Механічна частина двигуна / Ремонт - Механічна частина двигуна / Заміна поршневих кілець

Заміна поршневих кілець

Заміна поршневих кілець - це ремонт циліндропоршневої групи, під час якого двигун розбирають, виймають поршні, вимірюють циліндри та встановлюють нові компресійні й маслознімні кільця.

Поршневі кільця ущільнюють камеру згоряння, відводять тепло від поршня до стінки циліндра та регулюють кількість моторної оливи на робочій поверхні. Їх знос, залягання або пошкодження можуть спричинити низьку компресію, прорив газів у картер, синій дим і підвищену витрату оливи.

Установлення нового комплекту поршневих кілець має сенс лише тоді, коли геометрія циліндрів, стан поршнів і розміри канавок дозволяють використовувати нові кільця. Якщо циліндри мають критичну овальність, конусність або глибокі задири, потрібне розточування, установлення ремонтних поршнів, гільзування або капітальний ремонт.

Основне правило: нові кільця не відновлюють зношений циліндр. Ремонт без вимірювання діаметра, овальності, конусності та зазорів у поршневих канавках часто дає короткочасний результат або збільшує витрату оливи.

Спочатку потрібно встановити джерело витрати оливи. Причиною можуть бути клапанні сальники, турбокомпресор або вентиляція картера.
Компресійні та маслознімні кільця виконують різні функції і мають визначене положення.
Кожне кільце перевіряють у конкретному циліндрі за зазором у замку.
Поршневі канавки вимірюють, а не лише очищають від нагару.
Після хонінгування блок потрібно ретельно відмити від абразиву.
Напрямок, маркування та розташування замків визначаються документацією виробника кілець і двигуна.

Зміст

Функції поршневих кілець
Типи кілець
Коли може бути потрібна заміна
Коли причина не в кільцях
Діагностика до розбирання
Оцінка витрати оливи
Компресія та пневмотест
Ендоскопія циліндрів
Тиск картерних газів
Розбирання двигуна
Маркування поршнів і шатунів
Виймання поршнів
Огляд старих кілець
Очищення поршнів
Перевірка канавок
Дефектування поршнів
Вимірювання циліндрів
Овальність і конусність
Хонінгування
Коли потрібне розточування
Зазор у замку кільця
Бічний зазор у канавці
Маркування та напрямок кілець
Складання маслознімного кільця
Розташування замків
Установлення кілець на поршень
Установлення поршня в циліндр
Шатуни та вкладиші
Остаточне складання
Перший запуск
Обкатка після ремонту
Типові помилки
Коли заміни кілець недостатньо
Правила безпеки
Товарні групи TESMA
Часті питання

Функції поршневих кілець

Комплект кілець виконує три основні функції:

обмежує прорив газів із камери згоряння в картер;
відводить частину тепла від поршня до циліндра;
знімає надлишок моторної оливи зі стінки циліндра.

Повної газонепроникності між кільцем і циліндром немає. Невелика кількість газів проходить у картер навіть у справному двигуні. Завдання кілець - утримувати цей потік у межах, передбачених конструкцією.

Стан ущільнення залежить не лише від самих кілець, а й від:

геометрії циліндра;
шорсткості поверхні;
стану поршневих канавок;
тиску згоряння;
температури;
якості змащення;
правильної роботи вентиляції картера.

Типи поршневих кілець

Верхнє компресійне кільце

Працює в найгарячішій зоні та сприймає основну частину тиску газів. Воно може мати спеціальне покриття, фаску, бочкоподібний профіль або іншу орієнтацію.

Друге компресійне кільце

Допомагає ущільненню, знижує тиск між кільцями та додатково контролює оливу. Його не можна плутати з верхнім кільцем.

Маслознімне кільце

Знімає надлишок оливи зі стінки циліндра та відводить її через отвори в поршні.

Маслознімна система може бути:

цільним кільцем із прорізами;
складеним кільцем із двох тонких дисків і розширювача;
багатокомпонентною конструкцією зі спеціальними пружинними елементами.

Коли може бути потрібна заміна кілець

підтверджено знос поршневих кілець;
кільця втратили рухливість через нагар;
є низька компресія через циліндропоршневу групу;
пневмотест показує значний витік у картер;
двигун має підвищену витрату оливи;
постійно з'являється синій дим;
кільце зламане;
пошкоджено робочу поверхню кільця;
поршні виймаються під час ремонту двигуна;
виконується хонінгування або розточування циліндрів;
встановлюються нові поршні;
двигун ремонтується після перегріву чи детонації.

Кільця не є звичайною регламентною деталлю. Їх не змінюють лише через великий пробіг без діагностики й вимірювань.

Коли причина витрати оливи може бути не в кільцях

зношені сальники клапанів;
великий зазор у напрямних клапанів;
несправний турбокомпресор;
заблокована або неправильно працює вентиляція картера;
пошкоджений маслоуловлювач;
моторна олива витікає назовні;
застосована невідповідна олива;
олива потрапляє у впуск через систему наддуву;
пошкоджена прокладка головки блока;
олива потрапляє в систему охолодження.

Заміна кілець без перевірки цих причин може не змінити витрату оливи.

Діагностика до розбирання двигуна

До демонтажу головки й піддона бажано зафіксувати:

реальну витрату оливи на контрольному пробігу;
наявність зовнішніх витоків;
колір і режим появи диму;
компресію по циліндрах;
результат пневмотесту;
тиск картерних газів;
стан свічок запалювання або розжарювання;
ендоскопічну картину циліндрів;
стан турбокомпресора;
роботу вентиляції картера;
тиск моторної оливи;
історію перегрівів і обслуговування.

Після розбирання частину цих даних отримати вже неможливо.

Оцінка витрати моторної оливи

Для правильної оцінки потрібно:

Усунути видимі зовнішні витоки.
Заправити оливу до контрольного рівня.
Використовувати однакову методику вимірювання.
Записати пробіг і доливання.
Врахувати режим їзди та оберти.
Не змішувати оцінку з періодом відразу після заміни оливи.

Основна сторінка: «Підвищена витрата моторного масла».

Видимого синього диму може не бути, якщо каталізатор частково допалює оливу або дим з'являється лише під навантаженням.

Компресія та пневмотест

Перед ремонтом застосовують:

Значний шум повітря в картері під час пневмотесту може вказувати на витік через кільця, поршень або стінку циліндра. Але певний потік через картер є нормальним, тому результат порівнюють із допустимими значеннями та іншими циліндрами.

Вологий тест компресії може тимчасово підвищити показник при зношеній поршневій групі, але не є достатньою підставою для заміни кілець без дефектування.

Ендоскопія циліндрів

Ендоскопія циліндрів двигуна допомагає побачити:

вертикальні задири;
сліди перегріву;
пошкодження днища поршня;
нагар і масляні відкладення;
сліди потрапляння стороннього предмета;
нерівномірне омивання поверхні;
залишки заводської сітки хона.

Ендоскоп не вимірює діаметр, овальність і конусність, тому не замінює нутромір.

Перевірка картерних газів

Підвищений тиск у картері може бути наслідком:

зношених кілець;
зламаного поршня;
задирів циліндра;
заблокованої вентиляції картера;
несправного клапана вентиляції;
помилки під'єднання шлангів;
надлишкового рівня моторної оливи.

Спочатку перевіряють вентиляцію картера. Заблокована система може створити ті самі симптоми, що й зношені кільця.

Розбирання двигуна

Залежно від конструкції для доступу до поршнів можуть знадобитися:

зняття двигуна з автомобіля;
демонтаж головки блока;
зняття масляного піддона;
зняття маслоприймача й масляного насоса;
демонтаж балансувального механізму;
зняття шатунних кришок;
видалення верхньої сходинки зносу циліндра;
від'єднання форсунок охолодження поршнів.

Під час розбирання потрібно зберігати положення всіх деталей і не змішувати шатуни, кришки, вкладиші та поршні між циліндрами.

Маркування поршнів, шатунів і кришок

Для кожного циліндра фіксують:

номер поршня;
напрямок до передньої частини двигуна;
положення шатуна;
положення шатунної кришки;
розташування замків вкладишів;
маркування розмірної групи поршня;
маркування циліндра;
орієнтацію масляних форсунок.

Кришка шатуна оброблена разом із конкретним шатуном і не повинна встановлюватися на інший шатун або у зворотному напрямку.

Виймання поршнів

Перевірити відсутність верхньої сходинки, яка може пошкодити кільця.
Закрити шийку колінчастого вала захисними накладками.
Зняти шатунну кришку.
Обережно проштовхнути поршень у напрямку головки блока.
Не бити металевим предметом по шатуну.
Не пошкодити масляну форсунку.
Одразу встановити кришку на відповідний шатун для зберігання.

Якщо поршень не виходить без значного зусилля, потрібно зупинитися й знайти причину, а не збільшувати силу удару.

Що показує стан старих кілець

Кільця не рухаються в канавках

Можливе залягання через нагар, перегрів, окиснену оливу або недостатнє очищення поршня.

Кільце зламане

Потрібно перевірити канавку, перемичку поршня, циліндр, детонацію та можливу помилку попереднього складання.

Нерівномірний блиск по окружності

Може вказувати на овальність циліндра, деформацію кільця або неповне прилягання.

Знос лише на частині кільця

Можливі перекіс шатуна, деформація поршня або порушення геометрії циліндра.

Забиті отвори маслознімної канавки

Олива не повертається всередину поршня й залишається на стінці циліндра.

Очищення поршнів

Поршень очищають так, щоб не пошкодити:

днище;
канавки;
перемички між кільцями;
спідницю;
отвір поршневого пальця;
захисне або антифрикційне покриття;
масловідвідні отвори.

Не можна розширювати канавку уламком старого кільця без контролю. Гострий край може подряпати алюміній і змінити геометрію.

Після очищення всі масловідвідні отвори мають бути відкритими.

Перевірка поршневих канавок

Вимірюють:

ширину кожної канавки;
бічний зазор нового кільця;
паралельність поверхонь;
знос нижньої опорної площини;
тріщини перемичок;
задири;
чистоту масловідвідних отворів.

Якщо канавка розбита, кільце буде перекошуватися, перекачувати оливу та створювати ударне навантаження. У такому випадку потрібен новий поршень.

Дефектування поршня

Перевіряють:

тріщини днища й перемичок;
прогар або оплавлення;
задири спідниці;
діаметр поршня в контрольній точці;
овальність;
зазор поршня в циліндрі;
стан отвору пальця;
стан поршневого пальця;
положення стопорних кілець;
антифрикційне покриття;
маркування напрямку й розмірної групи.

Пошкоджений поршень не ремонтують лише встановленням нових кілець.

Вимірювання циліндрів

Циліндри вимірюють нутроміром у декількох площинах і на різній висоті.

Зазвичай контролюють:

верхню робочу зону;
середню частину ходу кілець;
нижню частину;
напрямок уздовж осі колінчастого вала;
напрямок поперек осі колінчастого вала.

Визначають фактичний діаметр, овальність, конусність і різницю між циліндрами.

Докладніше: «Знос циліндрів двигуна».

Овальність і конусність циліндра

Овальність означає різний діаметр у двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Конусність означає різний діаметр у верхній і нижній частинах робочої поверхні.

Надмірні відхилення призводять до:

неповного прилягання кілець;
прориву газів;
підвищеної витрати оливи;
перегріву окремих ділянок;
швидкого стирання нового кільця;
нерівномірної компресії;
поршневого стуку.

Навіщо потрібне хонінгування

Хонінгування створює контрольовану мікрогеометрію поверхні, яка:

утримує тонкий шар моторної оливи;
допомагає кільцям правильно припрацюватися;
видаляє поверхневе полірування;
вирівнює дрібні сліди зносу в допустимих межах.

Просте проходження випадковим абразивним інструментом не гарантує правильний кут, шорсткість і плато поверхні.

Після хонінгування блок миють до повної відсутності сірого абразивного сліду на чистій світлій серветці. Недостатнє миття швидко зношує нові кільця й вкладиші.

Коли хонінгування недостатньо

діаметр перевищує допустимий;
овальність або конусність за межами норми;
є глибокі вертикальні задири;
пошкоджена робоча поверхня гільзи;
є тріщина;
знос нерівномірний;
не забезпечується потрібний зазор поршня;
циліндр деформований після перегріву.

Можливі рішення:

розточування під ремонтний поршень;
установлення нової гільзи циліндра;
заміна блока;
заміна двигуна в зборі.

Перевірка зазору в замку кільця

Установити кільце в циліндр без поршня.
Вирівняти його поршнем на визначеній глибині.
Виміряти зазор між кінцями щупом.
Повторити вимірювання у потрібних зонах циліндра.
Порівняти з нормою конкретного двигуна та кільця.
Перевірити кожне кільце в тому циліндрі, де воно буде працювати.

Занадто малий зазор небезпечний тим, що після нагрівання кінці кільця зімкнуться. Це може зламати кільце, перемичку поршня або пошкодити циліндр.

Занадто великий зазор збільшує витік газів і може погіршити контроль оливи.

Підпилювання замка допускається тільки для кілець і ремонтних процедур, де це прямо передбачено виробником. Обробляють рівномірно й без пошкодження покриття.

Бічний зазор кільця в канавці

Нове кільце встановлюють у чисту канавку й вимірюють проміжок між кільцем та опорною поверхнею.

Занадто малий зазор може спричинити заклинювання кільця після нагрівання. Занадто великий дозволяє кільцю рухатися з ударом і перекачувати оливу.

Якщо зазор перевищено через зношення канавки, заміна лише кільця не вирішує проблему.

Маркування та напрямок установлення

Кільця можуть мати:

позначення TOP;
крапку або літеру;
фаску;
ступінчастий профіль;
асиметричне покриття;
різну форму зовнішньої поверхні.

Не можна визначати напрямок лише за зовнішнім виглядом або правилом, яке застосовувалося до іншого двигуна. Потрібна інструкція конкретного комплекту.

Складання маслознімного кільця

Для трикомпонентної конструкції зазвичай:

Установлюють розширювач у канавку.
Перевіряють, що його кінці не накладаються один на одного.
Установлюють нижній тонкий диск.
Установлюють верхній диск.
Перевіряють вільний рух усіх елементів.
Розташовують замки за схемою виробника.

Накладання кінців розширювача може різко збільшити діаметр системи й пошкодити кільце під час установлення поршня.

Розташування замків кілець

Замки розводять за схемою виробника так, щоб вони не знаходилися на одній лінії.

Враховують:

напрямок упорної та протилежної сторони поршня;
положення поршневого пальця;
кількість елементів маслознімного кільця;
вимоги конкретного комплекту;
можливість зміщення кілець під час роботи.

Не існує однієї універсальної схеми кутів для всіх двигунів.

Установлення кілець на поршень

Переконатися в чистоті поршня й канавок.
Звірити номери та профілі кілець.
Установити маслознімне кільце.
Установити друге компресійне кільце.
Установити верхнє компресійне кільце.
Використовувати спеціальний розширювач кілець.
Не розтягувати кільце більше необхідного.
Перевірити напрямок маркування.
Перевірити рухливість у канавках.
Установити замки за схемою.

Спіральне накручування компресійного кільця на поршень може його деформувати або подряпати канавку.

Установлення поршня в циліндр

Очистити й змастити циліндр передбаченою оливою.
Змастити поршень, палець і кільця.
Перевірити напрямок поршня.
Установити оправку для стискання кілець.
Переконатися, що всі кільця повністю стиснуті.
Захистити шийку колінчастого вала.
Обережно ввести поршень у циліндр.
Не бити по поршню при відчутному упорі.
Направити шатун на відповідну шийку.
Установити вкладиші й кришку в початковому положенні.

Якщо поршень не проходить через оправку з помірним зусиллям, потрібно перевірити положення кільця, а не збільшувати силу удару.

Перевірка шатунів і вкладишів

Після зняття поршнів перевіряють:

геометрію шатунів;
стан поршневих пальців;
втулки верхніх головок;
нижні головки шатунів;
болти шатунів;
шатунні вкладиші;
шийки колінчастого вала;
масляні отвори.

Старі вкладиші не слід автоматично повертати в роботу без перевірки масляного зазору й стану шийок.

Остаточне складання двигуна

Під час складання потрібно:

дотримуватися моментів і кутів затягування;
замінити одноразові болти;
установити правильні прокладки;
перевірити масляний насос і маслоприймач;
очистити масляні канали;
перевірити обертання колінчастого вала після кожного поршня;
установити правильні фази ГРМ;
відрегулювати клапани, якщо це передбачено;
установити новий масляний фільтр;
залити моторну оливу правильного допуску;
видалити повітря із системи охолодження.

Для повторного складання можуть знадобитися комплекти прокладок, прокладка головки блока циліндрів і нові болти головки.

Перший запуск після ремонту

Перевірити рівень моторної оливи й антифризу.
Створити попередній тиск у системі змащення.
Переконатися в надходженні оливи.
Запустити двигун без різкого підвищення обертів.
Перевірити тиск моторної оливи.
Перевірити витоки.
Контролювати температуру.
Не залишати двигун надовго на нестабільному холостому ходу.
Заглушити двигун при сильному стукоті або відсутності тиску.

Короткочасний легкий дим від монтажних матеріалів потрібно відрізняти від постійного згоряння оливи.

Обкатка нових поршневих кілець

Режим припрацювання залежить від матеріалу кілець, поверхні циліндра, типу хонінгування й рекомендацій майстерні.

Загальні принципи:

не давати максимального навантаження одразу;
не тримати двигун довго на одних обертах;
уникати тривалої роботи без навантаження;
поступово змінювати оберти й навантаження;
контролювати рівень оливи;
контролювати температуру;
перевіряти витоки;
дотримуватися рекомендованої ранньої заміни оливи та фільтра;
повторно оцінити компресію і витрату оливи після припрацювання.

Надто обережна тривала робота лише на холостому ходу також може погіршити правильне припрацювання кілець.

Типові помилки під час заміни

заміна кілець без вимірювання циліндрів;
установлення кілець у зношені поршневі канавки;
відсутність хонінгування при полірованій поверхні;
неправильна шорсткість після оброблення;
погане миття блока після хонінгування;
переплутані верхнє й друге кільця;
неправильна орієнтація фаски або маркування;
неперевірений зазор у замку;
накладання кінців розширювача маслознімного кільця;
замки всіх кілець на одній лінії;
надмірне розтягування кільця;
пошкодження кільця оправкою;
переплутані поршні або шатунні кришки;
старі пошкоджені вкладиші;
неперевірений масляний насос;
перший запуск без попереднього тиску оливи;
неусунута причина перегріву або детонації.

Коли заміни кілець недостатньо

циліндри мають надмірну овальність;
перевищена конусність;
є глибокі задири;
зношені або тріснуті поршні;
розбиті поршневі канавки;
пошкоджені перемички кілець;
деформовані шатуни;
пошкоджені шийки колінчастого вала;
є низький тиск моторної оливи;
блок або головка деформовані після перегріву;
двигун має комплексний знос.

У такому випадку потрібні ремонтні поршні, гільзування, відновлення колінчастого вала або капітальний ремонт двигуна.

Правила безпеки

надійно встановлювати двигун на ремонтному стенді;
не працювати під агрегатом, який утримує лише кран;
захищати шийки колінчастого вала;
не провертати двигун із незатягнутими шатунними кришками;
не використовувати стиснене повітря без захисту очей;
враховувати токсичність розчинників;
не залишати інструмент у циліндрах або картері;
не запускати двигун без підтверджених фаз ГРМ;
користуватися динамометричним ключем;
правильно утилізувати оливу, антифриз і забруднені матеріали.

Товарні групи TESMA

Циліндропоршнева група

Колінчастий вал і підшипники

Прокладки та кріплення

Система змащення

Кільця й поршні підбирають за VIN-кодом, точним кодом двигуна, OEM-номером, номінальним або ремонтним діаметром, товщиною кілець, висотою поршня, діаметром пальця, розмірною групою та фактичними результатами вимірювання циліндрів.

Часті питання

Чи можна замінити кільця без розточування блока?

Можна, якщо діаметр, овальність, конусність і поверхня циліндрів відповідають допустимим значенням.

Чи допоможуть нові кільця при великій витраті оливи?

Тільки якщо джерелом є кільця, а поршні й циліндри придатні. Спочатку потрібно виключити клапанні сальники, турбіну, вентиляцію картера та зовнішні витоки.

Чи можна просто очистити заляглі кільця?

Розкоксування іноді відновлює рухливість при невеликому забрудненні, але не ремонтує знос, поламані кільця, розбиті канавки й пошкоджені циліндри.

Чи обов'язково хонінгувати циліндри?

Рішення залежить від стану поверхні та вимог кілець. Полірована поверхня без правильної мікрогеометрії погіршує припрацювання.

Навіщо перевіряти зазор кожного кільця?

Фактичні діаметри циліндрів можуть відрізнятися. Кільце має відповідати конкретному циліндру.

Чому не можна встановлювати всі кільця однаково?

Верхнє, друге та маслознімне кільця мають різні профілі, матеріали й напрямок установлення.

Чому після ремонту двигун продовжує диміти?

Можливі залишки оливи у вихлопі, неправильне встановлення кілець, зношені клапанні сальники, турбіна, недостатнє припрацювання або неправильна геометрія циліндрів.

Чи можна залишити старі поршні?

Так, якщо їхні розміри, канавки, спідниці, пальці та перемички відповідають нормі.

Чи потрібно міняти шатунні вкладиші?

Після демонтажу їх потрібно перевірити. Рішення залежить від стану поверхні, шийок і фактичного масляного зазору.

Коли можна оцінювати результат за витратою оливи?

Після правильного припрацювання, контрольного пробігу та стабілізації рівня. Метод оцінки визначає майстерня, яка виконувала оброблення й складання.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати по цій темі

Висновок

Заміна поршневих кілець починається не з купівлі комплекту, а з діагностики витрати оливи, компресії, герметичності циліндрів, картерних газів і стану робочих поверхонь.

Після розбирання потрібно виміряти циліндри, поршні, канавки, зазори в замках і бічні зазори кілець. Нові деталі встановлюють тільки після підтвердження придатності циліндрів або правильної механічної обробки.

Надійний результат залежить від чистоти після хонінгування, правильної орієнтації кілець, справної системи змащення, точного складання та режиму припрацювання. При критичному зносі блока або поршнів проста заміна кілець повинна поступитися повноцінному ремонту двигуна.