Автомобіль / Силова установка / Двигун внутрішнього згоряння / Механічна частина двигуна / Несправності - Механічна частина двигуна / Знос поршневих кілець

Знос поршневих кілець

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Знос поршневих кілець - це поступова втрата кільцями здатності ущільнювати камеру згоряння і знімати моторну оливу зі стінки циліндра. Основні прояви - підвищена витрата оливи, синій дим, зниження компресії, посилений прорив газів у картер, падіння потужності і погіршення холодного пуску.

Поршневі кільця працюють у парі з циліндром і поршнем, тому знос кілець майже ніколи не буває ізольованим: він пов'язаний зі станом циліндрів, канавок поршня, якістю оливи, фільтрації повітря, тепловим режимом і режимом експлуатації. Від зносу треба відрізняти залягання поршневих кілець, коли кільця втрачають рухливість через нагар, а розміри ще в нормі.

Ті самі симптоми дають клапанні сальники, турбокомпресор і несправна вентиляція картера. Тому висновок «зношені кільця» роблять лише після комплексу перевірок, а остаточно - після вимірювань на розібраному двигуні.

Головне правило TESMA: висока витрата оливи і синій дим не доводять знос кілець. Спочатку виключають клапанні сальники, турбокомпресор і вентиляцію картера, а знос підтверджують компресією з масляним тестом, пневмотестом і вимірюваннями.

Які кільця стоять на поршні і що кожне робить

Верхнє компресійне кільце - головне ущільнення камери згоряння; працює в найгарячішій зоні і найбільше страждає від детонації і перегріву.
Друге (скребкове) кільце - допомагає ущільненню і знімає частину оливи; має специфічний профіль і напрямок установлення.
Маслознімне кільце - регулює товщину масляної плівки і відводить надлишок оливи через отвори поршня; найчастіше забивається відкладеннями.

Кільця не створюють абсолютної герметичності: невеликий прорив газів у картер є нормою навіть для нового двигуна. Знос - це момент, коли прорив і витрата оливи виходять за межі, передбачені конструкцією.

Як саме зношуються поршневі кільця

Радіальний знос робочої поверхні. Кільце стає тоншим, зазор у замку зростає, тиск на стінку падає.
Знос торців кілець і канавок поршня. Збільшується бічний зазор, кільце «качає» оливу в камеру згоряння.
Втрата пружності після перегріву - кільце гірше притискається до циліндра.
Абразивний знос - пил через несправний повітряний фільтр або негерметичний впуск швидко зношує кільця і циліндри.
Знос покриття (хром, молібден, азотування) - після зношення шару швидкість зносу різко зростає.
Поломка кільця внаслідок детонації або гідроудару - це вже пошкодження, а не природний знос.

Симптоми зносу і умови, за яких вони проявляються

Підвищена витрата моторної оливи - зростає на високих обертах і під навантаженням, на трасі часто більша, ніж у місті.
Синій дим під навантаженням і після тривалого холостого ходу, а не лише після пуску.
Низька компресія в циліндрах - при загальному зносі відносно рівномірна по всіх циліндрах.
Сильний прорив газів: тиск у картері, олива в патрубках вентиляції, у впуску, на дросельній заслінці.
Втрата потужності двигуна і погіршення пуску холодного двигуна.
Замаслені свічки, нагар на днищах поршнів, часті регенерації сажового фільтра і передчасний вихід із ладу каталізатора.

Причини зносу поршневих кілець

Змащення

подовжені інтервали заміни оливи, олива з невідповідним допуском або в'язкістю;
розрідження оливи паливом при коротких поїздках, холодних пусках і регенераціях сажового фільтра;
робота з низьким рівнем оливи.

Повітря і абразив

пошкоджений або неякісний повітряний фільтр;
підсмоктування повітря у впуску після фільтра;
залишки абразиву після попереднього ремонту двигуна.

Тепловий режим і згоряння

перегрів двигуна - кільця втрачають пружність;
детонація, калільне запалювання, пропуски запалювання;
переобагачена суміш і змивання масляної плівки паливом.

Геометрія і попередній ремонт

знос циліндрів двигуна - овальність і конусність;
неправильне хонінгування, кільця без перевірки зазору в замку;
деформація блока після перегріву.

Як відрізнити знос кілець від інших причин витрати оливи

Клапанні сальники: дим частіше після запуску і при гальмуванні двигуном, компресія в нормі, масляний тест майже не змінює результат.
Турбокомпресор: олива в патрубках після турбіни, дим під навантаженням, компресія в нормі.
Вентиляція картера: несправний клапан або маслоуловлювач викидає оливу у впуск навіть при справних кільцях.
Зовнішні витоки: перевіряють огляд двигуна знизу, сальники, прокладки.
Кільця: низька компресія, яка помітно зростає після масляного тесту, підвищений прорив газів, витік повітря в картер під час пневмотесту.
Залягання: нерівна компресія між циліндрами, різке погіршення після перегріву або тривалої міської експлуатації - див. Залягання поршневих кілець.

Алгоритм діагностики зносу поршневих кілець

Уточніть історію: пробіг, інтервали заміни оливи, тип оливи, перегріви, попередні ремонти.
Виконайте контрольний замір витрати оливи на відомому пробігу за методикою виробника.
Огляньте двигун на зовнішні витоки, щоб не плутати їх із «витратою».
Перевірте стан повітряного фільтра і герметичність впуску.
Огляньте патрубки після турбіни та інтеркулер на наявність оливи.
Перевірте вентиляцію картера: клапан, маслоуловлювач, шланги.
Оцініть тиск картерних газів на прогрітому двигуні (за наявності методики).
Зчитайте коди і паливні корекції, щоб виключити пропуски запалювання і переобагачення.
Огляньте свічки запалювання або свічки розжарювання: замаслення, нагар.
Виконайте вимірювання компресії двигуна на прогрітому двигуні з повністю відкритою дросельною заслінкою і зарядженим акумулятором.
Повторіть замір після додавання невеликої кількості оливи в циліндр (масляний тест).
Порівняйте циліндри між собою: рівномірне падіння - загальний знос, окремий циліндр - локальна проблема.
Виконайте пневмотест циліндрів у ВМТ такту стиснення і визначте, куди йде повітря.
Повітря в картер - кільця або циліндр; у впуск чи випуск - клапани; в охолоджувальну рідину - прокладка ГБЦ.
Проведіть ендоскопію циліндрів: задири, полірування, сліди оливи, нагар.
Перевірте клапанні сальники за характером диму і, за потреби, оглядом.
Зіставте всі результати і визначте найімовірнішу причину.
Якщо підтверджено кільця - оцініть доцільність ремонту порівняно зі станом усього двигуна.
Після розбирання виміряйте циліндри: діаметр, овальність, конусність.
Виміряйте канавки поршня і бічний зазор кілець.
Перевірте зазор у замку кожного кільця в його циліндрі.
Огляньте старі кільця: рухливість, сліди прориву газів, поломки, знос покриття.
Прийміть рішення: заміна кілець, обробка циліндрів із новими поршнями або капітальний ремонт.

Допустимі значення компресії, витрати оливи, зазорів і тиску картерних газів визначає виробник конкретного двигуна. Порівняння циліндрів між собою часто інформативніше за абсолютні цифри.

Що перевірити перед ремонтом

стан турбокомпресора, клапанних сальників і вентиляції картера - щоб ремонт кілець не виявився марним;
стан колінчастого вала і вкладишів, якщо двигун розбирається;
наявність ремонтних поршнів і кілець для двигуна;
технологію ремонту циліндрів (чавун, гільзи, покриття).

Варіанти ремонту

Заміна поршневих кілець - якщо геометрія циліндрів і поршні в нормі.
Обробка циліндрів під ремонтний розмір або гільзування з новими поршнями - при зносі циліндрів.
Капітальний ремонт двигуна - при комплексному зносі КШМ і ЦПГ.
Розкоксовування - лише при заляганні, а не при зношених кільцях.

Що перевірити після ремонту

компресію і рівномірність по циліндрах після припрацювання;
тиск оливи і відсутність сторонніх шумів;
витрату оливи на контрольному пробігу за методикою майстерні;
роботу вентиляції картера і відсутність оливи у впуску.

Практичні випадки

Скарга: витрата оливи після 200 тис. км, синій дим під навантаженням. Перевірка: компресія в нормі, олива в патрубках інтеркулера. Висновок: причина - турбокомпресор, кільця справні.
Скарга: синій дим лише після ранкового пуску. Перевірка: компресія в нормі, пневмотест без витоку в картер. Висновок: зношені клапанні сальники.
Скарга: низька компресія в усіх циліндрах, масляний тест дає помітне зростання. Перевірка: ендоскопія показала полірування стінок, після розбирання - зношені кільця і циліндри. Висновок: знос ЦПГ, ремонт із обробкою циліндрів.
Скарга: після заміни кілець витрата не зменшилася. Перевірка: циліндри мали овальність, яку не виміряли перед ремонтом. Висновок: нові кільця в зношеному циліндрі не дали результату.
Скарга: висока витрата оливи в одному циліндрі після перегріву. Перевірка: нерівна компресія, нагар на днищі поршня цього циліндра. Висновок: залягання і втрата пружності кілець після перегріву.

Типові помилки

висновок про кільця лише за синім димом;
вимірювання компресії на холодному двигуні;
вимірювання з розрядженим акумулятором;
відсутність масляного тесту;
ігнорування турбокомпресора;
ігнорування клапанних сальників;
ігнорування вентиляції картера;
плутання зовнішніх витоків із витратою;
заміна кілець без вимірювання циліндрів;
заміна кілець без вимірювання канавок поршня;
відсутність перевірки зазору в замку кожного кільця;
неправильний напрямок установлення кілець;
неправильне розташування замків;
пошкодження кілець під час установлення без оправки;
неякісне миття блока після хонінгування;
повторне використання старого повітряного фільтра після ремонту;
ігнорування причини зносу - пилу, перегріву, інтервалів;
очікування, що присадки відновлять зношені кільця;
розкоксовування замість ремонту при справжньому зносі;
оцінка результату ремонту до завершення припрацювання;
олива з невідповідним допуском після ремонту;
відсутність контролю тиску оливи після складання.

Коли експлуатацію краще припинити

Рух варто припинити, якщо рівень оливи швидко падає до мінімуму, з'явився стук, індикатор тиску оливи або сильний дим, що заважає іншим учасникам руху. Робота з низьким рівнем оливи загрожує вкладишам і колінчастому валу, а олива у випуску - каталізатору і сажовому фільтру.

Від чого залежить ресурс поршневих кілець

Ресурс кілець визначається не пробігом як таким, а умовами, у яких працювала пара кільце - циліндр. Двигун із регулярною заміною оливи, справним повітряним фільтром і стабільним тепловим режимом може мати мінімальний знос кілець після великого пробігу, а двигун із короткими міськими поїздками, перегрівами і подовженими інтервалами - зношувати кільця значно раніше.

Якість і чистота оливи - продукти зносу і сажа в старій оливі діють як абразив.
Фільтрація повітря - навіть невеликий підсос нефільтрованого повітря різко прискорює знос.
Тепловий режим - перегрів знижує пружність кілець, переохолодження сприяє конденсату і розрідженню оливи.
Якість згоряння - пропуски запалювання і переобагачення змивають масляну плівку.
Режим навантаження - тривала робота на межі потужності і часті холодні пуски.

Коли проблема не в кільцях

Частина двигунів, яким «призначили» заміну кілець, насправді потребує іншого ремонту. Типові приклади: витрата оливи через вентиляцію картера з засміченим маслоуловлювачем; дим через турбіну з утрудненим зливом оливи; низька компресія в одному циліндрі через прогар клапана; гази в охолоджувальній рідині через прокладку ГБЦ. Пневмотест і масляний тест компресії дозволяють розділити ці випадки ще до розбирання.

Підбір кілець і поршнів для ремонту

кільця підбирають за кодом двигуна, OE-номером і розміром (стандарт або ремонтний);
висота кілець і профіль маслознімного кільця мають відповідати канавкам поршня;
для блоків із покриттям циліндрів застосовують лише кільця, дозволені виробником;
ремонтні поршні і кільця купують комплектом, після вимірювання фактичного діаметра циліндрів;
разом із кільцями варто оцінити сальники штоків клапанів, вкладиші і прокладки - див. Заміна поршневих кілець.

Припрацювання після ремонту

Нові кільця досягають повного ущільнення лише після припрацювання до циліндра. У перший період можливі трохи вища витрата оливи і нижча компресія, ніж очікується. Режим припрацювання і момент першої заміни оливи визначає майстерня, яка виконувала обробку циліндрів, з урахуванням рекомендацій виробника кілець. Оцінювати результат ремонту за витратою оливи варто лише після завершення цього періоду.

Як продовжити ресурс поршневих кілець

міняти оливу і фільтр за реальними умовами експлуатації, а не лише за максимальним інтервалом;
застосовувати оливу з допуском виробника двигуна;
контролювати повітряний фільтр і герметичність впуску;
не допускати перегріву і своєчасно усувати пропуски запалювання;
уникати тривалої роботи холодного двигуна під навантаженням;
обслуговувати вентиляцію картера.

Часті питання

Чи можна їздити зі зношеними кільцями?

Якийсь час - так, якщо контролювати рівень оливи і немає перегріву, але витрата і нагар зростатимуть. Відкладати діагностику не варто.

Чим знос відрізняється від залягання кілець?

Зношене кільце рухливе, але не ущільнює через зміну розмірів. Залягле кільце застрягло в канавці через нагар. Детальніше - Залягання поршневих кілець.

Чи допоможе густіша олива?

Може тимчасово зменшити витрату, але не усуває причину і може погіршити змащення на холодну. Олива має відповідати допуску виробника.

Яка витрата оливи вважається нормальною?

Допустиму витрату визначає виробник конкретного двигуна. Важливіше порівнювати з історією цього автомобіля і бачити динаміку.

Чи обов'язково міняти поршні разом із кільцями?

Ні, якщо канавки, спідниці і отвори під палець у нормі. Рішення приймають за вимірюваннями.

Чи можна визначити знос кілець без розбирання?

З високою ймовірністю - так: компресія з масляним тестом, пневмотест, тиск картерних газів і ендоскопія. Остаточно - після розбирання.

Чи можна замінити кільця без зняття двигуна?

На частині двигунів поршні виймають без демонтажу двигуна, але якісний ремонт вимагає вимірювання і, за потреби, обробки циліндрів. Рішення залежить від конструкції і стану блока.

Чому після заміни кілець двигун усе одно димить?

Можливі незавершене припрацювання, зношені клапанні сальники, турбіна, вентиляція картера або неправильна геометрія циліндрів.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Як проявляється

Як підтвердити

Як усунути

Деталі

Пов'язані несправності

Що ще почитати на цю тему

Товарні групи TESMA

Висновок

Знос поршневих кілець підтверджують комплексом перевірок - витратою оливи, компресією з масляним тестом, пневмотестом, оцінкою картерних газів і ендоскопією, після виключення сальників, турбіни і вентиляції картера. Рішення про ремонт приймають лише після вимірювання циліндрів і поршнів.

Правило TESMA: кільця не ремонтують без циліндрів: нові кільця в зношеному циліндрі не дадуть тривалого результату.