Tłok i pierścienie tłokowe

Tłoki i pierścienie tłokowe w dużej mierze decydują o kompresji, zużyciu oleju i odporności termicznej silników Diesla w samochodach ciężarowych, autobusach i samochodach dostawczych MAN i Mercedes. W praktyce są to części, które zwracają na siebie uwagę dopiero wtedy, gdy pojawią się objawy takie jak niebieski dym, ciśnienie w skrzyni korbowej, utrata mocy lub rosnące zużycie oleju. Jednak prawidłowa ocena tłoków, pierścieni tłokowych i tulei cylindrowych jest kluczowa, aby uniknąć poważniejszych uszkodzeń silnika. Szczególnie w silnikach pracujących przez długi czas pod dużym obciążeniem nawet ograniczone zużycie może prowadzić do zauważalnych odchyleń w spalaniu, emisji spalin i rozruchu.

W intensywnie eksploatowanych pojazdach użytkowych częstymi problemami są zapieczone pierścienie zgarniające olej, zużyte pierścienie kompresyjne, zatarte płaszcze tłoków oraz termicznie obciążone denka tłoków. W zastosowaniach MAN i Mercedes regularnie występują również uszkodzenia spowodowane przegrzaniem, niepełnym spalaniem, problemami z wtryskiwaczami lub niewystarczającym smarowaniem. Skutkiem jest często utrata kompresji, nadmierna ilość gazów przedmuchowych, zbyt wysokie ciśnienie w skrzyni korbowej oraz zbyt duże zużycie oleju.

Ważnymi sygnałami są utrudniony rozruch zimnego silnika z powodu słabej kompresji, nierówna praca, nadmierne dymienie podczas przyspieszania oraz ślady oleju w układzie dolotowym lub obwodzie turbosprężarki. Problem można rozwiązać wyłącznie poprzez naprawę mechaniczną. W praktyce jednostronna wymiana tłoków bez analizy przyczyny często prowadzi jedynie do krótkotrwałej poprawy zamiast trwałego rozwiązania. Za pomocą testu kompresji lub próby szczelności można stwierdzić, czy tłoki i pierścienie tłokowe są uszkodzone. Zużyte pierścienie tłokowe i uszkodzone tłoki należy zawsze wymienić. Należy również skontrolować współpracujące tuleje cylindrowe i w razie potrzeby je wymienić. Tłoki i tuleje cylindrowe współpracują bowiem ze sobą, tworząc cienki film olejowy, który zmniejsza tarcie i zapobiega zużyciu.

Tłoki i zestawy pierścieni muszą dokładnie pasować do typu silnika, średnicy cylindra, normy emisji spalin i tulei cylindrowych. W MAN i Mercedes występują różnice w wysokości kompresyjnej, denku tłoka, kanale chłodzącym, grubości pierścieni i budowie materiałowej nawet w obrębie pozornie identycznych rodzin silników. Znaczenie ma również połączenie z tulejami cylindrowymi, korbowodami i charakterystyką wtrysku. Dlatego porównanie wizualne rzadko jest wystarczające; nadal konieczna jest kontrola numeru części na podstawie numeru podwozia lub numeru silnika. Istnieją również tłoki nadwymiarowe, stosowane w celu prawidłowego dopasowania do rozwierconych lub zużytych cylindrów, najczęściej podczas remontu silnika.

Częstym problemem jest montaż konfiguracji tłoka, która pasuje technicznie, ale nie jest w pełni właściwa. Prawidłowa konfiguracja tłoka musi spełniać poniższe warunki:

1. Średnica tłoka i odpowiadający jej luz tłokowy muszą być dopasowane do tulei cylindrowych.

2. Pierścienie kompresyjne i pierścienie zgarniające olej muszą zostać zamontowane w odpowiednich rowkach tłoków.

3. Tłoki muszą być zamontowane tak, aby denka tłoków były prawidłowo ustawione względem zaworów i procesu spalania.

Nieprawidłowa konfiguracja tłoka powoduje odchylenia współczynnika sprężania, nieprawidłowy przebieg spalania lub przyspieszone zużycie pierścieni. Dlatego zawsze należy zmierzyć stożkowatość i owalność cylindra, skontrolować luz w rowkach pierścieniowych oraz ocenić, czy tuleje cylindrowe nadal mieszczą się w tolerancjach umożliwiających ponowne użycie. W razie wątpliwości wsparcie techniczne podczas identyfikacji jest często szybsze i bezpieczniejsze niż ponowny demontaż w późniejszym czasie.

Prawidłowa diagnostyka rozpoczyna się od pomiaru kompresji, kontroli ciśnienia w skrzyni korbowej oraz oceny dymienia i zużycia oleju. Podczas demontażu należy sprawdzić pierścienie tłokowe pod kątem pęknięć, zapieczenia i swobodnego ruchu w rowkach. Należy również zwrócić uwagę na ślady detonacji, gorące punkty na denku tłoka, wybite półki pierścieniowe oraz przebarwienia spowodowane przegrzaniem. Takie uszkodzenia często wskazują na problem leżący u podstaw w układzie wtryskowym, turbosprężarce, EGR (Exhaust Gas Recirculation), układzie chłodzenia silnika lub układzie smarowania silnika.

Wymiana samych pierścieni jest uzasadniona wyłącznie wtedy, gdy tłoki i ściany cylindrów pozostają w udokumentowany sposób w granicach tolerancji. W przypadku widocznego progu zużycia, uszkodzenia tłoka lub nadmiernego luzu lepszym wyborem jest kompletna naprawa z odpowiednio dobranymi tłokami, pierścieniami i tulejami cylindrowymi. Ponadto nigdy nie należy przeprowadzać wymiany bez usunięcia przyczyny ubytku oleju lub przeciążenia termicznego. Pozwala to uniknąć powtarzających się uszkodzeń i nieoczekiwanych przestojów.

Dla warsztatów i działów technicznych szczególnie ważna jest szybka dostępność właściwych referencji. Szeroki magazyn oraz solidna kontrola jakości pomagają wtedy prawidłowo planować remonty bez niepotrzebnego czasu oczekiwania lub błędnych zamówień.