Колоссальные нагрузки и экстремально высокие температуры в процессе работы двигателя оказывают разрушительное воздействие на основные детали цилиндро-поршневой группы – цилиндры и поршни.
В результате постоянного контакта данная пара испытывает трение, сила которого увеличивается при недостаточной смазке, слишком малых зазорах и деформационных изменениях элементов.
При первичном возникновении проблем в работе поршневой группы ограничиваются, как правило, заменой колец. Сами поршни могут прослужить намного дольше (2-3 таких замены), однако рано или поздно они также потребуют обновления. Вместе с этим обычно производится расточка цилиндров в целях восстановления их правильной геометрии.
Далее рассмотрим, какие элементы поршня больше других подвержены износу, как определить его степень и предотвратить нежелательные последствия.
Виды износа конструктивных элементов поршня
Тяжелые условия работы цилиндро-поршневой группы сказываются, прежде всего, на состоянии поршневых колец, юбки поршня и отверстия под палец.
Износ колец
Наибольшему трению о внутреннюю поверхность цилиндра подвергаются поршневые кольца, которые изнашиваются по наружному диаметру и по высоте вследствие трения о торцы канавок.
Быстрее других изнашивается первое кольцо и первая канавка поршня, так как они работают в условиях самых высоких температур и нагрузок, испытывают влияние абразивов и недостаток смазки. В результате внутренних напряжений кольца теряют свою упругость и разрушаются.
В канавках прежде всего изнашивается нижний торец, почти постоянно контактирующий с кольцами (за исключением такта всасывания) и подвергающийся усиленному давлению с их стороны.
Неравномерный износ и деформация канавок вызывает сильную вибрацию поршневых колец, повышенный расход масла и прорыв картерных газов.
Забитые дренажные отверстия в нижней канавке вызывают угорание масла.
При замене поршневых колец канавки восстанавливают на токарном станке – для улучшения прилегания элементов. Если этого не делать, новые кольца в изношенном цилиндре будут деформироваться значительно быстрее старых из-за несоответствия форм и неравномерного распределения удельного давления.
Износ юбки
Об износе юбки поршня свидетельствует появление на ней многочисленных задиров, из-за которых зазор между нижней частью юбки и стенками цилиндра увеличивается. Двигатель при этом начинает работать более шумно.
Пределом износа считается образование зазора, составляющего около 0,5 % диаметра цилиндра. То есть для цилиндров диаметрами 50, 70, 80 мм предельный зазор составляет соответственно 0,25; 0,35; 0,4 мм.
Величину зазора измеряют с помощью щупа или индикаторного нутрометра в разных частях цилиндра – сначала в нижней, менее изношенной, затем в средней.
Износ бобышек
С внутренней стороны юбки имеются приливы (бобышки), в которых просверлены отверстия для поршневого пальца. Оба его конца работают внутри бобышек, а средняя часть – в верхней головке шатуна.
Для проверки износа бобышек измеряется их диаметр. Величина фактического зазора между бобышками и пальцем, а также диаметр последнего в местах сопряжения с отверстиями должны соответствовать определенным нормам. Если допустимые пределы нарушены, поршень и палец подлежат замене.
Отверстия в бобышках из-за неравномерного износа со временем становятся овальными. Если их размер при этом не превышает установленную норму, форму исправляют разверткой.
Если при осмотре поршней на днище и жаровом поясе наблюдаются царапины, трещины и другие повреждения, вызванные чаще всего нарушением процесса сгорания топливно-воздушной смеси, поршни нуждаются в замене.
Что следует учитывать при выборе новых поршней?
При подборе новых поршней необходимо обязательно проверять их форму: диаметр верхней части (на участке рядом с кольцами) должен быть меньше диаметра нижней. При нагреве поршней, который происходит неравномерно (больше всего на днище, меньше – на юбке) конус превращается в правильный цилиндр.
Степень конусности поршней зависит от типа двигателей и их теплового режима – чем он выше, тем конусность больше.
На днище поршней указан их диаметр в районе колец. Однако при выборе новых деталей лучше ориентироваться на другую, наибольшую величину – диаметр нижней части юбки. Зазор между ней и стенками цилиндра должен составлять от 0,05 до 0,1 мм (более точные значения указаны в мануале).
Проверить правильность зазора несложно: после нагрева поршня и цилиндра до 150 °С поршень опускают в гильзу и следят за его прохождением. При нужном зазоре он плавно опускается под тяжестью собственного веса – не заклинивает и не падает.
Выбирая поршневые комплекты, следует обязательно обращать внимание на фирму-производителя и материал. Дешевые алюминиевые детали неизвестных марок вряд ли прослужат долго. Недорогие сплавы с отсутствием кремния не обладают высокой прочностью и не имеют должного теплового расширения.
Отличные рабочие характеристики двигателя и увеличение межсервисных интервалов обеспечивают только поршни из качественных износостойких материалов.
В целях повышения прочности и ресурса поршней многие производители обрабатывают их юбки специальными антифрикционными материалами. Сегодня они доступны не только крупным предприятиям, но и всем автовладельцам. Антифрикционные твердосмазочные покрытия выпускает российская компания "Моденжи".
Для работы с двигателем в их линейке существует специальный аэрозольный состав – MODENGY Для деталей ДВС с дисульфидом молибдена и графитом. Он может использоваться как для создания нового защитного слоя на юбках поршней, так и для восстановления изношенного заводского покрытия.
После нанесения на юбки поршня связующие вещества, входящие в состав покрытия, полимеризуются, а твердые смазочные частицы равномерно распределяются по трущимся поверхностям, образуя прочную протекторную пленку. Она предотвращает появление задиров и снижает фрикционный износ поршней.
Сбалансированная аэрозольная упаковка позволяет наносить покрытие быстро и равномерно. При комнатной температуре состав высыхает за 12 часов, при нагреве до +170 °C – за 20 минут.
MODENGY Для деталей ДВС может использоваться не только на юбках поршней, но и в дроссельных заслонках, вкладышах распределительных и коленчатых валов, шлицевых соединениях, штоках клапанов.
Перед использование покрытия обязательна предварительная подготовка поверхностей. Отличную адгезию и долгий срок службы покрытия гарантирует Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он выпускается как отдельно, так и в наборе с покрытием, что позволяет не только добиться наилучшего результата, но и сэкономить.
Как поменять поршни самостоятельно?
Проверить состояние цилиндро-поршневой группы и диагностировать возможные неисправности можно самостоятельно, без снятия двигателя. Однако для этого потребуются определенные знания и навыки.
- Для начала слейте имеющееся внутри ГБЦ масло. После демонтажа головки проанализируйте состояние прокладки, если оно вызывает опасения – удалите ее полностью
- Обязательно снимите нагар с верхней части цилиндра, в противном случае вытащить поршень и оценить его исправность будет проблематично
- Замеряйте диаметр цилиндра при помощи нутромера. Прокручивая коленвал, убедитесь, что на гильзе имеются расточки – глубокие риски, расположенные в вертикальном положении
- Демонтируйте поддон, слейте остатки масла и осмотрите дно на предмет наличия металлических обломков (колец, успокоителей цепи и пр.). Тщательно осмотрите масляной пленку – если на свету она не искрится – вкладыши изношены и требуют замены
- Аккуратно достаньте поршень вместе с шатуном и кольцами, проверьте их состояние. Если на юбке имеются глубокие задиры, наблюдается прогорание днища и поверхности в зоне первого компрессионного кольца, износ верхней канавки больше допустимого – необходимы дальнейшие действия по разборке поршня, а также его замене вместе с пальцем и бронзовой втулкой верхней головки шатуна
- Чтобы отделить поршень от шатуна, удалите из отверстий в бобышках стопорные кольца, с помощью пресса достаньте поршневой палец и шатун. В случае необходимости тем же прессом снимите бронзовую втулку
- Перед сборкой комплекта "поршень-палец-шатун" убедитесь, что маркировка на этих элементах выполнена краской одного цвета – то есть они имеют одинаковые диаметры отверстий
- Соедините поршень с шатуном, проверив параллельность осей с помощью контрольного приспособления с индикаторными головками
- Запрессуйте палец в отверстия бобышек поршня и верхней головки шатуна, затем вставьте в канавки бобышек стопорные кольца
- В качестве заключительного шага установите поршни с шатунами в гильзы цилиндров.