Стандартный комплект поршневых колец для одного поршня двигателя легкового автомобиля включает в себя цилиндрическое компрессионное кольцо с асиметричной выпуклой рабочей поверхностью, коническое компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо с кольцевой пружиной.
Компрессионные поршневые кольца герметизируют камеру сгорания, не позволяя рабочей смеси или отработавшим газам попасть в картер двигателя, и не пропуская в обратном направлении картерные газы в цилиндр двигателя. Кроме того, они частично отводят тепло с поверхности поршня на зеркало цилиндра. Кроме цилиндрических компрессионных колец прямоугольного сечения часто используются конические компрессионные кольца, которые отличаются минимальной поверхностью контакта с зеркалом цилиндра (рис. 10.11). В некоторых случаях в цилиндрических и конических компрессионных поршневых кольцах предусматриваются канавки с выступами в нижней рабочей поверхности кольца, что улучшает удаление излишков масла с зеркала цилиндра. Излишки масла и продуктов нагара на поршне приводят к коксованию поршневых колец, которые перестают пружинить в своих канавках и, таким образом, не обеспечивают герметичного уплотнения поверхности цилиндра. Для предотвращения этого эффекта используются трапецеидальные компрессионные кольца. За счет одной или двух фасок на горизонтальной поверхности эти кольца имеют меньшую площадь контакта с поршнем. В результате они постоянно проворачиваются в своих канавках, не давая скапливаться нагару, и лучшим образом обеспечивают герметизацию цилиндра.
Рис. 10.11. Виды и форма поршневых колец
Маслосъемные поршневые кольца регулируют толщину масляной пленки на стенке цилиндра, сбрасывая излишки масла обратно в картер двигателя и обеспечивая снижение расхода масла при работе двигателя. В большинстве случаев на маслосъемном кольце имеются две рабочие поверхности (рис. 10.11). Для удаления избыточного масла со стенки цилиндра в канавке для маслосъемного кольца и в самом кольце имеются специальные отверстия, благодаря которым излишнее масло не только сбрасывается вниз по зеркалу цилиндра, но и проходит сквозь поршень, дополнительно охлаждая его. В бензиновых двигателях легких грузовых автомобилей часто используются наборные маслосъемные кольца, состоящие из двух стальных пластин и распорной пружины из стали.
Наряду с геометрической формой, для поршневых колец очень важно сохранять упругость в течение всего срока службы, что необходимо для обеспечения герметичности цилиндра. Для этого технологии изготовления поршневых колец разработаны таким образом, чтобы готовое кольцо имело некое предварительное напряжение, позволяющее ему после установки вместе с поршнем на двигатель плотно прилегать к зеркалу цилиндра. На рис. 10.12 показаны схемы распределения радиальных усилий в поршневых кольцах, установленных в цилиндр.
Рис. 10.12. Схемы распределения радиальных усилий в поршневых кольцах
Источник можно увидеть на: PeugeotBook.ru
Поршневые кольца изготавливаются методом литья с последующей механической обработкой, либо целиком методом механической обработки. В качестве материала для поршневых колец используется улучшенный чугун с вкраплениями шарового графита. Поршневые кольца изначально имеют слегка овальную форму и обладают способностью пружинить, что позволяет им после установки в цилиндр принимать идеально круглую форму и, как уже говорилось, плотно прилегать к внутренней поверхности цилиндра.
В некоторых случаях поршневые кольца изготавливаются также из легированной стали. Компрессионные кольца, устанавливаемые в верхней канавке, ближайшей к камере сгорания, а также маслосъемные кольца часто покрываются хромом для лучшего сопротивления износу. В последнее время хромовое покрытие улучшают методом ввода частиц оксида алюминия или керамики. Наряду с хромовым покрытием используются покрытия из молибдена и технология плазменного напыления износостойких материалов на рабочую поверхность поршневых колец.