Układ korbowo-tłokowy. Wszystko, co ważne na temat tłoków stalowych

Zalety tłoków stalowych

Podczas gdy normalny tłok aluminiowy może wytrzymać ciśnienie szczytowe do 200 barów, tłok stalowy tego samego rozmiaru może wytrzymać ciśnienie sięgające nawet 260 barów. Ponieważ tłoki stalowe mają wyższą stabilność termiczną w porównaniu z tłokami aluminiowymi i są materiałem na bazie żelaza, takim jak środowisko, w którym pracują, mogą pracować z mniejszym luzem i powodować mniejsze odkształcenia tulei ze względu na mniejszą rozszerzalność cieplną i kompatybilność ze sobą. Powoduje to również mniejsze straty spowodowane siłami tarcia w porównaniu z tłokami aluminiowymi, co przekłada się na redukcję zużycia paliwa. Tłoki stalowe zapewniają niższą wysokość silnika przy zastosowaniu oryginalnego korbowodu w porównaniu z tłokami aluminiowymi, co przekłada się również na mniejszą masę całego silnika.

Sprawdź oferte tłoków w Inter Cars
Tłoki stalowe w porównaniu do tłoków aluminiowych

Zdjęcie: MS Motorservice International GmbH

Należy zwrócić uwagę, że konstrukcja tłoków stalowych umożliwia umieszczenie kanału chłodzącego bliżej górnej części tłoka, co zapewnia bardziej wydajne chłodzenie. Tak więc problemy z topnieniem tłoka i przebiciem tłoka wynikające z układów przepełnienia i układów wtrysku paliwa w tłokach stalowych nie występuje.

Każdy na rynku szanujący się producent tłoków ma w swojej ofercie tłoki stalowe. Pierwsze tego rodzaju tłoki były stosowane w pojazdach użytkowych, gdzie zastosowano technologię dwuczęściowych tłoków stalowo aluminiowych. Obecnie takie tłoki w postaci monolitu możemy spotkać również w silnikach osobowych, np. w silnikach Mercedes 3.0 CDI OM642, 2.0 diesel OM 654, 3.0 diesel OM656. Silnikach Renault 1.5 DCI serii K9K, czy 1.6 DCI R9M, czy też w Fordach 2.0 TDCI serii Ecoblue „Panther”, PSA 2.2 BlueHDI.

Wybierz i zakup pierścienie tłokowe

Zatem przyjrzyjmy się bliżej. co każdy producent ma w swojej ofercie

Dwuczęściowy tłok Mahle Ferrotherm®, to tłok w którym denko w postaci odkuwki stalowej połączono z aluminiową częścią prowadzącą. Dzięki temu denko charakteryzuje się wysoką odpornością na temperaturę i dobrze znosi wysokie naciski powierzchniowe między panewką a sworzniem tłokowym. Tłoki te, jako wyposażenie fabryczne, można spotkać u producentów takich silników jak: Volvo, Scania, Detroit Diesel i Caterpillar. Niestety wadą stali jest mniejsza przewodność cieplna w porównaniu z aluminium.

W tym kontekście chłodzenie, szczególnie korony tłoka, odgrywa istotną rolę. Dlatego w tłokach stalowych stosuje się kanał chłodzący, do którego wtryskiwany jest olej silnikowy celem schłodzenia. W tłoku Ferrotherm dodatkowo zastosowano szczelinę termiczną między częścią stalową a aluminiową. Zwracamy uwagę, że tłoki Ferrotherm są dostarczane w zestawach naprawczych w postaci rozmontowanej. Przy montażu należy przestrzegać prawidłowego kierunku ustawienia: montaż części górnej i prowadzenia tłoka może się odbywać tylko w jednym kierunku.

Tuleje cylindrów w Inter Cars e-Catalog

Tłoki

Zdjęcie: MAHLE Aftermarket GmbH

Mahle opracowało również kilka innych konstrukcji tłoków stalowych, z których najpopularniejszy jest jednoczęściowy tłok stalowy MONOTHERM®. Kolejnym rodzajem tłoków to dwuczęściowy tłok MonoGuide, oraz tłoki MonoWeld® lub TopWeld® produkowany metodą zgrzewania ciernego.

Zdjęcie: MAHLE Aftermarket GmbH

Trzy dotychczasowe warianty tłoków stalowych MAHLE do silników wysokoprężnych w samochodach osobowych: MONOTHERM®, TopWeld® i MonoGuide®

Rodzaj tłoków MonoWeld® lub TopWeld® produkowany metodą zgrzewania ciernego

Zdjęcie: MAHLE Aftermarket GmbH

Wybierz blok skrzyni korbowej

Podobnymi technologiami może pochwalić się firma Kolbenschmidt, która w portfolio posiada tłoki dwuczęściowe. Połączenie tłoku stalowego z płaszczem aluminiowym, jak również tłoki konstrukcji monoblokowej występują w dwóch odmianach. Posiadają wewnętrzną komorę chłodzącą lub też nie mają jej. Opracowany przez firmę Kolbenschmidt tłok stalowy o konstrukcji monoblokowej składa się z dwóch części. Jedną z nich jest część górna z wgłębieniem i obszarem rowków. Część dolna składa się z piast sworznia oraz trzonu.

Połączenie pojedynczych części jest uzyskiwane metodą zgrzewania tarciowego. Po zakończeniu obróbki cieplnej następuje ostateczna obróbka tłoka jednoczęściowego. Kanał chłodzący – otwarty jeszcze częściowo na średnicę zewnętrzną – jest zamykany dwoma specjalnie ukształtowanymi blachami powyżej trzonu.

Tłoki stalowe

Zdjęcie: MS Motorservice International GmbH

Inny z producentów, Federal Mogul, szczyci się wieloletnim doświadczeniem w opracowywaniu stalowych tłoków. Ich stosowanie zapoczątkowane zostało w dużych silnikach wysokoprężnych do ciężkich pojazdów użytkowych. Stopniowo rozwinęło się to również na jednostki wysokoprężne stosowane w samochodach osobowych i dostawczych. Monosteel to opatentowana nazwa, którą Federal Mogul nadał stalowym tłokom, które są dziś punktem odniesienia na rynku OE.

Sercem konstrukcji tłoka Monosteel jest pierścieniowa komora chłodząca (utworzona wokół komory spalania wytłoczonej w denku tłoka). Aby stworzyć tę toroidalną komorę, Federal Mogul wykorzystał wieloletnie doświadczenie w procesie spawania. Umożliwia ona połączenie dwóch odrębnych części, z których jedna stanowi osłonę, a druga koronę – tłoka.

Szczególny kształt w obszarze łączenia tworzy galerię zwróconą do obszaru o najwyższej temperaturze. W niej krąży olej, który może pochłaniać część ciepła wytwarzanego przez spalanie przenoszonego przez cienką stalową ściankę. Niższa temperatura w komorze spalania oznacza bardziej efektywne spalanie z punktu widzenia emisji, zwłaszcza NOx.

Tłok Monosteel