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.

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:

• Чугун.
• Алюминиевые сплавы.
• Сталь.
• Титан.

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.
• Поршень.
• Поршневой палец.
• Поршневые кольца.
• Стопорные кольца.

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.

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.
• Маслосъемные.

Компрессионные кольца применяются для предотвращения прорыва газа. Благодаря наличию этих элементов существенно повышается степень сжатия, поэтому увеличивается мощность при стандартном уровне потребления горючего.

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.

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.
• Воздушное.

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.

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:

• Поршень идет вниз и происходит наполнение цилиндра воздушно-топливной смесью (открыт только впускной клапан).
• Поршень идет вверх. Происходит сжатие воздушно-топливной смеси (все клапаны закрыты).
• Поршень идет вниз за счет расширения газов от воспламененной топливной смеси. Возгорание происходит сразу после прохождения поршнем верхней мертвой точки (все клапаны закрыты).
• Поршень идет вверх, и происходит удаление отработанных газов (открыт выпускной клапан).

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:

• Поршень идет вниз посредством давления расширяющихся газов. При достижении поршнем уровня открытого окна (проема в цилиндре) отработанные газы удаляются. Втянутая отрицательным давлением в кривошипно-шатунную камеру воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр.
• Поршень идет вверх и достигает верхней мертвой точки. Происходит возгорание топлива.

Особенностью двигателей этой конструкции является возможность завершения полного рабочего цикла за один оборот коленвала.

Особенности подборки и замены ЦПГ

Если появилась необходимость в приобретении новой цилиндропоршневой группы, то, учитывая немалую стоимость деталей, следует тщательно проверить изделия перед покупкой. Прежде всего, следует убедиться в том, что запчасть подходит к конкретной модели двигателя. Затем рекомендуется вскрыть упаковку и тщательно осмотреть детали ЦПГ. На изделиях не должно быть царапин, сколов и других механических повреждений. Следы ржавчины на гильзах цилиндра указывают на наличие ненадлежащих условий хранения, поэтому от такой покупки следует отказаться.

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:

• Снижением мощности.
• Повышенным расходом топлива и моторного масла.
• Преждевременным выходом из строя свечей зажигания и/или форсунок.
• Черным дымом из выхлопной трубы.

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:

• Цена модернизированных деталей выше.
• Повышение рабочего объема двигателя приведет к увеличению расхода топлива.
• Потребуется настройка карбюратора или системы прямого впрыска топлива.

Несмотря на наличие недостатков, тюнинг ЦПГ имеют один существенный плюс – значительный прирост мощности.

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

Пошаговая последовательность замены цилиндропоршневой группы:

• Установить автомобиль на смотровую яму.
• Слить масло и охлаждающую жидкость.
• Снять головку блока и навесное оборудование.
• Снять поддон двигателя.
• Открутить гайки шатунов.
• Аккуратно выбить поршни с шатунами из цилиндров.
• Снять гильзы цилиндров специальным съемником.
• Установить новые гильзы, используя анаэробный клей фиксатор.
• Установить новые поршни на шатуны, предварительно установив поршневые кольца.
• Смазать вкладыши шатунов маслом.
• Разместить шатуны на шейки коленвала и затянуть их рекомендованным моментом.
• Установить новую прокладку головки цилиндров.
• Установить головку блока цилиндров и затянуть резьбовые крепления.
• Поставить поддон и прикрутить его к картеру двигателя.
• Залить охлаждающую жидкость и масло.
• Завести двигатель.

После замены ЦПГ, двигатель необходимо обкатать. При пробеге до 1000 км запрещено перегружать мотор, в том числе давать слишком большие обороты.