Pierścienie Tłokowe

W silnikach spalinowych czterosuwowych zazwyczaj występują trzy rodzaje pierścieni: pierścień uszczelniający (kompresyjny), pierścień kompresyjno-zgarniający i pierścień zgarniający (olejowy).

Pierścień uszczelniający umieszczony jest w rowku najbliższym denka tłoka. Pierścień ten uszczelnia komorę spalania, uniemożliwiając przedostanie się gazów powstałych w procesie spalania z komory do korpusu silnika. Gdy następuje zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, ciśnienie gazów spalinowych oddziałowuje na tłok, zmuszając go do ruchu w kierunku wału korbowego.

Pierścień kompresyjno-zgarniający umieszczony jest między pierścieniem uszczelniającym i zgarniającym. Jego zadaniem jest zatrzymanie gazów które przedostały się przez pierścień uszczelniający oraz zgarnianie nadmiaru oleju z gładzi cylindra. W tym celu ma on specjalny kształt powierzchni roboczej.

Pierścień zgarniający (olejowy) jest pierścieniem umieszczonym najniżej. Służy do zgarniania nadmiaru oleju ze ścianki cylindra podczas ruchu tłoka. Olej wraca przez szczeliny w pierścieniu i tłoku do bloku silnika. W silnikach dwusuwowych pierścień ten jest niepotrzebny ponieważ olej dostarczany jest z paliwem i jego spalanie jest zamierzone.

Pierścienie tłokowe uszczelniają komorę spalania, przekazują ciepło z tłoka do cylindra i kontrolują zużycie oleju. Aby pierścień spełniał swoje zadanie musi mieć możliwość sprężystego układania się pod wpływem wysokiej temperatury.

W tym celu pierścień włożony do cylindra musi posiadać na zamku szczelinę (tzw. luz zamka). Wielkość szczeliny zamka zależna od średnicy pierścienia oraz materiału z jakiego pierścień został wykonany.

Pierścień ma dokładnie określony kształt, aby dokładnie przylegać do ścianek cylindra, co zapewni wymaganą szczelność. Odpowiedni kształt pierścienia uzyskuje się w procesie owalizacji.

Kolejnym istotnym czynnikiem jest siła nacisku pierścienia na ściany cylindra. Większość pierścieni wykonana jest z żeliwa szarego. Żeliwo łatwo dostosowuje się do ściany cylindra, a dodatkowo łatwo je pokryć innymi materiałami aby zwiększyć ich trwałość.

Pierścień kompresyjny

Pierścień kompresyjny znajduje się najbliżej komory spalania i narażony jest na największą ilość substancji powodujących korozję, jak i najwyższą temperaturę pracy. Przez pierścień kompresyjny przekazywane jest do 70% ciepła z tłoka do cylindra. Zazwyczaj pierścień ten ma kształt prostokątny lub baryłkowy.

Pierścień z baryłką ma zakrzywioną powierzchnię roboczą by umożliwić smarowanie pierścienia i ściany cylindra. Zakrzywiona powierzchnia zmniejsza możliwość zaniku warstwy oleju spowodowanego nadmiernym naciskiem pierścienia na cylinder.

Pierścień kompresyjno-zgarniający

Pierścień kompresyjno-zgarniający jest kolejnym pierścieniem od denka tłoka. Jego zadaniem jest tworzenie warstwy oleju o stałej grubości, co umożliwia smarowanie pierścienia kompresyjnego. Niektóre pierścienie mają tzw. nosek, czyli nacięcie dzięki któremu lepiej zgarniają olej.

Niepoprawne zamontowanie pierścienia kompresyjno-zgarniającego powoduje większe zużycie oleju, gdyż pierścień zamiast zgarniać olej ku wałowi korbowemu, wciska go do komory spalania.

Pierścień zgarniający (olejowy)

Pierścień zgarniający posiada dwie wąskie powierzchnie robocze, pomiędzy którymi znajdują się owalne lub okrągłe otwory, którymi zgarnięty nadmiar oleju spływa do bloku silnika. Pierścienie olejowe wykonane są zazwyczaj z odpowiednio ukształtowanego odlewu. W wielu pierścieniach olejowych zastosowano sprężynę rozpierającą, by zwiększyć siłę nacisku na ścianki cylindra.

Objawy zużycia pierścieni tłokowych

Pierścienie tłokowe zużywają się w trakcie eksploatacji silnika. Poniższe objawy mogą wskazywać na konieczność ich wymiany:

• Niebieski lub szary dym z wydechu — szczególnie widoczny przy przyspieszaniu lub po dłuższym postoju. Oznacza przedostawanie się oleju do komory spalania.
• Zwiększone zużycie oleju — konieczność częstego dolewania oleju (powyżej 0,5 l na 1000 km) bez widocznych wycieków.
• Spadek mocy silnika — zużyte pierścienie nie uszczelniają komory spalania, co powoduje spadek kompresji i utratę mocy.
• Nierówna kompresja między cylindrami — różnice powyżej 1–2 bar między cylindrami wskazują na nierównomierne zużycie pierścieni.
• Trudności z rozruchem — szczególnie „na zimno", spowodowane niedostateczną kompresją.
• Zaolejone świece zapłonowe — olej przedostający się przez pierścienie osadza się na świecach.

W przypadku wystąpienia powyższych objawów zalecamy pomiar kompresji silnika. Jeśli wartości są poniżej normy producenta, wymiana pierścieni tłokowych jest konieczna.

Instrukcja montażu pierścieni tłokowych na tłok

Istotnym warunkiem prawidłowej i długotrwałej pracy pierścieni tłokowych jest ich prawidłowy montaż. Zakupione pierścienie tłokowe są dostosowane wymiarowo do oryginalnych tłoków poszczególnych silników.

Wielkość szczeliny na zamku pierścienia po włożeniu do cylindra nie jest stała i zależy od materiału z jakiego jest wykonany pierścień. Należy przestrzegać zasady, że pierścienie o wymiarze nominalnym powinny być montowane do tłoków nominalnych, zaś pierścienie nadwymiarowe do nadwymiarowych tłoków o tym samym nadwymiarze.

Pierścienie powinny być montowane do nowych tłoków, które gwarantują prawidłową pracę zestawu tłokowego w silniku. Przy montażu na tłoki używane należy zwrócić uwagę na dokładne oczyszczenie rowków w tłoku przed założeniem pierścieni.

Przy montażu pierścieni na tłok należy posługiwać się specjalnymi kleszczami. Należy zwrócić uwagę na to, aby nie rozwierać montowanych pierścieni zbyt szeroko, lecz tylko na tyle ile jest to niezbędne do nasunięcia pierścienia na tłok. Nadmierne rozwarcie może spowodować pęknięcie lub trwałe odkształcenie pierścienia.

Szczególną uwagę należy zwrócić na pierścienie oznakowane znakiem montażowym „TOP" lub „G" i wkładać je w rowki tłoka tak, aby powierzchnia boczna pierścienia oznaczona „TOP" lub „G" skierowana była do góry w kierunku denka tłoka.

Umiejscowienie znaków na pierścieniu

Pierścienie tłokowe należy montować kolejno w rowki tłoka zaczynając od pierścienia najniżej położonego na tłoku tj. pierścienia olejowego. Jeśli montowany pierścień olejowy wyposażony jest w sprężynę, to należy wyjąć ją z pierścienia i włożyć w rowek tłoka. Następnie rozewrzeć pierścień i nałożyć na sprężynę w rowku tłoka. Należy zwrócić uwagę, aby miejsce łączenia sprężyny znalazło się naprzeciw zamka pierścienia.

Po zamontowaniu wszystkich pierścieni należy obrócić je w rowkach tłoka tak, aby zamki sąsiednich pierścieni były względem siebie przestawione.

Docieranie nowych pierścieni tłokowych

Po zamontowaniu nowych pierścieni tłokowych konieczne jest ich prawidłowe dotarcie. Okres docierania ma kluczowe znaczenie dla trwałości i szczelności silnika.

Zasady docierania

• Pierwsze 500 km — unikać obrotów powyżej 3000 obr/min. Nie obciążać silnika pełnym gazem. Zmieniać obroty w zakresie 1500–3000 obr/min.
• 500–1500 km — stopniowo zwiększać obciążenie. Dopuszczalne krótkotrwałe przyspieszenia do 3/4 mocy.
• Po 1500–2000 km — wymienić olej silnikowy i filtr oleju. W oleju po docieraniu znajdują się drobiny metalu powstałe w procesie wzajemnego dopasowywania się pierścieni i cylindra.

Czego unikać

• Jazdy z pełnym obciążeniem (holowanie, pełny bagażnik) w okresie docierania.
• Hamowania silnikiem z wysokich obrotów — powoduje podciśnienie w cylindrze i może zaburzyć tworzenie się warstwy olejowej.
• Stosowania olejów syntetycznych o niskiej lepkości w okresie docierania — zalecany olej mineralny lub półsyntetyczny 10W-40.

Prawidłowo dotarte pierścienie zapewniają optymalną szczelność, minimalne zużycie oleju i długą żywotność silnika.

Kształty pierścieni tłokowych

Poniżej przedstawiamy wszystkie kształty pierścieni tłokowych produkowanych przez fabrykę Prima:

R — Uszczelniający prostokątny

RB — Uszczelniający prostokątny z baryłką

RBIF — Uszczelniający z baryłką i skosem wewnętrznym

RBIW — Uszczelniający z baryłką i uskokiem wewnętrznym

RBKI — Uszczelniający z baryłką i załamanymi krawędziami wewn.

RG — Uszczelniający z rowkiem na średnicy zewnętrznej

RH — Uszczelniający ze skośnymi zagłębieniami

RIF — Uszczelniający ze skosem wewnętrznym górnym

RIW — Uszczelniający z uskokiem wewnętrznym

RKA — Uszczelniający z załamanymi krawędziami zewnętrznymi

RKAKI — Uszczelniający z załamanymi krawędziami zewn. i wewn.

RKI — Uszczelniający z załamanymi krawędziami wewnętrznymi

RS — Uszczelniający stożkowy (minutowy)

RSIF — Uszczelniający stożkowy ze skosem wewn. górnym

RSIFU — Uszczelniający stożkowy ze skosem wewn. dolnym

RSIW — Uszczelniający stożkowy z uskokiem wewnętrznym

RSKI — Uszczelniający stożkowy z załamanymi krawędziami wewn.

T — Uszczelniający trapezowy dwustronny

T6 — Trapezowy dwustronny 6°

T6B — Trapezowy dwustronny 6° z baryłką

T6IF — Trapezowy dwustronny 6° ze skosem wewn.

T7J — Trapezowy jednostronny 7°

T7JB — Trapezowy jednostronny 7° z baryłką

T7B — Trapezowy dwustronny 7° z baryłką

T9J — Trapezowy jednostronny 9°

T10 — Trapezowy dwustronny 10°

T15 — Trapezowy dwustronny 15°

T15B — Trapezowy dwustronny 15° z baryłką

T15BIF — Trapezowy 15° z baryłką i skosem wewn.

T15IF — Trapezowy 15° ze skosem wewnętrznym

T20 — Trapezowy dwustronny 20°

TJ — Uszczelniający trapezowy jednostronny

TRS — Trapezowy dwustronny stożkowy

N — Zgarniający noskowy

NKI — Zgarniający noskowy z załamanymi krawędziami wewn.

NS — Zgarniający noskowo-stożkowy

ZWS — Zgarniający walcowo-stożkowy

ZWSKI — Zgarniający walcowo-stożkowy z załamanymi krawędziami

OD — Olejowy daszkowy

ODE — Olejowy daszkowy ze sprężyną

ODEKI — Olejowy daszkowy ze sprężyną, załamane krawędzie

ODT — Olejowy daszkowy trapezowy

OE — Olejowy ze sprężyną, chromowany

OEKI — Olejowy ze sprężyną, chromowany, załamane krawędzie

OJ — Olejowy jednostronnie ścięty

OJE — Olejowy jednostronnie ścięty ze sprężyną

OJKI — Olejowy jednostronnie ścięty, załamane krawędzie

OSH — Olejowy stalowy składany

OW — Olejowy walcowy

OWE — Olejowy walcowy ze sprężyną

OWKI — Olejowy walcowy z załamanymi krawędziami wewn.