Поршневые кольца

Поршневые кольца

Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотен долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней в поршневых двигателях, таких как двигатели внутреннего сгорания или паровые двигатели.

Функции поршневых колец

Поршневые кольца выполняют три главные функции:

уплотнение (герметизацию) камеры сгорания (или камеры расширения).

Компрессионные кольца повышают компрессию, с изношенными, поломанными или залёгшими кольцами двигатель потеряет мощность или вообще не заведётся.

улучшение теплопередачи через стенку цилиндра, отводят лишнее тепло от поршня, не допуская перегрева.

уменьшение расхода моторного масла (в четырёхтактных и в дизельных двухтактных двигателях).

Замок

Стык (носит название замок) между концами поршневого кольца сжимается до нескольких сотых долей миллиметра, когда поршень установлен в цилиндре.

Замок бывает прямой или косой (у четырёхтактных двигателей).

Кольца в канавках разворачивают таким образом, чтобы угол между замками был равным, если три кольца — тогда разворачивают на 120°, если два — то на 180°.

Таким образом получается лабиринт, уменьшающий прорыв газов.

Компрессионные кольца

Основной функцией компрессионных (верхних) колец является герметизация камеры сгорания.

Более трёх компрессионных колец на поршень обычно не устанавливают, так как степень уплотнения поршня увеличивается незначительно, а потери на трение заметно возрастают.

На двухтактных бензиновых двигателях устанавливают, как правило, только два компрессионных кольца. Кольцо в замке соответствует форме и расположению стопорного штифта (предохраняет от проворачивания и повышает компрессию, устанавливается только на двухтактных бензиновых двигателях).

Обычно поперечное сечение компрессионного поршневого кольца имеет прямоугольную форму.

Край кольца имеет либо цилиндрические профиль (верхнее уплотнительное кольцо), либо фаску, либо сужающуюся по натуральному логарифму форму (второе уплотнительное кольцо).

При работе кольца несколько скручиваются благодаря зазору в канавке, что облегчает их приработку.

Маслосъёмные кольца

В бензиновых двухтактных двигателях маслосъёмные кольца не нужны.

Специальное масло сгорает вместе с топливом.

Нижнее кольцо называется маслосъёмным и предназначено для снятия лишнего моторного масла, которое смазывает поверхность цилиндра, поршня и уплотнительные кольца.

Кольцо сконструировано таким образом, чтобы оно оставляло масляную плёнку толщиной несколько микрометров на поверхности стенок цилиндра, по мере того как поршень опускается.

В канавке маслосъёмного кольца на поршне имеются радиальные отверстия или прорези, по которым снимаемое со стенки цилиндра масло сбрасывается в картер.

Маслосъёмные кольца выпускаются или чугунные литые с прорезью (показано на нижней фотографии слева) или стальные составные с пружинами-расширителями. Составное кольцо состоит из тонкого верхнего и нижнего кольца и двух расширителей (радиального и осевого).

Иногда на поршень устанавливается пара маслосъёмных колец (литых или составных).

Составные стальные кольца несколько дешевле в производстве, легче устанавливаются, поэтому встречаются чаще литых чугунных.