Что такое цпг в двигателе автомобиля?

Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

Смотрите также

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее силовой агрегат.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

  • Головку (днище)
  • Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
  • Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных двигателей отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие с двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Именно поэтому для изготовления поршней и других деталей ЦПГ применяются материалы, обладающие высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, незначительным коэффициентом линейного расширения, отличными антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

В целях снижения потерь на трение производители поршней покрывают их боковую поверхность специальными антифрикционными составами на основе твердых смазочных частиц: графита или дисульфида молибдена. Однако со временем заводское покрытие разрушается, поршни снова испытывают высокие нагрузки, под влиянием которых изнашиваются и выходят из строя.

Одним из самых эффективных антифрикционных покрытий поршней является MODENGY Для деталей ДВС.

Состав на основе сразу двух твердых смазок – высокоочищенного дисульфида молибдена и поляризованного графита – применяется для первоначальной обработки юбок поршней или восстановления старого заводского покрытия.

MODENGY Для деталей ДВС имеет практичную аэрозольную упаковку с оптимально настроенными параметрами распыления, поэтому наносится на юбки поршней легко, быстро и равномерно.

На поверхности покрытие создает долговечную сухую защитную пленку, которая снижает износ деталей и препятствует появлению задиров.

MODENGY Для деталей ДВС полимеризуется при комнатной температуре, не требуя дополнительного оборудования.

Для подготовки поверхностей перед нанесением покрытия их необходимо обработать Специальным очистителем-активатором MODENGY. Только в таком случае производитель гарантирует прочное сцепление состава с основой и долгий срок службы готового покрытия. Оба средства входят в Набор для нанесения антифрикционного покрытия на детали ДВС.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Неисправности ЦПГ и их диагностика

Даже грамотная эксплуатация автомобиля не гарантирует, что со временем не возникнет проблем с его цилиндро-поршневой группой.

О неисправностях деталей ЦПГ свидетельствует увеличение расхода масла, ухудшение пусковых качеств двигателя, снижение его мощности, появление каких-либо посторонних шумов при работе. Эти моменты нельзя игнорировать, так как стоимость ремонта цилиндро-поршневой группы иногда равна стоимости автомобиля в целом.

Под влиянием очень высоких нагрузок и температур:

  • На рабочих поверхностях цилиндров появляются трещины, сколы, пробоины
  • Посадочные места под гильзу деформируются
  • Днища поршней оплавляются и прогорают
  • Поршневые кольца разрушаются, закоксовываются, залегают
  • На теле поршней возникают различные повреждения
  • Зазоры между поршнем и цилиндром сужаются, вследствие чего на юбках появляются задиры
  • Наблюдается общий износ цилиндров и поршней

Перечисленные неисправности цилиндро-поршневой группы неизбежны при перегреве двигателя. Он может возникнуть из-за нарушения герметичности системы охлаждения, отказа термостата или помпы, сбоев в работе вентилятора охлаждения радиатора, поломки самого радиатора или его датчика.

Точно определить состояние цилиндров и поршней можно с помощью специализированной диагностики самой ЦПГ (при полной разборке двигателя) или других автомобильных систем (например, воздушного фильтра).

В ходе сервисных работ измеряется компрессия в цилиндрах ДВС, берутся пробы картерного масла и пр. Все это помогает оценить исправность работы цилиндро-поршневой группы.

Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает замену маслосъемных и компрессионных колец, установку новых поршней, шатунов, восстановление (расточку) цилиндров.

Степень износа последних определяется с помощью индикаторного нутрометра. Трещины и сколы на стенках устраняются эпоксидными пастами или путем сварки.

Новые поршни – с нужным диаметром и массой – подбирают к гильзам, а поршневые пальцы – к поршням и втулкам верхних головок шатунов. Шатуны предварительно проверяют и при необходимости восстанавливают.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

  • Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
  • Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
  • Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска
  • Регулярно проводить диагностику автомобиля
  • Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Присоединяйтесь

  • О компании
  • Пресс-центр
  • Дилерская сеть
  • Мы и общество
  • Наши услуги
  • Отраслевые решения
  • Статьи
  • Molykote
  • MODENGY
  • DOWSIL
  • EFELE
  • PermabondMerbenit

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

Audi A4 2.0 TFSI Quattro › Бортжурнал › Диагностика состояния ЦПГ и чудо ремонтно-восстановительный состав

Так получилось, что я работаю с человеком у которого папаня известный в узких кругах Нижнего Новгорода моторист. Я беру у него масло (в бочках из германии приводит).
Он занимается безразборным ремонтом моторов (смешно да ?) по ГТМ технологии. Подробности Вы можете прочитать забив в ГОгл ГТМ, либо сайт есть www.gtmt.ru
Как правило в эту фигню никто не верит. Ну чтож, будем развеивать сомнения, решил для профилактики, общупать свою Аудюшу, ибо уже видел чудеса, на работе многие пользовались его услугами.

Для начала ликбез небольшой, чтоб всё понятно было, подробнее о ГТМ технологии
ГТМ – технология дает возможность избирательной компенсации износа мест трения и контакта деталей за счет образования в этих зонах новых алмазоподобных модифицированных поверхностей. Износоустойчивость таких поверхностей в 2-3 раза выше, чем у обычных закаленных поверхностей и в 6-8 раз выше, чем у изношенных узлов, где первоначально закаленный слой уже сработался.

Читайте также  Как проверить качество масла в двигателе?

В процессе проводимого ремонта на поверхностях пар трения агрегатов в зонах контакта образуется модифицированный слой, представляющий собой монокристалл, выращенный на кристаллической решетке поверхностного слоя самого металла. Одновременно в результате диффузии материалов ГТМ с поверхности в глубину металла, улучшается структура его кристаллической решетки и, тем самым, упрочняется приповерхностный слой самого металла.

Термодинамические процессы, происходящие в зонах трения в присутствии ГТМ компаунда, способствуют образованию более толстого модифицированного слоя в местах наибольшей выработки металла. Таким образом, в процессе ремонта постепенно стабилизируется и приближается к оптимальной величина зазора между трущимися деталями по всей площади пятен контакта.

Даже очень хорошо подготовленная поверхность стали, при детальном рассмотрении под микроскопом, имеет вид вспаханного поля с чередой пиков, кратеров и редких равнин между ними, как на рис.1. В процессе движения этих поверхностей друг относительно друга их наиболее выступающие пики (рис.2) приходят в соприкосновение и выбивают друг друга, образуя на обеих поверхностях по микро кратеру (рис.3). В каждый последующий момент работы будут соприкасаться и стираться другие выступы микрорельефа, добавляя в масло все новые и новые частицы металла, увеличивая зазоры. Классический способ борьбы с трением — использование «масляного клина» в зонах трения приводит к существенному уменьшению вышеописанных эффектов, и до недавнего времени задача увеличения ресурса механизмов решалась путем улучшения свойств применяемых масел, а также специальной обработкой металлических поверхностей.

Принцип работы ГТМ-Технологии
Процесс образования алмазоподобного углеродистого модифицированного слоя на поверхностях пар трения, рассмотрим подробнее на рисунке, где как и раньше крупным планом показано место локального контакта.

В соответствии с технологией ГТМ (частицы зеленого цвета) добавляются в носитель, в данном случае — масло, причем не новое, а уже имеющее в своем составе продукты трения (серого цвета). Если условно разделить протекающие процессы на этапы, то можно представить себе картину следующим образом. За счет высоких моющих свойств ГТМ в местах контакта происходит суперфинишная обработка поверхностей трения – очистка нагаров, окислов, деструктурированного масла. В местах локального контакта в микрообъемах возникают высокие температуры (до 1000 град. С и более), что приводит к инициации микро металлургических процессов. В результате происходит образование алмазоподобной кристаллической решетки выращенной на поверхностности пар трения

Практически одновременно с этим происходит изменение микрорельефа и изменение поверхностного слоя. Поскольку элементы ГТМ работают как катализаторы, постольку в местах трения создаются условия для активного протекания окислительно – восстановительных процессов. В результате этих реакций материалы ГТМ диффундируют в подложку, укрепляя и модифицируя поверхностный слой. Одновременно в пограничной области происходит образование новых кристаллов, наращенных на кристаллической решетке поверхностного слоя металла. Они показаны зеленым цветом на рисунке

В дальнейшем эти кристаллы ориентируются вдоль поля и срастаются, образуя на всей поверхности пятна контакта непрерывный ряд твердых растворов или, как мы понимаем, монокристаллы. Все вышеуказанные процессы на самом деле протекают практически одновременно и имеют место до тех пор, пока в носителе не иссякнет добавленный строительный материал ГТМ, или в системе не наступит равновесие: все зазоры будут выбраны до оптимальной величины, определяемой термодинамическими процессами, протекающими в каждой точке локального контакта данной системы.

В конечном счете, оптимизация зазоров в местах контакта определяется конструктивными особенностями самой системы и всего агрегата в целом. Теперь в местах контакта вместо трения металл-металл будет монокристалл-монокристалл, а эта пара имеет существенно меньший в 14-15 раз коэффициент трения и гораздо большую износоустойчивость (в 8 раз). Ярким примером преимущества технологии служит процесс «холодного» запуска двигателя внутреннего сгорания, когда покрытия уже работают, а масла и присадки к ним — еще не поступили. По некоторым оценкам трение при «холодном» запуске создает от 50 до 80% износа двигателя. Следовательно, изменение режимов трения при запуске двигателя — это способ существенного повышения его ресурса.

Теперь следует поговорить о диагностике состояния ЦПГ, ибо без неё невозможно определить, что же у нас внутри, и как всё меняется после действия препаратов.

Подробнее о диагностике ЦПГ вакуумным методом

Классический способ, это конечно же замер компрессии. Только он малоинформативени величина компресии зависит от многих факторов, в том числе и от заряда батареи.

Вакуумный метод диагностирования ЦПГ позволяет свести к минимуму недостатки основных инструментальных методов диагностирования и позволяет с высокой достоверностью оценить степень износа, остаточный ресурс гильзы, поршневых колец и общее состояние ЦПГ без разборки ДВС.

Это позволяет, соответственно, определить вид и объем необходимого ремонта ЦПГ двигателя.

Метод широко применяется при оценке технического состояния и диагностики неисправностей ЦПГ бензиновых и дизельных двигателей, а также незаменим при оценке целесообразности применения технологии безразборного ремонта ДВС при помощи ремонтно-восстановительных составов. Данный метод также позволяет оценить эффективность технологии безразборного ремонта ДВС.

Сущность метода заключается в измерении таких параметров ЦПГ, как Полный вакуум и Остаточный вакуум, с последующей сверкой их по диаграмме со среднестатистическими данными по подобным двигателям.

Технологию диагностирования и принцип работы устройств, входящих в диагностический комплект можно описать следующим образом: производится прокручивание коленчатого вала пусковым устройством. На такте сжатия выдавливаемый из цилиндра поршнем воздух через редукционный комбинированный клапан вакуумметра выходит в атмосферу. При этом в конце такта сжатия избыточное давление в камере сгорания не превышает 2 кг/см2. На такте расширения открывается вакуумный клапан от воздействия разряжения в цилиндре. В момент открытия выпускного клапана двигателя вакуумный клапан закрывается, и вакуумметр фиксирует величину максимального разряжения в цилиндре.

Величину максимального разряжения в цилиндре, которое способна создать ЦПГ, называют полным вакуумом P1.
Благодаря эффекту масляного клина величина полного вакуума при удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов не бывает ниже определенного значения P1min для каждого типа двигателя и практически не зависит от состояния поршневых колец. (!) Поэтому, в зависимости от величины полного вакуума P1, можно сделать вывод о состоянии гильзы цилиндра (эллиптичность, наличие задиров) и сопряжения «клапан – седло» ГРМ.

Второе значение разряжения получают при изоляции надпоршневого пространства от атмосферы на такте сжатия. Для этого заменяют комбинированный клапан на вакуумный.

Производную от величины потерь давления рабочего тела через кольца в цилиндре ДВС в зоне избыточного давления в цилиндре называют остаточным вакуумом Р2.

При удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов величина остаточного вакуума характеризует состояние поршневых колец – степень износа, залегание (закоксовка), поломку перемычек на поршне, поломку колец. Пневмоплотность клапанов, а также наличие трещин в днище поршня и головке блока в большей мере влияют на значение величины P1.

Для удобства диагностики составлены диаграммы состояния ЦПГ для различных типов двигателей. На «Диаграмме состояния элементов ЦПГ», учитывая выше изложенные толкования, выделены зоны состояния элементов ЦПГ в зависимости от значений (-Р1) и (-Р2). Зная значения (-Р1) и (-Р2) в конкретном цилиндре и сопоставив значения с «Диагностической диаграммой» можно быстро и достоверно оценить состояние элементов ЦПГ.

Для дизелей есть своя диаграмма, но меня она не интересует.

Так вот. Приехал я сначала на диагностику. Замерили параметры. Третий цилиндр просевший немного. Все показания на границе нормальных показаний и текущего износа. Залили мне бугульмы. Поехал я кататься. Проехал 2500. Опять замерили и ещё немного залили бугульмы в масло. Все сравниения я привёл на графиках ниже. Если честно, то я такого не ожидал. Я сам держал вакуумметри видел цифры оба раза (до и после), т.е. наебаловка отметается.

Во первых, по герметичности клапанов стало лучше. Полный вакуум вырос. И 3 просевший цилиндр, добрался до номинальных показателей. Как сказал мастер, 3 цилиндр всегда наиболее нагруженный (тут всё завязано с охлаждением и тем что он располагается прямо напротив входа воздуха). В 3 цилиндре по его словам, была небольшая закоксовка.

Я если честно ваще офигел, когда цифры увидел. На турбину этот состав тоже положительное влияние оказывает, только дольше по времени т.к. во втулке нет ударных нагрузок (только при старте, у ударные нагрузки нужны для того чтоб состав работал), поэтому требуется большее время.
По ощущениям, тарахтение стало точно меньше и в 93 группе (по цепи и фазам), стала циферка 2, а было 3-4. Поэтотому цепь я пока менять не буду.
Посмотрим что будет с расходом масла (ща 200-300 на 1000). Мастер сказал, точно не ЦПГ, либо турба, либо вентиляция. Да, цилиндры при первом просмотре влажноватые были внутри, сегодня смотрели, всё сухо.
Будем через 10000км ещё раз смотреть. Отпишусь как цифры поменялись.

Цилиндро поршневая группа

Что такое ЦПГ? Цилиндро поршневой группой (далее ЦПГ) называют детали, составляющие основу всех моторов, с технологией внутреннего сгорания топлива. За счет этой группы, вращается коленчатый вал, от которого, вращение передается к ходовой части автомобиля, а от нее к ведущим колесам.

Детали ЦПГ

Из чего состоит? К ЦПГ относятся следующие детали мотора:

  1. Поршни;
  2. Гильзы (они же цилиндры);
  3. Поршневые кольца;
  4. Поршневые пальцы.

Принцип работы

Поршень двигается вниз и вверх внутри гильзы, передавая шейке коленчатого вала это движение через шатун. Шатун вращает коленвал, таким образом поступательное движение всех поршней переходит во вращательное. Коленчатый вал вращается, за счет работы ЦПГ.

Поршневые кольца (компрессионные) перекрывают зазор между поршнем и цилиндром (гильзой), препятствуя прорыву в картер газов и горючей смеси из камеры сгорания. Маслосъемные кольца, убирают со стенок гильзы излишки масла, чтобы оно не попадало в камеру сгорания и не горело там, вызывая появление сажи.

Обычно, каждый поршень имеет 2 компрессионных кольца и одно маслосъемное, но это количество может меняться, в зависимости от конструкции мотора.

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Обычно, в шатуне палец запрессован, а поршень на нем качается. Но существуют моторы, где наоборот, палец в поршне стационарно сидит, а качается в шатуне.

Современные моторы могут иметь от одного цилиндра (двухтактные агрегаты мотоциклов, мопедов и т.д.) и до 16 – танковые моторы и моторы огромных тягачей (четырехтактные). Количество тактов – количество движений, за которые происходит полный цикл работы цилиндра.

Работа в 4 такта

ЦПГ четырехтактного мотора работает так:

  1. Такт впуска. Поршень из ВМТ опускается в гильзе вниз, при этом открыт впускной клапан, происходит наполнение цилиндра воздухом и впрыск топлива;
  2. Такт сжатия. Поршень достиг НМТ и начинается сжатие топливно-воздушной смеси, клапаны закрытые;
  3. Такт расширения. Поршень максимально сжал смесь и достиг ВМТ, происходит поджог смеси, искрой от свечи. Взрыв топливной смеси толкает поршень вниз, клапаны по-прежнему закрытые;
  4. Такт выброса. Поршень достиг НМТ, смесь уже выгорела, открывается выпускной клапан, отработанные газы выбрасываются в выпускной коллектор, движением поршня вверх. Как только поршень снова достигает ВМТ, начинается новый такт впуска.
Читайте также  Какое масло лить в оку в двигатель?

Работа в 2 такта

В двухтактном моторе все это происходит за два цикла движения поршня.

  1. Такт сжатия. Поршень идет вверх от НМТ к ВМТ. Горючее поступает через отверстия для продувки, затем поршнем они перекрываются. Дальнейшее продвижение вверх перекрывает выпускные каналы, через которые происходит выхлоп отработавших газов. Поршень подходит к ВМТ, создав давление смеси в пространстве над ним, называемом камерой сгорания.
  2. Такт расширения. Происходит воспламенение смеси, энергия взрыва толкает поршень, заставляя его двигаться вниз. При этом, сначала открываются отверстия для сброса отработавших газов, затем продувка и наполнение камеры новой порцией топлива. После чего, цикл повторяется.

Из чего изготавливается

Рассмотрим материалы деталей ЦПГ. Все материалы для ЦПГ должны иметь высокую прочность, отличную теплопроводность, незначительно расширяться при нагреве и иметь антифрикционные свойства. Иметь повышенное сопротивление появлению ржавчины.

Гильзы выполняют из чугуна или специальной стали с присадками, чтобы деталь выдержала высокую нагрузку.

Поршни изначально делали чугунные, но с развитием технологий, стали производить алюминиевые. В современных моторах применяются сборные стальные поршни, особенно в дизелях. В экспериментальных моторах, тестируют керамические поршни, но пока в производстве керамика применяется только как напыление на поршнях.

Поршневые кольца изготавливают из серого чугуна высокой прочности, с добавками молибдена, хрома, вольфрама или никеля. Добавки обеспечивают лучшую «приработку» деталей, повышая их износостойкость и устойчивость к сильному нагреву.

Поршневые пальцы выполнены из легированной либо углеродистой стали, обработаны цементацией и закалены. Если напильник оставляет на пальце царапины, это бракованные (не каленые) пальцы, их нельзя устанавливать, это приведет к поломке ЦПГ.

Подводя итоги скажу, на каких моторах есть ЦПГ. Эта группа присутствует на всех агрегатах, работающих по принципу внутреннего сгорания топлива. Не зависимо от того, дизельный агрегат, бензиновый либо газовый. Благодаря удобству и относительной простоте исполнения, надежности и долговечности, а так же безопасности для человека (кроме экологичности), моторы с ЦПГ широко применяются во всем мире, даже в косилках и бензопилах. Электрические моторы ЦПГ не имеют, они работают по другому принципу.

Поршневая группа определение износа, выбор, снятие и установка + Видео

Корректное функционирование ДВС в немалой степени зависит от кривошипно-шатунной группы. Именно этот механизм обеспечивает трансформацию энергии от сжигания топлива в движение. Существует ряд технических нюансов и характерных симптомов, которые явно указывают на грядущие или уже возникшие проблемы с поршневой группой. В особенности это касается коммерческого и промышленного транспорта. Нагрузки на него в несколько раз превышают эксплуатационные нормы частных (легковых) автомобилей.

Поршневые ЯМЗ можно приобрести в Интернете. Подобные двигатели, прежде всего, ценят за высокую ремонтопригодность. Отметим, что техника с ЯМЗ под капотом эксплуатируется по всему земному шару. Благодаря столь широкому распространению, удалось достичь максимально сниженных цен за запасные детали.

Что входит в поршневую группу двигателя?

Главное меню

Судовые двигатели

Поршневая группа состоит из поршня в сборе, уплотнительных и маслосъемных колец, поршневого пальца. По конструктивным признакам различают поршни тронковые, для двигателей крейцкопфного типа и двустороннего действия.
Тронковые поршни соединяются с шатуном поршневым паль­цем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвра­щения попадания масла в камеру сгорания — маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44 и СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней — не­значительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.

Поршень (рис. 139) состоит из нижней направляющей части — тройка или юбки 1 и верхней части — головки поршня 3 с поршне­выми кольцами 2. Конфигурация камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки опреде­ляют форму днища поршня 4. Днище поршня может иметь вогну­тую, двояковогнутую, выпуклую и другую формы. Некоторые формы днищ поршней показаны на рис. 140. При диаметре поршня более 400 мм головку поршня выполняют съемной. Разъемная конструкция позволяет уменьшить стоимость поршня, так как только головку изготовляют из дорогостоящего жаропрочного ма­териала, и облегчает ремонт поршня. Головку крепят к тройку болтами или шпильками.

В некоторых конструкциях поршня внутреннюю поверхность днища для предохранения от нагарообразования и защиты голов­ного подшипника от теплового излучения закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу подкрепляют ребрами, ко­торые одновременно улучшают его охлаждение.

Поршневой палец 1 (рис. 141) размещен в приливах (бобыш­ках) 2 и фиксируется от осевого смещения пружинными кольцами 3 . Пальцы закрепляются стопорным болтом 6 либо свободно вращаются — пальцы плавающего типа. Пальцы плавающего типа более распространены у быстроходных двигателей. Бронзовые втулки 4, запрессованные в бобышки чугунного поршня, являются подшипниками для поршневого пальца плавающего типа. Пальцы изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20 с последующей цементацией и шлифованием или из легированной стали 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х и др. с последующей закалкой. В некото­рых конструкциях поршней с целью предотвращения соприкосно­вения пальца с зеркалом цилиндра ставят алюминиевые за­глушки 5 грибовидной формы.

Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня. Поршневые кольца делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца 2 (см. рис. 139) обеспечи­вают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде. Маслосъемные кольца 6 и 7 (см. рис. 139) служат для удаления излишнего масла с зеркала цилиндра, что уменьшает нагарообразование в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сго­рания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и воз­можность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три, маслосъемных три—одно. Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.


Заметно увеличился расход моторного масла

Если уровень масла убывает слишком быстро, так что его периодически приходится доливать, причин может быть несколько. Наиболее частые: протечки через прокладки в картере, сальниках коленвала и других элементах. Также причиной может быть и износ цилиндропоршневой группы.

Выше уже описано, как увеличенный зазор между стенкой цилиндра и поршневым кольцом приводит к повышенному угару масла. Рекомендуемые действия такие же, как и при снижении динамических характеристик из-за проблем ЦПГ.

Поршень двигателя: конструктивные особенности

Поршень двигателя представляет собой деталь, имеющую цилиндрическую форму и совершающую возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Он принадлежит к числу наиболее характерных для двигателя деталей, поскольку реализация термодинамического процесса, происходящего в ДВС, происходит именно при его помощи. Поршень:

  • воспринимая давление газов, передает возникающее усилие на шатун;
  • герметизирует камеру сгорания;
  • отводит от неё излишек тепла.

Охлаждение ЦПГ

При работе двигателя выделяется огромное количество тепла. Например, температура сгоревших газов может достигать +2000 °C. Именно поэтому цилиндро-поршневая группа нуждается в эффективном охлаждении.

В современных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. В первом случае цилиндры ДВС покрыты снаружи большим количеством специальных ребер, которые охлаждаются искусственно созданным или встречным потоком воздуха.

Жидкостное охлаждение подразумевает охлаждение цилиндров при помощи охлаждающей жидкости, которая циркулирует в толще блока снаружи цилиндров. Нагретые элементы отдают часть тепла ОЖ, которая затем попадает в радиатор, охлаждается и заново поступает к цилиндрам.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

  • высокую механическую прочность;
  • хорошую теплопроводность;
  • малую плотность;
  • незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
  • хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть:

  • литыми;
  • коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструктивные особенности поршня определяются его предназначением

Основными условиями, определяющими конструкцию поршня, являются тип двигателя и форма камеры сгорания, особенности процесса сгорания, проходящего в ней. Конструктивно поршень представляет собой цельный элемент, состоящий из:

Отличается ли поршень бензинового двигателя от дизельного? Поверхности головок поршней двигателей бензинового и дизельного конструктивно отличаются. В бензиновом двигателе поверхность головки — плоская или близкая к ней. Иногда в ней выполняются канавки, способствующие полному открытию клапанов. Для поршней двигателей, оборудованных системой непосредственного впрыска топлива (СНВТ), свойственна более сложная форма. Головка поршня в дизельном двигателе значительно отличается от бензинового, — благодаря выполнению в ней камеры сгорания заданной формы, обеспечивается лучшее завихрение и смесеобразование.

Подводя итоги скажу, на каких моторах есть ЦПГ. Эта группа присутствует на всех агрегатах, работающих по принципу внутреннего сгорания топлива. Не зависимо от того, дизельный агрегат, бензиновый либо газовый. Благодаря удобству и относительной простоте исполнения, надежности и долговечности, а так же безопасности для человека (кроме экологичности), моторы с ЦПГ широко применяются во всем мире, даже в косилках и бензопилах. Электрические моторы ЦПГ не имеют, они работают по другому принципу.

Автор публикации

не в сети 1 месяц

Поршневые кольца: виды и состав

Изготавливаются поршневые кольца, в основном, из специального серого высокопрочного чугуна, имеющего:

  • высокие стабильные показатели прочности и упругости в условиях рабочих температур на протяжении всего периода службы кольца;
  • высокую износостойкость в условиях интенсивного трения;
  • хорошие антифрикционные свойства;
  • способность быстрого и эффективного прирабатывания к поверхности цилиндра.

Благодаря легирующим добавкам хрома, молибдена, никеля и вольфрама, термостойкость колец значительно повышается. Путем нанесения специальных покрытий из пористого хрома и молибдена, лужения или фосфатирования рабочих поверхностей колец улучшают их прирабатываемость, увеличивают износостойкость и защиту от коррозии.

Стоимость замены

Вот примерны цены на замену поршневых колец в сервисах:

  • легковые автомобили отечественного производства — от 7-8 тыс. рублей;
  • Японские иномарки в кузовах седан, хэтчбек, универсал — от 10 тыс. рублей;
  • джипы, кроссоверы, микроавтобусы — от 15 тыс. рублей.
Читайте также  Где находится сливная пробка масла с двигателя?

А на замену поршневой цена, как правило, высокая. Это объясняется тем, что процедура входит в перечень капитального ремонта двигателя. Поэтому стоимость соответствующая — от 20 до 40 тыс. рублей.

Состав поршневой группы

Узел, состоящий из поршня, компрессионных, маслосъемных колец, а также поршневого пальца принято называть поршневой группой. Функция её соединения с шатуном возложена на стальной поршневой палец, имеющий трубчатую форму. К нему предъявляются требования:

  • минимальной деформации при работе;
  • высокой прочности при переменной нагрузке и износостойкости;
  • хорошей сопротивляемости ударной нагрузке;
  • малой массы.

По способу установки поршневые пальцы могут быть:

  • закреплены в бобышках поршня, но вращаться в головке шатуна;
  • закреплены в головке шатуна и вращаться в бобышках поршня;
  • свободно вращающимися в бобышках поршня и в головке шатуна.

Пальцы, установленные по третьему варианту, называются плавающими. Они являются наиболее популярными, поскольку их износ по длине и окружности является незначительным и равномерным. При их использовании опасность заедания сведена к минимуму. Кроме того, они удобны при монтаже.

Система смазки цилиндров

Если внутри цилиндра отсутствует смазочный материал, поршень будет заклинивать, что со временем приведет к поломке двигателя. Для удержания моторного масла на внутренних поверхностях цилиндров на них наносят микросетку при помощи хонингования.

Благодаря этому на стенках всегда находится некоторое количество масла, что снижает трение между поршнем и цилиндром, а также способствует отведению излишков тепла внутри ЦПГ.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

  • Авторы
  • Файлы работы
  • Сертификаты

Цилиндропоршневая группа двигателя работает в наиболее тяжелых условиях: газовая среда, высокая температура, большие циклические нагрузки. При этом происходит интенсивный износ поршневых колец и поверхности тела цилиндра, что естественно приводит к изменению условий воспламенения в надпоршневом пространстве и влияет на работу большинства систем двигателя.

Вследствие износа, падает компрессия в цилиндрах и двигатель теряет мощность, хуже запускается, увеличивается расход масла и топлива материалов, а за машиной стелется густой шлейф сизого дыма, загрязняя атмосферу.

Для оценки текущего состояния цилиндропоршневой группы двигателя применяют четыре метода «механической» диагностики:

Замер компрессии является самым распространенным методом диагностирования цилиндро-поршневой группы по давлению сжатия (компрессии) в цилиндрах двигателя. Для этого используют, компрессометры различных конструкций, в том числе универсальный компрессометр КИ-861 (для дизельных и карбюраторных двигателей). Прибор представляет собой стержень с внутренним каналом. В верхней части стержня закреплен манометр, а нижняя часть заканчивается резиновым наконечником для подсоединения к форсуночным отверстиям двигателя.

Измерение давления сжатия производят на прогретом двигателе. Снимают все форсунки и двигатель прокручивают пусковым двигателем или стартером. В период прокручивания двигателя компрессометр устанавливают поочередно на все цилиндры в форсуночные отверстия и измеряют максимальное давление воздуха на такте сжатия.

Один этот прибор (компрессометр) не в состоянии оценить истинное состояние в ЦПГ двигателя. Ведь снижение давления сжатия может быть вызвано не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими разнообразными причинами, основные из которых:

нарушение тепловых зазоров в клапанном механизме;

износ направляющих втулок клапанов;

прогорание клапана или поршня;

негерметичность впускных и выпускных клапанов;

дефекты прокладки ГБЦ;

закоксовывание поршневых колец, их поломка и.т.д.

Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов. Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.

Кроме того, данный метод не позволяет выявить отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройство КИ-13761 вполне справедливо было названо индикатором.

Диагностика ЦПГ при помощи пневмотестера (пневмокалибратора), позволяет оценить величину утечек из камеры сгорания при полностью закрытых клапанах.

Этот метод позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).

Недостатки метода: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции — на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП. Во-вторых, при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, в следствие утечки к моменту проверки части масла в картер. В-третьих, достоверно можно оценить только утечки в клапанах по повышенной интенсивности падения давления и наличию «свиста» во впускном или выпускном коллекторах. О состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

Диагностика «пневмотестером» (определение величины утечек через камеру сгорания) позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при полностью закрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице давления на входе и внутри камеры сгорания оценивается пневмоплотность. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора) и подъемника.

Необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП, такой автомобиль уже просто вперед-назад не потолкаешь, потребуется подъемник.

При проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла с поверхности гильзы в картер.

Достоверно можно оценить только утечки через клапана. О текущем состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

Этот метод довольно трудозатратен, так как диагностика каждого цилиндра занимает довольно много времени.

Все рассмотренные выше методы диагностирования цилиндро-поршневой группы обладают разной чувствительностью. Большей чувствительностью обладают методы измерения утечки сжатого воздуха и прорыва газов в картер.

Двигатель внутреннего сгорания. Часть 2. «Ремонт двигателя внутреннего сгорания. Диагностика.» Учебное пособие. Некоммерческое образовательное учреждение «Русская техническая школа»

Суранов Г. И. Снижение износа деталей машин. Ухта Ухт. индустр. ин-т 1999.- 224 с.

Ремонт поршневой группы, особенности, где лучше делать

Ремонт поршневой группы должен проводиться в специализированном автосервисе грамотными мотористами, но с признаками неисправностей ЦПГ и порядком проведения работ не помешает познакомиться всем автовладельцам, в том числе и начинающим водителям.

В статье объясняется, каким образом производится замена поршневой группы, в каких случаях можно производить ремонт без снятия двигателя с автомобиля.

Информация будет полезна для автовладельцев, которые собираются ремонтировать поршневую группу автомобиля.

В автомобильном двигателе поршневая группа – важная составляющая, при возникновении в ней различных неисправностей мотор начинает неустойчиво работать, плохо развивает обороты, вследствие чего пропадает динамика автомобиля, повышается расход моторного масла.

В случае появления различного рода дефектов в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) двигателю требуется ремонт, и в зависимости от поломки он может быть различной сложности.

Признаки неисправности поршневой группы

Бережная эксплуатация и своевременное техобслуживание обеспечивают долгую, бесперебойную работу двигателя, но у каждого мотора есть свой ресурс, и со временем от постоянного трения детали изнашиваются.

В процессе эксплуатации износу подвергаются поршневые кольца (ПК) и внутренние стенки цилиндров, от постоянной нагрузки лопаются перегородки поршней.

Основные признаки неисправной ЦПГ следующие:

  • пропала динамика автомобиля, нет нормальной тяги;
  • в двигателе появился металлический стук, который увеличивается под нагрузкой;
  • из выхлопной трубы появляется белый или сизый дым;

  • масло расходуется свыше положенной нормы, его приходится постоянно подливать.
  • Особенности замены поршневых колец

    Если износились или поломались только кольца, ремонт ЦПГ можно произвести без демонтажа двигателя, сняв с мотора масляный поддон и головку блока цилиндров.

    В этом случае снизу откручиваются гайки (болты) шатунных крышек, и поршни вместе с шатунами выбиваются из гильз цилиндров.

    Но ремонт таким методом возможен лишь тогда, когда на цилиндрах нет выработки или значимых повреждений (задиров, борозд, выбоин).

    При демонтаже ЦПГ производится осмотр поршней, они не должны иметь задиров, сколов и трещин.

    Если поршни не меняются, обязательно следует прочистить канавки, в которые поршневые кольца устанавливаются.

    Нагар, оставшийся в канавках, не позволит кольцам нормально разместиться по своим местам, и они при установке поршней в цилиндры легко могут сломаться.

    При наличии повреждений внутренних стенок цилиндров замена ПК на месте нецелесообразна, здесь уже необходимо снимать двигатель, растачивать блок.

    Но в двигателях со съемными гильзами цилиндро-поршневая группа меняется, и в составе автомобиля, такую операцию возможно осуществить на моторах ЗМЗ-402/4021, УМЗ-417, УЗАМ-331/ 3317/ 3318 и др.

    Особенности замены поршней

    Поменять поршни также можно, не снимая двигателя, замена требуется в случаях их повреждения, и если зазор между поршнем и внутренней стенкой цилиндра составляет более 0,15 мм.

    Зазор замерить просто:

    • поршень без колец опускается в гильзу;
    • замер производится щупом между стенкой цилиндра и серединой юбки поршня.

    Посадка поршневого пальца может быть холодной (плавающей) и горячей, для соединения поршня с шатуном используют специальные съемники, или при горячей посадке нагревают шатуны (охлаждают поршни).

    Где проводить ремонт поршневой группы

    В автосервисе ремонт поршневой группы двигателей стоит не дешево, поэтому многие автовладельцы обращаются к местным «кулибиным», которые разворачивают свои мини автомастерские в гаражных кооперативах.

    В данном случае люди полагаются на отзывы об мастере, ну а дальше уже как повезет.

    Автосервисы же стараются держать опытных мотористов, которые могут провести ремонт двигателя любой сложности.

    Как правило они:

    • знают все нюансы в своей работе;
    • быстро определяют причину поломки;
    • меняют только те детали, которые реально нуждаются в замене;
    • на профессиональном уровне восстанавливают работоспособность силового агрегата в короткие сроки;
    • дают гарантию на свои работы.

    Грамотный ремонт ДВС – это залог здоровья «сердца» вашего автомобиля, и доверив мотор специалистам, вы можете быть уверены, что он длительное время будет работать бесперебойно и тихо, радовать высокой мощностью и отличной динамикой.

    Ну а если ситуация с двигателем не настолько сложная, как описано выше, то можно сделать раскоксовку двигателя.

    Это продлит срок работы последнего на несколько тысяч километров.