En kolvring är en metallisk delad ring som är fäst vid ytterdiametern av en kolv i en förbränningsmotor eller ångmaskin.
Enkelt uttryckt bildar kolvringar en tätning mellan kolven och cylinderväggen, vilket förhindrar att trycksatta förbränningsgaser kommer in i oljetråget. De reglerar också oljeförbrukningen genom att förhindra att för mycket olja kommer in i förbränningskammaren och brinner. Riktigt fungerande ringar är avgörande för maximal motorkraft och effektivitet.
Huvudfunktionerna hos kolvringar i motorer är:
De flesta kolvringar är gjorda av gjutjärn eller stål.
Kolvringar är utformade för att täta gapet mellan kolven och cylinderväggen. Om detta gap var för litet, kan termisk expansion av kolven innebära att kolven fastnar i cylindern och orsakar allvarlig skada på motorn.
Å andra sidan skulle ett stort gap orsaka otillräcklig tätning av kolvringarna mot cylinderväggarna, vilket resulterar i överdriven genomblåsning (förbränningsgaser som kommer in i vevhuset) och mindre tryck på cylindern, vilket minskar motorns effekt.
Den glidande rörelsen av kolvringen inuti cylinderväggen orsakar friktionsförluster för motorn. Friktionen orsakad av kolvringar är cirka 24 % av de totala mekaniska friktionsförlusterna för motorn. Kolvringarnas utformning är därför en kompromiss mellan att minimera friktionen samtidigt som man uppnår god tätning och en acceptabel livslängd.
Smörjning av kolvringar är svårt och har varit en drivkraft för förbättringar av kvaliteten på motorolja. Oljan måste klara höga temperaturer och tuffa förhållanden med en höghastighets glidkontakt. Smörjning är särskilt svårt eftersom ringarna har en oscillerande rörelse snarare än kontinuerlig rotation (som i en lagertapp).
Vid gränserna för kolvens rörelse stannar ringen och ändrar riktning. Detta stör den normala oljekileffekten hos ett hydrodynamiskt lager, vilket minskar effektiviteten hos smörjningen.
Ringar är också fjädrade för att öka kontaktkraften och för att bibehålla en tät tätning. Fjäderkraften tillhandahålls antingen av själva ringens styvhet eller av en separat fjäder bakom tätningsringen.
Det är viktigt att ringarna flyter fritt i sina spår i kolven så att de kan hålla kontakt med cylindern. Ringar som binder sig i kolven, vanligtvis på grund av en ansamling av antingen förbränningsprodukter eller en nedbrytning av smörjoljan, kan orsaka motorfel och är en vanlig orsak till fel för dieselmotorer.
Mellan kolv och cylinder är kolvringen en del som behövs för att en motor ska fungera effektivt. Kolvringar har fyra huvudfunktioner.
Funktionen är att helt upprätthålla lufttätheten i cylindern mellan kolven och cylinderväggen. Det jobbar hårt för att hålla ett lock på förbränningsgas som läcker in i gapet mellan kolven och cylindern som skapades vid tidpunkten för en explosion.
Om förbränningsgas läckte ut kunde full effekt inte uppnås och bränsleförbrukningen skulle öka, vilket är skadligt både ekonomiskt och miljömässigt.
Funktion för att ständigt skapa det minsta nödvändiga smörjoljeskiktet för att förhindra brännskador. Inuti en motors cylinder utsätts kolvringen för förbränningsgas med hög temperatur, och tillsammans med kolven måste den färdas och återvända många tusen gånger i minuten, eller till och med mer.
För att säkerställa att kolvringen och cylindern inte brinner, och för att förhindra att överflödig smörjolja kommer in i förbränningskammaren, kontrolleras cylinderväggens smörjoljeskikt till det minimum som krävs.
En funktion som avger värme från kolven till cylindern. När gasen exploderar når temperaturen inuti kolven en värme på cirka 300 grader Celsius.
Om den värmen stannar kvar inuti kolven kan motorn skadas, så att värmen måste släppas ut från insidan. Kolvringen hjälper till att göra det.
En funktion som förhindrar att kolven får stark kontakt med cylinderväggen. Om kolven är i en vinkel när den rör sig kommer den i kontakt med olika ställen, vilket kan orsaka motorskador. Kolvringen stöder kolven så att kolven kan röra sig mjukt upp och ner.
Kolvringar som vanligtvis används på små motorer inkluderar de tre typerna av kolvringar som nämns nedan:
Kompressionsringen är den översta ringen i kolven fäst vid dess ytterdiameter. Huvudfunktionen hos kompressionsringen är att täta gapet mellan kolven och cylinderväggarna.
Att täta detta gap med kolvens och cylinderväggarnas ytterdiameter säkerställer att luft-bränsleblandningen i förbränningsmotorn inte rör sig ner till vevhuset och orsakar låg kompression och effekt.
Dessutom ser denna tätning också till att motoroljan i vevhuset, som används för smörjning, inte rör sig upp i förbränningskammaren och bränns.
Motorolja som rör sig in i förbränningskammaren och bränns kommer effektivt att resultera i överdriven förbrukning av olja i motorn och sedan till låga motoroljenivåer.
Så i huvudsak ser kompressionskolvringen till att förbränningskammaren och vevhuset är åtskilda.
Luft-bränsleblandningen i förbränningskammaren får inte sippra ner i vevhuset och motoroljan får inte röra sig upp i förbränningskammaren.
Fördelarna med en kompressionsring som tätar gapet mellan kolven och cylinderväggarna inkluderar att bibehålla hög kompression i förbränningskammaren, hög effekt och acceleration i fordonet och ingen onödig förbränning av motorolja.
Torkarringen, även kallad Napier-ring, eller reservkompressionsring, är installerad under kompressionsringen. Deras huvudsakliga funktion är att rengöra fodrets yta från överflödig olja och att fungera som stödring för att stoppa eventuellt gasläckage längre ner som släppte ut den övre kompressionsringen.
De flesta av torkarringarna har en avsmalnande vinkelyta som är placerad mot botten för att ge en torkande verkan när kolven rör sig mot vevaxeln.
Om torkarringen är felaktigt installerad med den avsmalnande vinkeln närmast kompressionsringen, resulterar det i överdriven oljeförbrukning. Detta orsakas av att torkarringen torkar överflödig olja mot förbränningskammaren.
Oljeskrapans huvudfunktion är att styra motoroljan som skrapar längs kolvens yttre yta tillbaka in i vevhuset. Motoroljan smörjer kolven såväl som alla komponenter i vevhuset.
Motorolja är väsentlig för en förbränningsmotor eftersom den har två funktioner – i) smörjning och ii) kylning av komponenterna.
Utan en motorolja eller oljan på låga nivåer kommer motorn inte att kunna prestera och det kan uppstå skadliga effekter på motorcykelns komponenter. Det är därför oljeskrapan som hjälper till att styra oljan längs kolven och in i vevhuset för att smörja och kyla ner komponenterna är en så viktig komponent i sig.
Nu, hur hjälper denna oljeskraparring exakt?
För det första, vad motoroljan gör är att den rör sig upp längs kolvens ytterdiameter som ett resultat av kolvens upp- och nedrörelser. Oljeskrapans ringar barrikaderar ytterligare rörelse uppåt av oljan och tvingar den att röra sig nedåt.
Nu är det här saker och ting blir intressanta. Även om oljeskrapan tvingar motoroljan att röra sig nedåt, betyder det inte nödvändigtvis längs kolvens yta. Det finns oljehål på kolven precis under oljeskraparringen. Dessa hål gör att motoroljan som tvingas röra sig nedåt kommer in i vevhuset genom dessa hål.
Således tvingas motoroljan som rörde sig längs kolvens yttre yta tillbaka ner i vevhuset av oljeskrapens kolvring.
Det är därför den här ringen är så viktig för motoroljans rörelse i vevhuset. Oljeskraparring hjälper vevhuskomponenterna att värmas för mycket eller bli utslitna genom att underlätta mjuka oljerörelser.
Alla kolvringssatser innehåller information om korrekt installation av ringarna som är förpackade i setet.
Placera först distansen i skåran. Spiral sedan in den första skenan i spåret under distansen följt av den återstående skenan i spåret ovanför distansen.
Använd ett lämpligt ringinstallationsverktyg, öppna oljeringen precis så mycket att ringen kan gå över kolvens övre diameter. Arbeta ner den öppnade ringen från toppen av kolven till oljespåret. Placera ringen rakt in i kolvspåret, var noga med att hålla den platt. Släpp spänningen i ringinstallationsverktyget.
När du använder en tvådelad olja, installera fjädern av puckeltyp i spåret och följ sedan instruktionerna ovan.
Även om de flesta kompressionsringar i många fall verkar likna mekanikern som installerar dem, finns det dock många subtila designändringar som dikterar hur ringen installeras korrekt.
Inte bara måste ringen installeras med rätt sida mot toppen av kolven, utan det är också absolut nödvändigt att ringen installeras i rätt spår.
Ringar installerade i fel spår eller fel sida uppåt kan leda till överdriven oljepumpning, överdriven blow-by och i vissa fall helt torka upp hålet, vilket orsakar ring- och cylindernötning samt accelererat slitage. Alla dessa problem utgör naturligtvis ett misslyckande när det gäller en motoröversyn eller ombyggnad.
Lägg ut ringarna i grupper av toppar ring och 2:a ringar på bänken. Kontrollera efter TOP-märken (DOT- eller Lasor-märken).
Med oljan, styrringar laddade på kolven, med hjälp av ett lämpligt ringinstallationsverktyg, öppna de andra spårringarna med den övre markeringen uppåt, precis tillräckligt för att ringen ska gå över kolvens övre diameter.
Arbeta ner den öppnade ringen från toppen av kolven till det andra spåret, placera ringen rakt in i kolvskåran och var noga med att hålla den platt, släpp spänningen i ringinstallationsverktyget (ringen är nu installerad).
Upprepa samma process med de övre spårringarna. (Kompressionsringar får aldrig spiraleras på kolven.)
När kolvringarna är på kolven, "förskjuta" ändgapen. Det är viktigt att mellanrummen i ringen inte är i linje. Detta förhindrar att olja rinner förbi ringarna.
Ringar installerade i fel spår eller fel sida uppåt kan leda till överdriven oljeförbrukning och genomblåsning och eventuella repor på cylindrarna. Dessa problem kan orsaka motorfel.
Kolvringar upprätthåller gaskompression mellan kolven och cylinderväggen. Kolvringar tätar cylindern så att förbränningsgas som genereras vid antändningstillfället inte läcker in i öppningen mellan kolven och cylindern.
Kolvens översta spår består av en kompressionsring vars huvudsakliga funktion är att täta alla typer av läckage inuti förbränningskammaren under förbränningsprocessen. När luft-bränsleblandningen antänds. Trycket från förbränningsgaserna appliceras på kolvhuvudet, vilket tvingar kolven mot vevaxeln.
Trycksatta gaser passerar genom gapet mellan cylinderväggen och kolven och in i kolvringens spår. Under förbränningsprocessen pressar kraften från högtrycksgaser kolvringen mot cylinderfoderväggen vilket hjälper den att bilda en effektiv tätning. Detta tryck som trycker på kolvringen är proportionellt mot förbränningsgastrycket.
Nästa uppsättning ringar i kolven som är placerade under kompressionsringen och ovanför oljeringarna kallas torkarringar.
De har en avsmalnande ytkonstruktion och den används för att ytterligare täta förbränningskammaren. Som namnet antyder hjälper de till att torka fodrets vägg ren från överflödig olja och föroreningar. Om någon av förbränningsgaserna kunde passera kompressionsringen. Dessa gaser kommer att blockeras av torkarringen i gott skick.
Den sista uppsättningen ringar är oljeringar som är placerade i kolvens nedre spår närmast vevhuset. Oljeringens huvudsakliga funktion är att skrapa bort eventuell överskottsolja från cylinderfodrets väggar när kolven är i rörelse.
Majoriteten av den torkade oljan leds in i vevhuset tillbaka till oljetråget. Dessa oljeringar kommer med en fjäder som är monterad baktill i en 4-taktsmotor för att ge ett extra tryck för att torka av fodret.
En kolvring är en metallisk delad ring som är fäst vid ytterdiametern av en kolv i en förbränningsmotor eller ångmaskin.
Kolvringar är utformade för att täta gapet mellan kolven och cylinderväggen. Om detta gap var för litet, kan termisk expansion av kolven innebära att kolven fastnar i cylindern och orsakar allvarlig skada på motorn.
Kolvringarna verkar för att transportera bort värme från den varma kolven in i motorns kylda cylindervägg/block. Värmeenergi flödar från kolvspåret in i kolvringen och sedan in i cylinderväggen, där den så småningom kommer att överföras till motorns kylvätska.
De 3 typerna av kolvringar är - kompressionsring, mellanring och oljeskraparring. Kompressionsringen är den översta ringen i kolven fäst vid dess ytterdiameter. Huvudfunktionen hos kompressionsringen är att täta gapet mellan kolven och cylinderväggarna.
Kolvringen stöder kolven så att kolven kan röra sig mjukt upp och ner.
Byte av kolvring kostar mellan $1000 och $5000, beroende på bilmodell och arbetskostnader. Kolvringarna kostar $40 till $200 beroende på hur många cylindrar din bil har. Arbetsarbetet är mellan $1000 och $4000.
De är den övre kompressionsringen, sedan den mellanliggande kompressionsringen och slutligen oljekontrollringen. Dessa delar är relativt små i storlek men spelar en stor roll i motorns huvudcylinderblock.
De flesta kolvar har minst två kolvringar per cylinder. Bilkolvmotorer har vanligtvis tre ringar per cylinder. De två översta ringarna – så kallade kompressionsringar – är främst till för att täta förbränningskammaren.
Ringar gör tätningen mellan kolven och cylindern, utan dem blir det nästan ingen kompression vilket gör det osannolikt att bränslet och luften kommer att dras in i cylindern ordentligt eller till och med explodera, om det gör det blir det en relativt svag explosion och mycket av trycket kommer att försvinna förbi kolven.
Det beror på hur länge du körde med en dålig kolvring, lite bearbetning kan behövas för att hylsa den skadade cylindern. För vissa bilar är det lättare att få en ny (begagnad) motor. Annars kan det vara värt besväret att byta ut den, men fortfarande mycket arbete för att riva ner motorn.
Detta kan bero på detonation och ping av bränslet från den läckande injektorn eller när bränslet blandas med smutsig luft. Dålig bränsle- eller cylinderoljekvalitet, dålig förbränningsprocess, felaktig bränsletid, sliten liner, etc. är den normala orsaken till att kolvringar slits ut.
Ja. Om motorn behöver tas så långt ifrån varandra är det oftast lättare att ta bort den först. Om du behöver ta bort kolvarna, antar jag att du åtminstone planerar att byta ut ringarna. I många fall måste cylinderloppet bearbetas för att få bästa resultat och det skulle kräva att blocket tas bort från bilen.
Med ringarna av, mät den axiella höjden (detta är tjockleken på ringen) och den radiella bredden (bredden på ringen från ytterkanten till den inre kanten) för oljeringenheten med en uppsättning kalibrerade bromsok eller en mikrometer , vilket du än har enkel tillgång till.
Bottenringen är känd som oljekontroll- eller skraparringen och styr mängden smörjolja som passerar upp eller ner genom cylinderväggarna.
En motoröverdel inkluderar alla delar som fästs ovanpå cylinderblocket. Detta skulle inkludera cylinderhuvuden, ventiler, ibland kamaxlarna och andra relaterade komponenter.
En gång efter att kolvringar och motorcylindrars väggar slits, är de inte längre perfekt runda och cylinderväggarna blir avsmalnande, kolvringar blir ovala att bära till formen av en cylinder. Efter inkörningsperioden för kolvringar och cylinderslitage, roterar ringarna inte lika mycket och stannar nära samma plats.
Kolvringar är vanligtvis byggda för att hålla lika länge som motorn. Som ett resultat håller kolvringar vanligtvis någonstans mellan 50 000 miles till 250 000 miles beroende på deras underhåll. I genomsnitt är den förväntade livslängden för kolvringar runt 100 000 miles.
Om motorn är i gott skick men har överhettats och oljekontrollringarna har tappat sin spänning så att motorn bränner olja, så är det OK att byta ut ringarna. Men du måste kontrollera cylindrarna för slitage och borra om med nya överdimensionerade kolvar och ringar om överdrivet slitage förekommer.
Här är en lista över de vanligaste symtomen för dåliga kolvringar:
Det billigaste sättet att "tillfälligt reparera" denna motor är att använda en tjockare olja än normalt. Den tjockare oljan hjälper dina ringar att täta förbränningskammaren bättre än vanlig olja. Fortsätt göra detta tills motorn faller isär eller vänta åtminstone tills de blir mer slitna.
Efter att de har bytt ut kolvringarna måste de återmontera motorn och installera den tillbaka i ditt fordon. Hela processen tar över 10 timmar i genomsnitt . Den genomsnittliga bilmekanikern debiterar mellan $100 och $200 per timme för att utföra ett ersättningsjobb av denna storleksordning.
Skadade ringar kommer att visa eroderat material, ökat kolv- och cylinderväggspel och synligt axiellt och radiellt slitage. Det kan orsaka vad som kallas "kolvslag". Kolvslag är ljudet som orsakas av överdriven gungning av kolven. Det beror på för mycket kolv- och cylinderspel.
Bränslet svämmar över. Kolvringar skadas ofta av bränsleflöde. Oljefilm på cylinderväggen lider kraftigt av bränsleöversvämning, vilket gör att kolvringarna gnuggar metall mot cylinderväggen och förlorar den radiella väggtjockleken mycket snabbt.
Läs också
