Цилиндропоршневая группа двигателей и компрессоров. 100% инновационных элементов ЦПГ
миллиметра, в зависимости от величины диаметров цилиндров. К сожалению, эта разница, в той или иной степени характерна для всех двигателей, к тому же в процессе эксплуатации двигателей достигает значительных размеров, зачастую существенно превышая допустимые нормы.
Все это приводит к значительному износу нижнего торца компрессионного кольца, причем величина этого износа иногда соизмерима с износом рабочей поверхности кольца, и даже превышает его. Например, на «хорошо» поработавшем первом компрессионном кольце бензинового двигателя ЗМЗ износ рабочей поверхности составил – 0,43 мм, нижнего торца – 0,38 мм, верхнего торца – всего 0,03 мм. Чтобы объяснить механику активного износа нижнего торца компрессионного кольца, необходимо познать «физику» процесса его «обработки».
Обработанная таким образом поверхность имеет высочайший класс шероховатости (выше 10-го) и не имеет явно выраженных обработочных рисок, очевидно потому, что, очень незначительна величина перемещения торца кольца относительно полки поршневой канавки, слишком микроскопичны попадающиеся в зону «резания» твердые частицы, прошедшие масляный фильтр, и, конечно, само масло, способствующее «полированию». То есть, в процессе эксплуатации двигателя смазочно-охлаждающее масло постепенно (в начальный период приработки деталей более активно) трансформируется в полировальную пасту, полученную естественным образом.
Незначительные расстояния относительных перемещений «обрабатываемой» поверхности и нижней полки поршневой канавки и очень большая их частота могут убедить в том, что идет «процесс резания», то есть износ нижнего торца кольца. Причем верхний торец «обрабатывается» на порядок меньше нижнего.
Вполне очевидно, что процессы «трения – износа» рабочей поверхности кольца и его нижнего торца различны хотя бы потому, что при шабрении гильзы цилиндра кольцо, находясь в постоянном контакте со стенкой цилиндра, перемещается с огромными скоростями на относительно большие расстояния. Например, при ходе поршня 80 мм и скорости вращения коленчатого вала 3000 мин-1, скорость перемещения поршня (считай скорость шабрения гильзы цилиндра) составляет 6 м/с. В то время, как скорость перемещения нижнего торца кольца (сжатие в НМТ и разжим в ВМТ), при разнице диаметров внизу гильзы цилиндра и вверху 0,2 мм (что допустимо для большинства двигателей), составляет 0,02 м/с, т.е. в 300 раз меньше, чем при шабрении. Но зато сила прижима (сила резания) значительно больше для нижнего торца кольца, чем для его рабочей поверхности.
Износ нижнего торца компрессионных колец приводит к увеличению зазора между верхним торцом кольца и верхней полкой поршневой канавки, способствующего прорыву сжимаемого воздуха, топливовоздушной смеси и рабочих газов из цилиндра в поршневую канавку и далее в картер двигателя. Кроме того, копоть и сажа, снимаемые со стенки цилиндра верхним торцом кольца, через повышенный зазор попадают в придонную полость поршневой канавки,