На двух кольцах

ПОИСК

Деталей в автомобиле великое множество. Неважных нет, но и среди них есть такие, совершенствование которых не прекращается ни на день. Одна из таких деталей - маслосъемное кольцо. Технологию его производства постоянно улучшают и за рубежом, и у нас. Появляются новые предприятия. Специалисты одного из них - компании "Стирлинг Инжиниринг" (Московская область) поделились с нами своим видением ситуации.

У ВСЕХ НА СЛУХУ

Экологические проблемы, порождаемые тепловыми двигателями, должны сегодня беспокоить каждого здравомыслящего человека, а для самих двигателистов это и подавно головная боль. Основных путей решения проблем два - совершенствование рабочего процесса и доработка цилиндро-поршневой группы. Причем работы эти необходимо вести параллельно: от "процесса" зависит выход окислов азота, концентрация СО, а конструкция колец и поршня определяет во многом содержание углеводородов СН.

Работа маслосъемного и компрессионных колец тесно взаимосвязана. Установка, например, чугунного маслосъемного кольца коробчатого типа, как правило, подразумевает, что верхнее компрессионное будет "минутным" (с наклоном рабочей поверхности на одну угловую минуту) или, как еще говорят, скребкового типа. Оно помогает собрать остатки масла, с которыми маслосъемное не справилось.

Ныне все больше производителей отдают предпочтение составным маслосъемным кольцам. Они лучше коробчатых прилегают к цилиндру, особенно при перекладках поршня, и обеспечивают более равномерное давление на стенки (см. рис. 1а, б, в и комментарии). Правда, и с ними есть сложности - это форма расширительного пружинного элемента. Очень непросто обеспечить податливость верхнего и нижнего колец и одновременно необходимое удельное давление на стенку цилиндра (см. рис. 2а, б и комментарии). Иными словами, составное маслосъемное кольцо, по идее, лучше коробчатого, но наличие "вторичных" проблем не позволяет эти преимущества в полной мере реализовать. Замкнутый круг?

ВЫХОД ЕСТЬ

Чтобы не возникало сомнений, почему малоизвестная российская фирма набралась смелости взяться за проблемы, которыми заняты лучшие мировые производители колец, специалисты "Стирлинг Инжиниринг" напомнили: корни их предприятия и основные наработки уходят в начало шестидесятых, в НИИтракторсельхозмаш. В семидесятые уже были достигнуты серьезные по тем временам успехи, хотя сегодня тот уровень может вызвать лишь добрую улыбку. Но дело не остановилось. В 90-х годах были международные патенты Великобритании, ФРГ, Японии, Франции и небольшое производство колец для ремонта эксплуатируемой у нас импортной техники. А вот основным, самым свежим наработкам три-пять лет от роду. Теперь к сути.

Усилия российских специалистов были направлены на то, чтобы, опираясь на наиболее перспективную схему работы маслосъемного кольца, показанную на рис. 2б, заставить деталь работать продолжительно, обеспечивая нормальное, а главное, стабильное во времени давление на стенку. И самое главное (что в конце концов удалось) - изготовить расширитель не методом вырубки металла, как делают сегодня все, а последовательными процедурами гибки и плющения.

В результате крипостойкость (способность пружинного элемента сохранять свои свойства) в два с половиной раза превысила требования международного стандарта ISO 6627. За пять часов нагретые до 250°С пружинные элементы теряют лишь 10% "упругости" при допустимых по стандарту 25%. На таком расширителе нет острых кромок, снижающих подвижность кольца. И, что примечательно, технология позволяет делать на 30% больше изгибов (см. фото).

Знакомясь с результатами множества испытаний, проведенных на ВАЗе, ЗМЗ, в НИЦИАМТ и других организациях, мы выделили в первую очередь две темы.

Первая: всерьез рассматривается вопрос о возможности работы одного из отечественных автомобильных двигателей всего на двух кольцах - одном компрессионном и одном маслосъемном, о котором идет речь (пока испытания не завершены и решение не принято, нас просили героев не называть).

Вторая: при установке нового маслосъемного кольца на карбюраторный двигатель VAZ 21083 (без использования нейтрализатора) содержание СН в его выхлопе приблизилось к норме Евро III (рис. 3). А это уже прорыв!

Рис. 1. Один из недостатков маслосъемного кольца коробчатого типа (а): при перекладке поршня или под действием иных факторов оно начинает работать лишь частью своей поверхности (б), что ухудшает снятие масла с зеркала цилиндра и приводит к повышенному износу. Подобное наиболее заметно в двигателях со значительным износом деталей цилиндро-поршневой группы. Составное кольцо при этом продолжает нормально работать, поскольку его нижняя и верхняя части независимы друг от друга (в).

Рис. 2. Самая сложная деталь составного маслосъемного кольца - расширитель. Ему нужно одновременно обеспечить податливость полуколец и необходимое удельное давление на стенку цилиндра. В варианте, показанном на рис. а, обеспечивается изгибная податливость полуколец, здесь расширитель имеет мощную внутреннюю часть (обращенную к цилиндру). Недостаток - подгибание полуколец при работе, истирание их углов и в перспективе - потеря эффективности. В варианте на рис. б полукольца свободны в радиальном направлении, так что отмеченных только что недостатков здесь нет. И все же податливая внутренняя часть расширителя с трудом обеспечивает хорошее прилегание, что со временем тоже приводит к потере эффективности.

Рис. 3. Содержание углеводородов СН в выхлопе двигателя VAZ 21083 (850 об/мин).

Внизу - расширитель обычного кольца, вверху - цельногнутый с более частыми "сгибами".

А это дальняя перспектива - четыре "полукольца" вместо двух.