9 лучших производителей поршневых колец — Рейтинг 2023

Не стоит упускать из виду важность поршневых колец, ведь именно от них зависит динамика ДВС, расход топлива, пусковые свойства агрегата и токсичность выхлопных газов. Рассмотрим лучших производителей поршневых колец, а также их плюсы и минусы.

Содержание:

1. Mahle
2. TP
3. NPR
4. Prima
5. RIKEN
6. StapRi
7. GOETZE
8. СТК
9. KOLBENSCHMIDT

Лучшие производители поршневых колец

Нижеприведенный список основан исключительно на отзывах автовладельцев. Он поможет вам отыскать наиболее оптимальный вариант поршневых колец.

Mahle

Описание. Компания поставляет свою продукцию на конвейеры большинства известных автопроизводителей. Сотрудники Mahle трудятся над оптимизацией размеров колец по отношению к поршням и цилиндрам разных модификаций.

Благодаря таким стараниям, запчасти бренда используются на автомобилях, участвующих в гонках «Формула-1», «Ле-Мана» и соревнованиях грузовиков.

Производственные мощности Mahle расположены в 32 странах. Разработка и тестирование инновационных решений проводится в научно-исследовательских центрах Словении, Люксембурга, Испании, Германии, США, Бразилии, Китая, Японии и Индии.

Поршневые кольца Mahle выдерживают температуру до 2000°C. В дизельных двигателях они не деформируются при давлении свыше 20 бар. Для того, чтобы кольца плотно прилегали к стенкам цилиндра, их толщина приравнивается к листу бумаги.

Чтобы вылить качественные комплектующие, используется чугун с графитовыми включениями, чугун со сфероидальными выделениями графита или профильные формы стального проката. Для продления срока эксплуатации деталей, на их поверхность наносятся тончайшие слои хрома, нитрита, молибдена или хром-керамики.

Комплектация. Была изменена с мая 2020 года. Теперь в ней отсутствует бумажная инструкция. Документ в PDF-формате можно скачать в каталоге во вкладке «Инструкция по монтажу».

Срок службы. Ресурс колец составляет 90 000 км пробега.

Плюсы Mahle

1. Тихая и мягкая работа двигателя.
2. Стабильная работа при высоких нагрузках.
3. Длительный срок службы.

Минусы Mahle

1. Дорогая стоимость.

 

TP

Описание. Компания выпускает маслосъемные, счищающие и компрессионные комплектующие. Они надежно герметизируют камеру сгорания от кривошипной камеры.

Так, отработавшие газы не попадают в кривошипную камеру, а со стенок цилиндра снимается лишнее масло. Качественные детали снижают расход масла. К кольцам TP предъявляются серьезные требования, так как они работают в условиях высоких температур, больших сил инерции и действия газов.

Точные технологические решения позволяют минимизировать количество токсичных веществ в отработавших газах.

Комплектация. Комплект поршневых колец TP включает в себя все виды деталей.

Срок службы. Составляет 130 000 км пробега.

Плюсы TP

1. Очень большой ресурс.
2. Низкое потребление масла.
3. Усовершенствованная технология производства.

Минусы TP

1. На рынке не реализуются оригинальные запчасти, поставляемые на конвейер.

 

NPR

Описание. Компания Nippon Piston Ring трудится в сфере разработки деталей для двигателей еще с 1931 года. Производитель поставляет свою продукцию на конвейеры двадцати всемирно известных брендов. В их числе: Mercedes, Toyota, Audi, Mitsubishi, Renault, BMW, Ford, Volvo, Mazda и Nissan.

Поршневые кольца производятся на заводах Японии. Комплектующие разрабатываются совместно с производителями двигателей.

Это позволяет учитывать особенности каждого конкретного мотора, подбирая оптимальные материалы и технологии. Компания практически отказалась от использования чугуна, так как он не отличается длительным сроком службы в жестких условиях.

Верхние кольца изготавливаются из легированной стали, которая выдерживает запредельные нагрузки, даже, если жаровой пояс поршня очень короткий.

Для повышения износостойкости, кольца NPR покрываются защитными слоями. На первую компрессионную комплектующую наносят твердый хромовый слой с мягким слоем олова.

На второе кольцо наносятся фосфаты или оксид железа. Трехкомпонентные маслосъемные кольца используются в бензиновых двигателях.

Комплектация. Поршневые кольца NPR комплектуются маслосъемными и компрессионными деталями.

Срок службы. Ресурс составляет 80 000 км пробега.

Плюсы NPR

1. Наборное маслосъемное кольцо.
2. Можно использовать полусинтетические масла.
3. Низкий расход масла.

Минусы NPR

1. Большой зазор между цилиндром и кольцом (до 0,9).

 

Prima

Описание. Комплектующие данной компании применимы для 8 и 16-клапанных двигателей.

Они способны выдерживать экстремальные нагрузки.

Современное японское оборудование NPR и немецкое GOETZE позволяет выливать и обрабатывать кольца с высокой точностью.

Основной материал изготовления — чугун. Некоторые детали делаются из стальной ленты или металлокерамического железного порошка.

Для сокращения времени приработки колец применяется мягкое фосфатное покрытие. Для продление ресурса компрессионных деталей используются твердые слои хрома.

Помимо этих видов поверхностной обработки, Prima применяет оксидирование, молибденирование, лужение и хромомолибденирование.

Для литья поршневых колец используется несколько технологий:

1. Индивидуальное литье с фасонным точением.
2. Гильзовое литье с тепловым формированием замка.

Комплектация.

Комплект поршневых колец Prima включает все необходимые элементы.

Срок службы. Ресурс составляет 60 000 км пробега.

Плюсы Prima

1. Низкое потребление масла.
2. Мягкость.
3. Стабильная работа двигателя.

Минусы Prima

1. Слабое место — 2-е компрессионное кольцо.

 

 

RIKEN

Описание. Японская компания RIKEN является неоспоримым лидером в сфере производства поршневых колец. Ее оборудование используется на заводах ВАЗ.

Концерн выпускает кольца для мотоциклов, грузовых и легковых автомобилей, лодочных моторов, а также сельскохозяйственной техники. На внутреннем рынке Японии, RIKEN представляет 50% от объема поршневых колец.

Производятся детали в Германии, Америке, Китае и Тайване. Товары поставляются на конвейеры Nissan, BMW, Ford, Isusu, Renault и прочих брендов. Вся продукция соответствует качеству ISO и TS.

Кольца RIKEN изготавливаются из высокоочищенного сплава алюминия и стали.

Технологии RIKEN нацелены на создание экологически чистого транспорта.

Комплектация. Комплект колец производителя включает компрессионные и маслосъемные элементы на все цилиндры.

Срок службы. Рекомендуются к замене через 20 000 км пробега.

Плюсы RIKEN

1. Уровень масла не понижается даже спустя 10 000 км пробега.
2. Чистое масло.
3. Маркировка на каждом кольце для легкого определения подделки.

Минусы RIKEN

1. Встречаются подделки.

 

StapRi

Описание. «Ставропольский завод поршневых колец» отливает кольца из специального серого чугуна. Смазку между кольцом и цилиндром обеспечивает шаровидный графит.

Деталь покрывают износостойким слоем молибдена или пористого хрома, который удерживает масло и снижает трение. Это особенно актуально для газовых двигателей, работающих с сухим трением.

На производственных мощностях StapRi стоит оборудование немецкой компании GOETZE. При изготовлении комплектующих учитываются жесткие международные нормы DIN.

Для разных модификаций моторов применяются различные формы колец — с минутным уклоном или «каплевидная бочка». Для придания антикоррозийных свойств, детали обрабатываются лужением или фосфатированием. Каждый элемент маркируется лазером.

Комплектация. Комплект StapRi включает компрессионные и маслосъемные кольца.

Срок службы. Ресурс составляет 150 000 км пробега.

Плюсы StapRi

1. Длительный срок службы.
2. Нормальные зазоры.
3. Маркировка на каждом кольце.

Минусы StapRi

1. Активно подделываются.

 

GOETZE

Описание. Немецкая компания GOETZE принадлежит концерну Federal Mogul. GOETZE — не жадный производитель. Он делится своим оборудованием, разработками и исследованиями с другими брендами, такими как ВАЗ или StapRi.

Вся продукция компании удовлетворяет требованиям ISO и проходит испытания в жестких условиях.

Наиболее знаменитой линейкой колец является «Нормформ». В комплекте учтена спецификация двигателей, чтобы минимизировать расход масла и снизить потери компрессии.

Кольца GOETZE покрываются хромо-керамическим покрытием CKS 36, обеспечивающим более длительный срок эксплуатации деталей. Компания отдельно разработала комплекты для б/у двигателей.

Кроме того, в арсенале производителя есть собственные технологии и патенты на металлические сплавы. GOETZE поставляет кольца для бензиновых и дизельных моторов легковых, грузовых, коммерческих автомобилей, а также тяжелого транспорта. Научно-исследовательский центр в Буршайде проектирует детали индивидуально под каждый конкретный ДВС.

Комплектация. Комплект поршневых колец GOETZE включает маслосъемные и компрессионные детали.

Срок службы. 40 000 км пробега.

Плюсы GOETZE

1. Доступная стоимость.
2. Низкий расход масла.
3. Бесперебойная работа даже в жаркую погоду.

Минусы GOETZE

1. Совместимы не со всеми поршнями.

 

СТК

Описание. Самарская компания СТК производит поршневые кольца на немецком оборудовании Goetze. Комплектующие характеризуются полным отсутствием зазора между рабочей поверхностью и цилиндром.

Тепловой зазор также минимален. Каждая деталь покрыта достаточным слоем хрома и фосфата. Хром производится на автоматах Blasberg.

На последнем этапе производства колец, их торцевые поверхности подвергаются обработке. Верхнее компрессионное кольцо обладает двухсторонней фаской на внутреннем диаметре. Поверхность маслосъемного элемента тщательно отполирована.

Пружинный расширитель оснащен переменным шагом.

В литье колец СТК используется чугун, прошедший термическую обработку. Каждая деталь обладает идеально круглой формой и оптимальной шероховатостью.

Комплектация. На рынке можно приобрести наборные СТК кольца или комплекты с поршнями.

Срок службы. Гарантийный срок службы поршневых колец СТК — 120 000 км пробега.

Плюсы СТК

1. Низкое потребление масла.
2. Тихая работа двигателя.
3. Хороший зазор.

Минусы СТК

1. Слабое место — маслосъемное кольцо.

 

KOLBENSCHMIDT

Описание. Поршневые кольца немецкой компании KOLBENSCHMIDT идеально подходят для замены. Они значительно снижают уровень расхода масла и минимизируют трение. Особое внимание производитель уделяет защитным покрытиям комплектующих.

Молибденовый слой позволяет кольцам бесперебойно выполнять свои функции даже в аварийном режиме. Хромовый слой увеличивает износостойкость трущихся элементов, продлевая их ресурс. Кроме того, KOLBENSCHMIDT использует хромокерамику и покрытие Diamond Coated. Эти слои состоят из хрома с сетками микротрещин с включениями твердых микроалмазов и керамики.

Изготовление поршневых колец KOLBENSCHMIDT состоит из четырех этапов:

1. Литье заготовок.
2. Изготовление внутреннего контура на токарном автомате.
3. Шлифование поверхности.
4. Фосфатирование.

Чтобы на деталях не остался след от пригара, поверхность покрывается молибденом, при помощи газопламенного или плазменного метода.

Комплектация. Поршневые кольца KOLBENSCHMIDT продаются в сборе или комплектуются вместе с поршнями и цилиндрами.

Срок службы. Ресурс составляет 60 000 км пробега.

Плюсы KOLBENSCHMIDT

1. Доступная стоимость.
2. Оптимальная толщина — 2 мм.
3. Хороший срок службы.

Минусы KOLBENSCHMIDT

1. Истирание колец по истечению регламентированного срока службы.

 

Какие поршневые кольца лучше купить

На рынке представлен богатый ассортимент поршневых колец. Поэтому, перед покупкой, стоит учесть несколько критериев.

Покрытие

Простые модели обойдутся дешевле, однако, и прослужат меньше. Лучше остановиться на кольцах, подвергшихся фосфатированию, молибденированию или лужению.

Материал

На высокофорсированные ДВС стоит устанавливать стальные комплектующие с поверхностной обработкой. Для спокойной городской езды подойдут и более дешевые чугунные варианты.

Толщина

Тонкие кольца требуются для двигателей с количеством оборотов свыше 6000. Стоит учесть, что срок службы таких комплектующих меньше, по сравнению со стандартными.

Отличие от подделки

На официальных сайтах производителей можно ознакомиться с тем, как должна выглядеть оригинальная упаковка. Обращайте внимание на присутствие голографических знаков, полосок и качество полиграфии. Каждая комплектующая должна быть промаркирована.

Некоторые бренды указывают, какого цвета должно быть то или иное кольцо. Контрафакты делаются из дешевых материалов, поэтому визуальный осмотр поможет разоблачить подделку.

Как выбрать поршневые кольца | ТДМК поршни

Общим направлением в конструкциях высококачественных поршней является использование узких поршневых колец. Существует мнение, что тонкое кольцо будет предотвращать так называемую вибрацию колец на высоких оборотах двигателя и уменьшать трение между поршневым кольцом и стенкой отверстия цилиндра. При всех условиях работы узкие кольца работают хорошо, но из-за того, что от них требуются повышенные усилия, оказываемые на стенки, и из-за других факторов, включающих высокие рабочие температуры, такие кольца вызывают ускоренный износ цилиндров и лицевой поверхности самих колец. Пока вы не создаете двигатель, который способен и часто будет развивать очень высокие обороты (более 6.000 об/мин), вы будете довольны широкими кольцами. Обычные кольца дешевле, работают дольше и достаточно надежно. В реальности, улучшение характеристик от использования тонких колец является таким малым, что может быть обнаружено только на испытательном стенде или же при большом количестве испытательных заездов. Рассмотрим их применимость только для гоночных двигателей.

Если вы должны использовать специальные поршни, то конструкция верхнего кольца является одним из самых важных факторов (среди прочих), подлежащих рассмотрению. Если верхнее кольцо расположено высоко на поршне около его верхней части, характеристики двигателя будут лучше, благодаря тому, что меньший объем недоступных газов будет захвачен в перемычке между кольцами. Преимущества могут быть малыми, но они есть. Однако, слишком много хороших вещей может быть гибельным: если кольцо расположено слишком близко к верхней части поршня, то тонкая перемычка над канавкой кольца может перегреться и разрушиться. Убедитесь, что производители поршней и колец согласовали оптимальное положение перемычки между кольцами, и что поршни обработаны в соответствии с требованиями.

Верхнее поршневое кольцо и перемычка над его канавкой работают в очень жестких условиях. Верхнее кольцо должно не только обеспечивать качественное уплотнение у рабочей поверхности при очень высоких давлениях, но также должно работать в окружении высокотемпературных газов. Кольца должны противостоять их воздействию в течение миллионов циклов и сохранять свою упругость и возможность уплотнения. Эти требования определяют технологии производства и металлургические особенности материала колец. Материал кольца должен иметь низкий коэффициент трения, хорошие характеристики против заедания и низкий коэффициент износа.

Одним из первых эффективных материалов, использованных для поршневых колец, был ковкий чугун. Он сочетается с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его пористая структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна, известная как пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна, а кроме этого, он может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.

Эти кольца вполне приемлемы для использования, но форсированные двигатели требуют большего, чем быть просто приемлемыми. Так как уровень требований с годами возрастает, то были найдены другие, более эффективные (и более дорогие) материалы. Одним из первых было нанесение слоя хрома на чугун. Эти кольца не используют обычный полированный хром, который применяется для бамперов и колпаков колес, а обрабатываются твердым хромом. Эти кольца были впервые использованы в самолетостроении, где они были необходимы для того, чтобы найти материал, который будет противостоять истиранию и заеданию даже при очень высоких температурах поверхности и высоких давлениях. Также твердый хром очень устойчив к износу. Хромированные кольца имеют один недостаток: так как они являются очень твердыми; конструкторы двигателей должны использовать точные технологии обработки отверстий цилиндров, чтобы добиться оптимальной работы.

Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И нет ничего странного в том, что такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

При попытках увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки, были созданы молибденовые кольца. Такое кольцо является обычно кольцом с основой из чугуна с молибденовым покрытием поверхности. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях он может иметь даже большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали, вероятно, основными в форсированных двигателях, так как они долговечные, относительно легко прирабатываются и более надежные.

Если вы рассчитываете на установку качественного набора колец на форсированный двигатель, надо иметь в виду несколько важных фактов для обеспечения долгой службы. В частности, на срок службы колец существенно влияет ширина колец. Узкие кольца стремятся обеспечить более качественное уплотнение при начальной приработке, но их недостатком является поверхность, которая изнашивается скорее. Таким образом, для форсированного двигателя обычного автомобиля нет смысла использовать кольца, которые уже, чем нужно. Большинство двигателей, работающих с оборотами, не превышающими 6.500 об/мин, будут работать хорошо в указанных условиях с первым и вторым компрессионными кольцами стандартной ширины. Для форсированных двигателей, работающих с оборотами, превышающими 6.000 об/мин и даже 7.000 об/мин, обычно используется верхнее компрессионное кольцо шириной 1,59 мм. Более тонкие кольца можно рассматривать как вариант только в тех случаях, когда характеристики двигателя более важны, чем долгий срок службы.

Даже если ожидаемый срок службы тонких колец может быть менее 30% от срока службы широких колец, то вы увеличите срок службы колец до желаемого и можете даже получить некоторое увеличение мощности, если приобретете специальные кольца. К сожалению, эти кольца недешевы, но их качество находится на высшем уровне. Специальные тонкие кольца производятся с различной шириной и из различных материалов, поэтому при покупке и заказе нужно четко представлять себе требования к кольцам. Если вам удастся найти правильную комбинацию, особенно, если вы подберете нужные высококачественные кольца из нержавеющей стали, используемые в авиационных двигателях для работы на высоких оборотах, то это обеспечит лучшие характеристики, чем те, которые может предложить обычная технология.

Конструкция верхних компрессионных колец

Материал поршневого кольца не является единственным критерием, который определяет, насколько хорошо будет работать кольцо в нормальных условиях и в условиях гонок (при высоких нагрузках). Общая конструкция кольца и его расположение на поршне также являются очень важными. Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия между некоторыми из них очень трудно уловимы. К примеру, кольцо может иметь преднамеренное небольшое перекручивание. Другими словами, верхняя и нижняя поверхности кольца не лежат плоско в канавке для кольца, а слегка наклонены, и только верхний или нижний край лицевой (рабочей) поверхности контактирует с отверстием цилиндра. Кольца сконструированы таким образом, чтобы ускорить приработку поверхностей поршневых колец и стенок цилиндров и помогать уплотнению кольца в верхней и нижней частях канавки для кольца. Величина перекручивания Кольца очень мала и оно обычно делается путем стачивания фаски на внутреннем крае кольца. Фаска уменьшает небольшие напряжения вдоль внутреннего края и позволяет кольцу неравномерно «ослабиться», приводя к тому, что кольцо деформируется на 0,025 — 0,05 мм, вызывая требуемое перекручивание. Перекрученные кольца имеют все признаки обычных «плоских» колец, но разница очень незначительна.

Другим важным типом компрессионного кольца, хотя и не такого, как обычное плоское или перекрученное кольцо, является поршневое кольцо с L-образным участком, чья способность к уплотнению зависит от усилия, развиваемого давлением газов, действующих на заднюю сторону большого выступа в форме буквы «L». Только эти кольца развивают дополнительное усилие, прикладываемое к стенкам цилиндров, когда в цилиндре имеется высокое давление, например, в такте сжатия и особенно в момент после сгорания рабочей смеси. Конечно, когда высокого давления в цилиндре нет, кольцо ослабляется, уменьшая трение и износ.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца

Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными. Однако, второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации. Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз. Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно.

Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией, которая получила большое развитие с 60-х годов. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. вообще невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Не обращая внимания на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца. При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Потребность в беззазорных кольцах зависит в той или иной степени от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. Однако, в реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть реальным средством при получении большей мощности на коленчатом валу, не допуская «вылетания» этой мощности в трубку для вентиляции картера двигателя.

Маслосъемные кольца также очень важны для функционирования форсированных двигателей, особенно при использовании низкооктанового топлива. Моторное масло, которое остается в камере сгорания, будет уменьшать октановое число топлива, что может привести к детонации. Оно также может загрязнять камеры сгорания и головки поршней, что обязательно вызовет снижение мощности двигателя.

Предполагая, что технология производства, материал и упругость колец правильные, «секрет» качественного маслосъемного кольца состоит в правильной поддержке верхней и нижней рабочих кромок центральным разделителем (расширителем). Некоторые маслосъемные кольца невысокой стоимости, однако, используют волнообразные разделители верхней и нижней кромок. Такой метод не обеспечивает правильной опоры для кромок. Когда обороты двигателя увеличиваются, силы инерции стремятся выпрямить волнообразный разделитель, что позволяет всему кольцу болтаться вверх-вниз и вкручиваться внутрь канавки. Когда это происходит, масло проходит поверх кромок; отсюда следует такое правило: не используйте маслосъемные кольца с волнообразным разделителем.

Источник: СпортТюнинг.РУ

Performance Piston Rings — журнал Engine Builder Magazine

Какие поршневые кольца следует использовать при сборке высокопроизводительного двигателя? Кольца бывают разных размеров, от чугуна до ковкого чугуна и стали, с различными размерами, профилями кромок и износостойкими покрытиями. Есть много доступных вариантов и много вопросов, на которые нужно ответить. Некоторые комплекты поршней поставляются с кольцами, а другие нет, поэтому выбор остается за вами.

Тип колец, которые являются «лучшими» для любого конкретного двигателя, будет зависеть от ожидаемой мощности двигателя, типа топлива, которое он будет использовать, а также от условий гонок или производительности, в которых он будет работать.

Двигатель, созданный для использования в уличных условиях, не будет подвергаться таким же нагрузкам и условиям, как двигатель, предназначенный для работы на грунтовой дороге, полосе для дрэга или в лодке. Какой бы тип колец вы ни выбрали, они должны обеспечивать наилучшее сочетание контроля герметичности, долговечности, термостойкости и маслоотделения.

Материалы колец

Вообще говоря, стальные поршневые кольца более долговечны, чем кольца из ковкого чугуна, а кольца из ковкого чугуна более долговечны, чем кольца из чугуна. В течение последнего десятилетия большинство серийных двигателей оснащались на заводе стальными верхними компрессионными кольцами, чтобы выдерживать более высокие рабочие температуры и нагрузки современных двигателей с более высокой мощностью.

Тем не менее, многие двигатели драгстеров Top Fuel по-прежнему используют кольца из ковкого чугуна с плазменно-молибденовым покрытием. Почему? Потому что кольца из молибдена обеспечивают уплотнение и смазку, необходимые в этой чрезвычайно сложной области применения. Конечно, кольца меняются после каждого запуска, что нецелесообразно для большинства других типов двигателей.

Кольца с молибденовым покрытием из ковкого чугуна по-прежнему являются лучшим выбором для многих традиционных типов дорожных и полосовых двигателей. Они являются наиболее экономичным выбором для типичных безнаддувных двигателей SB/BB Chevy или Ford и могут безопасно выдерживать компрессионные нагрузки до двух лошадиных сил на кубический дюйм.

Добавки мощности, такие как закись азота, турбокомпрессор или нагнетатель, значительно увеличивают тепловую нагрузку в камере сгорания, что также увеличивает риск детонации, повреждающей кольца. Для двигателей с более высокими выходными характеристиками настоятельно рекомендуется переход на более прочное стальное кольцо.

Серый чугун — хрупкий материал с очень низкой прочностью на растяжение по сравнению с ковким чугуном или сталью. Кольца из чугуна дешевле, чем кольца из ковкого чугуна или стали, и идеально подходят для двигателей с умеренными характеристиками. Но по мере увеличения выходной мощности двигателя чугунные кольца вскоре достигают своего предела.

Ковкий чугун — это прочный материал для колец, который уже много лет используется как в высокопроизводительных двигателях, так и в дизельных двигателях. Таким образом, кольца из ковкого чугуна являются хорошей модернизацией по сравнению с кольцами из серого чугуна в двигателях с более высокой мощностью. Однако стальные кольца могут обеспечить повышение прочности на растяжение и усталостной прочности на 20 и более процентов по сравнению с ковким чугуном.

Одной из причин, по которой все больше и больше колец в настоящее время изготавливают из стали, является более узкая лицевая сторона, которая в настоящее время используется во многих комплектах колец (как для оригинального оборудования, так и для вторичного рынка). Более тонкие кольца с низким натяжением уменьшают трение и лучше прилегают к стенке цилиндра. Следовательно, они обеспечивают лучшую герметизацию и меньшее количество газов.

Традиционный 5/16? компрессионное кольцо может создавать натяжение от 7 до 8 фунтов по сравнению с натяжением в полфунта в компрессионном кольце диаметром 0,7 мм в двигателе NASCAR. Это значительное снижение трения и сопротивления. Но для этого также требуется более прочный и долговечный материал кольца.

По словам одного поставщика колец, с которым мы беседовали, существует два основных типа стальных колец, которые производятся для вторичного рынка. Одним из них является углеродистая сталь, которая используется в комплектах колец как для высокопроизводительных двигателей, так и для комплектов замены OEM последних моделей. Он на 35 процентов прочнее серого чугуна, может быть покрыт молибденом, хромирован или работать без покрытия в канале ствола.

Другой тип стали — нержавеющая сталь, которая является предпочтительным материалом для беговых колец NASCAR, NHRA Pro Stock и других высокотехнологичных приложений толщиной всего 0,7 мм. Кольца из нержавеющей стали не могут работать в отверстии из чугуна без какой-либо обработки поверхности, такой как газовое азотирование или PVD (физическое осаждение из паровой фазы) со сплавом титана или хрома.

Кольцевые покрытия

Доступны кольца без покрытия (гладкие), с молибденовым покрытием или с некоторым типом обработки поверхности методом PVD (титан, хром или керамика). Нитрид титана является очень популярной обработкой поверхности высокопроизводительных стальных колец в гоночных двигателях высокого класса, поскольку он снижает трение и повышает износостойкость. Обработка колец нитридом хрома предлагает многие из тех же преимуществ и, как правило, более популярна для двигателей с дорожными характеристиками и даже для многих серийных двигателей.

Нитрид хрома также является популярным покрытием для колец, которые устанавливаются в двигатели для внедорожных гонок, поскольку грязь не прилипает к хрому и не царапает цилиндры. Но, как указал другой поставщик колец, молибденовые кольца так же хорошо работают в двигателях для бездорожья, при условии, что двигатель имеет хорошую фильтрацию воздуха, предотвращающую попадание грязи.

Хромированные азотированные кольца с PVD-покрытием отличаются от традиционных хромированных колец. Обработка поверхности азотированных хромированных колец методом PVD очень хорошо прилипает к кольцу и не трескается и не отслаивается, как хромированные кольца с гальваническим покрытием, в неблагоприятных условиях эксплуатации. Хромированные кольца существуют со времен Второй мировой войны и изготавливаются путем гальванопокрытия хрома на поверхности кольца.

Хромированные кольца стали популярным выбором для внедорожных и внедорожных двигателей из-за их способности противостоять истиранию, вызванному переносимыми по воздуху загрязняющими веществами. Однако хромированные кольца имеют примерно на 1000 градусов по Фаренгейту меньшую устойчивость к истиранию, чем кольца с молибденовым покрытием. Поскольку нагрев является основным фактором почти для любого применения, молибден является предпочтительным покрытием поверхности кольца в течение многих лет.

 

Молибденовые кольца обычно прирабатываются быстрее, чем хромированные, быстрее достигают полной герметизирующей способности и обеспечивают значительно более высокую стойкость к истиранию. Некоторые поставщики колец улучшают стойкость молибденового покрытия к истиранию, комбинируя его с никель-хромовым сплавом (что увеличивает срок службы поверхности на 65 процентов по сравнению с обычными кольцами с молибденовым покрытием).

Единственным недостатком молибдена является то, что материал облицовки может быть поврежден сильной детонацией двигателя, и он может быть несовместим с некоторыми покрытиями канала ствола, такими как сплавы на основе никеля/карбида или алюминия. Для таких применений правильным выбором будет стальное кольцо с PVD-покрытием. Некоторые поставщики колец также не рекомендуют использовать молибденовые кольца в двигателях, в которых топливо на спиртовой основе используется в течение длительного периода времени.

Профили колец

Поршневые кольца доступны со всеми видами профилей кромок, включая квадратную поверхность, коническую поверхность, центральный цилиндр, смещенный цилиндр и ленточный профиль. Верхнее компрессионное кольцо обычно имеет бочкообразную поверхность, а второе кольцо часто представляет собой кольцо с конусной или тонкой поверхностью. Причина использования различных профилей заключается в том, чтобы оптимизировать производительность кольца для работы, которую оно должно выполнять.

Верхнее кольцо в первую очередь является компрессионным уплотнительным кольцом. Его единственная задача — герметизировать камеру сгорания и предотвратить прорыв газов. Верхнее кольцо принимает на себя основную нагрузку тепла и сжатия, поэтому оно должно быть прочным и долговечным.

Верхнее компрессионное кольцо с цилиндрической поверхностью обычно обеспечивает наилучшее сочетание уплотняющей способности и износостойкости. Кольцо с квадратной поверхностью хорошо уплотняется, но в конечном итоге из-за изгиба кольца при движении поршня вверх и вниз приобретает бочкообразный профиль. Придание кольцу бочкообразного профиля снижает износ кольца и продлевает срок его службы.

 

Работа второго кольца обычно заключается в контроле масла на 80–90 % и герметизации на 10–20 %. Второе компрессионное кольцо дублирует верхнее компрессионное кольцо с точки зрения уплотнения, но в основном действует как маслосъемное. На поверхность второго кольца нанесен небольшой конус (от 2 до 4 градусов), чтобы оно соскребало масло со стенки цилиндра при движении поршня вниз.

Подрезание нижней кромки поверхности 2-го кольца для создания канавки (канавка крюка или профиль скребка) еще больше улучшает маслосъемную способность кольца, особенно в двигателях без наддува. Канавка также обеспечивает разгрузку под поверхностью кольца для отвода картерных газов. Из-за этого второе кольцо типа Napier обычно является лучшим выбором для контроля масла.

Важно отметить, что второе кольцо, очевидно, является направляющим кольцом и должно быть установлено правильной стороной вверх, иначе оно будет перекачивать масло в неправильном направлении и увеличит расход масла.

 

Для двигателей, работающих на летучем топливе, таком как нитрометан, и двигателей, работающих на большом наддуве, таких как выдыхаемый спирт и дизельные тягачи для грузовиков и тракторов, вторые кольца типа Napier НЕ являются лучшим выбором. Двигатели этого типа работают с таким высоким давлением в цилиндре, что второе кольцо вынуждено справляться с прорывом газов под гораздо большим давлением.

Следовательно, многие двигатели, работающие на выдувном спирте, используют второе кольцо из ковкого чугуна в стиле обратной закрутки или используют верхнее кольцо во второй канавке поршня. Некоторые также используют кольцо в стиле Дайкса с кольцом из ковкого чугуна с плазменной молибденовой поверхностью во второй канавке.

Третье кольцо представляет собой маслосъемное кольцо, обычно состоящее из трех частей и состоящее из пары тонких маслонаправляющих трубок из хромированной или азотированной стали, поддерживаемых расширителем. Преимущества конструкции из трех частей: низкая стоимость, хорошая совместимость с отверстием цилиндра, простота установки и возможность производителя колец изменять натяжение маслосъемных колец по мере необходимости.

Трехкомпонентная конструкция широко используется как в оригинальных, так и в высокопроизводительных кольцах. По общему мнению, традиционная конструкция маслосъемного кольца из трех частей отлично работает, так зачем с ней возиться? Маслосъемное кольцо, состоящее из трех частей, обеспечивает хороший обратный слив масла, хорошее боковое уплотнение масляной канавки и позволяет двум направляющим плотно прилегать к отверстию цилиндра независимо друг от друга, чего не может сделать цельное маслосъемное кольцо. Маслосъемное кольцо, состоящее из трех частей, также имеет меньшую массу, что снижает силы инерции и повышает стабильность кольца, особенно при более высоких оборотах двигателя.

Цельные маслосъемные кольца используются во многих дизельных двигателях с низкой частотой вращения и в некоторых европейских бензиновых двигателях, но они относительно редко используются здесь для повышения производительности. Однако они существуют и успешно используются в различных двигателях F-1, NASCAR и NHRA Pro Stock.

Цельные маслосъемные кольца доступны по специальному заказу, они очень дороги и сильно отличаются от традиционных маслосъемных колец из трех частей. Но у них есть свои преимущества. По словам одного поставщика этих колец, их цельное маслосъемное кольцо диаметром 4,180? отверстие цилиндра с 1,5-миллиметровой канавкой для масляного кольца в поршне оказывает нагрузку всего около 10 ньютонов на отверстие цилиндра.

Конечно, обычные маслосъемные кольца из трех частей также стали тоньше, чтобы уменьшить натяжение и трение. Традиционная тройка, 3/16? толстое масляное кольцо, которое раньше создавало 20 фунтов. натяжения теперь заменено меньшими и более тонкими маслосъемными кольцами из трех частей, которые создают натяжение всего от 3 до 4 фунтов. Меньшее натяжение означает меньшее трение и большую мощность.

Зазоры колец

Независимо от того, какой тип колец вы выберете для двигателя, зазоры концов колец должны соответствовать применению. Чем больше мощность двигателя, тем больше тепла он выделяет в камере сгорания и тем больше расширяется верхнее кольцо в ответ на все это тепло.

По мере расширения кольца расстояние между концами кольца в кольцевом зазоре сужается. Надеюсь, зазора достаточно, чтобы концы кольца не вытягивались слишком сильно и не упирались друг в друга, вызывая истирание кольца.

Двигатели с добавками мощности, такими как закись азота, турбонагнетатель или нагнетатель, очевидно, нагревают камеру сгорания больше, чем большинство безнаддувных двигателей, поэтому при установке колец требуется больший зазор в концевом зазоре.

Эмпирическое правило для верхнего компрессионного кольца: 0,0045? концевого зазора на дюйм диаметра отверстия для двигателя без наддува и 0,006? для приложения сумматора мощности. Более того, многие поставщики колец рекомендуют открывать второе кольцо .005? до 0,010? больше, чем зазор верхнего кольца в двигателях без наддува, чтобы предотвратить скопление газа между верхним и вторым кольцами.

Это может привести к тому, что верхнее кольцо будет трепетать или подпрыгивать, что приведет к потере герметичности. Но в форсированном двигателе второе кольцо подвергается большему воздействию газов и должно иметь такой же зазор, как и верхнее кольцо.

Производители поршневых колец публикуют рекомендации по концевым зазорам в своих каталогах и на своих веб-сайтах. Всегда обращайтесь к этим рекомендациям, так как они будут варьироваться от одного производителя к другому в зависимости от типа используемых колец, из чего они сделаны (чугун имеет более высокую степень теплового расширения, чем сталь) и области применения.

Заключительные мысли о выборе кольца

Хотя на эту тему написаны книги, мы можем свести ее к следующим пунктам:

1) Каков общий бюджет вашего двигателя и какой процент вы тратите на кольца? Например, если вы покупаете набор экзотических цельных маслосъемных колец, которые стоят почти 600 долларов для V8, одни только кольца могут стоить больше, чем поршни! Такие дорогие затраты на комплект колец не имели бы особого смысла для типичного уличного двигателя, но могут быть оправданы для двигателя Pro Stock с высокой стоимостью.

2) Вы строите безнаддувный двигатель или тот, который будет максимально разогнан закисью азота, турбонагнетателем или вентилятором? Чем выше выходная мощность, тем прочнее материал кольца, который потребуется, чтобы выдерживать тепло и давление.

3) Как будет использоваться двигатель? Драг-рейсинг, буксировка грузовиков, кольцевая трасса, морской транспорт, движение по улицам и т. д. Если приложение представляет собой двигатель с уличными характеристиками, сколько времени он реально проведет на полном газу? Выберите кольцевую облицовку, обеспечивающую такую ​​долговечность, которая соответствует области применения.

4) Как часто будет обновляться двигатель? Должны ли кольца прослужить десятки тысяч километров (как на улице) или их будут менять каждый сезон?

5) Какие типы колец используют другие в аналогичных приложениях? Если определенный тип кольца или облицовочного материала отлично подходит для всех остальных, попытка быть первопроходцем может оказаться дорогостоящей!

6) Какие типы колец доступны для диаметра цилиндра двигателя и конфигурации поршня? Для некоторых применений (например, двигателей с необычно большим диаметром цилиндра или чрезвычайно короткими легкими поршнями) это может немного ограничить ваши возможности.

Мы благодарим следующих поставщиков колец за их вклад в эту статью: Federal Mogul/Sealed Power, Hastings, MAHLE, NPR и Total Seal.

Комплект поршневых колец Hastings Рекомендации по составу – Производитель поршневых колец | Сделано в США

Когда механика спрашивают, хочет ли он комплект поршневых колец с молибденовыми, хромированными или чугунными верхними компрессионными кольцами, он часто возвращает вопрос продавцу, говоря: «Что мне следует использовать?»

Существует некоторая путаница в отношении того, какой набор колец следует использовать. Гастингс хотел бы предложить несколько советов, которые помогут потребителю принять правильное решение для своего конкретного приложения.

Единственным наиболее важным фактором, который следует учитывать при выборе надлежащего материала покрытия поверхности верхнего компрессионного кольца, являются эксплуатационные требования, в которых будет эксплуатироваться двигатель. Будет ли двигатель работать на необычных скоростях или нагрузках, останавливаться и двигаться, совершать короткие поездки или работать в условиях высокой запыленности или грязи? если, например, транспортным средством является легковой автомобиль, которым управляют члены семьи для того, кого можно назвать средним водителем, действительно не имеет значения, какой тип выбран с точки зрения срока службы двигателя и поршневых колец. С другой стороны, если одно из вышеупомянутых условий будет существовать на регулярной основе, то, без сомнения, один тип покрытия поверхности кольца будет более подходящим, чем другие.

Три популярных типа покрытий верхней поверхности компрессионного кольца: хром, молибден и чугун, каждый из которых имеет свои преимущества в отношении условий эксплуатации. Молибден обладает очень высокой устойчивостью к истиранию. Хром обладает хорошей устойчивостью к истиранию, но не обладает маслоудерживающей способностью молибдена. Обычный чугун представляет собой прочную износостойкую поверхность в нормальных условиях эксплуатации и дешевле, чем кольцо с молибденовым или хромированным покрытием.

Для обычных легких условий эксплуатации, когда транспортное средство не подвергается длительным периодам работы на высокой скорости или под нагрузкой и эксплуатируется в основном по улицам с твердым покрытием, хорошим выбором является простой чугун, поскольку чугун для поршневых колец очень долговечен, когда не подвергается необычным воздействиям. грязь или тепловые условия.

При длительном воздействии высоких скоростей или тяжелых нагрузок двигатель будет подвергаться длительному воздействию высоких температур. Тогда Moly является хорошим выбором из-за его стойкости к истиранию. Молибден, который является аббревиатурой от молибдена, по своей природе является довольно пористым в состоянии нанесения, что приводит к отличному удержанию масла на поверхности кольца. Молибден также имеет самую высокую температуру плавления среди трех популярных покрытий для лица, что приводит к его способности лучше жить в более тяжелых условиях эксплуатации или, более конкретно, противостоять истиранию и задирам.

В пыльной среде, например, в гравийных карьерах, песчаных или каменных карьерах, а также при работе на грунтовых или грунтовых дорогах наилучшим выбором является хром. Как упоминалось ранее, молибден из-за своей пористости удерживает масло на наружном диаметре. поверхность кольца, которая помогает предотвратить задиры. Однако поры на материале также могут служить ловушкой для посторонних материалов.