Эксплуатационные характеристики двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от компрессии в цилиндрах. Нередко автовладельцы жалуются, что мотор стал не таким резвым, как раньше, машина хуже разгоняется, неохотно заводится, и при этом расходует больше горючего и масла. В совокупности эти признаки указывают на падение компрессии, причиной которого, в свою очередь, довольно часто оказывается залегание поршневых колец. 
Окончательно убедиться в падении компрессии можно при помощи манометра. Необходимо замерить давление в каждом цилиндре и сравнить показания с теми, которые должны быть, согласно технической документации. Кроме того, следует обратить внимание, имеются ли различия в показаниях манометра для каждого цилиндра. Если мотор исправен, расхождения должны оставаться в пределах плюс-минус 0,5 атм.
Содержание
Признаки залегания колец
Давление в цилиндрах бензиновых двигателей обычно находится в пределах 9,5–13 атм. У дизелей, где воспламенение рабочей смеси происходит за счет ее сжатия, этот показатель в несколько раз выше и может достигать значения 40 атм. Если компрессия немного снижена, это свидетельствует об износе всей цилиндро-поршневой группы. По мере эксплуатации трущиеся детали понемногу истираются, и зазоры между ними увеличиваются. «Лечится» это только капитальным ремонтом.
Почему залегают кольца
Чтобы разобраться с причинами залегания, следует вспомнить, как они работают. Поршневые кольца располагаются в канавках поршня. Сами канавки достаточно широки, чтобы кольца могли достаточно свободно двигаться. Надетые на поршень кольца не прилегают к нему вплотную, а наоборот, разжимаются. Таким образом, разжимающая сила заставляет их плотно прилегать к стенкам цилиндра, обеспечивая высокое давление внутри камеры сгорания в конце такта сжатия.
Это влечет за собой все обозначенные в начале статьи симптомы: затрудненный запуск двигателя, особенно в мороз и падение мощности из-за залегания компрессионных колец, а также повышенный расход масла и топлива и густой синий дым из выхлопной трубы, в чем виноваты маслосъемные кольца.
Причин появления отложений в канавках несколько:
- автомобиль очень долгое время не эксплуатируется, в результате чего моторное масло теряет свои свойства, густеет и начинает играть роль клея;
- на машине часто совершаются короткие поездки, в течение которых двигатель не успевает полностью прогреться. В этом случае в цилиндрах образуется большое количество нагара, который не успевает полностью выгорать по причине слишком малого времени работы мотора;
- некачественное моторное масло, которое выгорает намного интенсивнее, чем смазка высокого качества.
Предупреждение и борьба с залеганием колец
Желательно, чтобы стрелка тахометра держалась в районе 5,5–6 тысяч оборотов в минуту. За время поездки цилиндро-поршневая группа должна полностью самоочиститься. Это станет понятно по возросшей тяге силового агрегата. Если же симптомы залегания не исчезли, можно повторить процедуру отмачивания еще раз. Вместо керосино-ацетоновой смеси в автомагазине можно приобрести специальные средства. После того как проблема устранена, нужно сменить моторное масло и масляный фильтр, поскольку и то, и другое непригодно для дальнейшей эксплуатации.
Если, несмотря на все усилия, проблема осталась, значит, кольца не залегли, а износились физически, в этом случае неизбежен капремонт.
Предотвратить проблему проще, чем решать ее, поэтому во избежание залегания колец нужно хотя бы раз в месяц совершать достаточно длительные поездки на автомобиле (минимум километров 50). Во время поездок следует иногда давать мотору поработать на высоких оборотах (порядка 4 тыс. об./мин) в течение одной — двух минут. За это время нагар, если он и был, успеет полностью прогореть.
Среди проблем двигателя внутреннего сгорания на первом месте стоят увеличение расхода топлива, падение мощности и снижение компрессии из-за залегания поршневых колец.
Диагностика залегания колец неразрывно связана со спецификой оценки состояния поршневых колец:
- не существует объективного метода контроля состояния поршневых колец без демонтажа и разборки двигателя;
- процесс сжатия и сжигания смеси зависит от состояния многих деталей, цилиндро-поршневая группа работает в комплексе, поэтому конкретного виновника возникновения проблем выделить очень сложно;
- характер работы поршневых колец сильно зависит от состояния поршня, стенок гильзы цилиндра, впускных клапанов.
Как залегание поршневых колец связано с их работой
Для того чтобы обеспечивать необходимую степень уплотнения зазора между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью цилиндра, так называемым зеркалом цилиндра, кольцо должно быть достаточно упругим и прочным, с другой стороны, не оказывать излишнего давления на стенки гильзы, иметь высокую износостойкость, но не разрушать рабочую поверхность цилиндра.
Степень теплового расширения чугуна гильзы меньше аналогичного показателя алюминиевого сплава поршня более, чем в два раза. При нагревании поршень расширится сильнее, чем чугунная стенка цилиндра. Наружный диаметр поршня выполняется с небольшим зазором для компенсации тепловых расширений. В современных двигателях внутреннего сгорания всегда применяется несколько поршневых колец. Залегание одного из компрессионных колец создает проблему герметичности при сжатии топливовоздушной смеси. Под термином «залегание» понимают ситуацию, когда поршневое кольцо сжато и полностью утоплено в кольцевой канавке поршня, при этом остатки несгоревших нефтепродуктов под воздействием высокой температуры превратились в углеродистые образования, намертво, словно клей, зафиксировавшие кольцо в одном положении.
Условия и причины залегания поршневых колец:
- нижнее маслосъемное кольцо в силу своего износа или повреждения не выполняет в полной мере функций по удалению масляной пленки с зеркала цилиндра. Часть моторного масла из картера двигателя в виде остатков пленки накапливается в канавках поршневых колец и интенсивно разлагается с выделением цементирующих минеральных остатков;
- остаток топлива богатой смеси не сгорает в полном объеме, его высококипящие фракции в виде вязкой жижи попадают в канавки поршневых колец и дополнительно усиливают эффект залегания;
- двигатель машины в течение длительного времени 3-5лет находился в законсервированном состоянии. Сжатые и зафиксированные в одном положении поршневые кольца со временем теряют упругость. Чтобы не допустить залегания поршневых колец достаточно раз месяц запускать мотор на 10-15мин.
Если относительно «молодой» автомобиль стал катастрофически терять динамику разгона, резко увеличился расход масла, первой рассматривают версию залегания поршневых колец. Болезнь поражает относительно «молодые» автомобили с пробегом менее 80 тыс. км. Главной проблемой и причиной залегания поршневых колец называют некачественный бензин и моторное масло.
Как правило, залегание поршневых колец происходит неравномерно по диаметру кольцевого паза. В нормально работающем кольце силы давления на него распределены равномерно по рабочей поверхности, что препятствует возникновению местных зон усталости металла. В случае залегания кольцо прикипает в канавке поршня в одном небольшом секторе окружности, начинает работать (сжиматься и разжиматься) в нерасчетном и несимметричном режиме, возникают локальные усталостные микротрещины.
Делаем диагностику и проверяем признаки залегания поршневых колец
Замеряем величину компрессии в каждом из цилиндров без масла, но с применением 5-10 мл моторного масла в каждый из цилиндров. При обнаружении явного провала в измерениях, например, три цилиндра показали компрессию в 12 единиц, а один в 5 единиц, то налицо возможное прогорание поршня или клапана.
Для уточнения диагноза в каждый из цилиндров добавляют масло и проводят повторное измерение компрессии. Если показания компрессии в проблемных цилиндрах не изменились, налицо прогорание стенок клапана или поршня. В противном случае берем за основу вариант с накоплением нагара в кольцевых канавках поршневой.
Необходимо проверить работу системы зажигания и системы питания. Состояние свечей – отсутствие нагара на электродах, чистая и однородно окрашенная поверхность юбки изолятора свечи (1), указывает на нормальное сгорание качественной топливовоздушной смеси. Регулярное замасливание и закоксовывание свечей зажигания говорит о плохом горении, низкой температуре газов и большом количестве несгоревших нефтепродуктов(2).
Лечим болезнь залегания поршневых колец
Три наиболее распространенных варианта восстановления работоспособности поршней.
- Удаление нагара, кокса, остатков нефтепродуктов с помощью различного рода моющих жидкостей, растворителей и модификаторов нагара;
- выпаривание тяжелых фракций нефтепродуктов, гудрона и асфальтовых веществ с помощью раскаленного пара;
- выжигание, или «раскоксовывание» с помощью раскаленных продуктов сгорания.
Чаще других применяется так называемая мойка нагара – наиболее дорогой и эффективный вариант.
Для удаления из канавок поршня смолы и гудрона можно использовать небольшое количество моторного масла с добавкой жидкости для удаления нагара. Знатоки применяют смесь масла, бензола, этилового спирта и ацетона в равных частях. Состав готовится интенсивным перемешиванием дрелью непосредственно перед использованием. Хранить лекарство для «раскоксовывания» поршневых колец не рекомендуется из-за интенсивного поглощения влаги.
В свечные отверстия цилиндров наполовину остывшего двигателя шприцом заливается по 70-100 мл свежеприготовленной смеси. Заливать необходимо по возможности быстро, и сразу завернуть свечи обратно. Наконечники с проводами не одевать. Через 10-12 часов свечи аккуратно выворачиваются, на свечные отверстия укладывается ветошь. Несколько раз стартером прокручиваем коленвал. Моющий раствор интенсивно выбрасывается из свечных отверстий, поэтому необходимо предварительно убрать открытые источники огня и соблюдать осторожность. Попавший в моторное масло раствор легко испаряется из масляного картера после основательного прогрева двигателя.
Смесь удаляет основную часть тяжелых остатков, приведших к залеганию, но для более полного «раскоксовывания» большинство мастеров рекомендуют провести испытательный пробег в 60-70 км на максимальных оборотах двигателя. Зимой подобную процедуру можно заменить обычной обкаткой в гараже. Подобный способ удаления нагара показал свою эффективность, но в некоторых случаях его применять нельзя.
Противопоказания к широкому использованию для лечения проблемы залегания является количество нагара на днище поршня. Если в течение многих лет использовалось топливо сомнительного качества и с большим содержанием грязи, на раскаленном днище поршня гарантировано образовался нагар из твердых минеральных остатков бензина и масла.
Третий способ ранее широко применялся на автомобилях, оборудованных газогенераторной установкой, в 50-60 г. прошлого века. Генераторный газ, часто загрязненный смолой, становился причиной залегания поршневых колец. Лечили болезнь достаточно просто — в течение часа в двигатель кроме газа подавался водяной пар. Симптомы, вызванные залеганием поршневых колец, пропадали на месяц-два.
В современных условиях генераторный газ заменяется пропан-бутаном, водяные пары получают в отдельном электрическом подогревателе. После прогрева двигателя газ и пар подают в работающий на холостых оборотах мотор, примерно в равных объемных частях, в течение 1-1,5 часов. По окончании выпаривания еще 10-15 минут мотор работает исключительно на бензине.
Видео как правильно раскоксовать поршневые кольца:
Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются в специальные канавки на поршне двигателя внутреннего сгорания и компенсируют зазор между поршнем и стенками цилиндра. Во время движения поршня в цилиндре именно поршневые кольца создают необходимое уплотнение, благодаря чему удается добиться герметизации камеры сгорания.
Поршневые кольца конструктивно имеют специальную прорезь-замок. По этой причине кольцо может немного разжиматься и сжиматься, то есть сохраняется подвижность. Такая подвижность обеспечивает постоянное и качественное прилегание кольца к стенке цилиндра. Благодаря такому решению поршневые кольца эффективно препятствуют попаданию отработавших газов в картер двигателя, а также моторного масла в камеру сгорания. В зависимости от прямого назначения поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.
Читайте в этой статье
Почему залегают поршневые кольца
Продолжительная эксплуатация ДВС, несвоевременная замена масла, использование смазочных материалов низкого качества, а также определенные неполадки двигателя могут привести к частой и распространенной проблеме — залеганию поршневых колец. Основной причиной залегания колец является активное нагарообразование и коксование в камере сгорания двигателя.
Параллельно с образованием нагара происходит закоксовка канавок поршневых колец, в результате чего указанные кольца теряют свою подвижность и не способны обеспечить должного уплотнения. Зачастую коксование камеры сгорания исправного двигателя, в результате чего поршневые кольца залегают без других видимых причин, происходит в таких случаях:
- если автомобиль постоянно эксплуатируется без предварительного прогрева двигателя в тяжелых условиях. К таковым можно отнести кратковременные городские поездки на низких оборотах, двигатель не успевает выйти на рабочие температуры и быстро коксуется.
- в мотор заливается отличное от рекомендуемого по допускам или низкосортное масло, а также постоянно продлевается интервал его рекомендуемой замены и т.д.
В первом случае неподходящая по свойствам или низкокачественная смазка обильно попадает в камеры сгорания, сильно расходуется на угар и вызывает закоксовку двигателя. Во втором случае рекомендуемое к использованию в данном типе двигателя масло просто теряет свои свойства от продолжительного использования. Далее мы рассмотрим основные признаки, по которым можно определить залегание поршневых колец, а также поговорим о доступных способах устранения подобной неисправности своими руками.
Как понять, что поршневые кольца залегли
Начнем с того, что чаще всего первыми залегают маслосъемные кольца, а уже потом компрессионные. В списке основных признаков залегания поршневых колец отмечены:
Увеличение расхода моторного масла и дымление позволяет с высокой долей вероятности определить, что залегли кольца. Это связано с тем, что часть смазки во время работы двигателя проникает через неплотности между кольцами и стенкой в камеру сгорания, где масло затем сильно расходуется на угар. Двигатель в этом случае дымит синим выхлопом. Синий дым двигателя особенно заметен после прогрева, а также с ростом оборотов под нагрузкой.
Раскоксовка поршневых колец
Под понятием раскоксовки поршневых колец следует понимать удаление нагара, кокса и других отложений из камеры сгорания. Самостоятельно устранить залегание поршневых колец можно при помощи способа, в основе которого лежит подача в камеру сгорания двигателя специальных жидкостей для очистки.
- Наиболее простым и доступным решением является смешивание керосина и ацетона в пропорции 1:1, после чего данная смесь заливается в цилиндры двигателя через свечные колодцы. Также можно использовать для раскоксовки поршневых колец только керосин. Автомобиль оставляется с залитым очистителем на несколько часов. Во время откисания рекомендуется периодически производить несколько проворотов коленвала на 5-15 градусов.
- Окончанием процедуры очистки является прокрутка стартером двигателя с выкрученными свечами. Это позволяет удалить остатки очистителя из камеры сгорания. Далее можно закручивать свечи и запускать ДВС. После необходимо дать мотору поработать на холостых, а затем совершить пробную поездку на несколько километров, постепенно нагружая силовой агрегат и поднимая обороты до 2/3 и более от максимальных.
- Далее в обязательном порядке необходимо сменить моторное масло и масляный фильтр, так как часть состава и смытые при раскоксовке отложения неизбежно попадают в систему смазки двигателя.
Добавим, что указанный способ борьбы с залипанием поршневых колец пользуется скептическим отношением со стороны опытных водителей и автомехаников, особенно в отношении изношенных двигателей. Дело в том, что достаточно часто после раскоксовки колец начинают течь резиновые уплотнители и сальники, падает компрессия, мотор не заводится. В таких случаях потребуется произвести не только замену поршневых колец, но и целый ряд других ремонтных работ.
Советы и рекомендации
Для защиты поршневых колец и противодействия коксованию камеры сгорания необходимо:
- своевременно менять моторное масло;
- использовать качественные ГСМ;
- прогревать двигатель перед поездкой;
Также можно воспользоваться присадками для двигателя (рассмотрены на примере дизельного ДВС):
- в масло, которые способствуют «мягкой» раскоксовке поршневых колец;
- в топливо, что является еще одним способом деликатной очистки камеры сгорания от нагара;
Данные решения представлены различными производителями и рекомендованы к использованию в профилактических целях, так как эффективно удалить толстые слои отложений они не способны.
Использование противоизносных, противодымных и других присадок для уменьшения расхода масла. Плюсы и минусы после применения присадки в двигатель.
На что указывает цвет нагара на свече зажигания, почему образуется нагар того или иного цвета. Как очистить свечи зажигания от нагара своими руками, советы.
Должен ли двигатель расходовать масло и какой расход масла является нормой для мотора. Повышенный расход смазки, основные причины, частые неисправности.
Нагарообразование и последствия закоксовки двигателя. Залегание поршневых колец, появление отложений и лака на деталях. Как самостоятельно удалить нагар.
Низкая комрессия в цилиднрах двигателя: главные причины. Как поднять компрессию в двигателе без ремонта мотора, доступные способы. Советы и рекомендации.
Постепенное или резкое увеличение расхода масла дизельного двигателя. Потенциальные неисправности, диагностика и способы их устранения.