Kada obnavljate tvornički motor s originalnom veličinom cilindra ili pak radite povećanje promjera cilindra, ugrađujete tvorničke klipove i prstenove odgovarajuće veličine, u većini slučajeva prstenovi dolaze već podešeni, odnosno razmak između krajeva prstena je već prilagođen promjeru cilindra, tako da ih je nakon ugradnje moguće odmah koristiti.
Međutim, ako ugrađujete klipove iz aftermarket ponude, najčešće ćete morati sami prilagođavati razmak na prstenovima pomoću piljenja. U ovom članku pročitat ćete kako odabrati, izmjeriti i prilagoditi razmak krajeva prstena kako biste osigurali pouzdano brtvljenje prstena.
Možda se pitate zašto proizvođači rezervnih dijelova ne isporučuju klipne prstenove već unaprijed podešene, kao što je to slučaj s tvorničkim klipovima? Razlog je što se time daje mogućnost vama, mehaničaru ili graditelju motora, da sami odaberete razmak na prstenovima koji najbolje odgovara vašoj primjeni.
Ideja kod prstenova koje je potrebno prilagođavati piljenjem jest da se razmak podešava dok su prstenovi na sobnoj temperaturi, jer će se pri radu, kada se prstenovi zagriju i prošire, razmak smanjiti na minimalnu vrijednost, ali bez rizika da se krajevi prstena spoje i zaglave. Minimalan razmak također znači i minimalni put za ispuštanje plinova iz izgaranja u kućište motora, što može rezultirati malim povećanjem snage, oko 1-2%, ali i smanjenjem potrošnje ulja.
Kako utvrditi razmak klipnih prstenova?
Prilikom određivanja razmaka krajeva klipnih prstenova na sobnoj temperaturi, potrebno je uzeti u obzir količinu topline kojoj će prstenovi biti izloženi, kao i materijal od kojeg su napravljeni, odnosno izračunati koeficijent toplinske ekspanzije.
Količina topline kojoj će prstenovi biti izloženi ovisi o vrsti vašeg motora. Motor s turbopunjačem i visokim pritiskom ubrizgavanja svakako će proizvesti mnogo jači proces izgaranja i time veću količinu topline nego motor bez prisilnog usisa. Također, izgaranje običnog benzina stvara više topline nego goriva na bazi alkohola, poput E85 ili metanola. Naravno, na to utječe i koliko dugo motor radi pri punom otvoru gasa.
| Primjena | Gornji prsten | Sekundarni prsten | Uljni prsten s vodilicama |
|---|---|---|---|
| Preporučeni razmak krajeva klipnog prstena | Najmanji dopušteni razmak | ||
| Motor visokih performansi za cestu | 0,0045"=0,1143 mm | 0,0050"=0,127 mm | min. 0,015"=0,38 mm |
| Cestovni motor umjereni turbo ili N₂O | 0,0050"=0,127 mm | 0,0055"=0,1397 mm | min. 0,015"=0,38 mm |
| Moderni motor bez modifikacija | 0,0050"=0,127 mm | 0,0053"=0,135 mm | min. 0,015"=0,38 mm |
| Kružne utrke / utrke ubrzanja | 0,0055"=0,1397 mm | 0,0057"=0,145 mm | min. 0,015"=0,38 mm |
| Trkaći motor - isključivo N₂O | 0,0070"=0,178 mm | 0,0065"=0,165 mm | min. 0,015"=0,38 mm |
Nećete biti potpuno prepušteni sami sebi kada je riječ o određivanju razmaka krajeva klipnih prstenova — proizvođači prstenova obično nude preporuke, kao što su prikazane gore u primjeru za jedan popularan motor. Za primjenu s visokim performansama u cestovnim i povremenim trkaćim uvjetima, preporučeni minimalni razmak iznosi 0,114 mm po 25,4 mm promjera cilindra (odnosno 0,0045 inča po inču).
Ako uzmemo promjer cilindra od 86 mm (što odgovara 3,386 inča). Izračun:
86÷25,4=3,386 inča
3,386 × 0,0045 = 0,0152 inča = 0,386 mm
Dakle, preporučeni razmak krajeva prstena iznosi 0,386 mm. U praksi je najbolje tu vrijednost zaokružiti na 0,38 mm, budući da je vrlo teško postići veću preciznost od jedne stotinke milimetra. Možda ćete pomisliti da je bolje zaokružiti naviše, ali proizvođači uvijek idu na stranu sigurnosti kako bi spriječili da krajevi prstena dođu u kontakt tijekom rada motora, što bi moglo uzrokovati ozbiljna oštećenja.
Kod drugog prstena preporučeni razmak je obično veći za 0,0127 mm po inču promjera cilindra (odnosno pola tisućinke inča više od gornjeg prstena), što za cilindar promjera 86 mm daje:
3,386×0,0005=0,0017 inča=0,043 mm
Dodamo to na prethodnih 0,386 mm i dobijemo:
0,386+0,043=0,429 mm
Dakle, drugi prsten bi imao preporučeni razmak od otprilike 0,43 mm.
Na prvi pogled, možda se čini nelogično da drugi prsten ima veći razmak jer je izložen manjoj količini topline iz izgaranja u odnosu na gornji prsten, koji je najbliži komori izgaranja. Nekada se čak preporučivalo da se drugi prsten postavlja s manjim razmakom iz tog razloga.
No novija ispitivanja pokazala su da ako je razmak drugog prstena manji od razmaka gornjeg prstena, čak i ako je gornji prsten savršeno podešen, dio tlaka iz izgaranja ipak može proći pored njega. Ako tada drugi prsten također ima premali razmak, taj se tlak može nakupiti između prstenova, destabilizirati gornji prsten i oslabiti brtvljenje. Veći razmak drugog prstena omogućava da se taj višak tlaka slobodno ispusti prema dolje, čime se osigurava bolja funkcionalnost i pouzdanost motora.
Za sažetak — cilj je odabrati najmanji mogući razmak krajeva prstena koji i dalje omogućuje siguran rad. Takav razmak smanjuje proboj plinova iz izgaranja u kućište motora (blow-by), smanjuje potrošnju ulja i može povećati snagu motora.
Međutim, ako pretjerate i razmak postavite preusko, krajevi prstena se pri zagrijavanju mogu dodirnuti (butt), što može dovesti do:
- zaglavljivanja prstena u cilindru,
- oštećenja stijenki cilindra,
- pucanja ili otkidanja glave klipa,
a u težim slučajevima, klipnjača može istisnuti osovinicu (wrist pin) kroz dno klipa, što rezultira njenim izlaskom kroz blok motora.
Zato je važno pronaći ravnotežu — razmak mora biti dovoljno velik da spriječi mehanički kontakt pri širenju uslijed topline, ali dovoljno mali da osigura dobro brtvljenje i učinkovitost.
Kako izmjeriti razmak krajeva klipnog prstena?
Kako biste točno izmjerili razmak krajeva klipnog prstena, nakon što postavite prsten u cilindar, ključno je osigurati da se nalazi jednako duboko od gornjeg ruba cilindra na obje strane, odnosno da je poravnat vodoravno (u “kvadratu”).
Za to se koristi alat za poravnavanje klipnih prstenova, koji ima utore ili nosače koji se naslanjaju na gornji rub cilindra i pritom osiguravaju da je prsten u pravilnom položaju i na točnoj dubini u cilindru.
Osim mjerenja razmaka, važno je obratiti pažnju i na sljedeće:
Jesu li krajevi prstena paralelni — ako nisu, mjerenje razmaka neće biti precizno.
Ako krajevi prstena nisu ravni jedan prema drugome, to treba uzeti u obzir pri podešavanju — u tom slučaju je potrebno dodatno obraditi krajeve prstena kako bi se osigurala ravna i pravilna površina dodira.
Nakon što ste utvrdili jesu li krajevi prstena paralelni, možete započeti s mjerenjem razmaka pomoću mjernih listića (feeler blades).
Mjerenje se vrši tako da postupno isprobavate listiće sve većih debljina dok ne naiđete na onaj koji prolazi između krajeva prstena uz lagani otpor. U našem slučaju, to se dogodilo s listićem debljine 0,356 mm (što odgovara 14 thou, tj. 0,014 inča).
Kako smo prethodno izračunali da razmak treba iznositi 0,381 mm (0,015 inča ili 15 thou), to znači da je trenutni razmak nešto manji nego što je potrebno. Stoga ćemo morati ukloniti malu količinu materijala s krajeva prstena kako bismo postigli odgovarajući razmak.
Podešavanje razmaka krajeva klipnih prstenova
Podešavanje razmaka krajeva klipnih prstenova obavlja se pomoću alata za piljenje prstena, a dostupne su dvije osnovne varijante: ručni i električni.
Ako se planira raditi na samo jednom ili dva motora, ručni alat može biti sasvim dovoljan, pod uvjetom da se koristi pažljivo i precizno. On može pružiti vrlo dobre rezultate kada se pravilno primjenjuje.
S druge strane, ako se planira rad na većem broju motora ili čak pokretanje vlastite radionice, električni alat može značajno ubrzati proces i omogućiti dosljednije i preciznije rezultate.
Električni alat za piljenje klipnih prstenova opremljen je indikatorom s brojčanikom (dijalog mjeračem) koji, kada se prethodno postavi na nulu, omogućuje vrlo preciznu kontrolu količine uklonjenog materijala. Osim toga, ima i podesivi graničnik pomoću kojeg se može postaviti promjer cilindra za koji se prstenovi pripremaju, čime se osigurava da krajevi prstena ostanu paralelni tijekom obrade.
Ova funkcionalnost posebno je korisna kada treba podesiti više prstenova za jedan motor, jer omogućuje dosljednost i ponovljivost u razmacima među svim prstenovima.
Ako se odlučite za jeftiniji ručni alat za piljenje klipnih prstenova, možete postići odlične rezultate, ali postoji nekoliko stvari na koje treba obratiti pažnju. Prvo, ručka koja okreće brusni kotač može se vrtjeti u oba smjera, no važno je da brušenje ide od vanjskog ruba kotača prema unutarnjem. Mnogi moderni prstenovi imaju uložak (inlay) na vanjskoj strani, pa ako brusite iznutra prema van, brusni kotač može zahvatiti i otkinuti taj uložak s prstena.
Još jedna česta pogreška koju mnogi rade je pritiskanje prstena s obje strane prema brusnom kotaču kako bi brusili obje strane istovremeno. Time se dobiva prevelik razmak između krajeva prstena koji će biti paralelan samo ako je jednak širini brusnog kotača.
Bez obzira koju opciju odabrali, proces uklanjanja materijala gotovo uvijek ostavlja mali srh (oštri rub) na dijelu prstena koji je brušen, a koji treba ukloniti prije ugradnje prstena na klip. To se može učiniti tako da se igličasta turpija lagano povuče preko ruba prstena, pazeći da se ne napravi zakošenje. Dva do tri lagana poteza obično su dovoljna za uklanjanje srha.
Optimizacija razmaka klipnih prstenova
Kao što smo ranije spomenuli, preporuke proizvođača za razmake krajeva klipnih prstenova uvijek su donekle konzervativne. Nema ništa loše u tome da ih se pridržavate, no ako želite izvući maksimalnu snagu iz svog motora, podešavanje i optimizacija razmaka može donijeti određene prednosti.
To je osobito važno u natjecateljskim klasama s ograničenjima, gdje su druge preinake motora zabranjene, pa je svaki detalj koji doprinosi performansama — uključujući precizno podešene prstenove — dodatna prednost.
Razrada motora
Iako nije izravno vezan uz razmake krajeva prstenova, proces razrade motora igra važnu ulogu u postizanju dobrog brtvljenja prstenova — a oko toga postoji mnogo dezinformacija.
Mnogi vjeruju da se tijekom razrade „uštimavaju“ ležajevi radilice, no to jednostavno nije točno. Svaki kontakt metala o metal (npr. radilica o ležajeve) znači oštećenje, a ne „uložavanje“. Te komponente moraju od početka rada biti zaštićene uljnim filmom koji sprječava izravan kontakt.
Ono što se zapravo želi postići tijekom razrade je da se klipni prstenovi pravilno priljube uz stijenke cilindra. Svježe obrađena (honovana) površina cilindra ima specifičan uzorak koji služi da „brusi“ i „uštimava“ prstenove dok se postupno prilagođavaju površini cilindra, osiguravajući idealno brtvljenje.
Zahvaljujući suvremenim tehnikama honovanja i kvaliteti današnjih klipnih prstenova, ovaj proces je teško potpuno upropastiti, no svejedno je preporučljivo proći kroz njega pažljivo i metodično kako bi se postigli najbolji mogući rezultati.
