Как выбрать поршневые кольца

Все автолюбители знают, что одним из основных элементов ДВС является поршень. Однако не все принимают во внимание тот факт, что без специальных колец поршни не могут нормально выполнять свои функции. Маслосъемные и компрессионные кольца являются важными деталями двигателя внутреннего сгорания, так как от них зависит разгонная динамика авто, расход масла и топлива, токсичность выхлопа и пусковые свойства агрегата. Эксперты Авто.про решили разобраться с тем, как устроены поршневые кольцами и с какими проблема могут столкнуться водители, владеющие автомобилей с изношенными кольцами.

Назначение и конструкция

Для начала стоит определиться с тем, какими бывают поршневые кольца. Это понятие охватывает кольца двух типов и одного промежуточного подтипа. На первый взгляд подобные изделия практически одинаковы – незамкнутые кольца, которые при установке утапливаются в канавки поршней. Однако различия в их конструкции все же есть:

1. Компрессионные кольца. Они предотвращают попадание горячих газов в картер двигателя из камер сгорания. Наружный диаметр таких колец несколько больше внутреннего диаметра цилиндров, так они имеют вырез, называемый замком;
2. Маслосъемные кольца. Предотвращают попадание масла уже из картера двигателя в камеры сгорания. Как следует из названия, кольца снимают масло со стенок цилиндров. Имеют сквозные прорези, чем отличаются от компрессионных колец, а устанавливаются ниже последних;
3. Компрессионно-маслосъемные. Ближе к компрессионным, однако имеют специфическую геометрию, благодаря которой они способны как удалять излишки масла, так и герметизировать камеру сгорания.

Стоит отметить, что некоторые автоконцерны проектируют двигатели из расчета на то, что они будут иметь повышенный расход масла. Как ни странно, обусловлено это специфической конструкцией поршневых колец. Несмотря на очевидную парадоксальность такого решения, в нем есть смысл. Во-первых, в таких двигателях потери на трения ниже, чем в тех, что экономнее расходуют масло. Во-вторых, цилиндро-поршневая группа подобных агрегатов изнашивается медленнее. Поршни подавляющего большинства двигателей оснащены тремся кольцами:

• Верхним компрессионным;
• Средним компрессионно-маслосъемным;
• Нижним маслосъемным.

Верхнее кольцо герметизирует камеру сгорания. Как правило, изнашивается быстрее остальных двух колец, так как воспринимает сильные нагрузки: высокие температуры, давление, контакт с химически агрессивными отработавшими газами. Повышенный расход масла в большинстве случаев обусловлен износом именно этих колец. Обычно их изготавливают из чугуна, легированного хромом, молибденом и никелем или же из легированных сталей с дополнительным износостойким покрытием.

Компрессионно-маслосъемные кольца берут на себя сразу несколько функций. Первая: дополнительная герметизация камер сгорания. Вторая: предотвращение излишнего расхода масла. По факту, кольцо одновременно и перекрывает доступ к камере сгорания, и снимает излишки масла по ходу движения поршня от верхней точки к нижней. Такие кольца имеют более сложную форму, нежели обычные компрессионные. В подавляющем большинстве случаев на изготовление таких колец идет легированный чугун с пластинчатым графитом – материал менее прочный, нежели, например, чугун, легированный молибденом.

Нижние маслосъемные кольца, как несложно догадаться по их названию, берут на себя задачу снятия масла со стенок цилиндров и дальнейшего его отведения в картер двигателя через специальные пазы или отверстия. Маслосъемные кольца бывают двух видов:

1. Наборные, включающие в себя пару колец и двухфункциональный расширитель;
2. Коробчатые с эспандерной пружиной.

Основное требования к маслосъемным поршневым кольцам: способность быстро и качественно прирабатываться к стенкам цилиндра. Проще говоря, кольцо должно по максимуму заполнять свободное пространство, так как это увеличивает эффективность снятия масла. На изготовление маслосъемных колец идет углеродистая сталь или же серый легированный чугун. Если гильзы цилиндров выполнены из чугуна, то маслосъемные кольца поршня должны быть хромированными.

Почему поршневые кольца выходят из строя

Читателю может показаться, что в силу простой конструкции и использования износостойких материалов поршневые кольца должны иметь огромный, практически неисчерпаемый эксплуатационный ресурс. Практика успела показать, что кольца даже самых надежных двигателей изредка нуждаются в замене, хотя и случаи, когда мотор эксплуатировался в течение многих лет без замены основных комплектующих, встречаются. Стоит понимать, что поршневые кольца, а в особенности верхние компрессионные, страдают от:

• Перепадов давления;
• Влияния химически агрессивной среды;
• Перепадов температур;
• Сухого трения.

Последний пункт стоит разобрать подробнее. Когда поршень приближается к критической точке, в месте расположения компрессионного кольца количество смазка быстро уменьшается. При этом возрастает давление и температура. Как только поршень останавливается, масляная пленка разрывается. Дальнейший путь до нижней точки компрессионное кольцо может и вовсе пройти в условиях сухого трения, что приводит к его быстрому износу. По этой причине именно верхние кольца проверяют самыми первыми – они изнашиваются быстрее остальных. Компрессионно-маслосъемные кольца испытывают намного меньшие нагрузки, так что и выходят из строя они намного реже обычных компрессионных. Так как кольца берут на себя сразу две функции, они имеют особую форму: коническую с небольшим углом наклона. На их эксплуатационном ресурсе это практически не сказывается.

По факту самыми живучими являются маслосъемные кольца – они испытывают небольшие нагрузки, так как отвечают лишь за отвод излишков масла. В предыдущем разделе уже было указано, что такие кольца имеют более сложную форму, чем компрессионные: два пояса, собирающие остатки масла, а также специальная кромка для отвода смазочного материала. Усложнение конструкции негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе изделия, но в силу малых нагрузок, оно редко нуждается в замене.

Признаки неисправности

Первое, на чем читателю стоит заострить свое внимание, так это на величине зазора поршневых колец. Принимая форму канавок поршня, кольца образуют зазор в 0.15-0.50 мм. В технической документации двигателя указана точная величина зазора, однако в среднем она попадает в указанный диапазон. При значительном увеличении зазора будут наблюдаться проблемы с двигателем. К основным признакам неисправности поршневых колец обычно относят:

1. Падение мощности силового агрегата, обусловленное снижением компрессии;
2. Повышение расхода горючего;
3. Серьезное увеличение расхода масла.

Пробег недорогих поршневых колец обычно не превышает 150 тыс. км. Более дорогие аналоги от известных производитель могут «отходить» порядка 300 тыс. км, хотя известно немало случаев, когда пробег колец превышал отметку в 500 тыс. км. Неисправность поршневых колец бывает сложно выявить без непосредственного осмотра поршней. Однако определить степень их износа можно по неявным признакам. К ним относят:

1. Появление черного дыма. Причина кроется в том, что часть газов из камер сгорания проходит через компрессионные кольца с попадает в картер двигателя. При этом падает давление в цилиндрах и, соответственно, мощность двигателя;
2. Появление голубого дыма, имеющего сизый оттенок. Указывает на факт попадание смазочного материала в камеры сгорания;
3. Появление выхлопа белого цвета. Обычно появление белого выхлопа обусловлено наличием влаги. Если цвет выхлопа не изменился после продолжительного прогрева двигателя, имеет смысл проверит маслосъемные кольца;
4. Изменение состава топливно-воздушной смеси. Зачастую смесь переобогащается, на что указывает едкий черный дым и хлопки в системе выхлопа.

Даже если автолюбитель наблюдает что-то из вышеуказанного, не стоит сразу приступать к частичной разборке двигателя и осмотру поршневых колец. Для начала стоит проверить свечи зажигания. Если они покрыты масляном нагаром и свежей смазкой, вероятнее всего, целостность поршневых колец нарушена. Также имеет смысл проверить воздушный фильтр и воздушную гофру – на них не должно быть следов масла.

Существует одна достаточно надежная проверка: запустите двигатель и оставьте его поработать на холостом ходу, прислушиваясь. Переключите передачу. Если двигатель нестабилен, трясется, то давление в его цилиндрах неравномерно – это указывает на износ первых двух поршневых колец. Хорошо слышимые стуки могут указывать на недостаток смазки. Ответственными за эту неисправность узлами могут быть как маслосъемные кольца, так и, например, масляный насос. В этом случае требуется осмотр и диагностика на СТО.

Выбор новых колец

Подобрать новые поршневые кольца несложно. Мы живем в век развития цифровых технологий, так что поиск нужных запчастей сильно упрощают интернет-магазины. Они помогут найти как оригинальные поршневые кольца, так и более дешевые аналоги. Сразу отметим, что кольца являются ответственным элементом поршневой группы, так ни экономить на их покупки, ни тем более надеяться на взаимозаменяемость деталей разных моделей не стоит. Вести поиски можно по:

• VIN-коду автомобиля;
• Кодам имеющихся колец;
• Параметрам двигателя.

Все чаще автолюбители ведут поиски по параметрам своего транспортного средства и техническим параметрам двигателя. Это достаточно надежный способ поиска, однако его надежность сильно падает, если поиски ведутся в интернет-магазинах с сомнительной репутацией. Хорошие ресурсы имеют продвинутую кросс-базу, которая позволяет найти не только оригинальные поршневые кольца, но и сразу подбирает подходящие аналоги. Аналогам стоит уделить особое внимание. На вторичном рынке можно найти кольца из таких материалов:

• Чугун;
• Легированная сталь.

Кроме того, кольца из указанных выше материалов могут иметь особое защитное покрытие. Например, молибденовое или хромое. Кольца с защитными покрытиями обходятся дороже более «простых» моделей, но зато имеют больший эксплуатационный ресурс. На высокофорсированные двигатели имеет смысл ставить стальные кольца с защитным покрытием, тем временем как маломощные двигатели поддержанных городских автомобилей можно оснастить более доступными чугунными кольцами.

При выборе автолюбитель также может столкнуться с изделиями стандартной ширины и с тонкими кольцами. Практика успела показать, что тонкие кольца являются самыми дорогими, а их изготовлением занимается ограниченное число производителей. В первую очередь они предназначены для установки на двигатели с оборотами свыше 6000 в минуту. При этом важно понимать, что нестандартные кольца служат несколько меньше стандартных, так что и менять их придется чаще.

Экскурс по производителям

В силу кажущейся простоты изготовлены поршневых колец сегодня из выпускает большое число фирм. Многие фирмы работают исключительно на рынок своей страны, однако усилиями мелких поставщиков их продукция получает некоторое распространение в мире. Вторичный рынок стран Восточной Европы богат товарами от разных брендов и… подделками. О подделках мы поговорим чуть позже, а пока выделим несколько брендов, под именами которых автолюбитель сможет найти действительно качественные поршневые кольца:

• Mahle (Германия);
• Victor Reinz (США-Германия);
• Riken (Япония);
• Kolbenschmidt (Германия);
• Goetze (Германия).

Продукцию именно этих компаний с высокой вероятностью удастся найти и у фирм-упаковщиков. Указанные выше производители также являются поставщиками на конвейеры автомобильных концернов, что говорит о стабильно высоком качестве выпускаемых ими изделий. К несчастью, именно их продукцию часто подделывают. Больше всего подделок под Victor Reinz и Goetze. При выборе поршневых колец обращайте внимание на:

1. Упаковку. К примеру, на упаковках поддельных колец Mahle отсутствует защитная полоска и другие защитные элементы. Также обращайте внимание на качество полиграфии;
2. Общее качество изделия. Многие подделки отлично имитируют фирменный продукт, но в некоторых случаях визуальный осмотр позволяет выявить контрафакт. Особое внимание уделите маркировке.

Как показывает практика, выявить поддельные поршневые кольца проще всего именно по упаковке. Настоятельно рекомендуем узнать о защитных признаках продукции всех вышеуказанных компаний и сопоставлять полученные данные с реальным положением дел – если упаковка предложенного вам кольца отличается от фирменной, перед вами точно подделка.

Существует и продвинутый способ выявления подделок, который, впрочем, подойдет не всем автолюбителям. Дело в том, что твердость поршневых колец должна соответствовать определенным нормам. В случае компрессионных колец из чугуна марок СМ или ВЧ (самые распространенные на вторичном рынке) твердость должна составлять 96-112НВ и 100-112НВ соответственно. Если у вас есть возможность проверить соответствие колец стандартам, проблем с подделками не будет – вы сможете их выявить и вернуть продавцу.

Вывод

Поршневые кольца являются важным элементом поршней двигателя. От качества их исполнения и соответствия определенной концерном геометрии буде зависеть работоспособность силового агрегата, его топливная экономичность, мощностные показатели, расход горючего и экологичность. Автолюбители редко сталкиваются с необходимостью замены поршневых колец, так как даже относительно недорогие имеют значительный эксплуатационный ресурс. К несчастью, поршневые кольца известных фирм часто подделывают. Советуем покупать запчасти в проверенных местах и тщательно изучать каждое изделие – так вы серьезно уменьшите вероятность того, что покупаемые поршневые кольца окажутся поддельными.