Pierścienie tłokowe
Pierścienie tłokowe – elementy uszczelniające oddzielające komorę spalania silnika spalinowego tłokowego od skrzyni korbowej oraz zgarniające nadmiar oleju ze ścianek cylindra. Wykonane są z żeliwa ciągliwego lub szarego sferoidalnego, czasem z walcowanych prętów stalowych. Powierzchnie robocze pierścieni są powszechnie pokrywane powłokami np.: chromowymi[1][2] lub z azotku chromu[3], z dwusiarczku molibdenu[4] lub z węgla diamentopodobnego[5][6].
Budowa
Pierścienie są przecięte w jednym miejscu, tak aby możliwe było ich rozszerzenie i nałożenie na tłok oraz aby występował odpowiedni nacisk powierzchni zewnętrznej pierścienia do tulei cylindra wywołany napięciem wstępnym sprężystego pierścienia. Miejsce, gdzie w tłoku jest występ niwelujący nieciągłość pierścieni, nazywa się zamkiem. Między pierścieniem a cylindrem znajduje się cienka warstwa oleju zmniejszająca tarcie między pierścieniem a tuleją cylindra. Nieszczelność pierścieni powoduje spadek kompresji, a co za tym idzie utratę mocy i sprawności silnika, lub wzrost zużycia oleju, który nie jest dokładnie zgarniany ze ścianek cylindra i częściowo ulega spaleniu.
Rodzaje
W silnikach tłokowych występują trzy podstawowe rodzaje pierścieni:
- pierścienie uszczelniające, których zadaniem jest utrzymanie możliwie wysokiej kompresji i zapobieganie przeciekom spalin zamkniętych pod wysokim ciśnieniem w komorze nad tłokiem do skrzyni korbowej (przestrzeni pod tłokiem), w której ciśnienie jest bliskie atmosferycznemu;
- pierścienie zgarniające, które zgarniają z tulei cylindra nadmiar oleju, pozostawiając stosunkowo cienki "film olejowy" na gładzi cylindra, zapobiegając przedostawaniu się do przestrzeni nad tłokiem nadmiernej ilości oleju.
- pierścienie kompresyjno-zgarniające, ich zadaniem jest zatrzymanie gazów, które przedostały się przez pierścień uszczelniający oraz zgarnianie nadmiaru oleju z gładzi cylindra.
Usterki
Podstawowe usterki przytrafiające się pierścieniom to:
- zapieczenie się pierścieni, polegające na zaklejeniu pierścieni w rowkach tłoka nagarem powstającym podczas spalania paliwa. Pierścień zostaje unieruchomiony i nie wywiera nacisku na gładź cylindra, co zmniejsza lub całkowicie niweluje jego działanie. Może to być wynikiem występowania nieprawidłowego spalania, lub zanieczyszczenia paliwa;
- pęknięcie pierścienia, powstałe w wyniku nieprawidłowego montażu, wad materiałowych lub wystąpienia ponadprzeciętnych obciążeń termicznych. Pęknięcie jest stosunkowo groźnym uszkodzeniem, gdyż może doprowadzić do porysowania gładzi cylindra, co może być przyczyną dalszego spadku kompresji.
W starszych silnikach sprężyny potrafią wyżłobić rowki w wewnętrznej powierzchni pierścienia zgarniającego [olejowego] przez co pierścienie się nie mogą rozprężyć, towarzyszy temu nadmierne spalanie oleju i dymienie
- zużycie pierścienia (wytarcie) co również zmniejsza kompresję i sprawność silnika, podobnie jak powyższe.
Sprawdzanie
Niska kompresja spowodowana pękniętym lub zapieczonym pierścieniem może zostać wykryta w czasie pomiarów kompresji. W tym celu należy w czasie pomiaru (w stanie zimnym) doprowadzić niewielką ilość oleju na denko tłoka. Olej ma się rozlać po tłoku uszczelniając luz między tłokiem (pierścieniami) a cylindrem. Jeśli podczas pomiaru kompresja będzie większa, niż przed doprowadzeniem oleju, oznacza to uszkodzenie pierścieni. Jeśli kompresja po doprowadzeniu oleju nie poprawi się, oznacza to utratę szczelności w głowicy (zawory, gniazda zaworowe).
Zobacz też
Przypisy
- ↑ O. Chocholatý, A. Kříž, Kompozitní Cr povlaky pro pístní kroužky / Composite chromium coatings for piston rings, „Koroze a ochrana materialu”, 58 (3), 2014, s. 84–87, DOI: 10.2478/kom-2014-0013, ISSN 1804-1213 [dostęp 2022-03-03] (ang.).
- ↑ Vipin Kumar Sharma, Vinayak Goel, Mudit Shukla, Effect of Hard Chromium Coating on the Frictional Behavior of Piston Ring Material, Sunpreet Singh i inni red., Lecture Notes in Mechanical Engineering, Singapore: Springer, 2020, s. 153–163, DOI: 10.1007/978-981-15-4748-5_16, ISBN 978-981-15-4748-5 [dostęp 2022-03-03] (ang.).
- ↑ Ruoxuan Huang i inni, Tribological performance of nano-diamond composites-dispersed lubricants on commercial cylinder liner mating with CrN piston ring, „Nanotechnology Reviews”, 9 (1), 2020, s. 455–464, DOI: 10.1515/ntrev-2020-0035, ISSN 2191-9097 [dostęp 2022-03-03] (ang.).
- ↑ Yuelan Di, Zhihai Cai, Ping Zhang, The Tribological Performance of CrMoN/MoS2 Solid Lubrication Coating on a Piston Ring, „Lubricants”, 5 (2), 2017, s. 13, DOI: 10.3390/lubricants5020013, ISSN 2075-4442 [dostęp 2022-03-02] (ang.).
- ↑ Tsuyoshi Higuchi i inni, Development of Hydrogen-Free Diamond-Like Carbon Coating for Piston Rings, „Tribology Online”, 12 (3), 2017, s. 117–122, DOI: 10.2474/trol.12.117, ISSN 1881-2198 [dostęp 2022-03-03] (ang.).
- ↑ Makoto Kano, Diamond-Like Carbon Coating Applied to Automotive Engine Components, „Tribology Online”, 9 (3), 2014, s. 135–142, DOI: 10.2474/trol.9.135, ISSN 1881-2198 [dostęp 2022-03-03] (ang.).