Los anillos y tapas raspadores de aceite son uno de los componentes más importantes del motor de un automóvil. Para realizar reparaciones competentes, es importante saber qué son estas piezas, cómo encontrarlas y reemplazarlas.
Los anillos raspadores de aceite (o pistón) se consideran los elementos más importantes de un motor de combustión interna. El conjunto completo suele estar formado por tres tipos de anillos: compresión superior, rascador de aceite de compresión y rascador de aceite inferior. Todos ellos son responsables de una gran cantidad de parámetros. Estos incluyen: consumo de aceite y combustible, potencia del vehículo, su capacidad de arranque y toxicidad de los gases de escape.
Función principal anillos de pistón- Se trata de la eliminación de calor del pistón. Si esto no sucede, pueden aparecer diversos defectos o incluso atascos en el pistón. Además, los anillos garantizan la máxima estanqueidad de la cámara de combustión: evitan la entrada de gases al cárter del motor y minimizan la entrada de aceite en la cámara.
Los anillos pueden constar de dos o tres componentes. Los primeros incluyen el anillo en sí y el resorte, realizado en forma de espiral. Gracias a esto, se consigue la máxima flexibilidad de los elementos y el ajuste más perfecto del anillo. La estructura, compuesta por tres elementos, contiene un resorte distanciador y dos placas de acero. Este diseño permite conseguir la máxima estanqueidad a lo largo de todo el perímetro de contacto de los anillos y ha encontrado aplicación en motores de gasolina.
Principio de funcionamiento de los anillos rascadores de aceite.
El anillo de compresión soporta las cargas más pesadas, ya que experimenta la presión de gas más alta y la temperatura más alta. Estos anillos están hechos de acero aleado y en su superficie se aplica un revestimiento resistente al desgaste.
A - apariencia, b - disposición de los anillos en el pistón, c - anillo raspador de aceite compuesto; 1 - anillo de compresión, 2 - anillo raspador de aceite, 3 - discos planos de acero, 4 - expansor axial, 5 - expansor radial
A medida que se acerca al punto crítico, la cantidad de aceite en la parte superior disminuye y la presión y la temperatura aumentan. La velocidad del movimiento disminuye y la parada provoca la ruptura completa de la película lubricante. Todo esto significa que el anillo de compresión experimenta una fricción seca, lo que significa que se desgasta con bastante rapidez.
Los anillos raspadores de aceite de compresión están sujetos a menos tensión, pero realizan dos funciones a la vez: drenar el aceite del motor al cárter y mantener la compresión en el cilindro. En este sentido, tienen una forma cónica con cierto ángulo inclinación
Los anillos raspadores de aceite experimentan la menor carga y son responsables únicamente de drenar el aceite al cárter del motor. Para ello, están equipados con dos correas, entre las cuales se recoge el aceite restante y a través de un borde especial en la parte inferior se descarga al cárter del motor.
Comprobación del estado de los aros del pistón.
Como ya comprenderás, el modo de funcionamiento de los anillos es extremadamente complicado. Esto se debe a la enorme presión, la fricción y el aumento de temperatura. En este sentido se produce su desgaste natural, que suele producirse a partir de los 150.000 kilómetros. Sin embargo, muchos conductores afirman que su motor aguantó 500.000 kilómetros. Estos resultados sólo se pueden obtener con un funcionamiento muy correcto del vehículo; en otros casos, el desgaste de los anillos se produce bastante temprano.
La falla de los anillos de pistón antes de lo previsto generalmente ocurre cuando se usa aceite de baja calidad o se mezcla con otro. También es importante controlar el estado de los filtros de aire y de combustible, especialmente cuando se conduce por carreteras con mucho polvo. Sobre todo, no sobrecargue ni sobrecaliente el motor. Formación de carbono debido a temperaturas elevadas, favorece la aparición de anillos.
¿Cómo saber si los anillos de su pistón necesitan reparación? Para hacer esto, debe prestar atención al consumo de petróleo. El aumento del consumo de lubricante es el primer signo de fallo del segmento del pistón. El aceite entra en la cámara de combustión y sale humo azulado por el tubo de escape.
Además, el mal funcionamiento de los anillos del pistón se puede juzgar por la contaminación de las bujías y las fugas y evaporaciones de aceite en los lugares de instalación de juntas y sellos.
Descarbonización de aros de pistón: ¿para qué sirve?
Si se detectan depósitos de carbón, no es necesario reemplazar los anillos del pistón. Los conductores experimentados han encontrado desde hace tiempo una forma comprobada de deshacerse rápidamente de los depósitos de carbón y devolver la vida a los anillos atascados. Para ello, se prepara una mezcla especial, que contiene queroseno y acetona en cantidades iguales. Se desenroscan las bujías y se vierte la mezcla preparada en los orificios. Después de 9 horas, apriete las bujías y arranque el motor. Después de esto, deberás recorrer unos 15 kilómetros a máxima velocidad. Al final del procedimiento, asegúrese de cambiar el filtro de aceite y aire.
Además de utilizar recetas populares, puede comprar un descarbonizador de anillos de aceite especial en la tienda. Su efecto suele limitarse a 15 minutos.
Levante la parte del automóvil cuyas ruedas conducen (por ejemplo, tracción delantera; la parte delantera cuelga). Pon la última marcha, desenrosca las bujías y gira la rueda hasta que los pistones estén en la posición media. Para el control, puede utilizar las marcas ubicadas en el volante del cigüeñal y el bloque. Luego de esto, vierte el descarbonizador en los orificios de las bujías y espera el tiempo según las instrucciones de la etiqueta. Para lograr un mejor efecto, puedes girar la rueda de vez en cuando.
El último paso es arrancar el motor con el motor de arranque torcido en punto muerto. Esta acción es necesaria para exprimir el líquido restante y los depósitos de carbón del motor. Luego atornille las bujías, arranque el motor y déjelo en ralentí durante 15 minutos.
No se alarme si el motor no arranca inmediatamente y sale humo sospechoso del tubo de escape. Todo esto es absolutamente normal.
Reemplazo de anillos de pistón con sus propias manos - Video
La descarbonización sólo puede ayudar a eliminar la aparición de depósitos de carbón. Si los anillos están muy desgastados, deben sustituirse inmediatamente.
Al comprar un nuevo juego de anillos, dé preferencia únicamente a piezas de calidad. No tenga miedo del alto precio, ya que los análogos baratos pueden hacer que el motor funcione normalmente durante solo unos pocos miles de kilómetros. Asegúrese de que el material utilizado para fabricar los anillos coincida con el material del motor. Este es uno de los criterios principales.
El siguiente paso es drenar el aceite y quitar todos los componentes que impiden que los pistones se salgan del bloque. Retire el filtro de aire, la bomba de combustible y desatornille los pernos de montaje del distribuidor de encendido. Luego retire el engranaje del árbol de levas, desenrosque la tapa de la culata y retírela. Después de esto, desatornille las carcasas que sujetan los cojinetes del árbol de levas.
Tan pronto como se abre el acceso al árbol de levas, se extrae junto con el sello de aceite. La pieza se instala de modo que el pistón esté en el punto muerto superior. Se apaga la vela y se inserta una varilla especial en el orificio, lo que evitará que la válvula se caiga. Con un extractor especial, se comprime el resorte de la válvula y se extraen dos galletas con unas pinzas. Para sacar los anillos, también es necesario utilizar un dispositivo especial.
La instalación de anillos nuevos se realiza en orden inverso; sin embargo, antes de presionarlos, asegúrese de lubricarlos con aceite de motor. Es muy importante no mezclar los lados, ya que esto puede provocar un mayor consumo de aceite.
Teniendo en cuenta el principio de funcionamiento de un motor de combustión interna, se puede entender que los procesos principales tienen lugar en los cilindros. Además, esto requiere la creación de ciertas condiciones, una de las cuales es garantizar la estanqueidad de la cámara de combustión, el espacio ubicado sobre el pistón. Además, el pistón en sí es un elemento móvil que se mueve dentro del cilindro, es decir, existe una conexión deslizante entre ellos.
Vale la pena señalar que el diámetro del pistón debe ser menor que las dimensiones internas del cilindro. Y todo porque los procesos que tienen lugar en los cilindros van acompañados de la liberación de una cantidad importante de calor. Debido a la exposición a altas temperaturas, los metales se expanden. Si el diámetro del pistón fuera igual al del cilindro, se produciría un atasco al calentarse. Resulta que hay un espacio entre estos elementos, es decir, no habrá estanqueidad. Para resolver este problema, se añadió otro elemento al diseño del CPG: anillos especiales montados en los pistones.
Dispositivo de pistón
Estos elementos de la GPC tienen una serie de funciones importantes:
- Garantiza la estanqueidad de la cámara de combustión.
- Regulan la cantidad de lubricante que se utiliza para lubricar las paredes del cilindro y también evitan que entre en el espacio sobre el pistón.
- El calor se elimina del pistón al cilindro.
El funcionamiento de los anillos de pistón se produce en condiciones bastante difíciles: exposición a altas temperaturas, cargas mecánicas importantes que surgen no solo de la exposición constante a los gases, sino también del aumento de la fricción debido a la falta de lubricante en el área de la parte inferior del pistón. 
Un anillo no haría frente a las tareas, por lo que se instalan varios elementos en el pistón, cada uno de los cuales realiza funciones específicas. Todos los anillos de pistón se dividen en dos tipos:
- compresión (diseñada para garantizar la estanqueidad);
- raspador de aceite (ajustar la cantidad de lubricante en el CPG).
La cantidad total puede variar y depende de las características de diseño de la central eléctrica. La más extendida es la disposición de tres anillos (2 - compresión, 1 - raspador de aceite). Pero hay motores en los que su número puede llegar a 7 piezas. Y, por ejemplo, en los motores de dos tiempos solo se instalan dos válvulas de compresión y no se utiliza el raspador de aceite.
Todos los anillos utilizados son del tipo abierto. Es decir, no son macizos (sería simplemente imposible instalarlos en la ranura del pistón) y tienen un corte que, por cierto, también juega un papel importante.
En estado expandido, los anillos tienen forma de óvalo y la distancia entre los extremos es significativa. Esto permite colocarlo fácilmente en el pistón e instalarlo en una ranura especial del mismo. Cuando se asienta en el cilindro, toma la posición correcta. forma redonda, lo que garantiza un ajuste en toda la circunferencia, mientras que el corte (bloqueo) se reduce y este espacio es de solo 0,15-0,5 mm. Esta brecha es térmica y su tarea es compensar las dimensiones como resultado de la expansión térmica.
Dado que hay un espacio, los gases pueden atravesarlo y llegar al espacio debajo del pistón. Para eliminar este factor, se instalan dos anillos de compresión. Crean una junta llamada laberíntica, en la que el cierre del primer anillo se gira 180 grados. respecto del segundo. Pero ni siquiera esta solución garantiza un sellado completo del espacio situado encima del pistón y algunos gases penetran en el cárter.
Vídeo: Teoría del ICE: Anillos de pistón (Parte 2)
Tenga en cuenta que la instalación de un tercer anillo de compresión adicional, aunque permite reducir las fugas, al mismo tiempo la fuerza de fricción en el CPG aumenta considerablemente, por lo que esta solución no es práctica.
Anillos de compresión
La carga principal recae sobre el primer anillo de compresión, ubicado más cerca del fondo del pistón. Su tarea principal es asegurar la estanqueidad de la cámara de combustión. Es el que mayor exposición a altas temperaturas y presión de gas experimenta, y todo ello en condiciones de falta de lubricante. Para minimizar la fricción entre la pared y el anillo, la superficie de trabajo de este último se redondea. Además, un inserto de molibdeno o cromo rociado sobre la superficie puede reducir el desgaste del anillo superior cuando se opera en condiciones difíciles, pero él mismo está hecho de hierro fundido elástico de alta resistencia, pero a veces también se usa acero.
Video: Teoría 2.0 ICE: Error al instalar el anillo del pistón raspador de aceite
Cabe destacar que los gases de trabajo participan en la estanqueidad de la cámara de combustión. Para ello, la altura del anillo es ligeramente menor que la altura de la ranura. A través del espacio formado, los gases penetran en la ranura y comienzan a ejercer presión sobre la superficie interior del anillo, presionándolo aún más contra la pared.
Algunos fabricantes producen los llamados anillos de compresión "de una sola pieza". De hecho, consta de dos anillos planos que, una vez asentados en el pistón, giran 180° entre sí mediante bloqueos. De hecho, este diseño permite complicar el sello laberíntico, reduciendo así la cantidad de gases que pasan.
El segundo anillo de compresión tiene dos propósitos. En primer lugar, es un elemento de junta laberíntica y evita la penetración de gases que han atravesado el anillo superior hacia la cavidad del subpistón. Y en segundo lugar, participa en el ajuste de la cantidad de lubricante en las paredes del cilindro. Este elemento tiene una forma específica de la superficie de trabajo (cónica o en forma de L). Esta superficie actúa como un raspador, eliminando el exceso de lubricante de las paredes y descargándolo al anillo raspador de aceite. Por eso también se le llama raspador.
Dado que requiere una carga significativamente menor que el primero, en su diseño no se utiliza pulverización de alta resistencia; está hecho completamente de hierro fundido dúctil.
Anillos rascadores de aceite
La tarea de los anillos raspadores de aceite es ajustar el espesor de la película de aceite en las paredes del cilindro, es decir, ajustar, y no eliminar completamente el lubricante. Si no hay suficiente aceite, la fuerza de fricción aumentará, lo que provocará un rápido desgaste de los aros, así como la posible aparición de rayaduras en las paredes del cilindro. Durante la combustión en la cámara de combustión, una gran cantidad se depositará en todas las superficies del interior.
Estructuralmente, este elemento es el más complejo y es el único que dispone de orificios de drenaje para drenar el aceite extraído. Se pueden utilizar dos tipos en automóviles:
- En forma de U.
- Compuesto.
Los elementos de trabajo del anillo en forma de U son dos bordes que raspan el lubricante de las paredes. Además, el aceite extraído por el borde superior pasa a través de los orificios de drenaje y fluye hacia abajo a través de los canales practicados en el pistón. El lubricante raspado por el borde inferior baja por las paredes de la falda del pistón y del cilindro.
Video: Insertamos pistones en el bloque de cilindros.
Para asegurar la presión necesaria a la superficie, se utilizan expansores tangenciales especiales:
- espiral;
- laminar;
Estos expansores se instalan en la ranura del pistón debajo del segmento. Para un expansor en espiral, se hace una ranura especial en la superficie interior del anillo.
Los anillos raspadores de aceite compuestos se distinguen por un diseño plegable que incluye varios elementos, a saber, dos placas anulares planas (hechas de acero y recubiertas de cromo), entre las cuales se colocan dos expansores: tangencial y axial. En algunos casos, sólo se utiliza un expansor, lo que permite la expansión en ambas direcciones.
Fallas basicas
Dado que estos elementos CPG están en contacto constante con la pared del cilindro, su principal mal funcionamiento es el desgaste de las superficies de trabajo. La vida útil de estos elementos depende en gran medida del material de fabricación y de las condiciones de funcionamiento, y puede variar de 150 mil a 1 millón de kilómetros.
Pero el incumplimiento de las normas de funcionamiento puede reducir significativamente su vida útil. El recurso puede verse afectado por:
- Intempestivo en la central eléctrica.
- Uso de combustible de baja calidad.
- Uso frecuente del coche en atascos o desplazamientos cortos.
- Creando cargas excesivamente grandes en la central eléctrica.
- Sobrecalentamiento del motor.
Los principales signos de un desgaste severo de los aros de pistón son una fuerte caída de la compresión, como resultado de lo cual la potencia y el rendimiento dinámico del automóvil disminuyen y el consumo de combustible aumenta, así como un aumento significativo del consumo de lubricante.
Los aros de pistón forman un sello entre la pared del cilindro y el pistón. Debe proporcionar un buen sellado en todo el plano del cilindro en un amplio rango de temperaturas. En los motores de cuatro tiempos, se utilizan con mayor frecuencia tres anillos, de los cuales dos son anillos de compresión y un anillo raspador de aceite inferior.
- Los anillos de compresión proporcionan un sello confiable entre el cilindro y el pistón para sellar la cámara de combustión.
- Eliminación de calor del pistón a las paredes del cilindro.
- Los anillos raspadores de aceite eliminan el exceso de aceite de las paredes del cilindro, evitando que entre en la cámara de combustión. Sin embargo, no se retiran por completo, sino que se ajustan, dejando la cantidad necesaria de aceite para los anillos de compresión.
Primer anillo de compresión
Diseñado únicamente para evitar la penetración de gases en expansión en la cámara de combustión. Durante el ciclo de carrera de potencia, el aumento de presión en la cámara de combustión fuerza al primer anillo de compresión hacia el fondo de la ranura del pistón y lo presiona con más fuerza contra las paredes del cilindro, proporcionando así un aislamiento suficiente de la cámara de combustión. La presión en la ranura del anillo se mantiene durante las carreras posteriores.
logrando descender. El espacio entre el anillo y la ranura es 0,04-0,08 milímetros
Protege el segundo anillo de las altas temperaturas de combustión y reduce la carga. Tiene la mayor transferencia de calor del pistón al cilindro; aproximadamente el 50-60% del calor eliminado del pistón al cilindro se produce en los anillos de compresión. Parte de los gases se abre paso, el segundo anillo comienza a realizar sus funciones, más sobre eso más adelante.
El primer anillo de compresión está hecho de hierro fundido de alta calidad, capaz de soportar altas temperaturas y cargas y al mismo tiempo tiene un bajo coeficiente de expansión térmica. Durante el funcionamiento del motor, la temperatura del anillo alcanza los 180-210°C, en el punto muerto superior donde prácticamente no hay lubricación debido a la fricción, otra alta temperatura. La superficie de trabajo exterior del anillo suele tener un revestimiento especial para reducir la fricción. Puede tratarse de superficies de plasma de molibdeno, cermet y cerámica. El tipo más común es el revestimiento de cromo, que tiene un color gris mate (aplicado mediante galvanoplastia) y una peculiar estructura porosa que le permite retener el aceite para reducir aún más la fricción. Las superficies restantes son negras debido al fosfatado. El recubrimiento proporciona propiedades antifricción y anticorrosión.
Los anillos de compresión no están hechos completamente redondos, sino que tienen una forma de arco compleja en estado libre y un espacio en los extremos bastante grande. Una vez que el anillo esté en su lugar en el pistón y se inserte en el cilindro, proporcionará una fuerza de sujeción uniforme en cualquier punto de la circunferencia.
Segundo anillo de compresión
Funciona en condiciones más favorables y cumple la función de un sello adicional, además, gracias a su forma especial, ayuda al raspador de aceite a eliminar el exceso de aceite, dejando solo una película de aceite en la superficie del cilindro. La temperatura media del anillo en el modo de funcionamiento es de 150 - 170 °C. El espacio entre el segmento y la ranura del pistón es ligeramente menor que el primero. 0,03-0,06mm. La variedad de formas de anillos determina el desempeño de determinadas funciones. Como distribuir la carga en la ranura, reducir la fricción de la falda del pistón mediante aquaplaning con aceite, eliminar el exceso de aceite.
El chaflán en el interior del anillo determina en qué dirección se doblará el anillo. Si el chaflán está en la parte inferior, entonces el anillo, después de calentarse, girará su superficie exterior hacia abajo, como se muestra en la imagen. Y en consecuencia, si el chaflán está arriba, la superficie de trabajo del anillo girará hacia arriba.
Anillo rascador de aceite
Debajo de los anillos de compresión se encuentra un anillo raspador de aceite, que realiza la función de eliminar el exceso de aceite de las paredes del cilindro.
Una gran cantidad de aceite que penetra a través de los anillos de compresión hasta la cámara de combustión tiene un efecto negativo sobre el rendimiento del motor. Durante el funcionamiento, el aceite ardiendo se deposita en las paredes de las válvulas, la cámara de combustión, las bujías y el fondo del pistón. Los depósitos grandes se calientan mucho, lo que aumenta la probabilidad de detonación. Las válvulas de escape están sujetas a un mayor estrés térmico.
La fina capa de película de aceite que dejan los anillos raspadores de aceite reduce la fuerza de fricción de los anillos de compresión, aumentando su durabilidad. A diferencia de los raspadores de aceite de compresión, la presión del gas de funcionamiento no los presiona contra el plano de la ranura en el pistón y las paredes del cilindro, por lo que tienen expansores axiales y radiales especiales.
Por diseño se pueden distinguir dos tipos de anillos: en forma de caja Y tipografía ambos pueden tener extensores diferentes.
A medida que el pistón se mueve hacia abajo, los anillos raspadores de aceite raspan el exceso de aceite de las paredes del cilindro y lo dirigen a través de los orificios de drenaje del pistón hacia el cárter. Una cuña de aceite delante del anillo ayuda a lubricar eficazmente la falda deslizante del pistón. Las paredes del cilindro tienen una rugosidad, la llamada cariño. lo que permite retener la más fina capa de aceite para los anillos de compresión.
Los más comunes son los anillos apilados que constan de dos placas delgadas de acero (a menudo con diferentes revestimientos para reducir las espinas) y un expansor tangencial que realiza una expansión tanto axial como radial. Utilizado en motores modernos.
Características de la instalación de anillos raspadores de aceite.
Me gustaría llamar su atención sobre la instalación de anillos raspadores de aceite. No debería haber problemas con la compresión si sigues reglas simples, los instalas con las inscripciones hacia arriba (inscripciones, punto) y usas una herramienta especial.
Al instalar válvulas raspadoras de aceite, pueden surgir dificultades si no hay inscripciones o si el bloqueo del expansor está instalado correctamente. Veamos esto con más detalle. Si no hay inscripciones, entonces no importa de qué lado coloque el anillo y cuál estará arriba y cuál abajo (con incrustaciones).
A menudo se producen errores al instalar el pistón en el cilindro, incluso si se utiliza una abrazadera especial para apretar los anillos del pistón. La peculiaridad es la siguiente. Al montar el anillo raspador de aceite, se debe prestar atención al bloqueo del expansor y a la corrección de su acoplamiento. Para mayor claridad, vea la imagen a continuación.
Durante la compresión de los anillos en el pistón, el bloqueo del expansor del anillo raspador de aceite puede saltar de su posición correcta y superponerse, formando una espiral, por lo que las placas caen a través del expansor y esto provocará raspaduras en las paredes del cilindro y ranuras del pistón. Para evitarlo, se debe colocar la abrazadera de apriete como se muestra en la imagen.
Siguiendo reglas simples, instalará correctamente los anillos en el cilindro.
Al estudiar los principios de funcionamiento de un motor de combustión interna, se observó que la conexión deslizante entre el pistón y el cilindro está sellada, es decir, los gases bajo presión en el espacio sobre el pistón no penetran entre el pistón y las paredes del cilindro. en el cárter del motor. El objetivo principal de los aros de pistón es garantizar una estanqueidad aceptable. Cabe señalar que una pequeña parte de los gases de la cámara de combustión todavía penetra en el espacio interno del cárter, incluso en un motor nuevo y en perfecto estado de funcionamiento. Un sello que utiliza anillos de pistón se denomina técnicamente sello de tipo laberinto; en sellos de este tipo siempre se produce alguna fuga de gas. Pero esta fuga en un motor en funcionamiento suele estar en el rango de 0,5 a 1,0%.
Los gases que se encuentran en el cárter del motor se denominan gases del cárter. A medida que se desgasta el grupo cilindro-pistón del motor, aumenta la cantidad de gases del cárter.
Además de sellar, los aros de pistón realizan dos tareas más. Ajustan la cantidad de aceite en las paredes del cilindro necesaria para lubricar tanto los anillos como el pistón, y eliminan el calor del pistón a las paredes del cilindro.
Propósito de los anillos de pistón:
- Asegurar la estanqueidad entre las paredes del pistón y del cilindro.
- Regular la cantidad de aceite necesaria para lubricar la conexión pistón-cilindro y evitar que entre aceite en la cámara de combustión del motor.
- Eliminación de calor del pistón a las paredes del cilindro.
Los aros de pistón realizan estas tres tareas en condiciones muy difíciles bajo la influencia de altas temperaturas y cargas mecánicas. La tensión térmica de los aros del pistón se produce bajo la influencia de gases de trabajo calientes y bajo la influencia de la fricción de los aros contra las paredes del cilindro, que se produce en condiciones de falta de aceite en la parte superior del pistón.
La solución exitosa de estos problemas se logra tanto a través del diseño de los anillos como de la correcta selección del material para su fabricación.
Tipo de anillo
Anillos de pistón - diagrama
1.1. Inserto antidesgaste de molibdeno.
- Segundo anillo de compresión
- Anillo rascador de aceite
3.1. Placa raspadora de aceite superior
3.2. expansor tangencial
3.3. Placa raspadora de aceite inferior
Fotografía de una sección transversal del pistón de un motor de gasolina moderno con un juego típico de aros de pistón instalados de acuerdo con el diagrama que se muestra en la imagen superior.
Los anillos de compresión proporcionan la estanqueidad necesaria y los anillos raspadores de aceite regulan la cantidad de aceite en las paredes del cilindro. Es precisamente esto lo que se ajusta, no se elimina por completo, ya que una eliminación completa o excesiva de aceite provocará una falta de aceite en la conexión del pistón con las paredes del cilindro en la parte superior del pistón y el posterior atasco del pistón en la cilindro.
Anteriormente, los motores eran de baja velocidad y el número de anillos de pistón en un pistón alcanzaba entre 5 y 7. Pero casi todos los motores de gasolina modernos y los automóviles de alta velocidad motores diesel Tienen solo tres anillos de pistón en un pistón: dos anillos de compresión y un anillo raspador de aceite.
Aunque los pistones de los motores de los coches deportivos forzados, que funcionan constantemente a altas velocidades, pueden tener solo dos anillos. Y los pistones de los motores de automóviles diésel, para facilitar el arranque, pueden tener cuatro aros, tres de los cuales son aros de compresión.
Alguna terminología
- Terminar el despacho en estado libre
- Juego final en estado comprimido
- Torsión del anillo después de la compresión.
Anillos de pistón de compresión
Primer anillo de compresión (superior)
El anillo instalado en la ranura del pistón ubicado en el cilindro del motor debe adquirir una forma absolutamente redonda (esto se hace si la camisa del cilindro no tiene deformaciones) y presionarse contra la superficie del cilindro a lo largo de toda la circunferencia exterior del anillo de pistón. Para garantizar esto, el segmento elástico del pistón no está fabricado en forma de un círculo regular, sino en forma de un arco de radio variable, mayor que el diámetro del cilindro y que tiene un espacio (1) suficientemente grande entre los extremos de el anillo en estado libre. Cuando se instala en el cilindro, el anillo se comprime y el espacio (2) en la cerradura del anillo se vuelve 0,15 ? 0,5 mm. El valor exacto y máximo permitido de este espacio se indica en la documentación técnica del motor. Es muy importante garantizar un valor de espacio regulado; un espacio aumentado contribuye a la penetración de gases en el cárter del motor y a una disminución de la potencia. Pero aún más peligroso es el juego reducido en el bloqueo del segmento del pistón. Durante el funcionamiento, como resultado del calentamiento, el anillo se expande y, con una holgura reducida, puede producirse un atasco del anillo del pistón en el cilindro, lo que provocará la formación de raspaduras en la superficie del cilindro, rotura de las particiones entre anillos de del pistón, o rotura del propio segmento. Por lo tanto, es aceptable un ligero aumento del espacio, pero es inaceptable una disminución del espacio en el bloqueo del segmento del pistón.
Los principales fabricantes de aros de pistón producen aros con una holgura que disminuye gradualmente a partir de 0,1 mm; puede haber hasta 15 tamaños seleccionados.
Sin espacio libre al final mientras se reduce la altura del anillo
Algunos fabricantes de anillos de pistón producen anillos de pistón "sin holgura". Por supuesto, es imposible cambiar la propiedad natural de los metales de expandirse al aumentar la temperatura; un anillo instalado en un cilindro de motor sin holgura seguramente se atascará. Pero se pueden resolver muchas cosas con un diseño exitoso. En este caso, el segmento del pistón consta de dos segmentos planos instalados uno encima del otro y girados 180° entre sí. En este caso, el aro superior tiene la forma de la letra “ l ", y el anillo inferior se inserta en el hueco del anillo superior, por lo que la altura de dicho anillo no es mayor que la altura de un anillo estándar.
Érase una vez, las cerraduras de los segmentos de pistón de los motores antiguos de baja velocidad tenían una forma compleja para reducir la penetración del gas a través de la cerradura del anillo, pero en los motores modernos de alta velocidad la penetración del gas a través de la cerradura del anillo es insignificante. Por lo tanto, los anillos modernos tienen sólo una forma de cerradura rectangular.
Cerraduras de aro de pistón
Instalación correcta de aros de pistón.
El radio de arco variable del segmento del pistón no se toma arbitrariamente, sino que se calcula para proporcionar el diagrama necesario de la fuerza de presión del segmento contra las paredes del cilindro. Durante el funcionamiento, el segmento del pistón se desgasta de manera desigual. Como resultado de los experimentos, se determinó que el anillo se desgasta más intensamente en el área de la cerradura. Por lo tanto, el aumento inicial de la fuerza de presión del anillo en el área de bloqueo aumenta la vida útil del anillo.
Pero el diagrama de fuerza del aro calculado con precisión puede cambiar como resultado de una instalación no profesional del aro en el pistón. Los aros de pistón de compresión modernos y muy finos no se deben montar manualmente en el pistón. Para ello, es necesario utilizar un dispositivo especial que garantice una expansión uniforme del anillo en toda la circunferencia y limite la expansión máxima.
La instalación del anillo a mano, con una expansión mayor y desigual, reduce significativamente la vida útil del anillo.
Presionar los anillos de compresión contra las paredes de la camisa del cilindro.
Esta figura muestra que los gases de la cámara de combustión, a través del espacio entre la zona de fuego del pistón y la pared del cilindro y a través del espacio entre la pared divisoria y el anillo del pistón, ingresan a la cavidad interna del anillo del pistón. En este caso, la presión en la cavidad interna del anillo de compresión superior es casi igual a la presión en la cámara de combustión.
Debido a la presión del gas sobre la superficie interior del segmento, el segmento del pistón se presiona adicionalmente contra las paredes del cilindro. Algunos de los gases también entran en la cavidad interna del segundo anillo de compresión. Dado que el primer anillo de compresión estrangula la presión del gas, la presión en la cavidad interna del segundo anillo de compresión puede ser igual al 30 - 60% de la presión en la cavidad interna del primer anillo de compresión.
Teniendo en cuenta el hecho de que todos los procesos en el motor ocurren con bastante rapidez, la presión de las cavidades internas de los anillos del pistón no cae hasta la siguiente carrera de potencia; este fenómeno se llama acumulación de presión. La acumulación de presión garantiza un funcionamiento aceptable de los aros de pistón que han perdido parcialmente su elasticidad como resultado del envejecimiento o el sobrecalentamiento. Los aros de pistón que han perdido elasticidad funcionarán satisfactoriamente con cargas elevadas del motor, pero cuando el motor funciona con cargas bajas, los aros de pistón no proporcionarán el sellado necesario. Por lo tanto, los aros de pistón de un turismo de serie pueden considerarse útiles, ya que gracias a su propia elasticidad ejercen presión contra las paredes del cilindro.
Algunos fabricantes de segmentos de pistón afirman que hasta el 90% de la fuerza de presión sobre los segmentos de pistón proviene de la presión de los gases de trabajo del motor. Quizás los anillos con características técnicas similares sean adecuados sólo para motores deportivos especiales que funcionan constantemente en el rango de altas velocidades y cargas elevadas, pero es poco probable que un anillo de este tipo funcione con éxito en el motor de un automóvil de producción. Los anillos de pistón especialmente preparados, como muchas otras piezas del motor, pueden mejorar el rendimiento del motor en condiciones de velocidad y carga estrictamente definidas. Pero al mismo tiempo, esto empeorará significativamente el rendimiento del motor en otros modos.
Una dimensión operativa muy importante es el juego lateral entre el segmento y la ranura del pistón, ya que de ello depende la presión en la ranura del pistón. En promedio, esta brecha es igual a 0,04 ? 0,08 mm. El tamaño de este espacio también determina las cargas de choque en las particiones de los segmentos del pistón y, en consecuencia, el ruido del motor, que aumenta a medida que aumenta el espacio, o la probabilidad de atasco (pérdida de movilidad) de los segmentos del pistón a medida que aumenta el espacio. la brecha disminuye.
Muchos mecánicos de automóviles creen que los pistones no se pueden utilizar más debido al desgaste de la guía del pistón (faldón), pero normalmente el desgaste de la guía del pistón es insignificante. Por supuesto, si el pistón no funcionó en modo de falta de aceite y no se formaron marcas en la superficie del pistón y las paredes del cilindro.
De hecho, el pistón a menudo es rechazado debido al desgaste inaceptable de la ranura del anillo de compresión superior.
Durante la producción, tanto la altura de los aros del pistón como la altura de la ranura del pistón tienen alguna variación, por lo tanto, para asegurar el juego requerido, a veces es posible seleccionar un aro de pistón de la altura requerida.
Segundo anillo de compresión
La forma del segundo anillo de compresión es diferente de la forma del primer anillo de compresión. A veces debido a la forma peculiar. Superficie exterior El segundo anillo de compresión se llama anillo raspador.
Este anillo no sólo funciona como anillo de compresión, sino que también participa en la regulación de la cantidad de aceite en las paredes del cilindro, es decir, realiza parcialmente la tarea de anillo raspador de aceite. La parte inferior de la superficie de trabajo del segundo anillo tiene forma de raspador que, cuando el pistón se mueve hacia abajo, elimina el exceso de aceite de las paredes del cilindro. El anillo de compresión inferior funciona en condiciones mucho más ligeras. Tanto la temperatura en la zona del anillo como la presión del gas en el anillo (respectivamente, la fuerza de presionar el anillo contra la pared del cilindro) son significativamente menores en comparación con indicadores similares que afectan al anillo superior.
Ambos anillos de compresión sólo se pueden montar en una posición. La superficie superior del anillo del pistón de compresión está marcada con "T", "TOR" u otras. El anillo siempre se instala con esta marca hacia arriba. Anillo de pistón mal instalado, no funciona correctamente.
Anillos rascadores de aceite
Anillo de pistón de control de aceite
Los anillos raspadores de aceite están instalados debajo de los anillos de compresión del pistón. Sobre los pistones de los motores modernos. carros pasajeros Sólo está instalado un anillo raspador de aceite. Aunque los motores más antiguos, especialmente los destinados a uso estacionario, utilizaban varios anillos raspadores de aceite.
Los anillos raspadores de aceite están diseñados para regular la cantidad de aceite en las paredes del cilindro. El proverbio ruso no se aplica aquí: "No se pueden estropear las gachas con mantequilla". En las pilas de cilindros no debe haber tanto aceite como sea posible, sino exactamente el necesario. Una cantidad insuficiente de aceite provocará falta de aceite y, como resultado, un mayor desgaste de los aros del pistón, del pistón y de la superficie del cilindro. En algunas condiciones severas de funcionamiento del motor, en presencia de falta de aceite, puede producirse raspado de la conexión pistón-cilindro e incluso un atasco total del pistón en el cilindro.
Tampoco es deseable una cantidad excesiva de aceite en las paredes del cilindro. El exceso de aceite ingresa a la cámara de combustión del motor a través de anillos de compresión. Lo que conduce a un mayor consumo de aceite, la formación de depósitos de carbón en las paredes de la cámara de combustión, válvulas y bujías. Los depósitos de carbón del aceite quemado en la cámara de combustión y en las válvulas empeoran significativamente algunas especificaciones motor. Durante el funcionamiento del motor, el sistema de lubricación rocía una gran cantidad de lubricante en la cavidad interna inferior del cilindro, que es necesario para lubricar el pasador del pistón y enfriar el pistón.
Cuando el pistón desciende, el anillo raspador de aceite con sus bordes recoge el exceso de aceite de las paredes del cilindro y lo dirige a través de los orificios de drenaje en la ranura del pistón hacia la cavidad interna del pistón. Luego, el aceite fluye hacia el cárter de aceite y regresa al sistema de lubricación del motor.
Para un funcionamiento confiable del motor, debe haber una fina capa de aceite de un espesor específico en la pila de cilindros. La capa de aceite depende no sólo del anillo rascador de aceite, sino también de la calidad del tratamiento de las superficies, tanto de las paredes del cilindro como del pistón. A veces se puede escuchar la opinión de que cuanto más limpia esté pulida la superficie de la pared del cilindro, menor será la fuerza de fricción y mejor funcionará el motor. Actualmente, esto no es verdad. Las tecnologías actuales pueden producir superficies de cilindros con un acabado muy alto, pero la superficie pulida no retendrá aceite.
Durante el pulido final del diámetro interior del cilindro, se crea una estructura en su superficie interior que le permite retener la cantidad necesaria de aceite.
Malla en la superficie de la camisa del cilindro.
Estructura de la superficie del cilindro.
En primer lugar, el bruñido se realiza con un bruñidor de grano grueso. Para crear la estructura superficial necesaria, el afilador simultáneamente con el movimiento de rotación realiza movimientos alternativos verticales, como resultado de lo cual se forman diamantes en la superficie del cilindro. Después de esto, utilizando un pulidor suave y de grano fino, se crea una superficie plana de los diamantes.
La superficie de la falda del pistón no queda completamente lisa. El tamaño de grano requerido permanece en la superficie del pistón después del mecanizado.
Si la compresión de los aros del pistón de compresión, especialmente el superior, se realiza principalmente debido a la presión de los gases de trabajo, entonces los aros rascadores de aceite deben proporcionar compresión debido a su propia elasticidad. Esto lo garantiza el diseño de los anillos rascadores de aceite y la selección de los materiales con los que están fabricados.
El diseño del anillo raspador de aceite es más complejo que el del anillo de compresión. Los anillos raspadores de aceite tienen forma de caja y tienen dos caras para raspar el aceite y ranuras internas para drenar el aceite a los orificios de drenaje del pistón. En estos anillos suele insertarse un expansor radial accionado por resorte para garantizar la presión necesaria del anillo raspador de aceite contra las paredes del cilindro. En este caso con adentro El anillo está fabricado con una ranura en forma de U o de V para un resorte en espiral.
Se han generalizado los anillos raspadores de aceite compuestos, que constan de varias partes. Un anillo de este tipo suele constar de dos placas laterales planas de acero cromado, cuyos círculos exteriores son los elementos que eliminan el aceite de las paredes del cilindro. Las placas laterales se expanden mediante expansores radiales y axiales (expansores). A veces estos dos expansores se reemplazan por uno tangencial, que produce simultáneamente una expansión axial y radial del anillo rascador de aceite. En los motores de automóviles de producción, los más utilizados son los anillos rascadores de aceite de tres componentes, que consisten en placas laterales cromadas y un expansor tangencial.
Anillos rascadores de aceite compuestos de tres piezas
Normalmente, los anillos de pistón de compresión para motores de automóviles de producción se fabrican con calidades especiales de aleación duradera de hierro fundido, pero en Últimamente Los anillos de compresión, especialmente en motores muy acelerados, están hechos de acero. Para aumentar la resistencia al desgaste de los anillos de compresión, se aplica un recubrimiento de cromo o molibdeno a su superficie de trabajo. El cromo poroso utilizado para recubrir los segmentos del pistón retiene la cantidad necesaria de aceite en su superficie. Estos recubrimientos no sólo tienen una alta resistencia al desgaste, sino también un coeficiente de fricción reducido cuando se combinan con el hierro fundido del que están hechos el bloque de cilindros o las camisas de cilindro fundidas de un bloque de aluminio. El molibdeno se aplica a los anillos del pistón mediante pulverización de plasma.
Dado que el molibdeno es un metal bastante caro, generalmente se aplica solo en el anillo de compresión superior y, antes de rociar molibdeno, se hace una ranura delgada en la superficie de trabajo del anillo. Según sus propios cualidades fisicas Los aros de pistón cromados son ligeramente diferentes de los aros de pistón recubiertos de molibdeno.
