Pierścienie tłokowe – zastosowanie, rodzaje, objawy awarii

W tłokowym silniku spalinowym, tłok porusza się w cylindrze w górę i w dół. Nie jest to praca jednostajna, gdyż w pewnych punktach następuje jego wyhamowanie, a następnie gwałtowne przyspieszenie. Tłoki są wyposażone w pierścienie tłokowe, które oprócz funkcji uszczelniania i zbierania oleju ze ścianek cylindrów, odpowiedzialne są także za odprowadzanie ciepła przejmowanego przez tłok podczas procesu spalania do chłodzonej gładzi cylindra.

W przypadku czterosuwowych silników spalinowych obecnie stosuje się głównie trzy rodzaje pierścieni tłokowych: pierścień uszczelniający (kompresyjny), pierścień kompresyjno-zgarniający i pierścień zgarniający (olejowy).

Pierścień tłokowy uszczelniający jest umieszczony w rowku blisko denka tłoka. Uszczelnia komorę spalania nie pozwalając, by do korpusu silnika dostały się gazy powstałe w procesie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. To właśnie ciśnienie tych gazów oddziałujące na tłok "popycha" go, wymuszając ruch w kierunku wału korbowego. 

Pierścień kompresyjno-zgarniający jest umieszczony pośrodku, pomiędzy pozostałymi pierścieniami. Jest odpowiedzialny za zatrzymanie gazów, którym udało się przedostać przez pierwszy pierścień i wstępne zgarnięcie nadmiaru oleju ze ściany cylindra.

Zadaniem pierścienia zgarniającego, umieszczonego najniżej, jest zgarnięcie oleju ze ścianki cylindra. Zebrany olej spływa do miski olejowej przez specjalne szczeliny w pierścieniu i tłoku.

Pierścienie tłokowe mają kształt cienkich kolistych obejm, są wykonane zazwyczaj z żeliwa ciągliwego bądź sferoidalnego lub walcowanych prętów stalowych. Pierścienie nie mogą mieć formy zamkniętej - każdy z nich posiada szczelinę, umożliwiającą montaż i demontaż. Pierścienie tłokowe muszą być ściśle dopasowane do tłoka, należy zatem zawsze dobierać je szczegółowo do konkretnego modelu pojazdu oraz wersji silnika.

Pierścienie tłokowe, podobnie jak inne części silnika, zużywają się wraz z eksploatacją pojazdu. Z czasem dochodzi do wytarcia się materiału, z którego są wykonane oraz gładzi cylindra. Zużycie pierścieni może zostać przyspieszone przez zaniedbania użytkownika pojazdu, np. przez dobór niewłaściwego oleju silnikowego lub zbyt rzadką wymianę oleju i filtra. Na pierścieniach może zbierać się wówczas nagar, który może doprowadzić do zapieczenia pierścieni. W niektórych silnikach, częstą przyczyną uszkodzenia pierścieni tłokowych jest zalanie paliwem. Dochodzi do niego najczęściej w wyniku wad świec lub cewek zapłonowych, nieszczelności dysz wtryskiwaczy czy usterki pompy wtryskowej.

Efektem zużycia lub uszkodzeń pierścieni tłokowych jest spadek ciśnienia sprężania, często różnice wartości ciśnienia sprężania pomiędzy cylindrami. Kierowca odczuwa skutki tej usterki za sprawą zauważalnego spadku mocy silnika. Jednocześnie w pojeździe wzrasta także zużycie oleju silnikowego.

Operacje wykonywane na "otwartym silniku" to naprawy, których nie warto wykonywać bez posiadania odpowiedniej wiedzy i doświadczenia. Do demontażu i montażu pierścieni tłokowych należy używać profesjonalnych narzędzi - specjalnych szczypiec do pierścieni tłokowych. Używając innych narzędzi łatwo można uszkodzić powierzchnię tłoka, jak i sam pierścień. Pierścieni nie należy także naciągać ręcznie - nie tylko ze względów bezpieczeństwa, ale także ze względu na wysokie ryzyko wygięcia elementu.

Za pomocą szczypiec można lekko rozciągnąć pierścień, co umożliwi jego sprawne zamontowanie na tłoku. Podczas procedury należy zawsze zwracać uwagę na oznaczenia montażowe - przykładowo napis wskazujący na to, która strona pierścienia jest górna (ma być skierowana w stronę komory spalania). Nie należy także zapominać o właściwej kolejności montażu pierścieni. Najpierw montuje się pierścień zgarniający, następnie środkowy (kompresyjno-zgarniający), a na koniec uszczelniający.

Po montażu powierzchnia pierścieni nie powinna wystawać ponad powierzchnię tłoka. Należy sprawdzić, czy wszystkie pierścienie leżą równo na całym obwodzie tłoka. Ich nadmierne wygięcie może spowodować nieprawidłową pracę i ryzyko wystąpienia kolejnej awarii.