Arkona. Speciální vrstva pro lepší klouzání

Při opravách motorů automobilů různých značek a modelů někdy nastávají situace, kdy nelze potřebný díl rychle najít. Zpravidla to znamená, že je nutné zadat objednávku – a pak je možné požadovaný díl ze zahraničí obdržet pouze do 5–12 dnů. V některých případech může být taková lhůta nežádoucí nebo dokonce nepřijatelná. Existuje způsob, jak najít alternativní řešení?

Ukazuje se, že ano, existuje. U některých součástí motoru existuje jasná analogie jejich základních rozměrů v motorech vyráběných nebo vyrobených různými společnostmi. Například pístní kroužky různých modelů motorů jsou v některých případech částečně nebo zcela zaměnitelné. To znamená, že rozsah vyhledávání se výrazně rozšiřuje a pravděpodobnost nalezení potřebných kroužků se výrazně zvyšuje. Navíc je sortiment pístních kroužků vyráběných různými společnostmi, ne-li neomezený, tak alespoň obrovský.

Samozřejmě, „cool“ profesionálové, kteří „frkají“ při pouhém pohledu na díl, který nemá „značkové“ balení výrobce automobilu, mohou autora obvinit z neprofesionality a mnoha dalších smrtelných hříchů. No, tento materiál pro ně není. Je lepší nechat je dělat jejich práci – vyměňovat klikové hřídele, ojnice, bloky nebo hlavy válců, které se bojí opravovat, i když mají drobné vady. O zbytku uvedeme několik podrobností.

Hlavní rozměry, podle kterých si můžete vybrat pístní kroužky, jsou jejich výška a samozřejmě průměr válce. Pokud najdete variantu se stejnými rozměry, pak s pravděpodobností 90 – 95 % bude pasovat. Abyste si však byli 100% jisti, musíte zvážit také následující.

— Radiální šířka vybraných kroužků musí odpovídat drážkám pístu, tj. hloubka drážky nesmí být příliš malá. Ve velké většině případů mají kompresní kroužky pro různé motory velmi blízkou radiální šířku a jsou téměř vždy vhodné, což se nedá říci o stíracích kroužcích oleje. U těch je například nepravděpodobné, že by standardní sadu kroužků s dvojí funkcí expandéru bylo možné nahradit krabicovým kroužkem (viz ABS-auto, červenec 1998), který má výrazně větší šířku. Proto je při výběru kroužků kromě rozměrů nutné specifikovat jejich provedení a nejlépe i radiální šířku podle speciálních katalogů výrobců kroužků (Federal Mogul, Goetze, Kolbenschmidt, Perfect Circle a další).

— Materiály a povlak kroužků mají určitý význam. Proto je žádoucí, aby povlak nalezených kroužků odpovídal originálu. Porušení tohoto pravidla může vést ke snížení jejich životnosti a v některých případech (například při instalaci nechromových kroužků do hliníkových válců, které nemají tvrdý povlak) — k úplné nefunkčnosti kroužků. Tyto otázky lze také objasnit v katalozích.

— Výběr kroužků pro vznětové motory je velmi obtížný. Mnoho modelů má horní kroužky s molybdenovým povlakem a lichoběžníkovým profilem, často s různými úhly, a stírací kroužky oleje mají obvykle krabicový tvar (pravděpodobně pouze Ford montuje sady kroužků). Tuto informaci lze upřesnit v katalozích výrobců kroužků. Nevhodné je také montovat kroužky z benzínových motorů na vznětový motor, i když je přípustná i obrácená výměna.

Ve všech případech je velmi žádoucí, aby motor, ze kterého byly kroužky použity, měl přibližně stejné základní parametry jako motor, na kterém jsou tyto kroužky instalovány. To se týká především specifického (tzv. litrového) výkonu a maximálních otáček, které určují stupeň přeplňování motoru. Je zřejmé, že kroužky z „pomaloběžného“ motoru vyrobeného před 20–30 lety pravděpodobně nebudou pasovat na moderní víceventilový přeplňovaný motor – materiály a povlaky se budou lišit a požadavky na geometrii kroužků se mohou lišit. Proto je třeba tyto faktory zohlednit při výběru kroužků, pokud neexistují přesné katalogové údaje o jejich materiálu a povlaku. V každém případě však kroužky z novějších modelů pasují na starší modely, pokud se jejich rozměry shodují.

Pokud nalezené kroužky splňují všechny výše uvedené podmínky, vydrží nejméně déle než standardní kroužky. Zde je tabulka s několika možnostmi možné výměny kroužků pro různé modely motorů evropských, japonských a amerických automobilů. Někdy takové metody výměny umožňují nejen vybrat „deficitní“ kroužky, ale také výrazně ušetřit použitím levnějších analogů (samozřejmě nemluvíme o produktech pochybného původu). Je třeba také poznamenat, že počet možností lze výrazně (několikrát) zvýšit, pokud je možné kroužky zušlechtit broušením jejich konců. To je však téma na samostatný rozhovor.

1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0
2.0-2.0-.4.0 Mazda/F8, FE, F2
Mazda/RF, R2
Opel/20D Nissan/SR20
Nissan/2C, L28
+0.5 Mazda/RF, R2 Toyota/1R, 2R, 3R, 3S

+0.5 Nissan/2C, L28

87.5
88.0 1.5 1.5–4.0
1.5-1.5-4.0 Crysler/135, 153
General Motors/258V8 Toyota/3VZ
Isuzu/4ZC1 +0.5 Toyota/5S 89.0
92.0 1.5 1.5–4.0
1.5-1.5-4.0
2.0-2.0-4.0 Ford(US)/183V6
General Motors/273V8
Opel/23D General Motors/173V6
Subaru/EA71
Subaru/EA71 do roku 1982 Isuzu/4ZD1

Alexandr Chrulev, kandidát technických věd,
http://www.ab-engine.ru

• Reprodukce je povolena pouze se svolením autora a s odkazem na zdroj.

ČÍM MENŠÍ JE ZTRÁTA TŘENÍM, TÍM EFEKTIVNĚJŠÍ A ÚSPORNĚJŠÍ MOTOR PRACUJE. PROTOŽE TŘENÍ V MOTORU VZNIKÁ Z VĚTŠINY U PÍSTNÍCH KROUŽKŮ, INŽENÝŘI SPOLEČNOSTI MAHLE SE TÍMTO PROBLÉMEM ZANĚŽILI A VYVINULI NOVÝ POVLAK.

Pístní kroužky obvykle fungují ve třech. V tomto případě promyšlená mechanika umožňuje motorovému oleji dosáhnout pístního pláště, ale ne do spalovacího prostoru. Konkrétně jsou to dva horní kroužky, které zajišťují utěsnění spalovacího prostoru mezi válcem a písty. Spodní pístní kroužek plní funkci stírání oleje a udržuje motorový olej uvnitř motoru.

Tým pístních kroužků tak významně přispívá ke snížení spotřeby paliva a znečištění životního prostředí.

Dalším úkolem pístního kroužku je chlazení pístu. Díky kontaktu s kontaktní plochou válce přenášejí kroužky vysoké teploty spalování ze dna pístu do chlazeného válce.

Schopnosti dobrých pístních kroužků se však tímto neomezují, protože mohou také snížit ztráty třením v motoru a tím zvýšit jeho výkon, a také snížit spotřebu paliva a prodloužit životnost jednotky.

TŘENÍ ZPŮSOBUJE NÁKLADY A SNÍŽENÍ TŘENÍ JE SNIŽUJE.

Tření ve spalovacím motoru má významný vliv na spotřebu paliva. Tento vzorec je koncernu MAHLE, jednomu z předních světových výrobců pístů a uznávanému vývojáři komponentů motorů a dalších automobilových dílů, dlouhodobě znám, a proto společnost již mnoho let aktivně pracuje na minimalizaci ztrát třením, ke kterým dochází na pístních kroužcích.

Inženýři společnosti MAHLE systematicky sledují technologický vývoj pístních kroužků a jejich třecích charakteristik, zejména u spalovacích motorů, a to pomocí digitálních simulací a mechanických testů v rámci komplexních studií.

TEČNÁ SÍLA A KONTAKTNÍ NAPĚTÍ

Kroužky pro odvádění oleje musí být přitlačovány k dosedací ploše válce relativně velkou silou. Jen tak lze zabránit tomu, aby se motorový olej dostal na dno pístu a spálil. Odborníci tento jev nazývají tangenciální síla.

Právě to tlačí pracovní plochu pístních kroužků na kontaktní plochu válce. Vytvářená specifická síla se nazývá zvláštní kontaktní napětí – parametr, který hraje důležitou roli v efektivním provozu motoru. To je přesně ten hlavní bod: vysoká tangenciální síla znamená vysoké tření, kterému je třeba se vyhnout. Aby se snížila tangenciální síla při zachování kontaktního napětí, lze pracovní plochu pístních kroužků, tj. výšku kroužku, zmenšit. To však zase vede ke zvýšenému opotřebení součásti. Nakonec bylo nalezeno řešení: povlak pracovní plochy kroužku, který je obzvláště odolný proti opotřebení.

PVD POVLAK. MAHLE PŘINÁŠÍ PALIVA.

Chrom, molybden nebo nitridace plynem – to jsou materiály a procesy, které se donedávna používaly ke zvýšení odolnosti pístních kroužků proti opotřebení. Nyní však inženýři společnosti MAHLE vyvinuli novou technologii, která těmto součástem poskytuje účinnou ochranu – fyzikální depozice z plynné fáze (PVD). Tato metoda zpracování, která má svůj původ v motoristickém sportu, spočívá v nanášení uhlíkových vrstev obsahujících diamanty ve vysokém vakuu. Vzniká tak vysoce odolná vrstva s velmi nízkými ztrátami třením. Povlaky PVD jsou však nejen tvrdé, ale také odolné proti opotřebení. Pístní kroužky s tímto povlakem tak vykazují vyšší odolnost proti opotřebení a oděru i za nejtěžších provozních podmínek a nedostatečného mazání. Stručně řečeno, odolnost proti opotřebení a životnost pístních kroužků se výrazně zvyšují.

Snížení výšky kroužku v důsledku použití tohoto povlaku má další pozitivní aspekt – zvýšenou flexibilitu. To znamená, že kroužky se ještě lépe přizpůsobí tvaru válce. To umožňuje snížení speciálního kontaktního napětí, což zajišťuje možnost dalšího snížení tangenciální síly při zachování původních výkonových charakteristik.

Sada sestávající z kompresního (s PVD povlakem), kuželového a třídílného stíracího kroužku oleje.

MENŠÍ TŘENÍ ZPŮSOBUJE NIŽŠÍ SPOTŘEBU PALIVA, NIŽŠÍ EMISI VÝFUKOVÝCH PLYNŮ A LEPŠÍ VYHLEDÁVKY PRO MOTOR.

V testovaném motoru byla vložka válce volně uložena v podélném směru. Za chodu motoru zaznamenávaly siloměry informace o třecí síle pístních kroužků.

Výsledek: snížení spotřeby energie k překonání tření o 20–30 % u každé sady kroužků v závislosti na zatížení a rychlosti. Při nízkých rychlostech a s lehkým zatížením, tj. za typických jízdních podmínek, dosáhla minimalizace tření svých nejlepších hodnot.

Toto snížení tření pístních kroužků odpovídá minimalizaci celkových ztrát třením motoru o více než 1 %, což znamená, že spotřeba paliva je v tomto případě snížena o více než 1 %. Mluvíme tedy o důležitém kroku k úspoře zdrojů a splnění přísných norem pro výfukové plyny, tedy obecně k zajištění perspektiv pro vývoj spalovacího motoru.

Překonávání tření ve srovnání:

třecí síla a střední efektivní výkon tření (FMEP) na sadách kroužků o rozměrech 1,2/1,2/2,0 mm (modrá čára)

a 1,0/1,0/1,5 mm (červená čára). U kroužků s nižší výškou měření ukázala snížení tangenciální síly o 42 %, a tedy snížení tření na kroužcích přibližně o 28 %.