Цпг что это такое в машине
5 основных деталей, составляющих ЦПГ двигателя
Качественный ремонт силовой установки возможен только в том случае, когда мастер хорошо знает о назначении каждой детали. Если двигатель – это сердце автомобиля, то цилиндропоршневая группа является миокардом этого органа. Малейшая неточность при установке и настройке этого механизма обязательно отразится на эффективности работы мотора, поэтому прежде чем приступать к «хирургическому вмешательству», следует подробно изучить принцип работы ЦПГ.
Цилиндро поршневая группа двигателя
Поршни автомобиля можно образно сравнить с педалями велосипеда. Эти детали также прикреплены к рычагу, который циклично опускается и поднимается, будучи прикрепленным к горизонтально расположенной оси. Если велосипед приводится в движение мускульной силой ног человека, то на поршень воздействует расширяющиеся газы, которые воспламеняясь от искры или от чрезмерного давления внутри цилиндра, давят на эту деталь и заставляют рабочую ось совершать вращательные движения.
Наличие в автомобиле системы газораспределения и воспламенение газов позволяет максимально оптимизировать процесс сгорания топлива. По этой причине современные автомобили и мототехника обладают не только значительными показателями мощности, но и расходуют относительно небольшое количество горючего. Задача мастера не нарушить заданные инженерами зазоры и расположение деталей во время проведения сборочно-разборочных операций. Также нельзя допускать проникновения внутрь ЦПГ абразива. Пыль, песок и грязь, могут существенно сократить срок службы узла, поэтому так важно обеспечить надлежащие условия при выполнении ремонтных работ.
Расшифровка аббревиатуры ЦПГ — цилиндро поршневая группа. Подобное обозначение узла может часто встречаться в специальной литературе, поэтому рекомендуется изучить профессиональную терминологию, прежде чем приступать к самостоятельному ремонту двигателя внутреннего сгорания.
Из чего изготавливается ЦПГ
При изготовлении ЦПГ используются только прочные материалы, которые способны выдержать нагрузки, возникающие при сгорании топливно-воздушной смеси. Прежде всего, металл должен легко переносить тепловое воздействие. Внутри цилиндра температура расширяющихся газов может достигать 1000˚С. Изменение метрических параметров металла не должно быть слишком большим. Это необходимо для того, чтобы сохранялись рабочие зазоры между взаимодействующими деталями.
Износостойкость также является одной из важнейших характеристик элементов ЦПГ. Как правило, работа элементов цилиндро поршневой группы осуществляется в условиях масляного тумана. Стойкость к износу главных деталей, позволяет эксплуатировать двигатель при пробеге автомобиля 200 тыс. км. и более, но только при условии применения качественного моторного масла.
Наиболее часто изготовление элементов ЦПГ осуществляется из следующих материалов:
Для придания деталям ЦПГ определенных свойств их могут подвергать закалке, защитному напылению металлов, устойчивых к трению и коррозии.
Инженерам ведущих автоконцернов, при разработке новых металлических сплавов для ЦПГ, удалось получить легкие и прочные детали, замена которых требуется только при длительном использовании либо грубом нарушении правил эксплуатации.
Детали ЦПГ
К деталям, которые составляют цилиндро-поршневую группу, относятся:
Цилиндр двигателя может представлять собой съемную конструкцию. Наиболее часто такая разновидность детали встречается в мототехнике, но некоторые двигатели автомобилей также оснащаются съемными гильзами, которые можно без особого труда выпрессовать и заменить новыми элементами.
Ресурс ЦПГ зависит не только от прочности материалов, из которых изготовлены детали, но и от качества смазки. Качественное масло создает надежную пленку на трущихся элементах, тем самым обеспечивая длительный период использования двигателя без необходимости проведения ремонта ЦПГ.
Поршень двигателя конструктивные особенности
Поршень двигателя должен иметь небольшую массу. Этот элемент совершает тысячи возвратно-поступательных движений в минуту, поэтому деталь не только должна идеально скользить вдоль стенок цилиндра, но и иметь минимальные значения инерции. Это качество особенно важно при преодолении поршнем верхних и нижних мертвых точек. Максимально возможное снижение массы поршня позволяет снизить эффект вибрации, существенно улучшить динамические показатели двигателя.
Даже качественно изготовленный поршень, установленный в цилиндр двигателя, не способен обеспечить достаточный уровень компрессии, поэтому на боковых поверхностях этого элемента имеются канавки для колец. В поршень также устанавливается прочная втулка, называемая пальцем, с помощью которой осуществляется надежная фиксация этого элемента в головке шатуна.
Поршневые кольца: виды и состав
Поршневые кольца являются обязательными элементами ЦПГ двигателя. От состояния этих деталей будет в значительной степени зависеть мощность двигателя, а также такие показатели как расход масла и цвет выхлопных газов. Для обеспечения нормальной работы цилиндропоршневой группы четырехтактного двигателя применяются следующие виды поршневых колец:
Компрессионные кольца применяются для предотвращения прорыва газа. Благодаря наличию этих элементов существенно повышается степень сжатия, поэтому увеличивается мощность при стандартном уровне потребления горючего.
Маслосъемные кольца снимают масляную пленку со стенок цилиндра при опускании поршня, тем самым предотвращая попадание смазки в камеру сгорания. Чрезмерный износ маслосъемных колец вызывает повышенный расход моторного масла. Кроме того, на поршнях, головке блока цилиндров и свечах может образовывать нагар, который оказывает негативное воздействие на качество работы двигателя.
Поршневые кольца должны обладать хорошей упругостью, минимальными показателями теплового расширения и устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Учитывая эти требования, инженеры пытаются создать детали, обладающие уникальными свойствами. Для обеспечения продолжительной работы поршневых колец их изготавливают из упругих марок стали, а для защиты от влаги и химически активных веществ, изделия покрывают слоем хрома.
Система смазки цилиндров
Система смазки цилиндров кардинально отличается у двух- и четырехтактных двигателей. В автомобили устанавливаются четырехтактные силовые установки, поэтому подача масла в них осуществляется посредством нагнетающего механизма, приводимого в движение коленчатым валом. Непосредственная смазка цилиндров осуществляется разбрызгиванием масла из шатунных и коренных шеек коленчатого вала.
Маслосъемными кольцами снимаются излишки масла, но небольшая часть остается на стенках, поэтому компрессионные кольца не оказывают негативного воздействия на цилиндр даже при длительной эксплуатации.
В двухтактных двигателях, которые часто устанавливают на скутеры, культиваторы, а также бензоинструменты, смазывание цилиндров осуществляется маслом, добавляемым в бензин. Современные моторы этого типа оснащаются специальным дозирующим устройством, которое осуществляет впрыск смазки в бензин, но в устаревших моделях приходится вручную смешивать масло с топливом.
Охлаждение ЦПГ двигателя
Цилиндро-поршневая группа может иметь следующие разновидности охлаждения:
Жидкостное охлаждение представляет собой систему, состоящую из помпы, радиатора, термостата и каналов, которые подведены ко всем нагревающимся элементам двигателя внутреннего сгорания. Такой способ отвода тепла напоминает работу отопительного оборудования, в котором также есть котел, система трубопроводов и радиаторов. Роль нагревателя в ДВС играет цилиндропоршневая группа. Как правило, двигатель сконструирован таким образом, что постоянно циркулирующая жидкость омывает цилиндр и тепло доставляется затем в радиатор, где передается атмосферному воздуху. В системах воздушного охлаждения отсутствует «посредник» в виде жидкости. Для отвода тепла цилиндры в двигателях с подобным типом охлаждения изготавливаются с металлическими ребрами. Большая площадь охлаждения материала способствует поддержанию рабочей температуры ЦПГ.
Особенности ЦПГ мотоцикла и мопеда
Среди преимуществ ЦПГ мотоциклов и мопедов следует отметить возможность ремонта при минимальных временных затратах. В таких транспортных средствах цилиндр крепится к картеру посредством шпилек, поэтому снять с двигателя изношенную деталь и установить новую ЦПГ не составляет большого труда.
Большая часть скутеров и мопедов оснащается двухтактными двигателями. Ремонт таких силовых установок более прост, за счет отсутствия клапанной системы газораспределения. Во многих случаях, для выполнения такой работы даже не требуется осуществлять демонтаж двигателя с рамы. Особенностью ЦПГ двухтактных двигателей заключается также в отсутствии маслосъемного кольца.
Четырехтактные двигатели также устанавливаются на мототехнику. Цилиндропоршневая группа тяжелых мотоциклов часто состоит более чем из одного цилиндра. Нередко эти элементы даже разведены в разные стороны для обеспечения более эффективного охлаждения, которое на этом виде техники может быть двух типов. Небольшие мотоциклы и скутера наиболее часто оснащаются цилиндрами с алюминиевыми ребрами, в которых снижение температуры ЦПГ осуществляется только за счет встречного потока воздуха.
Что такое ЦПГ в двигателе и принцип её работы
Цилиндропоршневая группа позволяет эффективно преобразовывать энергию сгорающего топлива в механическое движение. Поршень в такой системе движется, подобно пуле из патрона револьвера, за счет расширяющегося газа. Однонаправленное движение преобразуется во вращательное за счет использования шатунного механизма. Наглядно увидеть работу такой системы можно в паровозе или макетных установках, поясняющих принцип функционирования двигателя внутреннего сгорания. Паровой двигатель классической конструкции сейчас практически не используется, поэтому для понимания принципа моторов, работающих на углеводородном топливе достаточно изучить особенности двух- и четырехтактных силовых установок.
Работа в 4 такта
Преобразования тепловой энергии в механическую, в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания, осуществляется следующим образом:
После прохождения 4 циклов процесс повторяется вновь.
Вне зависимости от количества цилиндров четырехтактного двигателя в каждом из них происходит смена режимов в последовательности, описанной выше, но не одновременно, а с определенным смещением по времени. Применение такого принципа позволяет обеспечить наиболее плавное движение коленвала.
Работа в 2 такта
Работа двухтактного двигателя намного проще четырехтактной системы. В таких устройствах преобразование энергии происходит следующим образом:
Особенностью двигателей этой конструкции является возможность завершения полного рабочего цикла за один оборот коленвала.
Особенности подборки и замены ЦПГ
Желательно вооружиться точными весами и замерить массу поршней. Разница между изделиями не должна превышать 5 грамм. В противном случае, повышенный уровень вибрации будет обеспечен во время работы двигателя.
Если внешне осмотреть детали ЦПГ и взвесить поршни можно без особого труда, то определить некачественный металл обычному водителю очень непросто. По этой причине покупать цилиндропоршневую группу следует только в торговых организациях заслуживающих доверие.
Когда нужна замена цилиндро-поршневой группы ЦПГ
Стандартная ситуация замены цилиндропоршневой группы – это износ основных рабочих деталей. Сопровождаться данное явление будет следующими признаками:
При наличии подобных технических неприятностей эксплуатация машина возможна, но эффективность работы двигателя внутреннего сгорания будет оставлять желать лучшего. Встречаются также ситуации, когда требуется экстренно заменить ЦПГ. Например, двигатель может заклинить в результате разрушения поршневых колец или стачивания пальцем стенки цилиндра в результате выхода стопора этой детали из канавки.
Если есть желание форсировать двигатель, то также можно приобрести и установить ЦПГ соответствующего типа. Монтаж больших по размеру цилиндров позволит без замены мотора существенно повысить мощность силового агрегата.
Цилиндро поршневая группа – определение износа, выбор, снятие и установка (видео)
Нестабильная работа двигателя внутреннего сгорания может быть вызвана неисправностью топливной системы, неправильной установкой момента зажигания и регулировкой газораспределительного механизма. Чтобы не потратить значительное количество времени на напрасный труд, следует убедиться в том, что ЦПГ на самом деле нуждается в замене.
Наиболее правильным способом определения износа цилиндропоршневой группы является измерение компрессии. Для выполнения этой работы достаточно выкрутить из цилиндра свечу зажигания и установить в отверстие трубку манометра. Затем следует прокрутить коленвал и зафиксировать максимальное значение давления. Если этот показатель существенно отличается от номинальных значений, то ЦПГ необходимо заменить.
Заметно увеличился расход моторного масла
Если масло приходится очень часто добавлять в двигатель, а видимых подтеков смазки под автомобилем не наблюдается, то для того чтобы убедить в том, что смазка расходуется по причине сгорания внутри цилиндра следует выкрутить свечу зажигания или форсунку и осмотреть деталь. При наличии значительно нагара на поверхности этих деталей, а также других признаков износа ЦПГ (снижение мощности, черный дым, расход топлива), потребуется разобрать двигатель и заменить изношенные поршни и цилиндры.
Тюнинг ЦПГ или стандарт
Если появляется необходимость в замене ЦПГ, то многие владельцы авто задумывают о том, чтобы вместо стандартных поршней и цилиндров установить детали большего объема. Увеличение литража двигателя повлечет за собой значительный прирост мощности, но у подобного подхода есть и существенные недостатки. Среди основных минусов установки тюнингованной ЦПГ следует отметить:
Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней
Поршень автомобиля эксплуатируется в условиях большого давления и высоких температур. Чтобы предупредить разрушение этой детали ее изготавливают из прочных, но легких металлических сплав.
Палец, служащий для соединения поршня с шатуном, также делают из стали с последующей цементацией и закалкой.
Замена ЦПГ
Если принято решение о замене цилиндропоршневой группы, то рекомендуется обратиться в специализированную мастерскую для проведения этой работы. При отсутствии опыта не следует осуществлять эту работу самостоятельно, кроме того, для снятия двигателя и его разборки может потребоваться специализированное оборудование и инструменты. При наличии опыта сложного ремонта ДВС, можно предпринять попытку восстановить силовые показатели мотора заменой ЦПГ.
Пошаговая последовательность замены цилиндропоршневой группы:
После замены ЦПГ, двигатель необходимо обкатать. При пробеге до 1000 км запрещено перегружать мотор, в том числе давать слишком большие обороты.
Цилиндропоршневая группа является важнейшей частью двигателя внутреннего сгорания, поэтому для обеспечения её сохранности важно при эксплуатации стараться не перегружать силовой агрегат, вовремя заливать только рекомендованные заводом-изготовителем сорта моторного масла, а также периодически менять топливный и воздушный фильтры.
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:
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:
Работа в 2 такта
В двухтактном моторе все это происходит за два цикла движения поршня.
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.
Устройство кривошипно-шатунного механизма
Какие проблемы могут возникнуть в ЦПГ
Ухудшившаяся динамика, стуки, белый или сизый дым и повышенный расход масла – внешние проявления. Это сигналы, что требуется замена поршневых колец
или более сложный вид ремонта двигателя. А что происходит внутри? Разберемся.
В цилиндропоршневой группе двигателя могут возникнуть следующие неисправности:
В зависимости от вида проблемы требуется различный по степени сложности и дороговизне ремонт ЦПГ. Небольшие неполадки могут привести к лавинообразному нарастанию неисправностей, что обернется аварией. Лучше бороться с проблемами на ранних этапах.
Присадка Супротек Актив Плюс в масло двигателя
Восстанавливает компрессию, снижает расход топлива и угар масла, уменьшает скорость износа и продлевает срок службы ДВС любого типа. Облегчает холодный пуск, защищает от перегрева в пробках.
Машина не тянет
Значительное снижение мощности двигателя приводит к ухудшению динамических характеристик автомобиля. «Машина не тянет» – говорят в таких случаях водители
. Причин этой неисправности много: от некачественного топлива до проблем в трансмиссии. Одна из таких проблем – изношенность элементов цилиндропоршневой группы: колец и внутренних стенок цилиндров.
Зазор в паре трения поршень-цилиндр должен строго выдерживаться.
Детали изготавливаются с высокой точностью. Когда кольца или цилиндры изнашиваются, зазоры увеличиваются, герметичность нарушается. Компрессия падает, что приводит к неполному сгоранию топлива и мощность снижается. Расширяющиеся газы из камеры сгорания прорываются в картер, что увеличивает приводит к деструкции масла и снижению его ресурса.
Кроме того, износившееся маслосъемное кольцо не удаляет полностью масло с внутренней стенки цилиндра, когда поршень движется вниз. Смазочный материал сгорает при сжигании топлива. Поэтому выхлопной дым приобретает сизый оттенок. Кстати, изменившийся цвет выхлопа – один из признаков, позволяющих определить проблемы цилиндропоршневой группы на ранней стадии.
Увеличенный зазор в данной паре трения становится причиной еще одного признака – запаха бензина, исходящего от масла. Дело в том, что газы из камеры сгорания через увеличенные зазоры, появившиеся в паре поршень-цилиндр, прорываются в картер. Таким образом, не полностью сгоревшие пары топлива попадают в моторное масло, придавая ему характерный запах.
Что делать, если падение мощности вызвано износом элементов ЦПГ
Итак, мощность двигателя упала более чем на 10%. Выяснилось, что в двигателе низкая компрессия и есть основания полагать, что виноваты изношенные поршневые кольца или цилиндры. Что дальше? Есть два варианта.
Если изношены или повреждены кольца на цилиндрах
Цена замены поршневых колец наиболее незначительна среди других видов ремонта ЦПГ. Эту операцию можно выполнить, не снимая двигатель с автомобиля. Если есть навыки, заменить кольца на поршнях можно самостоятельно.
Если изношены стенки цилиндра
В этом случае потребуется расточка и хонингование цилиндров. Причем большинство двигателей современных автомобилей неремонтопригодны, т.е. не подлежат расточке и не имеют ремонтных размеров ЦПГ. Необходимо строго выдержать размеры, чтобы ремонтный комплект поршней и колец встал по месту с необходимым зазором. Допуски исчисляются сотыми долями миллиметров: например в двигателе ВАЗ 2106 монтажное расстояние между поршнем и цилиндром необходимо выдержать в диапазоне 0,05 – 0,07 мм.
Операцию по расточке и полировке (хонингованию) цилиндров необходимо поручать только опытным специалистам. Требуются навыки и оборудование профессионального уровня, чтобы сделать такую работу. Ошибки недопустимы. Если отклонение от заданных размеров превысит допуск, двигатель быстро выйдет из строя.
Об авторе
Дружинин Анатолий Матвеевич, 1935 г.р., кандидат технических наук, доцент Казанского научно-исследовательского университета имени А. Н. Туполева. Профессиональный технолог по авиационным, ракетным двигателям и двигателями внутреннего сгорания. Проблему повышения эффективности ДВС исследует более 30-ти лет, первое изобретение Поршневое уплотнение для ДВС (Авторское свидетельство, SU, №1388572), было получено в 1986г (всего изобретений больше 30-ти). Победитель республиканского конкурса «50 лучших инновационных идей Республики Татарстан в 2006г.
Цилиндропоршневая группа двигателей и компрессоров
100% инновационных элементов ЦПГ
В книге приведен критический анализ научно-технической и учебной литературы, касающийся ЦПГ двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров. Автору, профессиональному технологу по авиационным и ракетным двигателям, впоследствии двигателям внутреннего сгорания, любителю – автомобилисту с большим стажем, понадобились десятилетия, чтобы докопаться до истины и предложить свои меры, которые делают двигатель «лучшим» [1].
Вполне обоснован подзаголовок книги «100% инновационных элементов ЦПГ», ибо весь комплект цилиндропоршневой группы, который иногда изготавливается отдельным предприятием (цилиндр, поршень, поршневые кольца) претерпел принципиальные инновационные изменения и нашел свое исполнение в интегральной конструкции цилиндропоршневой группы двигателя и компрессора.
Во-первых, необходимо было решить проблему уплотнения между поршнем и цилиндром и, связанные с этим огромные механические потери и обеспечить благоприятные условия теплопередачи от перегретой головки поршня охлаждаемому цилиндру. С глубоким смыслом вынесена на обложку книги формула определения высоты поршневого кольца с учетом газодинамики h = (r12 – r22) / 2r
2, она принципиально
изменилатеорию проектирования поршневых колец
, явилась основанием для разработки принципиально новых конструкций ЦПГ, существенно повлиявших на форму и содержание двигателя и компрессора.
Во-вторых, следовало заменить неэффективные маслосъемные кольца на конструкции, исключающие нежелательную встречу моторного масла с высокотемпературным рабочим газом. В-третьих, в расчетах цилиндра двигателя необходимо было учесть термодинамические изменения формы и размеров цилиндра в процессе работы двигателя и предложить коническую форму рабочих поверхностей цилиндра и поршня. Кроме того, с целью улучшения термодинамических процессов и теплофизических процессов в камере сгорания, экономии топлива, в высшей степени актуализировалась проблема использования воды и водных растворов в ДВС, разработанная автором в 1991г.
С целью наилучшего восприятия описания влияния термодинамических, газодинамических и гидравлических процессов на работу элементов ЦПГ, в результате, которого появляются принципиально новые конструкции ЦПГ, имеющийся у автора материал изложен в книге в форме учебного пособия.
Автор надеется, что книга будет полезна инженерно-техническим работникам моторостроительных предприятий, специалистам проектно-технологических институтов и студентам высших учебных заведений и техникумов, а также слушателям факультетов и институтов повышения квалификации.
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.
Сизый или белый дым из выхлопной трубы
Выше уже говорили, что это один из первых «тревожных звоночков», сигнализирующих, что в цилиндропоршневой группе не все благополучно. Если вовремя принять меры, можно обойтись «малой кровью». Заливка триботехнического состава – это относительно недорогая и простая операции. Даже замену поршневых колец можно произвести самостоятельно, сэкономив несколько тысяч рублей на услугах автомехаников.
Если не предпринять вовремя меры, посчитав, что сизый дым из выхлопной трубы – не слишком большая проблема, можно получить полномасштабную аварию двигателя. Ремонт в этом случае обойдется в десятки тысяч рублей. Поэтому, как только заметили, что дым из выхлопной трубы стал сизым, используйте автохимию. Если Suprotec или аналогичные средства не помогли, обращайтесь в автосервис.
Металлический стук в моторе
Если в двигателе слышны стуки, которые усиливаются при нагрузках, значит, в цилиндрах и поршневой группе имеется серьезная проблема. Автохимия в таких случаях, как правило, не спасает. Необходимо сразу обращаться к профессионалам по ремонту автомобилей.
Часто посторонние шумы в моторе являются стуком поршневой группы. Подобный звук сигнализирует о несоответствии зазоров между поршнем и цилиндром. Это серьезная неисправность, которую необходимо устранить в срочном порядке.
Важно не спутать стук юбки поршня с такими звуками от вкладышей, гидрокомпенсаторов, шатунов и других деталей мотора. Опытные мастера определяют природу постороннего шума, прослушивая работающий двигатель с помощью фонендоскопа.
Почему появляется стук юбки поршня
При работе мотора поршень двигается в цилиндре вверх-вниз, а шатун описывает окружности нижней частью, закрепленной на коленчатом валу. Таким образом, шатун при движении вверх и вниз давит на цилиндр через поршень в боковом направлении. При нахождении в ВМТ происходит перекладка поршня, то есть боковое давление шатуна меняет направление на 180 градусов.
Если выработка гильзы и поршневых колец превысила допустимые значения, стакан «болтается», юбка поршня начинает ударять в стенку цилиндра. Из-за этих ударов и появляется посторонний звук в работе двигателя.
Стук может слабеть или вовсе исчезать после прогрева двигателя. Это объясняется просто. Когда мотор не прогрет, происходит перекладка поршня на холодную. Температура деталей двигателя еще мало отличается от окружающей среды. Износ дает о себе знать.
Нагреваясь, алюминиевый поршень расширяется быстрее чугунного цилиндра. Алюминий имеет больший коэффициент теплового расширения, чем чугун. Таким образом, технологический зазор приходит в норму (или приближается к ней), и перекладка поршня происходит без биения. Стук становится тише или не слышен совсем.
Что делать, если диагностирован стук при перекладке поршня на холодную
Если автослесарь уверен на 100%, что посторонние шумы – это стук юбки поршня при перекладке шатуна, приготовьтесь к недешевому ремонту. Не стоит затягивать с мероприятиями по восстановлению работоспособности двигателя – ситуация быстро усугубится.
Когда мотор работает с такой неисправностью, на юбке поршня появляются задиры, а внутренняя поверхность цилиндра быстро изнашивается. Если продолжать ездить на машине с такой неполадкой, степень износа цилиндра достигнет такого уровня, что можно «проскочить» ремонтный размер. То есть износ или задир будет больше, чем диаметр любого поршня, предназначенного для ремонта двигателя требуемой модели.
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:
Работа в 2 такта
В двухтактном моторе все это происходит за два цикла движения поршня.
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 действия кривошипно-шатунного механизма
Основная же задача лежит на этом механизме, ведь он преобразовывает возвратно-поступательное перемещение поршня во вращение коленчатого вала, того вала, от движения которого и производится полезное действие.
Устройство КШМ
Чтобы было более понятно, в двигателе есть цилиндро-поршневая группа, состоящая из гильз и поршней. Сверху гильза закрыта головкой, а внутри ее помещен поршень. Закрытая полость гильзы и является пространством, где производится сгорание топливной смеси.
При сгорании объем горючей смеси значительно возрастает, а поскольку стенки гильзы и головка являются неподвижными, то увеличение объема воздействует на единственный подвижный элемент этой схемы – поршень. То есть поршень воспринимает на себя давление газов, выделенных при сгорании, и от этого смещается вниз. Это и является первой ступенью преобразования – сгорание привело к движению поршня, то есть химический процесс перешел в механический.
И вот далее уже в действие вступает кривошипно-шатунный механизм. Поршень связан с кривошипом вала посредством шатуна. Данное соединение является жестким, но подвижным. Сам поршень закреплен на шатуне посредством пальца, что позволяет легко шатуну менять положение относительно поршня.
Шатун же своей нижней частью охватывает шейку кривошипа, которая имеет цилиндрическую форму. Это позволяет менять угол между поршнем и шатуном, а также шатуном и кривошипом вала, но при этом смещаться шатун вбок не может. Относительно поршня он только меняет угол, а на шейке кривошипа он вращается.
Поскольку соединение жесткое, то расстояние между шейкой кривошипа и самим поршнем не изменяется. Но кривошип имеет П-образную форму, поэтому относительно оси коленвала, на которой размещен этот кривошип, расстояние между поршнем и самим валом меняется.
За счет применения кривошипов и удалось организовать преобразование перемещения поршня во вращение вала.
Но это схема взаимодействия только цилиндро-поршневой группы с кривошипно-шатунным механизмом.
На деле же все значительно сложнее, ведь имеются взаимодействия между элементами этих составляющих, причем механические, а это значит, что в местах контакта этих элементов будет возникать трение, которое нужно по максимуму снизить. Также следует учитывать, что один кривошип неспособен взаимодействовать с большим количеством шатунов, а ведь двигатели создаются и с большим количеством цилиндров – до 16. При этом нужно же и обеспечить передачу вращательного движения дальше. Поэтому рассмотрим, из чего состоит цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
Начнем с ЦПГ. Основными в ней являются гильзы и поршни. Сюда же входят и кольца с пальцами.
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:
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.
Поршневая группа: комплектация и устройство
Поршневая группа – это поршень и группа уплотняющих колец. Так же в неё входит поршневой палец и детали крепления. Стоит рассмотреть назначение данного механизма.
За счет него воспринимается давление газа и передается через шатун на коленвал. Так же благодаря такому механизму, как поршневая группа, уплотняется надпоршневая полость цилиндра. Таким образом он будет защищен от излишнего попадания в картер смазочного масла и газов. Данная функция имеет огромное значение для хорошей работы двигателя. О том, в каком техническом состоянии он находится, судят по уплотняющей способности. К примеру, в машинных двигателях не допускается, чтобы расход масла составлял больше, чем три процента от расхода горючего.
Поршневая группа свою работу осуществляет еще и в тяжелых климатических условиях. Именно поэтому детали данного механизма обладают высокой тепловой напряженностью, а это учитывается, когда для них выбирается материал и конструкция. Их элементы обычно производители разрабатывают, учитывая тип двигателей и назначение (транспортные, стационарные, дизельные, формированные и т.д.). Однако общее устройство все равно остается прежним. Итак, следует рассмотреть, из чего же комплектуется поршневая группа.
Тронковая часть (направляющая) еще называется поршневой юбкой. Она изнутри имеет приливы, в них просверлены отверстия для поршневого пальца. Нижняя кромка юбки используется часто как технологическая база при обработке поршня. Она для этого снабжена растачиваемым буртиком. Кроме того, стенки юбки еще воспринимают силы бокового давления, а это увеличивает их трение о цилиндровые стенки и повышает нагрев цилиндра и поршня.
Поршневая головка несет поршневые кольца и имеет днище. Нижняя канавка имеет дренажные отверстия, через них отходит смазочное масло, чтобы оно не попало случайно в камеру сгорания. Её днище – это одна из камерных стенок. Она воспринимает значительное давление газов. Само днище может быть плоским, вогнутым, выпуклым или фигурным. Опять-таки, его форма выбирается при учете типа двигателя, а также камеры сгорания.
Нельзя не упомянуть про такой механизм, как цилиндро-поршневая группа. Главные дефекты блоков цилиндра – это трещины, сколы и износ. Эти неисправности устанавливаются после тщательного осмотра, опрессовки и обмера цилиндра. При этом процессе на блок нужно установить головку или же чугунную плиту (обязательна резиновая прокладка). Вообще, данная группа отличается жаростойкой сталью и масляным охлаждением, которое осуществляется за счет циркуляционной общей системы смазки главного дизеля. Если обеспечить хороший уход механизму и качественное масло, то можно легко увеличить срок работы поршней и цилиндров.
И еще один механизм – шатунно-поршневая группа. Поршень – литой и алюминиевый. Наружная поверхность обладает весьма сложной формой. Поршневой палец – полый и стальной, он свободно вращается во втулке шатуна и поршневых бобышках. А кольца поршня выполнены из чугуна. И, конечно же, шатун – кованый и стальной. В его верхней головке имеется втулка из смеси стали и бронзы, что положительно отражается на работе всей группы.
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.
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:
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.
Ликбез: ЦПГ- цилиндро-поршневая группа.
Сегодня поговорим о ЦПГ — цилиндро-поршневой группе. Поршень и цилиндр — главные составляющие двигателя бензопилы, а двигатель это ее «сердце». Поэтому при эксплуатации бензиновой пилы необходимо уделять внимание профилактике и контролю состояния цилиндро-поршневой группы постоянно. Кроме того, что неудовлетворительное ее состояние влияет на правильную работу пилы, ее мощность, приемистость и другие характеристики, так еще и стоимость ЦПГ часто может доходить до половины стоимости всей бензопилы. Так что уделим время этому важному узлу, расскажем, что входит в состав ЦПГ, рассмотрим неисправности, некоторые особенности ЦПГ бензопил.
ЦПГ бензопилы
Устройство ЦПГ
Итак, что входит в состав ЦПГ( цилиндро-поршневой группы):
ЦПГ это основной узел двигателя, неисправности которого неизбежно ведут к дорогостоящему ремонту. Для поддержания его в рабочем состоянии необходимо лишь четко следовать инструкции и соблюдать некоторые общие правила:
Неисправности ЦПГ бензопилы:
Все эти и другие не такие распространенные неисправности в итоге приводят к задирам на стенках цилиндра или поршня, что в свою очередь приводит к замене полностью цилиндро-поршневой группы.
Как диагностировать в результате чего возникли задиры?
Первым делом снимите глушитель и в образовавшемся окне осмотрите ЦПГ на предмет задиров.
Если задиры только со стороны глушителя, то это свидетельство того, что бензопилу перегрели.
Если задиры по всей окружности цилиндра и они равномерные и имеют большое истирание и темный цвет, то это свидетельство неправильно приготовленной топливной смеси.
задир при неправильной смеси
В случае если задиры имеют вид глубоких царапин, расположенных неравномерно, то это механические повреждения ЦПГ, которые возникают в случае попадания в цилиндр инородных тел или сколов деталей ЦПГ.
Задиры расположены в зоне кольца- плохое качество смеси. Так же возможно что пилу обкатывали «по-советски».
Вот основные причины и виды неисправностей ЦПГ. Если у Вас есть вопросы, то задавайте их в комментариях или в группе ВК.
Вот неплохое видео о диагностике ЦПГ:
Вы можете помочь в составлении рейтинга бензопил, проголосовав в опросе: «Составляем рейтинг бензопил»
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:
Как подбирать новые поршни?
Подбор поршней необходимо осуществлять в соответствии с ремонтным размером цилиндров. Цифра, на которую увеличивается диаметр детали, выбивается на ее днище. Каждый поршень подбирается индивидуально для получения зазора нужного размера. Его величина определяется путем протягивания специальной ленты-щупа между цилиндром и поршнем. Делается это при помощи динамометра с противоположной от разреза юбки стороны. Усилие на приборе при движении щупа сквозь зазор не должно превышать установленных пределов.
Более простой способ – это подбор поршня с расчетом на то, чтобы деталь свободно проходила по всей глубине цилиндра при легком нажиме руки, но не перемещалась под тяжестью собственного веса при вертикальном расположении цилиндра.
Помимо зазора, при подборе поршней нужно учитывать их вес. Максимальная разница в весе поршней одного комплекта не должна превышать 5 грамм.