацювання

Перевірити вільне обертання двигуна вручну.
Заповнити систему правильною моторною оливою.
Установити новий масляний фільтр.
Попередньо створити тиск оливи.
Запустити двигун без різкого підвищення обертів.
Перевірити тиск оливи, температуру і витоки.
Не залишати двигун надовго на одному режимі без потреби.
Змінювати навантаження відповідно до процедури моториста.
Не допускати перегріву й детонації.
Контролювати рівень і стан оливи після початкової роботи.

Універсальної процедури обкатки для всіх двигунів немає. Вона залежить від матеріалу кілець, поверхні циліндрів, типу оливи й рекомендацій ремонтного підприємства.

Чому нові кільця не дають результату

циліндри мають овальність або конусність;
залишилися задири;
не виконано хонінгування;
мікрорельєф не відповідає матеріалу кілець;
поршневі канавки зношені;
перемички пошкоджені;
зазор у замку неправильний;
кільця встановлені догори дном;
переплутані перше й друге кільця;
розширювач маслознімного кільця перекрився;
дренажні отвори залишилися забрудненими;
циліндри не очищені після хонінгування;
двигун запущений без достатнього змащування;
залишилася несправність форсунки або системи охолодження;
причиною витрати оливи були клапани, турбіна або вентиляція картера.

Практичні випадки

Компресія нормальна, але двигун витрачає оливу

Компресійні кільця залишалися герметичними, а маслознімні рейки були заблоковані нагаром у канавках.

Після заміни кілець витрата оливи не змінилася

Циліндри мали значну овальність. Нові кільця контактували зі стінкою лише на частині кола.

Один циліндр швидко втратив компресію

Зазор верхнього кільця був надто малим. Після нагрівання кінці зімкнулися, кільце зламалося та пошкодило перемичку поршня.

Двигун почав диміти одразу після ремонту

Друге компресійно-маслознімне кільце встановили неправильною стороною.

Маслознімне кільце не працювало

Кінці хвилястого розширювача перекрили один одного, через що вузол утратив правильну радіальну пружність.

Нові кільця отримали подряпини

Після хонінгування циліндри недостатньо очистили від абразивного пилу.

Витрата оливи з'явилася тільки на трасі

Під навантаженням зростав прорив газів через зношені кільця, а вентиляція картера переносила більше оливи у впуск.

Розкоксування дало короткочасний результат

Частина кілець звільнилася від нагару, але механічний знос циліндрів і канавок залишився.

Типові помилки діагностики

робити висновок про кільця лише за синім димом;
вважати нормальну компресію доказом справності;
не перевіряти зовнішні витоки;
не перевіряти турбокомпресор;
не перевіряти вентиляцію картера;
не вимірювати фактичну витрату оливи;
не виконувати пневмотест;
не оглядати циліндри ендоскопом;
ігнорувати несправні форсунки;
проводити агресивне розкоксування без діагностики;
оцінювати знос циліндра тільки за зазором кільця;
не враховувати стан сальників і напрямних клапанів.

Типові помилки ремонту

заміна кілець без вимірювання циліндрів;
неправильний ремонтний розмір;
встановлення комплекту не на ту кількість циліндрів;
неправильна товщина кільця;
переплутані перше й друге кільця;
неправильна орієнтація;
надмірне розтискання;
пошкодження покриття;
неправильний зазор у замку;
неочищені канавки;
забиті дренажні отвори;
перекритий розширювач;
неправильне хонінгування;
абразив у циліндрах;
запуск без попереднього змащування;
неусунена причина перегріву або розрідження оливи.

Пов'язані товарні групи

Комплекти поршневих кілець
Компресійні поршневі кільця
Маслознімні кільця
Поршні двигуна
Поршневі пальці
Гільзи циліндрів
Шатуни
Шатунні вкладиші
Комплекти прокладок двигуна
Моторні оливи й масляні фільтри

Часті питання

Комплект розрахований на один поршень чи на весь двигун?

Це залежить від виробника. Перед замовленням перевіряють кількість циліндрів і фактичну кількість кілець в упаковці.

Чи можна замінити кільця без розточування блока?

Можна, якщо діаметр, овальність, конусність і поверхня циліндрів відповідають допускам.

Чи достатньо просто похонінгувати циліндри?

Хонінгування формує поверхню, але не усуває значну овальність, конусність і глибокі задири.

Чи означає низька компресія знос кілець?

Не обов'язково. Причиною можуть бути клапани, прокладка головки, фази газорозподілу, тріщина або пошкодження поршня.

Чи можуть маслознімні кільця бути несправними при нормальній компресії?

Так. Компресійні кільця можуть працювати нормально, а маслознімні залишатися заляглими.

Як визначити верхню сторону кільця?

За позначенням TOP, крапкою, літерою, фаскою або інструкцією виробника. Універсального правила для всіх профілів немає.

Чи потрібно розносити замки?

Так, під час складання їх розташовують за схемою виробника. В процесі роботи кільця можуть повільно змінювати положення.

Чи можна повторно використовувати старі кільця?

Після демонтажу їх не встановлюють як новий ремонтний комплект. Кільця вже припрацювалися до конкретного циліндра й мають зношування.

Чи допомагає розкоксування?

Воно може звільнити заляглі кільця, але не відновлює зношений метал, геометрію циліндра або пошкоджений поршень.

Що перевірити після ремонту?

Тиск і рівень оливи, компресію після припрацювання, витрату оливи, картерні гази, колір вихлопу, температуру та стан свічок і фільтрів.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Комплект поршневих кілець герметизує камеру згоряння, контролює моторну оливу на стінках циліндра та відводить тепло від поршня. До набору входять компресійні й маслознімні елементи, конструкція яких залежить від конкретного двигуна.

Перед заміною необхідно виміряти циліндри, поршні, канавки, зазори в замках і бічні зазори. Окремо перевіряють вентиляцію картера, клапанний механізм, турбокомпресор, паливну систему та причину перегріву або підвищеної витрати оливи.

Нові кільця не компенсують овальні циліндри, зношені поршні, пошкоджені перемички або неправильну поверхню після хонінгування. Ресурс ремонту залежить від точного підбору, чистоти складання, правильної орієнтації, контрольованих зазорів і коректного припрацювання.