Как самостоятельно заменить поршневые кольца в двигателе

В процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания происходит неизбежный износ его составных частей. При капитальном ремонте мотора обязательно меняют поршневые кольца для восстановления динамических характеристик силового агрегата. Они отвечают за образование необходимой компрессии, а также удаляют излишки масла со стенок цилиндров. Неудовлетворительное состояние элементов приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива.

Что такое поршневые кольца?

Поршневые кольца (ПК) — неотъемлемый компонент двигателя внутреннего сгорания (за исключением роторного) либо компрессора. Они служат для создания оптимальных условий работы цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Элементы выполняют 3 функции:

1. Герметизируют камеру сгорания. ПК создают необходимое давление во время движения поршня при такте сжатия и препятствуют прорыву дымовых газов в картер после воспламенения рабочей смеси.
2. Отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра. Плотный контакт в местах соединения компонентов обеспечивает хорошую теплоотдачу, предотвращая перегрев и образование задиров.
3. Регулируют толщину масляной плёнки. В моторах с раздельной смазкой ПК удаляют излишки жидкости со стенок цилиндров.

Изготавливают кольца из высококачественного серого или ковкого чугуна либо легированной стали. Первые дешевле и легче прирабатываются. Стальные долговечней, прочней и хорошо отводят тепло, но притираются они плохо, что вынуждает наносить на них дополнительное антифрикционное приработочное покрытие. В современных двигателях применяют чугунные ПК с молибденовым напылением. Дополнительное покрытие обладает противоизносными свойствами, что обеспечивает увеличение межремонтного периода.

По конструкции кольца бывают компрессионные и маслосъёмные. Первые обеспечивают герметизацию камеры сгорания. На поршень устанавливают 2, реже 3 кольца. Увеличение их числа приводит к незначительному увеличению степени уплотнения, тогда как потери на трение возрастают значительно. Поперечное сечение верхних компрессионных колец имеет прямоугольную форму. На нижних ПК делают скос для улучшения приработки и формирования масляной плёнки требуемой толщины. Независимо от формы профиля компрессионные кольца маркируют для правильной установки в канавках поршня.

Маслосъёмные ПК предназначены для удаления лишнего моторного масла, которое смазывает поверхность цилиндра, поршня и компрессионные кольца. Они изготовлены так, чтобы оставлять тонкую плёнку смазывающего вещества, собирая излишки и направляя их в дренажные отверстия, после чего жидкость стекает в поддон. Делают их цельнолитыми из чугуна либо составными из легированной стали.

Признаки износа поршневых колец

Износ или поломку ПК можно диагностировать только после полной разборки двигателя. От их состояния зависит величина компрессии, по которой можно определить общую изношенность мотора. При сильном износе ЦПГ увеличивается давление картерных газов. Предварительно оценить состояние ПК и что их нужно оперативно менять, можно по косвенным признакам:

• потере мощности;
• затруднённом запуске;
• увеличению расхода топлива и масла;
• появлению синего или серого дыма из выхлопной трубы.

Снижение крутящего момента и повышенный расход горючего — основные причины, которые вынуждают владельцев менять кольца либо выполнять комплексный ремонт ДВС. Проблемы с кольцами возникают вследствие их износа либо перегрева двигателя. В последнем случае ухудшение рабочих характеристик возможно даже у новых силовых агрегатов.

Повышенный расход масла возникает по причине того, что изношенный ПК не снимает жидкость со стенок цилиндров, а активно пропускает смазку через неплотности в камеру сгорания. В результате происходит сгорание лубриканта и загрязнение продуктами горения двигателя. Происходит закоксовка, которая приводит к деградации мотора и его компонентов.

Чрезмерное потребление горючего при износе ЦПГ возникает из-за снижения компрессии и мощности. В этом случае водитель продолжает ездить в привычном режиме, компенсируя потерю крутящего момента нажатием на педаль акселератора. В результате в двигатель поступает перенасыщенная топливная смесь, которая сгорает не полностью. Эксплуатация мотора в таком режиме нежелательна — остатки горючего могут попасть в картер, где смешаются с маслом, что приведёт к ухудшению его свойств.

Какие инструменты потребуются?

Перечень необходимого инструмента и инвентаря для замены колец на двигателе индивидуален для каждого автомобиля. В общем случае необходимо подготовить:

1. Комплект рожковых и накидных ключей размером от 6 до 24 мм.
2. Набор шестигранных головок с воротками и удлинителями. Для машин иностранного производства понадобятся ещё инструмент типа TORX ходового типоряда.
3. Крестовые, прямые отвёртки и плоскогубцы.
4. Измерительный и контрольный инструмент. Для замеров используют микрометры, нутромеры и индикаторные головки.
5. Специализированный инструмент для работы с головкой блока цилиндров и ЦПГ.

Кроме основного инструмента автомеханику потребуется дополнительный инвентарь. При полном демонтаже мотора используют подъёмный механизм, рассчитанный на вес силового агрегата, ёмкости для промывки деталей. Кроме того, необходимо подготовить сосуды для слива охлаждающей жидкости, моторного масла и обустроить место для хранения деталей.

Подготовительный этап

Замену колец ДВС осуществляют двумя способами: с полным или частичным демонтажом двигателя. Какой метод использовать, определяют на подготовительном этапе после снятия головки блока и выполнения геометрических измерений цилиндров. Значительная выработка однозначно свидетельствует о необходимости демонтажа с последующей расточкой и хонингованием в ремонтный размер. Процедура сопровождается установкой новых поршней большего диаметра.

На подготовительном этапе производят частичную разборку двигателя. Последовательность работ:

1. Снимают аккумуляторную батарею, сливают технические жидкости.
2. Демонтируют корпус воздушного фильтра, элементы системы питания (карбюратор, дроссельную заслонку, насос высокого давления и топливную рампу).
3. Откручивают свечи и катушку зажигания (форсунки для дизельных двигателей).
4. Отсоединяют коммутирующую электропроводку с датчиков и сенсоров.
5. Снимают клапанную крышку (или несколько в зависимости от конструкции двигателя).
6. Разбирают привод ГРМ (снимают ремень или цепь, приводные звёзды или зубчатые шкивы).
7. Демонтируют распределительный вал вместе с толкателями.
8. Откручивают и снимают головку блока цилиндров.

Последовательность и характер разборки может отличаться для разных конструкций двигателей. Установка поршневых колец на бензиновый мотор или дизель принципиальных отличий не имеет. После демонтажа головки оценивают состояние зеркала стенок цилиндров. На поверхности металла не должно быть задиров, царапин и явных признаков износа. Цилиндры измеряют в нескольких местах нутромером для определения критической выработки. На основании визуального и инструментального контроля делают заключение о необходимости полного демонтажа блока и его последующей расточке.

Выбор колец

Современный рынок автомобильных комплектующих предлагает широкий ассортимент ПК для всех моделей двигателей. Однако среди этого разнообразия часто встречаются контрафактные и некачественные изделия. Качество и надежность поршневых колец и других деталей ЦПГ кардинально влияют на срок службы двигателя, так что к их выбору нужно подходить серьезно.

При покупке ПК желательно отдавать предпочтение официальным деталям, реализуемым через сервисные центры автопроизводителя. Желающим сэкономить и купить аналоги стоит учесть рекомендации по выбору колец:

1. Устанавливают на моторы с пробегом чугунные кольца: они лучше притираются и меньше изнашивают стенки цилиндра.
2. На внешней грани компрессионного ПК должна быть фаска, а торцы иметь закругление.
3. Кольцо измеряют микрометром в сомкнутом положении.
4. На поверхности должна присутствовать маркировка в строго определённом месте. Если она располагается на разных участках, это свидетельствует о подделке.
5. Детали должны быть уложены в фирменную упаковку с обозначением модели двигателя, номера комплекта и размера колец.

Если на поверхности кольца обнаружены незначительные дефекты, покупать такой расходник не стоит. В процессе притирки они никуда не исчезнут, но могут сталь причиной разрушения кольца и привести к серьёзной поломке.

Этапы замены колец

Последовательность замены зависит от способа ремонта: с расточкой блока или без. В последнем случае необходимо снять масляный поддон, открыв доступ к кривошипно-шатунному механизму. Последовательность замены колец, не снимая двигатель:

1. Откручивают гайки крепления шатунных крышек. Последние укладывают последовательно, чтобы установить их на то же место.
2. Извлекают ЦПГ в сборе, маркируя, в каком цилиндре они стояли. Затем необходимо снять старые кольца с поршней, контролируя размер их сечения. Чрезмерные отклонения свидетельствуют о наличии овальной выработки в цилиндре, которую устранить возможно только расточкой блока.
3. Очищают поверхность поршня от коксовых отложений и нагара. Отдельное внимание уделяют кольцевым канавкам, в которые будут установлены новые компоненты.
4. Контролируют температурный зазор в замке кольца. Для этого их поочерёдно вставляют в соответствующий цилиндр и с помощью щупа измеряют расстояние между торцами ПК. Если зазор меньше регламентированного, края подтачивают напильником. В случае, когда расстояние превышает нормативное значение, пробуют другое кольцо. Если расходники не подходят, возможно потребуется расточка блока в ремонтный размер.
5. Подогнанные кольца устанавливают в соответствующие канавки поршня. Начинают с нижнего маслосъёмного. Для этого желательно использовать специальный разжимной инструмент. Если его нет, можно аккуратно установить детали, разжимая их отвёрткой или надевая на полоски жести, закреплённые на поршне. Устанавливать ПК нужно крайне аккуратно: их можно сломать либо поцарапать поверхность поршня.
6. Собранные ЦПГ устанавливают в соответствующие цилиндры. Для этого кольца сжимают специальной оправкой, чтобы они беспрепятственно вошли в цилиндр.
7. Сборку мотора выполняют в обратной последовательности.

Когда без расточки блока обойтись нельзя, выполняют полный его демонтаж. Для этого снимают всё навесное оборудование: стартер, генератор, компрессор кондиционера и насос ГУР (если они есть). Затем откручивают блок от коробки скоростей и вибропоглащающих подушек, извлекают его из моторного отсека. Вне автомобиля его полностью разбирают, проводят дефектовку и отправляют на расточку. Дальнейшая установка колец аналогична сборке на месте.

Частые ошибки

Распространённая ошибка при замене ПК — установка новых в изношенные цилиндры. Происходит это для экономии времени и финансов: расточка блока — более длительный и дорогостоящий процесс, чем простое обновление ЦПГ. В этом случае значимого результата достигнуть не получится, но можно повредить стенки цилиндров ещё больше. Кроме того, кольца часто лопаются на высоких оборотах из-за неравномерности распределения концентраций напряжений.

Ещё одна грубая ошибка — установка колец зазорами друг напротив друга. Такая конфигурация приводит к локальному перегреву поршня и интенсивному износу цилиндра. Горячие дымовые газы распределяются неравномерно, а постоянно проходят по одному участку, что негативно сказывается на температурном распределении. Кроме того, упругость одинаково направленных колец сильнее воздействует на стенки цилиндров, интенсивнее изнашивая их.

Обкатка двигателя после замены

После ремонта необходимо убедиться в работоспособности силового агрегата. Его заводят и дают поработать на холостых оборотах некоторое время. Одновременно с этим контролируют температуру охлаждающей жидкости и давление масла. При отклонении этих параметров от нормы двигатель немедленно глушат и устраняют причину возникновения нарушения. Устойчивая работа мотора свидетельствует об успешном выполнении ремонта.

Новым деталям нужна обкатка, и чем аккуратнее она будет выполнена, тем дольше прослужит отремонтированный силовой агрегат. Притирка происходит за 2–3 тысячи километров и в этот период необходимо соблюдать ряд правил:

1. Двигателю не дают полную нагрузку. Машина должна быть максимально облегчена, в идеале водителю следует ездить в одиночку.
2. Стоит избегать затяжных подъёмов.
3. Не допускается раскручивание коленвала выше трех тыс. об./мин. (на протяжении первой тысячи километров).
4. Двигатель обязательно прогревают перед поездкой.

Восстановить мощностные характеристики и заменить поршневые кольца вполне возможно своими руками. Чтобы самому поменять расходники правильно, необходимо действовать строго по инструкции и желательно под руководством опытного автомеханика.