Принцип дії ДВС досить простий - згоряння палива в потрібний час в потрібному циліндрі забезпечує вивільнення енергії і її перетворення в механічну. Але ось для його реалізації потрібні матеріали з заданими властивостями, складне устаткування, що дозволяє отримувати деталі необхідної форми і з заданими розмірами і допусками, облік змін характеристик вузлів при різних режимах роботи мотора. Одним з факторів, що забезпечують функціонування ДВС, є необхідність витримувати тепловий зазор поршневих кілець.
Навіщо потрібен зазор в замку поршневих кілець?
Спочатку давайте визначимося, про що йде мова. Зовнішній вигляд поршневого кільця показаний на фото нижче:
Конструктивно у ДВС всередині циліндра переміщується поршень. Саме він сприймає надлишковий тиск, що виникає при згорянні палива, і передає його на колінвал. У цьому оманливе простому описі закладені, як мінімум, кілька особливостей:
- між стінкою циліндра і рухається поршнем треба витримати зазор, що дозволяє повністю використовувати величину виникає надлишкового тиску в камері згоряння;
- при цьому необхідно забезпечити їх мінімальний контакт для зниження зносу деталей;
- масло, яке використовується для змащення, має створювати нормальні умови роботи окремих деталей, і в той же час треба виключити його попадання в камеру згоряння;
- необхідно забезпечити відведення тепла від поршня на стінки блоку циліндрів.
Ось всі ці завдання і вирішують поршневі кільця. Умови, в яких їм доводиться працювати, дуже складні - значне нагрівання і механічні навантаження. Для компенсації впливу температури і передбачається зазор поршневих кілець.
Як працюють і навіщо потрібні теплові зазори поршневих кілець
Існує два типи кілець - ущільнювальні (компресійні) і маслос'емниє, обидва показані на наведеному малюнку
Сама назва говорить про їх призначення:
- ущільнювальні служать для забезпечення герметичності камери згоряння, попереджаючи проникнення з неї продуктів згоряння в картер двигуна;
- маслознімні призначені для видалення зайвої мастила зі стін циліндра.
На старих, малооборотістих двигунах їх стояло по п'ять-шість штук (залежно від марки мотора), але на сучасних ДВС зазвичай використовується три кільця - одне маслос'емноє і два компресійних.
Незважаючи на відмінність в конструкції і призначення, у них є одне спільне - замок. Фактично так називається наявний проміжок між кінцями незамкненою кола. Говорячи про замок, варто пам'ятати, що одне з його призначень - компенсувати теплові розширення, що виникають в кільцях під час їх роботи.
Більшість матеріалів при нагріванні подовжується. При монолітної конструкції кільця, встановленого в циліндр двигуна, будуть виникати напруги, що викликають його деформацію. Уникнути цього дозволяє вільний простір між кінцями на кільцях.
Яким може бути допустимий зазор? При установці на поршень його величина в замку повинна становити від 0,6 до 0,3 мм.
Крім того, треба знати, що потрібно витримувати допустимий боковий зазор між кільцем і стінкою. Необхідно забезпечити його значення в діапазоні від 0,08 до 0,04 мм.
Навіщо це потрібно? Для розуміння того, як працює кільце ущільнювача, наведено малюнок нижче.
Під впливом тиску відпрацьовані гази, проходячи в канавці між поршнем і кільцем, впливають з його внутрішньої сторони і збільшують зусилля притиску до циліндра. Саме для такої мети потрібен зазор, в тому числі теплової, що розділяє бічні поверхні цих елементів.
Таким чином, забезпечивши в замку допустимий зазор при установці кілець (між їх кінцями, а також бічною поверхнею і поршнем), будуть створені умови для нормальної роботи мотора в значному інтервалі температур. Крім того, цьому сприяє і правильна взаємна їх установка, показана на малюнку нижче. Головне - забезпечується рознесене положення замків між собою.
Маслос'емниє кільця ставляться нижче компресійних. Їх призначення - видаляти зі стінки циліндра надлишки масла. Його недолік призведе до підвищеного зносу деталей, а надлишок - до потрапляння в камеру згоряння і утворення там нагару. Як працює таке кільце, показано нижче.
Надлишки масла знімаються зі стінок циліндра і відводяться в картер двигуна.
Таким чином, поршневі кільця створюють оптимальні умови для згоряння палива в ДВС, що багато в чому забезпечується їх конструкцією. Крім того, під час установки в замку створюється допустимий зазор, що зберігає їх працездатність при значній зміні умов роботи ДВС.
Конструкція сучасного бензинового або дизельного мотора така, що тільки спільна злагоджена робота окремих вузлів і механізмів дозволяє отримати очікувані характеристики. І якщо розглядати згоряння палива, то забезпечення для цього оптимальних умов залежить від поршневих кілець, а також від того, наскільки витримані теплові зазори в замку при установці на поршень.
Оцініть корисність статті!