Вибрация поршневого кольца может возникать особенно на бензиновых двигателях при средней нагрузке и высокой частоте вращения коленчатого вала. Под вибрацией понимают как отделение кольца от нижней поверхности прилегания, так и утрату уплотняющей функции кольца из-за отсутствия его радиального прилегания к стенке цилиндра (уменьшение давления кольца). И то, и другое приводит к снижению мощности и высокому расходу масла, так как уплотнительная функция кольца нарушается или перестает выполняться вовсе.
ОСЕВАЯ ВИБРАЦИЯ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА
Осевая вибрация поршневого кольца начинается, как правило, на стыковых концах и передается от них к остальной части кольца. Из-за своего открытого положения стыковые концы склонны отделяться от нижней опорной поверхности, особенно при неблагоприятных условиях эксплуатации. От вибрирующих стыковых концов колебание передается в виде волны к остальной части поршневого кольца.
ВНИМАНИЕ!
По причине меньших сил инерции, более плоские кольца менее склонны к вибрации. Повышенное давление прижима, действующее на стыковые концы, препятствует возникновению вибрации.
Причины возникновения осевой вибрации поршневого кольца
- Слишком большой зазор кольца по высоте
- Снижение упругости кольца (износ) и вследствие этого ухудшение усилия его прижима в области стыковых концов, особенно у поршневых колец с грушевидным распределением радиального давления
- Механический контакт поршня с головкой блока цилиндров, возникший из-за допущенных при ремонте ошибок, особенно у дизельных двигателей (Рис. 1)
- Детонационное сгорание, вызванное неправильной работой системы управления двигателем (смесеобразование, зажигание) и/или низким качеством топлива (слишком низкое октановое число, примеси дизельного топлива)
- Изношенные кольцевые канавки
- Слишком малое пространство для газов на дне канавки из-за oтложений масляного нагара (причина: слишком высокая температура сгорания) и/или некачественное моторное масло
РАДИАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА
В результате увеличения давления газов на рабочую поверхность кольца в процессе сгорания (Рис. 2), соотношение сил на короткое время нарушается,
поршневое кольцо отделяется от pабочей поверхности цилиндра и больше не обеспечивает надлежащего уплотнения. Постоянное повторение этого процесса вызывает вибрацию поршневого кольца.
Причины возникновения радиальной вибрации поршневого кольца
- Износ поршневого кольца (уменьшение радиальной толщины) и, как следствие, уменьшение усилия прижима кольца к стенке цилиндра, а также ослабление жесткости кольца
- Некруглость отверстия цилиндра и вызванное этим увеличение давления сгорания, воздействующего на зазор между рабочей поверхностью поршневого кольца и стенкой цилиндра
- Перекос поршня в результате изгиба шатуна: вследствие перекоса поршня траектория вращения кольца в отверстии цилиндра имеет слегка овальную форму. При этом на той стороне цилиндра, к которой поршень прилегает хуже, в зону жарового пояса и в зазор между поршневым кольцом и стенкой цилиндра проникает большее количество отработанных газов.
- Чрезмерный износ pабочей поверхности поршневого кольца в виде чрезмерной выпуклости, из-за слишком большого зазора кольца по высоте
- Повреждение кромок кольца в результате некачественно выполненного хонингования (образование металлической оболочки): кромки кольца крошатся (особенно у простых литых колец без покрытия рабочей поверхности), газы проникают в зазор и отделяют кольцо от pабочей поверхности цилиндра.