Тепловой зазор поршневого кольца и расход масла · Technipedia · Motorservice
Установки
Назад к поиску
Информация о продукте
Ошибочные оценки тепловых зазоров поршневых колец
Большой тепловой зазор поршневого кольца и высокий расход масла: действительно ли в порядке тепловой зазор или продукт имеет дефект?
Мы поможем вам при решении этой проблемы.
Ситуация:
Тепловые зазоры некоторых новых компрессионных поршневых колец становятся предметом рекламации. В отличие от обычных размеров в диапазоне от ок. 0,3 до 0,6 мм размеры тепловых зазоров этих поршневых колец составляют от 1 до 2 мм и поэтому считаются слишком большими.
Особенно это касается второго компрессионного поршневого кольца, в отношении которого часто предполагается ошибочная поставка или производственный дефект.
Техническая причина:
До 90% общего усилия прижима компрессионных поршневых колец создается во время такта расширения за счет давления сгорания (рис. 1). Отработавшие газы проникают в кольцевые канавки и таким образом попадают на обратные стороны поршневых колец. Там под действием давления сгорания увеличивается усилие прижатия поршневых колец к стенке цилиндра, что оказывает влияние на первое компрессионное поршневое кольцо и в меньшей степени на второе компрессионное поршневое кольцо.
Недостаток:
На холостом ходу и в режиме частичной нагрузки давление сгорания ниже, чем в режиме полной нагрузки. Из-за этого компрессионные поршневые кольца с меньшей силой прижимаются к стенке
цилиндра, что отражается в первую очередь на функции съема масла второго компрессионного поршневого кольца. У определенных двигателей это приводит к повышению расхода масла.
Мера по устранению:
По указанным выше причинам изготовители двигателей выполняют конструктивную подгонку (увеличение) тепловых зазоров поршневых колец. Благодаря увеличенному зазору газы под давле-
нием сгорания быстрее проникают в кольцевую канавку и тем самым на обратную сторону поршневого кольца. За счет этой меры улучшаются маслосъемная и герметизирующая функции, а вместе с этим уменьшается расход масла при работе на холостом ходу и в режиме частичной нагрузки.
Указание:
Все поставляемые компанией Motorservice поршневые кольца соответствуют спецификациям изготовителей двигателей. Благодаря этому обеспечивается полное соблюдение всех функциональных параметров.
Дополнительная информация:
Широко распространено мнение, что большие тепловые зазоры поршневых колец служат причиной повышенного расхода масла. Однако это предположение ошибочно. Увеличенные тепловые зазоры поршневых колец вызывают незначительное увеличение прорыва газов, но не повышенный расход масла.
Правильно следующее: по мере износа поршневых колец увеличиваются их тепловые зазоры. Функциональные параметры поршневого кольца с уменьшенным сечением ухудшаются, в результате чего он больше не обеспечивает надлежащей герметизации. Увеличенный тепловой зазор и повышенный расход масла являются последствиями радиального износа поршневого кольца.
Ключевые слова :
поршеньГруппы продуктов :
Поршни и компонентывидео
Монтаж поршневых колец — Motorservice Group
Группы продуктов на ms-motorservice.
comЭто вас тоже могло бы заинтересовать
Информация о пользовании
Монтаж поршней
Только для специалистов. Мы сохраняем за собой право на изменения и несоответствие рисунков. Информацию об идентификации и замене см. в соответствующих каталогах или в системах, основанных на TecAlliance.
Использование куки и защита данных
Группа Motorservice использует на Вашем устройстве файлы куки с целью оптимального оформления и постоянного улучшения своих веб-страниц, а также в статистических целях. Здесь Вы найдете дополнительную информацию об использовании куки, наши Выходные данные и Указания по защите персональных данных.
Нажатием кнопки «OK» Вы подтверждаете, что Вы приняли к сведению информацию о файлах куки, заявление о защите данных и выходные данные.
Ваши настройки в отношении файлов куки для данного веб-сайта Вы можете изменитьв любое время [ссылка]
Установки приватности
Мы придаем большое значение прозрачности в вопросе защиты персональных данных. На наших страницах Вы получите точную информацию о том, какие настройки Вы можете выбрать и какие функции они выполняют. Выбранную Вами настройку Вы можете изменить в любое время. Независимо от выбранной Вами настройки, мы не будем определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах). Информацию об удалении файлов куки Вы найдете в справке Вашего браузера. Дополнительная информация приводится вЗаявлении о защите данных.
Измените свои настройки приватности путем нажатия на соответствующие кнопки
- Необходимость
- Комфорт
- Статистика
Необходимость
Файлы куки, необходимые для работы веб-сайта, обеспечивают его надлежащее функционирование.
При отсутствии файлов куки возможно появление ошибок и сообщенийоб ошибках.
Данный веб-сайт будет выполнять следующее:
- сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
- сохранять настройки, выполненные Вами на данном сайте.
При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:
- сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
- анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
- определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).
Комфорт
Файлы куки делают посещение Вами веб-сайта более удобным и комфортным, сохраняя, например, определенные настройки, чтобы Вам не приходилось заново выполнятьих каждый раз при посещении сайта.
Данный веб-сайт будет выполнять следующее:
- сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
- сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:
- анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
- определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).
Разумеется, что мы всегда согласны с настройкой Do Not Track (DNT) Вашего браузера. В этом случае не устанавливаются отслеживающие файлы куки и не загружаются функции отслеживания.
Тепловой зазор поршневых колец
Двигатель внутреннего сгорания фактически является тепловой машиной. В процессе работы такого двигателя целый ряд нагруженных деталей в конструкции ЦПГ и ГРМ подвергается температурному расширению в результате значительного нагрева.
По этой причине для нормальной работы ДВС в отдельных конструкциях предусмотрена самостоятельная регулировка теплового зазора клапанов (при отсутствии гидрокомпенсаторов).
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гидрокомпенсатор. Из этой статьи вы узнаете о назначении, устройстве и особенностях работы гидротолкателей.
Регулировать тепловые зазоры клапанов необходимо каждые 30-40 тыс. км. пробега, а также в случае появления стука клапанов на холодном или горячем двигателе. Отдельного внимания также требует тепловой зазор между поршнем и цилиндром, а точнее тепловой зазор поршневых колец.
Содержание статьи
- Какой зазор должен быть на поршневых кольцах
- Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла
- Подведем итоги
Какой зазор должен быть на поршневых кольцах
На поршень устанавливается два типа поршневых колец:
- компрессионные кольца;
- маслосъемные кольца;
Также компрессионные кольца делятся на верхнее компрессионное и нижнее компрессионное кольцо.
Задачей данных колец является герметизация камеры сгорания и предотвращение прорыва значительной части отработавших газов в картер двигателя. Маслосъемные кольца осуществляют снятие излишков моторного масла со стенок цилиндра, благодаря чему масло не попадает в камеру сгорания в избыточном количестве.
Тепловой зазор в замке поршневых колец является важным параметром, который необходимо в обязательном порядке учитывать при подборе колец в процессе их замены или комплексного ремонта ЦПГ.
Такой ремонт обычно предполагает расточку блока цилиндров, установку ремонтных поршней и колец. Указанный тепловой зазор является допуском, который учитывает расширение детали с нагревом, то есть когда происходит изменение определенных параметров. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром является таким зазором, при котором наблюдается нормальная работоспособность всех элементов. Детали весьма плотно подогнаны друг к другу, но при этом не происходит их повреждения и заклинивания.
Другими словами, допустимый зазор поршневых колец позволяет после теплового расширения добиться такого теплового пространства (зазор между поршнем и цилиндром), при котором плотно прижатые к стенкам цилиндров поршневые кольца создают надежное уплотнение.
Поршневое кольцо не является цельным, так как имеет разрез (замок). Благодаря указанному разрезу удается избежать заклинивания при нагреве и достичь упругости кольца для плотного прижатия к стенкам цилиндра. После установки кольца на поршень и помещения поршня в цилиндр образуется зазор в замке поршневых колец. Такой зазор составляет 0.3- 0.6 миллиметра.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно менять поршневые кольца. Из этой статьи вы узнаете об особенностях замены поршневых колец своими руками.
Замок поршневого кольца может быть выполнен в виде прямого или косого среза. Замок с прямым разрезом менее предпочтителен, так как в области краев среза создается сильное давление на стенки цилиндра.
Как влияет тепловой зазор поршневых колец на расход масла
В последнее время среди производителей наблюдается тенденция к увеличению тепловых зазоров компрессионных поршневых колец. Зазоры на таких кольцах находятся в диапазоне от 1 до 2 мм. Обычно такой увеличенный зазор актуален для второго компрессионного кольца.
Дело в том, что прижим поршневых колец (как первого верхнего, так и второго компрессионного) практически полностью зависит не от степени упругости самого кольца, а от давления, которое возникает во время сгорания заряда топливно-воздушной смеси в рабочей камере. Отработавшие газы попадают в канавки на поршне, после чего оказываются на обратной стороне колец.
В результате происходит увеличение прижимного усилия колец к стенке цилиндра. Наиболее сильно газы воздействуют на первое (верхнее) компрессионное кольцо, а также влияют на прижим второго компрессионного поршневого кольца.
С учетом вышесказанного необходимо отметить, что в режиме работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках давление газов заметно слабее по сравнению с режимом средних и максимальных нагрузок. По этой причине компрессионные поршневые кольца не так сильно прижаты к стенке цилиндра на таких режимах работы ДВС.
Следует добавить, что второе компрессионное кольцо также частично снимает масло. Получается, недостаточное давление и слабое прилегание вызывает повышение расхода моторного масла на холостых оборотах и при минимальных нагрузках на мотор.
Для уменьшения расхода масла производители выполняют увеличение тепловых зазоров поршневых колец. Через увеличенные зазоры газы даже под относительно небольшим давлением намного активнее проникают в кольцевую канавку, после чего попадают на обратную сторону кольца.
Прижим колец улучшается, герметизация камеры сгорания остается на приемлемом уровне, при этом расход масла удается снизить. Единственным недостатком увеличенного зазора колец можно считать большее количество газов, которые попадают в картер через увеличенные зазоры.
Подведем итоги
От правильно подобранного теплового зазора поршневых колец зависит как ресурс самих колец, так и исправность работы всей ЦПГ. Естественный радиальный износ колец приводит к увеличению тепловых зазоров, после чего герметизация камеры сгорания ухудшается.
Одной из важнейших функций колец параллельно уплотнению и удалению масла является терморегуляция. Через кольца реализован отвод тепла от поршня. При увеличении теплового зазора, а также при его уменьшении данная функция выполняется менее эффективно.
Необходимо отметить, что для двигателя намного более опасен уменьшенный зазор. Если минимальный зазор в замках (тепловое пространство) сократить до показателя 0.2 миллиметра, после нагрева и выхода мотора на рабочие температуры зазор в замке может полностью отсутствовать.
В результате кольцо сильно давит на стенки цилиндра, значительно возрастает износ колец, нарушается теплообмен, а также повышается риск образования задиров.
Тепловой зазор поршневых колец
Принцип действия ДВС достаточно прост – сгорание топлива в нужное время в нужном цилиндре обеспечивает высвобождение энергии и ее преобразование в механическую. Но вот для его реализации требуются материалы с заданными свойствами, сложное оборудование, позволяющее получать детали требуемой формы и с заданными размерами и допусками, учет изменений характеристик узлов при различных режимах работы мотора. Одним из факторов, обеспечивающих функционирование ДВС, является необходимость выдерживать тепловой зазор поршневых колец.
Зачем нужен зазор в замке поршневых колец?
Первоначально давайте определимся, о чем идет речь. Внешний вид поршневого кольца показан на фото ниже:
Конструктивно у ДВС внутри цилиндра перемещается поршень.
Именно он воспринимает избыточное давление, возникающее при сгорании топлива, и передает его на коленвал. В этом обманчиво простом описании заложены, как минимум, несколько особенностей:
- между стенкой цилиндра и движущимся поршнем надо выдержать зазор, позволяющий полностью использовать величину возникающего избыточного давления в камере сгорания;
- при этом необходимо обеспечить их минимальный контакт для снижения износа деталей;
- масло, используемое для смазки, должно создавать нормальные условия работы отдельных деталей, и в то же время надо исключить его попадание в камеру сгорания;
- необходимо обеспечить отвод тепла от поршня на стенки блока цилиндров.
Вот все эти задачи и решают поршневые кольца. Условия, в которых им приходится работать, очень сложные – значительный нагрев и механические нагрузки. Для компенсации воздействия температуры и предусматривается зазор поршневых колец.
Как работают и зачем нужны тепловые зазоры поршневых колец
Существует два типа колец – уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные, оба показаны на приведенном рисунке
Само название говорит об их назначении:
- уплотнительные служат для обеспечения герметичности камеры сгорания, предупреждая проникновение из нее продуктов сгорания в картер двигателя;
- маслосъемные предназначены для удаления излишней смазки со стен цилиндра.
На старых, малооборотистых двигателях их стояло по пять-шесть штук (в зависимости от марки мотора), но на современных ДВС обычно используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.
Несмотря на различие в конструкции и назначении, у них есть одно общее – замок. Фактически так называется имеющийся промежуток между концами незамкнутой окружности. Говоря о замке, стоит помнить, что одно из его назначений – компенсировать тепловые расширения, возникающие в кольцах во время их работы.
Большинство материалов при нагревании удлиняется. При монолитной конструкции кольца, установленного в цилиндр двигателя, будут возникать напряжения, вызывающие его деформацию. Избежать этого позволяет свободное пространство между концами на кольцах.
Каким может быть допустимый зазор? При установке на поршень его величина в замке должна составлять от 0,6 до 0,3 мм.
Кроме того, надо знать, что требуется выдерживать допустимый боковой зазор между кольцом и стенкой.
Необходимо обеспечить его значение в диапазоне от 0,08 до 0,04 мм.
Зачем это нужно? Для понимания того, как работает уплотнительное кольцо, приведен рисунок ниже.
Под воздействием давления отработанные газы, проходя в канавке между поршнем и кольцом, воздействуют с его внутренней стороны и увеличивают усилие прижима к цилиндру. Именно для подобной цели нужен зазор, в том числе тепловой, разделяющий боковые поверхности этих элементов.
Таким образом, обеспечив в замке допустимый зазор при установке колец (между их концами, а также боковой поверхностью и поршнем), будут созданы условия для нормальной работы мотора в значительном интервале температур. Кроме того, этому способствует и правильная взаимная их установка, показанная на рисунке ниже. Главное – обеспечивается разнесенное положение замков между собой.
Маслосъемные кольца ставятся ниже компрессионных. Их назначение – удалять со стенки цилиндра излишки масла. Его недостаток приведет к повышенному износу деталей, а избыток – к попаданию в камеру сгорания и образованию там нагара.
Как работает такое кольцо, показано ниже.Излишки масла снимаются со стенок цилиндра и отводятся в картер двигателя.
Таким образом, поршневые кольца создают оптимальные условия для сгорания топлива в ДВС, что во многом обеспечивается их конструкцией. Кроме того, во время установки в замке создается допустимый зазор, что сохраняет их работоспособность при значительном изменении условий работы ДВС.
Конструкция современного бензинового или дизельного мотора такова, что только совместная согласованная работа отдельных узлов и механизмов позволяет получить ожидаемые характеристики. И если рассматривать сгорание топлива, то обеспечение для этого оптимальных условий зависит от поршневых колец, а также от того, насколько выдержаны тепловые зазоры в замке при установке на поршень.
Все, что вам нужно знать о разрыве кольца!
Кольцевой зазор абсолютно важен для производительности и долговечности двигателя — и это один из наших технических вопросов номер один.
Сегодня мы объясним, почему кольцам нужен зазор, как это сделать, и некоторые распространенные ошибки при разрыве колец.
Если вы часто читаете наши статьи здесь, вы, возможно, заметили, что наши «технические» истории, как правило, делятся на несколько основных категорий. Некоторые из них предназначены для того, чтобы сообщить вам о новинках, которые только что появились на рынке. Другие предназначены для того, чтобы дать вам всестороннее представление о технике и технологиях, лежащих в основе продуктов послепродажного обслуживания, которые вы выбираете для своих сборок двигателей. А остальные — просто способ ответить на вопрос: «Как мне это сделать?»
Сегодня мы рассмотрим настройку межкольцевого зазора — вопрос, который может не совсем повысить частоту сердечных сокращений, но абсолютно важный для производительности и долговечности двигателя — и один из наших технических вопросов номер один. Нашим экспертом, который ведет нас сегодня, является Николаус ДиБлази из Wiseco.
Поскольку поршневые кольца должны быть расширены, чтобы соответствовать диаметру самого поршня, прежде чем они попадут в кольцевые канавки, они должны быть каким-то образом разделены, чтобы их можно было установить. В то же время зазор между концами кольца должен быть как можно меньше по ряду причин.
«Давайте сначала посмотрим на работу верхнего компрессионного кольца, — объясняет ДиБлази. «Основные задачи верхнего кольца — удерживать сжатие и передавать тепло от поршня к цилиндру. С этого момента энергия отводится от цилиндра с помощью воды в водяных рубашках. Из-за этого верхнее кольцо получает наибольшее количество тепла». Имея это в виду, становится ясно, что чем меньше зазор, тем меньше возможностей для давления в камере сгорания преодолеть первое кольцо. кольцо, и тем больше контакт кольца со стенкой цилиндра для передачи тепла.
В идеальном мире идеально подходили бы поршневые кольца, идеально подходящие по отверстию и соединенные встык концами. Но любой, кто пытался приготовить омлет, а в итоге получил «завтрак скрембл», может сказать вам, что мир — несовершенное место. По мере того, как блок, поршень и кольца нагреваются, их размеры меняются очень незначительно и с разной скоростью. ДиБлази доводит это до молекулярного уровня:
– При нагревании любого материала в его части выделяется больше энергии. По мере того как атомы и молекулы в деталях нагреваются, они начинают больше двигаться, и зазор между ними увеличивается. Добавленное пространство между атомами и молекулами — это расширение, которое вы заметили в поршнях, кольцах и во всем остальном в мире. Каждый материал состоит из разных смесей элементов, поэтому структура связи и расстояние между атомами и молекулами различны.
По этой причине вы видите, что некоторые материалы расширяются со значительно отличающейся друг от друга скоростью. Речь идет о алюминиевых поршнях в железном блоке. Алюминий расширяется значительно больше».
Мы идем на компромиссы в скорости расширения, чтобы получить наилучший компромисс в свойствах материала для каждого компонента, но это означает, что мы должны учитывать это, когда собираем все эти разные части вместе и требуем, чтобы они хорошо сочетались друг с другом. Согласно ДиБлази, «поскольку верхнее кольцо будет подвергаться наибольшему нагреву, оно немного расширится. Зазор, который вы создаете в верхнем кольце, должен соответствовать максимальному расширению, которое вы ожидаете от верхнего кольца. Это очень важно понимать, так как верхнее кольцо отвечает за удержание сжатия. Есть тонкая грань, чтобы убедиться, что верхнее кольцо не обходит сжатие, но и не расширяется настолько, чтобы концы сталкивались друг с другом».
Кольца должны быть разрезными, чтобы их можно было установить на поршень.
Ключом к правильному зазору колец является обеспечение пространства для расширения по мере нагрева колец без создания чрезмерного зазора и нежелательных прорывов газов. «Если зазор между верхним кольцом слишком мал, при расширении его концы будут сталкиваться друг с другом», — продолжает ДиБлази. «По мере того, как двигатель нагревается до максимальной температуры, верхнее кольцо расширяется и сжимается. Если зазоры слишком малы, верхние концы колец сойдутся сами с собой. Поскольку в этой точке кольцу некуда расширяться, внешняя сила, приложенная к цилиндру, увеличивается. Эта дополнительная сила вводит еще больше тепла, и кольцо расширяется еще больше. Как только это произойдет, катастрофический отказ произойдет быстро, поскольку это будет непрерывный цикл большего нагрева, большего внешнего давления, и кольцу некуда расширяться».
Если это звучит плохо, так оно и есть.
«Увеличенная сила в цилиндрах начинает прижимать поршень плотнее к стенке цилиндра», — объясняет ДиБлази.
«Это дополнительное сопротивление в сочетании с теплом начинает размягчать поршень. Сначала он начнет тянуть кольцевые канавки и площадки, раздвигая их все дальше и дальше друг от друга. Далее, площадки чрезмерно увеличиваются в диаметре из-за тепла, которое они видят, поскольку кольца больше не могут адекватно отводить достаточное количество тепла от поршня в водяные рубашки. В этот момент верхняя площадка, перпендикулярная оси штифта, будет сплющена, так как она растет при чрезмерном нагреве. В крайних случаях верхняя часть поршня полностью отрывается от детали».
Очевидно, это не то, чего вы хотите. Согласно ДиБлази, «многие поломки поршней происходят по этой причине, и чаще всего, когда мы диагностируем проблему, мы видим, что кольца были либо с недостаточным зазором, либо вообще без зазора».
Перед удалением какого-либо материала с торца кольца важно проверить начальный зазор. Кольцо должно быть идеально прямоугольным в отверстии, чтобы получить точное измерение.
Наилучший способ предотвратить такое неуправляемое разрушение, как это ни удивительно, — обратить внимание на информацию, прилагаемую к вашим новым поршням и кольцам Wiseco. «Мы изложили наши рекомендации, которые прилагаются к поршням. Они также доступны в наших каталогах и на веб-сайте», — добавляет ДиБлази.
Процесс начинается со вставки кольца в отверстие и проверки его прямоугольности с помощью инструмента для выравнивания. Щуп, вставленный в кольцевой зазор, покажет вам существующий размер, и оттуда вы сможете внести свои коррективы. Для уличного двигателя умножение размера отверстия на 0,004 дюйма даст вам максимальный зазор кольца, который вы ищете.
- 004 x диаметр отверстия 4,00 дюйма = кольцевой зазор 0,016 дюйма
Для высокопроизводительных двигателей множитель изменяется, чтобы увеличить зазор, но расчет остается прежним:
- Модифицированный или закись азота — отверстие 0,005 дюйма x 4,00 дюйма = кольцевой зазор 0,020 дюйма
- High Performance Racing — диаметр отверстия 0,0055 дюйма x 4,00 дюйма = кольцевой зазор 0,022 дюйма
- Racing с закисью азота/турбо — диаметр отверстия 0,006 дюйма x 4,00 дюйма = кольцевой зазор 0,024 дюйма
- Гоночный воздуходувка/нагнетатель — диаметр отверстия 0,007 x 4,00 дюйма = кольцевой зазор 0,028 дюйма
Для второго кольца процесс такой же, но с немного другим зазором в зависимости от применения:
- Street — 0,005 дюйма x размер отверстия
- Модифицированный или закись азота — 0,0055 дюйма x размер отверстия
- High Performance Racing — размер отверстия 0,0053 дюйма x
- Racing с закисью азота/турбо — 0,0057 дюйма x размер отверстия
- Racing Blower/Supercharger — 0,0063 дюйма x размер отверстия
Причина таких различий в характеристиках заключается в том, что разные типы двигателей создают совершенно разные тепловые нагрузки и нагрузки от давления на пакет колец.
ДиБлази объясняет: «Давайте посмотрим на двигатели LS3, которые есть у многих наших клиентов, включая меня. Если вы строите веселый уличный безнаддувный LS3, вы можете ожидать от него около 525 лошадиных сил. Тепло, которое увидят кольца, будет очень похоже на то, что они имеют в заводской форме. Давайте возьмем еще одного человека с LS3, который вставляет новый объемный нагнетатель Eaton 2650. Они могут выдавать около 1100 лошадиных сил из того же диаметра, хода поршня и общей комбинации двигателей, что и парень из N/A. При более чем удвоенной выходной мощности это значительно увеличит давление в цилиндре и тепло, которое увидят кольца. Зазоры в торцах колец должны быть значительно больше, чем у двигателя мощностью 525 л.с.».
за меньшее количество шагов. Не забудьте подпилить только один конец кольца и позаботьтесь о том, чтобы не повредить покрытие, которое может быть на кольце. Все сводится к тому же, о чем мы упоминали в начале, — теплу. Чем больше тепла, тем больше расширение материала кольца и тем больше требуется зазор. «Двигатели с наддувом создают значительно большее давление в цилиндрах, чем двигатели без наддува. Добавленный воздух и топливо в двигателях с наддувом действуют как дополнительный объем в том же пространстве, что и в безнаддувном варианте», — говорит ДиБлази. «Добавленное давление в цилиндре — это дополнительное тепло. Поскольку тепло является движущей силой торцевых зазоров, более горячие цилиндры требуют большего количества торцевых зазоров. Точно так же будут работать два атмосферных двигателя с разной степенью сжатия. Если один двигатель 9:1, а другой — 14:1, для версии с более высоким сжатием потребуется больший из двух зазоров».
Для получения более подробной информации о кольцах для папок ознакомьтесь с этой статьей!
Рекомендации Wiseco по промежуткам предназначены для того, чтобы вы попали в эту «зону Златовласки» — не слишком большую и не слишком маленькую.
ДиБлази советует: «Если зазор в конце верхнего кольца правильный, то при полном расширении он будет иметь наименьшую величину зазора в конце кольца и не упрется сам в себя. Таким образом, он поддерживает максимальное сжатие в двигателе для максимальной выходной мощности».
В большинстве двигателей, с которыми вы столкнетесь, используется пакет колец со вторым компрессионным кольцом под первым, чтобы обеспечить дополнительное уплотнение и еще один путь для отвода тепла от поршня в отверстие цилиндра, а оттуда в рубашку охлаждающей жидкости и в итоге атмосфера. Как показано выше, желаемый кольцевой зазор для второго кольца часто, но не всегда, больше, чем для верхнего кольца.
«В OEM-приложениях второе кольцо туже, чем верхнее», — объясняет ДиБлази. «Он воспринимает меньше тепла, и его цель состоит в том, чтобы контролировать масло и быть вторичным компрессионным кольцом для любого давления, которое проходит через верхнее кольцо.
Поскольку OEM-приложения рассчитаны на точную выходную мощность, тепловыделение, жизненный цикл и соответствие требованиям по выбросам, они имеют более узкий зазор в конце второго кольца».
Ситуация меняется, как только появляются модификации двигателя. Согласно ДиБлази, «Мы рекомендуем больший зазор в конце второго кольца, чем в верхнем кольце, для высокопроизводительных и гоночных двигателей, поскольку они имеют более широкий диапазон мощности и тепла, чем OEM. Двигатель с принудительной индукцией может иметь ту же выходную мощность, что и в стандартной комплектации, при ежедневном вождении, но на трассе выходная мощность в 2-3 раза превышает мощность, на которую он был изначально рассчитан».
Для этого дополнительного зазора существует четкая техническая причина: «Нам хотелось бы, чтобы зазор в конце второго кольца был на 0,001–0,002 больше, чем у верхнего кольца, чтобы оно не блокировалось при любом сжатии, проходящем через верхнее кольцо, — говорит ДиБлази. «Если дымовые газы проходят мимо верхнего кольца, а зазор второго кольца меньше, чем у верхнего кольца, газ не пройдет через второе кольцо.
Газ будет вынужден вернуться обратно к верхнему кольцу и давить на нижнюю часть верхнего кольца. Это приподнимет нижнюю часть верхнего кольца, еще больше ослабив его уплотнение».
Предоставление способа контроля давления между первым и вторым кольцами является ключом к обеспечению герметичности обоих колец так, как они предназначены; поскольку небольшой «прорыв» неизбежен, необходимо иметь дело с ним. «Поскольку суть игры заключается в поддержании как можно большего давления сгорания над верхним кольцом, для максимальной мощности необходимо удерживать его на месте. Позволяя второму кольцу свободно пропускать любые избыточные компрессионные газы, верхнее кольцо остается на месте. Газ просто проходит мимо него, немного охлаждается и поступает через маслосливные спинки в днище поршня. Ваша система PCV должна выполнять свою работу в этот момент», — объясняет ДиБлази.
Конструкция поршня также может играть роль в регулировании давления между первым и вторым кольцами для улучшения уплотнения колец. ДиБлази говорит: «В большинстве случаев мы делаем канавку между верхним и вторым кольцом на площадке второго кольца. Эта канавка увеличивает объем пространства между верхним и вторым кольцами. Увеличение объема помогает снизить давление любых газов, которые там попадают».
Теперь, когда мы рассмотрели «почему» зазоры поршневых колец, пришло время применить эти знания к Работа. Мы спросили ДиБлази об основных проблемах, с которыми сталкиваются люди, и он дал нам несколько очень практических советов, сказав: «Есть несколько ошибок, которые люди допускают при установке зазоров в конце колец. Я сам делал это в прошлом, так что это случается со всеми. Я также рассмотрю проблемы с установкой кольца в целом…»
- Ошибка № 1 — вообще не устанавливать кольцевые зазоры. «Некоторые люди думают, что в кольцах уже есть зазоры и они готовы к установке. Производители колец предъявляют гораздо большие допуски, когда речь идет о зазорах прямо из коробки. Всегда помещайте каждое кольцо в цилиндр, для которого вы собираетесь его установить, и измеряйте. Держите это кольцо, предназначенное для цилиндра, все время. Иногда ваши цилиндры отличаются друг от друга на несколько 0,0001 дюйма, поэтому вам нужно быть последовательным. Я лично покупаю пакеты с застежкой-молнией и нумерую каждый пакет номером цилиндра. Эти кольца остаются в этих пакетах вместе с правильным цилиндром, к которому они принадлежат, пока я не буду готов открыть их, а затем вернутся в пакет, пока я не буду готов установить их одно за другим».
- Ошибка № 2 — Не читая рекомендуемые зазоры торцевых колец, предоставленные производителем поршня. «Многие поставщики колец предоставляют данные только о зазорах в кольцах OEM. Следуйте инструкциям по зазорам колец для используемых вами поршней. Никогда не используйте спецификации зазоров торцов колец OEM, так как материалы и области применения сильно различаются. Нам часто звонят люди, устанавливающие зазоры в соответствии со спецификациями OEM, которые могут составлять всего 1/3 от фактически требуемого зазора».
- Ошибка №3 — Установка колец вверх ногами или в неправильном месте. — 99 % каждого комплекта верхних и вторых колец имеют определенную ориентацию. Существуют фаски, изгибы, покрытия и множество других вещей, которые делают кольца направленными. Обычно на всех первом и втором кольце есть надпись или точка, которые указывают, какая сторона находится вверху. С точки зрения расположения некоторые поршни имеют одинаковую толщину верхнего и второго колец. Обратите внимание на форму и назначение каждого кольца, чтобы знать, куда оно идет.»
- Ошибка №4 — Оплошность с пробелами. ДиБлази объясняет это еще дальше, говоря: «Это будет скучный процесс с большим количеством опиловки, подсчета, помещения в отверстие, измерения и повторения». Легко облениться или небрежно, но очень важно работать осторожно и внимательно во время этого процесса.
- Кольца для напильника перед первоначальным измерением торцевых зазоров. «Некоторые люди считают, что кольца уже слишком малы, и начинают спиливать без измерения базовой линии. Всегда сначала измеряйте».
- Считайте обороты при использовании ручного кольцевого напильника. «Это поможет вам понять, сколько материала удаляется при каждом включении фильтратора».
- Не зная материала кольца, которое вы подшиваете. «Стальное кольцо потребует значительно больше оборотов на кольцевом напильнике для удаления материала, чем литое кольцо. Для стального кольца может потребоваться 30 оборотов на фильтре, чтобы увеличить зазор на 0,005 дюйма, тогда как для литого кольца требуется 10 оборотов. Я совершил эту ошибку 10 лет назад и запилил лишнее 0,020 от литого кольца, и мне пришлось купить другое кольцо…»
- Не совмещать концевые зазоры. – Убедитесь, что зазоры в торцах колец имеют квадратную форму и перпендикулярны поверхности стенки цилиндра. Вам не нужен конус, так как измерение торцевого зазора будет неправильным».
- Не торопясь. «Этот процесс скучен и требует измерения взад и вперед, чтобы вы могли быть точными. Не торопитесь и начните подавать понемногу. После того, как вы вставите несколько цилиндров, вы будете иметь представление о том, сколько оборотов требуется каждому кольцу».
Производители колец предъявляют гораздо большие допуски, когда речь идет о зазорах прямо из коробки. Всегда помещайте каждое кольцо в цилиндр, для которого вы собираетесь его установить, и измеряйте. Держите это кольцо, предназначенное для цилиндра, все время. Иногда ваши цилиндры отличаются друг от друга на несколько 0,0001 дюйма, поэтому вам нужно быть последовательным. Я лично покупаю пакеты с застежкой-молнией и нумерую каждый пакет номером цилиндра. Эти кольца остаются в этих пакетах вместе с правильным цилиндром, к которому они принадлежат, пока я не буду готов открыть их, а затем вернутся в пакет, пока я не буду готов установить их одно за другим».
Нам часто звонят люди, устанавливающие зазоры в соответствии со спецификациями OEM, которые могут составлять всего 1/3 от фактически требуемого зазора».
Вам не нужен конус, так как измерение торцевого зазора будет неправильным».Научное объяснение поршневых колец и канавок
| Практические советы — двигатель и трансмиссия
В канавке
Канавки для поршневых колец служат не только для поддержки колец. Они влияют на герметичность сгорания, контроль масла, трение и многие другие характеристики двигателя.
Компания Wiseco является мировым лидером в области поршневых технологий, поскольку она уделяет особое внимание мельчайшим деталям науки об уплотнении цилиндров. Среди этих деталей тип поршневых колец, используемых в гоночных и высокопроизводительных двигателях, всегда является горячей темой.
Но кольцевые канавки в поршнях также играют важную роль в герметизации давления сгорания и контроле масла и картерных газов.
Это одна из областей, где Wiseco прилагает дополнительные инженерные усилия для обеспечения максимальной производительности своих поршней. В то время как различные типы поршневых колец больше подходят для конкретных применений, сами кольцевые канавки часто упускают из виду в поисках оптимального уплотнения цилиндра.
Многие производители двигателей прилагают большие усилия для точного напильника торцевых зазоров, но зазор кольца в канавке часто не контролируется, а качество уплотняющей поверхности кольцевой канавки редко принимается во внимание. Часто предполагаются зазор и качество кольцевых канавок. Wiseco делает все возможное, чтобы убедиться, что это правильно, даже если вы не проверяете это.
Десятилетия назад такие гонщики, как Билл «Ворчун» Дженкинс, покупали необработанные поршни и вырезали собственные кольцевые канавки именно там, где они хотели, и с желаемой отделкой и допуском.
Сегодня в этом больше нет необходимости, поскольку производители уделяют большое внимание дизайну кольцевых канавок.
Граница между поверхностью кольца и стенкой цилиндра до сих пор широко обсуждается среди гонщиков и производителей двигателей, но не менее важным является уплотнение сгорания в кольцевой канавке. Для достижения наилучших результатов кольцевая канавка должна обеспечивать идеальный зазор и свободу перемещения кольца, а также должна обеспечивать твердую плоскую уплотняющую поверхность, на которую кольцо может опираться при высоком давлении в цилиндре.
Самый прочный поршень в мире становится бесполезным без кольцевых канавок, предназначенных для конкретного применения.
Номенклатура кольцевой канавки
Осевой зазор: Вертикальный зазор, остающийся в канавке поршневого кольца после установки кольца. В зависимости от применения вертикальный зазор обычно составляет 0,001–0,003 дюйма.
С сегодняшними тонкими кольцами некоторые гонщики обеспечивают осевой зазор до 0,0004-0,0005 дюйма, используя газовые порты для увеличения давления в кольце.
Осевой зазор — это вертикальный зазор, остающийся в канавке над кольцом после его установки.
Радиальный задний зазор: Пространство кольцевой канавки за кольцом, когда поверхность кольца находится на одном уровне с кромкой поршневого кольца. Задний зазор 0,008-0,012 дюйма типичен для гоночных и высокопроизводительных поршней.
Радиальная толщина стенки: Размер кольца от передней поверхности, касающейся стенки цилиндра, до задней или внутренней поверхности кольца. «D-стенка» — это стандартная автомобильная толщина (стандарт SAE), которая рассчитывается путем деления диаметра отверстия на 22. Например: диаметр отверстия 4,125 дюйма, разделенный на 22, равен 0,187 дюйма радиальной толщины стенки.
Осевая высота
Размер от одной боковой поверхности до другой или толщина кольца, обычно выражаемая в дробных размерах, таких как 1/16 дюйма, десятичных размерах, таких как 0,043 дюйма, или метрических размерах, таких как 1,5 мм. Меньшая толщина кольца означает меньшую массу и меньшую инерцию, которую необходимо преодолеть, когда кольцо меняет направление в ВМТ и НМТ. Более тонкое кольцо также создает меньшее трение, но существует взаимосвязь между размерами кольца, уплотнением и контролем масла.
Измерение зазоров кольцевых канавок
Осевой зазор обычно проверяют, вставив щуп между кольцом и верхней частью кольцевой канавки. Небольшое сопротивление укажет на правильный зазор. Начните с минимального значения 0,001 дюйма и увеличивайте его. Не измеряйте между кольцом и дном кольцевой канавки, так как вы можете повредить поверхность уплотнения. Некоторые строители измеряют саму канавку набором щупов, а затем сравнивают это с измерением толщины кольца микрометром.
Первый метод предпочтительнее, и рекомендуется проверить его в нескольких местах по периметру поршня.
Задний зазор проверяется путем вставки края кольца в канавку и прижатия его до упора к задней части канавки, чтобы убедиться, что он не выступает за поверхность кольцевой кромки. Вы можете определить задний зазор, измерив глубину кольцевой канавки с помощью шкалы глубины на наборе штангенциркулей, а затем сравнив ее с измеренной радиальной толщиной. Если кольцевая канавка слишком тонкая, чтобы ее можно было измерить с помощью штангенциркуля, можно использовать шкалу слесаря. Другой способ — использовать пластилин или мягкий воск; вдавите его в канавку, затем снимите и измерьте штангенциркулем.
В большинстве поршней используются просверленные отверстия для слива масла в задней части канавки маслосъемного кольца. Некоторые имеют прорезные отверстия, которые открываются при прорезании канавки. Они одинаково эффективны, но некоторые дизайнеры считают, что они позволяют больше гибкости на ринге.
Качество кольцевой канавки
Кольцевые канавки должны быть идеально перпендикулярны стенке цилиндра, чтобы давление в цилиндре могло прижать кольцо к поверхности и наружу к стенке цилиндра для оптимального уплотнения. Во время процесса сгорания давление в цилиндре движется вниз по объему щели и в кольцевую канавку над кольцом. Затем он заполняет зазор между кольцами и прижимает кольцо к стенке цилиндра. Осевой зазор в кольцевой канавке обеспечивает путь наполнения к задней части компрессионного кольца, поэтому кольцо прижимается к стенке цилиндра и дну кольцевой канавки.
Размер заднего пространства имеет решающее значение, поскольку он определяет время отклика кольца. Слишком большой задний интервал замедляет реакцию кольца, но должен быть некоторый зазор, чтобы кольцо могло двигаться и соответствовать во всех динамических условиях. Основная цель осевого зазора — позволить кольцу вращаться. Штриховка в стенках цилиндра вызывает вращение колец.
Вертикальные и горизонтальные газовые порты в поршнях также являются общепринятым способом направления давления в цилиндре на заднюю часть кольца.
Микросварка
Одной из наиболее серьезных проблем, связанных с тяжелыми гоночными и высокопроизводительными поршнями, является возможность «микросварки». Микросварка повреждает поверхность уплотнения поршневого кольца или кольцевой канавки, когда локальная сварка трением вызывает перенос материала с кромки кольца на сторону кольца, чаще всего на сторону нижнего кольца.
Основными причинами являются высокая температура и чрезмерное движение. Это часто сопровождает высокотемпературную износостойкость и/или работу с наддувом, когда расположение колец слишком высоко на поршне и слишком близко к повышенным температурам сгорания, или при длительной эксплуатации в тяжелых условиях. Микросварка ухудшает качество уплотнения кольца и может даже заклинить кольцо в канавке. Следует отметить, что кольцевые канавки (особенно верхняя канавка) расширяются неравномерно, поскольку толщина материала неодинакова из-за профилей купола, тарельчатых профилей и клапанных клапанов.
Микросварка — это аномальный перенос или сварка материала контактной поверхности кольца на поршневое кольцо из-за чрезмерного нагрева. Это мешает кольцу двигаться должным образом и, если сильно, может заклинить кольцо в канавке.
Размещение кольцевой канавки
В течение многих лет тенденция тяготела к более плотным и высоким пакетам колец в двигателях без наддува. Он способствует стабильности за счет распределения точек контакта между кольцами и юбкой и уменьшает объем щели, что препятствует детонации и способствует более равномерному горению, делая цилиндр более активным. Гонщики в классах Super Stock всегда располагают верхнее кольцо как можно выше, чтобы обеспечить стабильность пакета колец и способствовать более активному и полному сгоранию. Это также позволяет им использовать более короткие и легкие поршни.
Применения с принудительной индукцией и закисью азота, которые подвергаются экстремальным тепловым и ударным нагрузкам, обычно требуют перемещения верхнего кольца вниз от верхней части поршня примерно на 0,300 дюйма.
Во многих случаях это также диктуется размером и расположением клапана, требованиями к гнезду клапана, радиальной шириной верхнего кольца и расположением поршневого пальца.
Иногда пакет колец перемещают вниз более чем на 0,400 дюйма, чтобы учесть эти проблемы. Характеристики кармана впускного клапана обычно определяют положение верхнего кольца, потому что впускной клапан всегда больше и находится ближе к краю днища поршня. Более тонкие кольца и кольцевые канавки меньшего размера обеспечивают больше возможностей для оптимального размещения колец, поскольку для них требуется меньше места, но они подвержены риску в тяжелых условиях эксплуатации.
Умеренные закиси азота в диапазоне 250 л.с. будут работать с пакетом колец примерно на 0,250 дюйма вниз. Более того, чем больше, тем лучше, поскольку соотношение азота и топлива всегда хаотично и непредсказуемо. В этом случае 0,450 дюйма или более не является необоснованным.
Расположение пакета колец зависит от области применения и определяется компрессионной высотой поршня, размером и глубиной прорезей клапана и размерами пакета колец.
Многие поршни OEM имеют верхнее кольцо на 0,300-0,400 дюйма ниже верхней части поршня. В приложениях на выносливость верхнее кольцо помещается на 0,125–0,150 дюйма вниз. В сильно модифицированных гоночных двигателях без наддува расположение верхнего кольца может варьироваться от 0,060 до 0,100 дюйма вниз от короны.
В поршнях для форсированных применений (справа) весь пакет колец перемещается вниз по поршню, чтобы уберечь его от более высоких температур. Кольца расположены выше на безнаддувных поршнях с максимальным усилием (слева), чтобы свести к минимуму объем щели, приспособить более длинные штоки и расширить точки контакта, чтобы стабилизировать поршень на скале. Это часто делается на Super Stock и модифицированных поршнях для дрэг-рейсинга.
Газовые порты и кольцевой флаттер
Ультратонким кольцам с низким напряжением требуется давление сгорания, обеспечиваемое газовым каналом, для достижения оптимального уплотнения.
В овальных поршнях для трековых и шоссейных гонок используются горизонтальные газовые порты в верхней части кольцевой канавки, чтобы противостоять накоплению углерода, в то время как в двигателях дрэг-рейсинга с меньшим сроком службы используются более эффективные вертикальные газовые порты.
Газовые порты создают прямое давление в цилиндре за кольцом, чтобы герметизировать кольцо относительно нижней поверхности кольцевой кромки и прижимать его наружу к стенке цилиндра. Диаметр и количество газовых портов во многом зависят от области применения и диаметра поршня. Давление газа должно прикладываться к кольцу равномерно, чтобы обеспечить хорошее уплотнение и предотвратить вредное колебание кольца.
Давление сгорания способствует герметизации кольца к стенке цилиндра. Давление в цилиндре поступает в кольцевую канавку из объема щели, проходит через верхнюю часть кольца и вниз за ним, чтобы вытолкнуть его к стенке цилиндра. Давление над кольцом прижимает его к дну канавки.
Горизонтальные отверстия для газа вокруг верхней части кольцевой канавки обеспечивают дополнительный путь для давления сгорания, достигающего задней части кольцевой канавки. Они используются в приложениях для выносливости, потому что они не науглероживают так сильно, как вертикальные порты.
Вертикальные газовые порты пересекают самую заднюю часть кольцевой канавки, оказывая прямое давление на заднюю часть кольца. Они используются в дрэг-рейсинге, где накопление углерода не является фактором из-за частых перестроек.
Контактные переходные канавки
Эти канавки выточены на поверхности верхнего кольца над верхним кольцом для минимизации контактного сопротивления, когда поршень качается при реверсировании. Они добавляют минимальный объем к объему щели, а также помогают противостоять детонации, нарушая распространение пламени в объем щели, где скачки давления могут сбросить кольцо.
Канавки для уменьшения контакта уменьшают трение за счет минимизации контакта материала поршня со стенкой цилиндра над верхним кольцом. Они также разрушают скачки давления, вызванные детонацией.
Канавка аккумулятора
Канавка аккумулятора выточена в поршне между верхним (компрессионным) кольцом и вторым (скребковым) кольцом. Его цель состоит в том, чтобы обеспечить дополнительное пространство для сброса давления, сбрасываемого за верхнее кольцо, и накапливаться до того, как оно попытается пройти через второе кольцо. Он поддерживает уплотнение верхнего кольца, сбрасывая давление, и помогает уменьшить вибрацию кольца из-за изменений давления. Аккумуляторные канавки оказались наиболее эффективными, и они являются общей чертой многих, если не большинства, высокопроизводительных и гоночных поршней.
Аккумуляторная канавка обеспечивает дополнительный объем под верхним кольцом, поэтому давление не увеличивается и не пытается сместить верхнее кольцо.
Качество и расположение кольцевых канавок на ваших поршнях так же важно, как и характеристики распредвала. Правильное размещение кольцевой канавки и высочайшее качество уплотнения являются ключом к большей мощности и долговечности в любых тяжелых условиях эксплуатации. Следовательно, важно, чтобы вы использовали кольца, указанные производителем вашего поршня, или были готовы поделиться информацией о своем пакете колец, если вы предоставляете свои собственные кольца. ТЭЦ
Фотографии Эвана Перкинса
Популярные страницы
Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — самые популярные модели гибридных автомобилей
Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году
Это самые экономичные пикапы 904, которые вы можете купить
Это внедорожники с лучшим расходом топлива
Популярные страницы
Лучшие электромобили — модели электромобилей с самым высоким рейтингом
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — самые популярные модели гибридных автомобилей
Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году
Это самые экономичные пикапы 904, которые вы можете купить
Это внедорожники с лучшим расходом топлива
Насколько это важно и как правильно их получить
Одним из ключей к успешной сборке двигателя является внимание к деталям.
Создатели высокопроизводительных двигателей знают, что если вы потрудитесь над мелочами, двигатель будет давать хорошую мощность, будет реагировать на настройку и, как правило, выполнит свою часть сделки. Одним из мест, где эти мелочи могут окупиться, является зазор между поршневыми кольцами.
Само собой разумеется, что большой зазор на конце кольца облегчает путь утечки. Это может напрямую стравить драгоценное давление в цилиндре, которого так трудно достичь. В идеальной ситуации этот разрыв сведен к абсолютному минимуму. Здесь мы применяем искусство заполнения кольцевых зазоров. Но есть много важных деталей, которые необходимо учитывать, прежде чем отрезать верхнее и второе кольца.
Поршень слева позиционирует верхнее кольцо дальше от деки, чем в версии справа. Двигатели с наддувом и турбонаддувом, как правило, делают это для защиты колец от чрезмерного нагрева. Двигатели с нормальным наддувом будут перемещать кольцо ближе к вершине. Это положение влияет на характеристики торцевого зазора.
Также обратите внимание на углубление между верхним и вторым кольцом на поршне справа. Это сделано для увеличения объема в этой области, чтобы свести к минимуму повышение давления.
Во-первых, давайте посмотрим, почему существуют разные спецификации зазоров. Проблема, которая добавляет сложности, заключается в том, что производитель двигателя должен учитывать заданное количество тепла в цилиндре. При воздействии тепла на металл, например на поршневое кольцо, он расширяется. Поскольку кольцо содержится в цилиндре, начальный холодный зазор будет закрываться при подаче тепла. При наличии достаточного количества тепла концы кольца могут даже соприкасаться. Как только это происходит, кольцо больше не может выдерживать дальнейшее расширение и начинает затягиваться в отверстии.
При достаточном расширении кольцо может фактически захватить поршень. Мы лично были свидетелями того, как верхняя часть новенького заэвтектического поршня отломилась в местах возврата масла от заклинившего верхнего кольца из-за недостаточного торцевого зазора.
Даже в мягком случае, когда концы колец едва соприкасаются, результатом может стать сильное задирание стенки цилиндра и серьезное повреждение поршневого кольца из-за чрезмерной нагрузки.
Одним из ключей к успешной сборке двигателя является предотвращение этого. Средний строитель, безусловно, может решить использовать стандартные кольца с производственным зазором, чтобы избежать этой проблемы. Хотя это работает, имейте в виду, что большинство производителей ошибаются в консервативной стороне и обеспечивают увеличенный зазор в верхнем кольце.
Вы можете купить инструмент для придания квадратной формы кольцам, подобный этому, или сделать свой собственный, поместив второе кольцо на старый, немного меньший по размеру поршень с плоской вершиной. Плоская верхняя часть поршня выровняет кольцо в отверстии, и самое приятное то, что этот инструмент ничего не стоит.
Например, на недавней сборке 5,7-литрового двигателя LS с использованием стандартных сменных колец на свежем стандартном диаметре цилиндра 3,898 дюйма мы измерили зазор верхнего кольца, равный 0,025 дюйма.
Согласно Wiseco, для уличного двигателя без наддува рекомендуется 0,004 дюйма на дюйм диаметра цилиндра.
Умножение 3,898 x 0,004 дюйма приводит к минимальному зазору верхнего кольца 0,01559 или 0,016 дюйма. Это огромная разница в зазоре по сравнению с серийным кольцевым пакетом. Есть ли измеримая разница в мощности между этими двумя зазорами? Если и есть, то очень маленьким — в пределах 1 или 2 фунто-футов крутящего момента. Но очевидно, что есть некоторые преимущества в принятии дополнительных мер по созданию нестандартных торцевых зазоров колец.
Установку кольцевых зазоров следует проводить только на готовом отверстии. Даже увеличение диаметра отверстия на 0,001 дюйма создаст разницу в торцевом зазоре примерно на 0,003 дюйма. Как только кольцо встанет прямо в отверстие, начните с щупа, который подходит с небольшим усилием, и увеличивайте его с шагом 0,001 дюйма, пока не добьетесь плотного прилегания.
Нагрев — основная переменная для настройки пользовательских зазоров между верхним и вторым кольцами.
Уличный двигатель без наддува на насосном газе будет генерировать гораздо меньшую температуру сгорания и давление, чем полностью подготовленный драговый двигатель X275, работающий с наддувом 25 фунтов на квадратный дюйм. Этот гоночный двигатель будет выделять гораздо больше тепла при каждом сгорании, которое будет передаваться непосредственно на поршни и кольца.
Важное замечание при шлифовке колец на ручной кольцевой шлифовальной машине: всегда поворачивайте рукоятку так, чтобы абразив врезался внутрь. Обычно это против часовой стрелки. Это делает разрез на кольце снаружи внутрь и сводит к минимуму повреждение поверхности кольца. Молибденовые покрытия иногда могут отколоться, если их разрезать изнутри к внешнему краю. Это древний инструмент Чайлдса и Альберта, который мы до сих пор время от времени используем.
Двигатели с наддувом и ременным приводом нуждаются в еще больших зазорах, чем двигатели с турбонаддувом или закиси азота. Основная причина этого заключается в следующем: мощный двигатель с наддувом должен генерировать значительную мощность только для того, чтобы управлять нагнетателем.
Эта мощность не отображается на динамометрическом листе, но для ее создания потребуется больше топлива.
Согласно инженерным источникам в Vortech superchargers, двигателям Pro Mod с центробежным наддувом требуется от 900 до 950 лошадиных сил только для привода нагнетателя. Это означает, что двигатель должен гореть 900 л.с. дополнительного топлива только для привода вентилятора. Это, конечно, приводит к большему нагреву камер сгорания и, следовательно, требует более широких зазоров между верхними кольцами.
При использовании алюминиевого блока возникает еще одна переменная. Поскольку алюминий растет с гораздо большей скоростью, чем железо, он может оказывать более существенное влияние на зазор поршневого кольца. По словам Кита Джонса из Total Seal, строитель может установить более жесткие допуски на алюминиевом блоке. Это связано с тем, что блок будет расширяться больше, чем его железный аналог. Всегда лучше воспользоваться рекомендацией компании, производящей используемые кольца.
📲 𝕋𝔼ℂℍ 𝕍𝕀𝔻𝔼𝕆𝕊 𝔸ℝ𝔼 𝔹𝔸ℂ𝕂 📲•••Вы говорили, а мы слушали. Наша группа технических продаж начала собирать видеоролики 𝘜𝘱-𝘛𝘰-𝘋𝘢𝘵𝘦 для ответов на все вопросы, которые могут возникнуть у наших клиентов. 📹Сначала Кевин Студакер познакомит вас с основами нашего Power Ring Filer. 💻Остались вопросы? Есть предложение? 📧Напишите нам по адресу [email protected], и один из наших специалистов рассмотрит ваш запрос и поможет с ним. 🖥Оставайтесь с нами, чтобы узнать больше о 𝕋𝔼ℂℍ 𝕍𝕀𝔻𝔼𝕆𝕊, предоставленных вам TOTAL SEAL PISTON RINGSРАССМОТРИТЕ СЛОВО📢 LIKE.COMMENT.SHARE
Опубликовано Total Seal Piston Rings в пятницу, 4 октября 2019 г. Для малоблочного Chevy 350 без наддува с диаметром цилиндра 4,00 дюйма и 0,004-дюймовым верхним кольцом потребуется только 0,016-дюймовый торцевой зазор верхнего кольца. Но безнаддувному Chevy 540ci с большим блоком и диаметром цилиндра 4,50 дюйма потребуется больший торцевой зазор верхнего кольца на 0,018 дюйма.
Наш опыт работы с электрическим режущим инструментом заключается в том, чтобы обращаться с ним так же, как с ручным, и подкрадываться к процессу резки, а не снимать весь материал за один проход.
Также имеются специальные зазоры для второго кольца. Если мы вернемся в 70-е, мы можем найти книгу SA Design The Chevrolet Racing Engine, , написанную Биллом Дженкинсом. Он указал более плотный зазор между вторым кольцом по сравнению с верхним кольцом. Некоторое время спустя производители двигателей обнаружили, что расширение торцевого зазора второго кольца фактически снижает давление между двумя кольцами.
Благодаря увеличенным зазорам на втором кольце уплотнение верхнего кольца улучшено за счет минимального давления под верхним кольцом. Вот причина увеличения клиренса. Также существует спецификация минимального зазора между верхним и нижним кольцами для комплекта маслосъемных колец, состоящего из трех частей.
Обрежьте только одну сторону кольца и убедитесь, что шлифовка сохраняет перпендикулярный угол. Кольцо очень легко разрезать под углом, чего следует избегать. Посветите под кольцо, чтобы убедиться, что лицо находится на одном уровне.
Теперь, когда мы установили технические характеристики, мы можем погрузиться в процедуры. Для этого нам понадобятся специальные инструменты. Среднестатистическому строителю подойдет ручной кольцевой напильник, и на рынке их несколько по цене менее 50 долларов.
Вы, возможно, видели, как ребята подпиливают кольца, проталкивая кольцо через напильник, зажатый в тисках. Если вы живете на необитаемом острове и вынуждены собирать двигатель, то это может быть приемлемо. Если вы не хотите покупать кольцевой напильник, то либо одолжите подходящий инструмент у друга, либо просто пропустите эту часть, посвященную индивидуальной заточке кольцевых зазоров. Шансы правильно подпилить кольцо ручным напильником Барни Раббла не в вашу пользу. Вам также понадобится инструмент для придания квадратной формы кольцам, чтобы убедиться, что каждое кольцо находится в отверстии под прямым углом, как вы его устанавливаете.
Все комплекты увеличенных колец имеют размер на 0,005 дюйма больше диаметра отверстия. Например, для диаметра отверстия 4,030 дюйма набор колец увеличенного размера будет иметь размер 4,035 дюйма. Первое, что нужно сделать, это измерить существующий зазор. Даже при превышении размера на 0,005 дюйма в кольце должен быть небольшой зазор.
Начните с щупа, который легко подходит к зазору. Затем используйте более толстые размеры, чтобы немного расширить кольцо в канале ствола. Работая со все более крупными щупами, мы добились повышения точности на 0,002–0,003 дюйма.
После каждого разреза всегда обрабатывайте все четыре края обрезанной стороны точильным бруском. Это предотвратит повреждение стенки цилиндра, а также поршня при установке кольца. Также неплохо срезать фаску с противоположной стороны, так как там тоже нередко можно найти острые края.
Нам нравится начинать процесс с подачи второго кольца. Таким образом, если вы совершите небольшую ошибку и превысите зазор на 0,002 дюйма, вы не потеряете сон из-за ошибки.
Если мы вернемся к стандартному набору колец для LS1, который имел зазор 0,025 дюйма для отверстия диаметром 3,889 дюйма, то перерегулирование даже на 0,005 дюйма для отверстия диаметром 4,030 дюйма все еще будет в пределах разумного. Этот больший зазор может немного повредить кольцевое уплотнение, но оно все равно будет работать должным образом и может не обязательно обнаруживаться при испытании на утечку.
После каждого разреза проверяйте зазор, чтобы убедиться, что разрез ровный. MAHLE обращает внимание на чрезмерную фаску. В этом примере мы увеличили фаску, чтобы проиллюстрировать, чего следует избегать. Чрезмерная фаска может иметь тот же эффект, что и увеличение зазора.
При использовании ручного кольцевого напильника начните с шести-десяти оборотов диска, слегка нажимая на кольцо, а затем еще раз проверьте зазор.
Как только вы будете уверены в числе, было бы разумно начинать каждое новое кольцо примерно с 80 процентов от общего числа. Таким образом, если требуется 15 витков, чтобы установить правильный зазор для второго кольца, начните с нового кольца примерно с 12 витков и измерьте зазор. Подкрадывание к зазору занимает больше времени, но обеспечивает точность.
После каждой операции заточки необходимо зачистить конец кольца, чтобы удалить любые заусенцы, которые могут поцарапать стенку цилиндра. В техническом видео MAHLE они тратят на это значительное количество времени, показывая, что чрезмерная фаска, нанесенная на внешний край кольца, эквивалентна увеличению размера зазора. В ходе демонстрации компания MAHLE показала, что избыточная фаска шириной 0,030 дюйма эквивалентна увеличению зазора между концами кольца с 0,018 до 0,045 дюйма.
Мы экспериментировали с бывшим в употреблении набором колец и обнаружили, что стальное верхнее кольцо требует гораздо больше усилий как для напильника, так и для снятия фаски, в то время как железные кольца намного мягче и их легко повредить.
Большее отверстие очерчивает кольцо большего диаметра, а это означает, что оно будет больше расти при воздействии того же тепла, что и кольцо меньшего диаметра.
Прямолинейность влияет на точность зазора.
Небольшой перелет на верхнем кольце также не вызывает беспокойства. Джонс сказал нам, чтобы мы не обращали внимания на небольшие промахи разрыва.
На первых двух или трех кольцах может потребоваться несколько измерений, чтобы получить относительно точный подсчет оборотов на машине.