Pierścienie tłokowe: rodzaje, funkcje, typowe problemy

Absolutnie wszystkie silniki spalinowe działają dzięki ruchowi tłoków, na które oddziałuje energia cieplna, a na końcu otrzymujemy energię mechaniczną. Pierścienie tłokowe są istotnym elementem w zespole cylinder-tłok, od którego stanu zależy stabilna praca silnika spalinowego, zużycie paliwa, utrzymanie poziomu oleju itp. Następnie zastanowimy się, dlaczego potrzebne są pierścienie tłokowe, odmiany i jakie problemy pojawiają się z nimi podczas pracy.

Co to są pierścienie tłokowe

Pierścienie tłokowe to części, które są montowane na tłokach, zwykle za pomocą dwóch pierścieni uszczelniających i jednego pierścienia zgarniającego olej. Kształt pierścieni jest wykonany w formie koła, a do mocowania na tłoku służy nacięcie, które zmniejsza się, gdy tłoki są osadzone w cylindrach. Gdyby tłoki silnika nie były wyposażone w pierścienie, silnik po prostu nie pracowałby z powodu braku kompresji, a także z powodu napełnienia cylindra olejem i jego szybkiego utylizacji.

Głównym celem pierścieni tłokowych jest zapewnienie normalnego ciśnienia w cylindrze poprzez mocne dociśnięcie ścianki cylindra, a także zapobieganie wypalaniu się oleju, umożliwiając jego spłynięcie do miski olejowej.Pierścienie zatrzymują również gazy ze skrzyni korbowej, ale tylko wtedy, gdy nie ma zużycia zespołu cylinder-tłok.

Rodzaje pierścieni tłokowych

Obecnie istnieją dwa rodzaje pierścieni tłokowych zamontowanych na tłoku:

• kompresja;
• skrobak do oleju.

 Obecnie pierścienie tłokowe są wykonane z żeliwa i dodawany jest molibden, który ma właściwości ekstremalnego ciśnienia, aby zapewnić niezawodność i wydłużoną żywotność. Pierścienie chromowane produkowane są nieco dłużej, są nieco tańsze, ale mają również właściwości przy ekstremalnym ciśnieniu, chociaż nie różnią się długą żywotnością. Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z pierścieni.

Pierścienie zaciskowe

Pierścienie zaciskowe montowane są nad zgarniaczem oleju w ilości dwóch sztuk. Ważne jest, aby zrozumieć, że nie jest to tylko metalowy pierścień przeznaczony do uszczelniania komory spalania, ponieważ pierścień dociskowy bierze udział w przenoszeniu ciepła między tłokiem a tuleją, a także pochłania drgania tłoka spowodowane naciskiem bocznym. 

Górny pierścień zaciskowy może być trzech typów:

• z występem w kształcie litery L w obszarze zamka;
• z płaską powierzchnią;
• skręcona sekcja - oba końce pierścienia są pochylone, stykając się ze sobą tylko jednym występem.

Produkty z wypustem w kształcie litery L mogą zmieniać zdolność uszczelniania w zależności od trybu pracy silnika: gdy wzrasta ciśnienie gazu, siła na pierścieniu wzrasta i szczelniej „otacza” on cylinder, a gdy ciśnienie spada, siła maleje i odpowiednio tarcie między cylindrami. Takie podejście umożliwia zapewnienie niezbędnej kompresji we właściwym czasie oraz zmniejszenie tarcia i zwiększenie zasobów CPG w trybach dolotu i wydechu.

Drugi pierścień dociskowy ma zwykły kształt, uzupełnia tylko górny tym, że dodatkowo zapewnia szczelność, zabezpiecza przed detonacją oraz zapobiega przedostawaniu się oleju do cylindra z powodu odwrotnego ciągu.

Niektóre z tych pierścieni są ukośne, aby lepiej odprowadzać olej ze ścianek tulei, aw nowoczesnych silnikach pierścienie są całkowicie wykonane bez szczeliny.

Pierścienie zgarniające olej

Pierścień zgarniający olej jest montowany pod pierścieniem uszczelniającym. Istota pierścienia tkwi w jego nazwie - usuwanie nadmiaru ze ścianek cylindra. Gdy tylko pierścień przejdzie nad powierzchnią, pozostawia warstwę o grubości kilku mikronów, która jest niezbędna do przedłużenia żywotności CPG i utrzymania warunków temperaturowych w granicach tolerancji. Aby usunąć olej, pierścienie są wykonane w postaci promieniowych lub osiowych ekspanderów. Niektórzy producenci samochodów instalują dwa pierścienie zgarniające olej.

Funkcje pierścieni tłokowych

Na podstawie powyższego można wyciągnąć następujące wnioski:

• właściwości kompresji. Całkowita izolacja komory spalania, zapewniająca wymagane ciśnienie wewnątrz cylindra, a tym samym osiągnięcie stabilnego momentu obrotowego i optymalnego zużycia paliwa;
• oszczędność oleju silnikowego. Dzięki pierścieniowi zgarniającemu olej na powierzchni cylindra tworzy się skuteczny film, nadmiar oleju nie wypala się, ale przedostaje się przez pierścień do skrzyni korbowej;
• wymiana ciepła. Pierścienie tłokowe skutecznie odprowadzają ciepło z tłoka przenosząc je do cylindrów, które wychładzają się na skutek zewnętrznego kontaktu z chłodziwem;

praktyczny brak wibracji poziomych. Dzięki ciasnemu pasowaniu pierścieni tłok wyraźnie porusza się w górę iw dół.

Z czego wykonane są pierścienie tłokowe?

Obecnie jako materiały stosuje się żeliwo sferoidalne i stal nierdzewną. Ponieważ nowoczesne silniki stały się odpowiednio mniejsze i mocniejsze, ich obciążenie wzrosło wielokrotnie, istnieje potrzeba zastosowania innowacyjnych materiałów. Liderem wśród materiałów jest molibden, który wyróżnia się właściwościami przeciwciernymi i zwiększoną żywotnością. Nawiasem mówiąc, spódnice tłoków są przetwarzane z podobnym składem.

Typowe awarie pierścieni tłokowych

Podczas pracy silnika spalinowego tłoki i pierścienie stopniowo zużywają się, po czym stają się bezużyteczne. Główną usterką jest zwiększenie szczeliny między pierścieniem a cylindrami, co powoduje problemy z uruchomieniem silnika, wzrasta zużycie paliwa, gwałtownie spada moc, aw misce olejowej powstaje nadciśnienie. 

Często kierowcy mają do czynienia z takim efektem, jak występowanie pierścieni. Proces ten tłumaczy się tym, że na skutek przegrzania silnika lub osadów olejowych pierścienie tracą swoją elastyczność, co oznacza utratę wszystkich właściwości pierścieni.

Pomimo tego, że w większości przypadków występowanie pierścieni można skorygować stosując dekarbonizację silnika, aby zapobiec temu procesowi, należy zastosować następujące zasady:

• staraj się używać samochodu tak często, jak to możliwe, a także nie zaniedbuj zasad rozgrzewania silnika;
• stosować wyłącznie wysokiej jakości olej silnikowy z tolerancjami zgodnymi z klasyfikacją dla danego silnika (zwłaszcza jeśli jest to silnik wysokoprężny z filtrem cząstek stałych i pompowtryskiwaczami);
• nie dopuścić do przegrzania silnika, bo konsekwencje tego są zbyt kosztowne, chociażby przy wymianie oleju i płynu chłodzącego, a także wymianie uszczelki głowicy cylindra szlifowaniem płaszczyzny głowicy.

Nie zapominaj, że jakość pierścieni wpływa również nie tylko na zasoby, ale także na odporność na krytyczne temperatury i obciążenia.

Konsekwencje zużycia pierścieni tłokowych

Konsekwencje zużycia pierścieni tłokowych są często podobne do innych usterek, dlatego należy postawić wysokiej jakości diagnostykę w postaci pomiaru kompresji i sprawdzenia, czy w cylindrze nie ma wycieków powietrza. 

Więcej szczegółów na temat konsekwencji:

• trudny zimny start. Gdy silnik nie jest rozgrzany, między tłokiem a cylindrem tworzy się zwiększona szczelina, która zmniejsza się tylko w wyniku nagrzewania, odpowiednio, rozszerzania się części trących. Początkowe zużycie pierścieni objawia się tylko na zimnym silniku, po czym silnik pracuje stabilnie. Efekt można zaobserwować dzięki niebieskawemu dymowi na biegu jałowym;
• zwiększone zużycie paliwa przy zmniejszonej mocy. Zwiększony luz oznacza utratę właściwości sprężania, co oznacza niskie ciśnienie - niską wydajność, do osiągnięcia której potrzeba więcej paliwa;
• silnik tripletowy. Niska kompresja koniecznie towarzyszy trójka, a to nie tylko dyskomfort dla kierowcy i pasażerów, ale także przyspieszone zużycie mocowań silnika i innych osprzętu.

Możesz sprawdzić stan pierścieni, przykładając rękę do rury wydechowej lub czystej blachy, a jeśli znajdziesz plamę oleju, bardziej prawdopodobne jest, że problem tkwi w pierścieniach.

Dobór i wymiana pierścieni tłokowych

Należy pamiętać, że zdecydowanie odradza się wymianę pierścieni tłokowych oddzielnie od tłoków z następujących powodów:

• podczas pracy cylinder zużywa się nierównomiernie i staje się eliptyczny;
• tłoki również mogą się odkształcać, zwłaszcza w przypadku przegrzania. Rowki pierścieni tłokowych mogą się powiększyć, uniemożliwiając zamontowanie nowych pierścieni;
• blok butli musi zostać przekazany do sprawdzenia, po czym będzie jasne, czy butla mieści się w tolerancjach eliptycznych, czy konieczne jest nałożenie świeżego hon, czy też wymagane jest wytaczanie do rozmiaru naprawy.

Jakie są kryteria wyboru pierścieni tłokowych? Jeśli twój budżet nie pozwala na gruntowny remont do maksimum, możesz zainstalować tłoki budżetowe, ale zawsze pierścienie wysokiej jakości - porady doświadczonych opiekunów. Jeśli chodzi o czynniki wyboru:

• cena. Im tańsze pierścionki, tym gorszej jakości są i nie ma innego wyjścia. Tanie pierścienie wykonane są z żeliwa niskiej jakości, co już podczas montażu może objawiać się pęknięciem pierścienia;
• producent. Gorąco polecam zwrócić uwagę na takich producentów jak Mahle, Kolbenschmidt, to firmy z najwyższej półki. Jeśli chcesz zaoszczędzić pieniądze bez gwałtownej utraty jakości, spójrz na producenta takiego jak Goetze, Nural, NPR;
• wygląd opakowania i samych krążków. Zwróć szczególną uwagę na to, jak zapakowane są pierścienie, jaka jest jakość opakowania, czy jest hologram, instrukcja montażu i jak są wykonane same pierścienie.

Jak wymienić pierścienie tłokowe

Procedura wymiany pierścieni nie różni się od procesu remontu. Ważne jest, aby zrozumieć, że w nowoczesnych samochodach droga do „rzucania pierścieniami” nie skończy się dobrze. Musisz podać blok cylindrów do rozwiązywania problemów, a jeśli zdarzy się, że pierścienie wymagają wymiany na wczesnym etapie, podczas gdy tłoki i tuleje są w tolerancji, możesz wymienić pierścienie osobno.

W innych przypadkach konieczne jest przeprowadzenie pełnego remontu tą metodą:

• zdemontować silnik, uszkodzić blok i oddać głowicę cylindrów do próby ciśnieniowej;
• po otrzymaniu danych o stanie cylindrów należy osobno zakupić zespół tłoków lub pierścienie;
• zmontować silnik i, w zależności od rodzaju pierścieni, uruchomić silnik spalinowy na określoną liczbę kilometrów.

Pytania i odpowiedzi:

Jakie są pierścienie zgarniające olej? Mogą być lite lub kompozytowe. Stałe żeliwo jest teraz mniej popularne. Kompozytowe składają się z 2 cienkich pierścieni z promieniowym ekspanderem osiowym.

Jakie pierścienie są na tłoku? Na tłok nakładane są pierścienie dociskowe zgarniacza oleju (cienkie górne i dolne). Zainstalowany jest na nim również ekspander pierścieni osiowych i promieniowych (w przypadku stosowania pierścieni dzielonych).

Do czego służą pierścienie zaciskowe? Zapewniają szczelne połączenie tłoka ze ściankami cylindra. Z jego pomocą VTS jest utrzymywany w stanie sprężonym w komorze spalania. Zwykle są dwa takie pierścienie.

Kiedy trzeba wymienić pierścienie w silniku? Gdy pierścienie są zużyte, gazy wybuchają z cylindra do skrzyni korbowej. Silnik zaczyna zużywać dużo oleju (niebieski dym z rury wydechowej), moc silnika znacznie spadła.