Výbrusy válců spalovacích motorů

Jde o zdánlivě nezajimavé téma, neboť výbrusy se dělají od doby co existují spalovací motory a v každém větším městě je několik brusíren válců. Skutečnost je však zcela jiná. Udělat kvalitní výbrus je technologický oříšek a z jeho nezvládnutí vyplývá řada závad a havárií, jejichž příčinu hledáme všude jinde než tam kde skutečně je. Máte velkou spotřebu oleje? Houstne vám olej v motoru? Odtavují se písty? Zadírá se motor přesto, že píst má prokazatelně správnou vkládací vůli? Všechny uvedené jevy mohou mít souvislost s nesprávně provedeným výbrusem. Proto se na problém podíváme podrobněji.

Především předpokládejme, že rozměry i geometrický tvar válce i pístu jsou v souladu s požadavky výrobce motoru. To je sice velmi důležitý požadavek, ale zdaleka není postačující. Většina motorů má válec zhotovený že šedé litiny, popř. je kluzná vrtva válce tvořená Nikasilem nebo kovokeramickým nástřikem. Nepůjdeme do zbytečných detailů, i tak je problém dost složitý. Aby na válci dobře držel olejový film, musí být jeho povrch nepříliš hladký. Přesněji řečeno, musí být vyhonován s drsnosí Ra = 0,4 µm až 1,2 µm. Kdo o drsnosti opracování má základní znalosti, ten také ví, že dolní mez uvedeného intervalu odpovídá strojnímu broušení a horní meze lze dosáhnout obvyklým soustružením. Uvědomuji si, že teď jsem řadu čtenárů vyděsil. Nemyslím si, že bychom měli válce soustružit, mluvím jen o drsnosti potřebné k udržení olejového filmu. Abych ve věci udělal jasno, uvedu další informace. Válce dosud obvykle dokončujeme honováním, do dílen se však už tlačí i křížové broušení. Podstatné je, že pro zážehové motory nesmí hodnota klesnout pod Ra 0,4 a pro vznětové motory pod Ra 0,8. A to je základní problém, neboť uvedené hodnoty nejsou respektovány. Aby toho nebylo málo, je nezbytné dodržovat i další parametry drsnosti, které jsou nazývány Rt a Rz. Jednoduše řečeno jde o hloubku honované stopy a její průměrnou hloubku. Přesnější informace bychom získali v normě DIN 4768. Mám-li být konkrétní, pak Rt by mělo být v intervalu 3 až 6 µm pro zážehové motory a 6 až 10 µm pro vznětové motory.
Uvedené parametry Ra, Rt a Rz se měří (bohužel se spíše neměří) speciálními přístroji, v motorářské hantýrce nazývané drsnoměry. Jsou to např. Mitutoyo Surftest SJ-301 nebo Hommel Tester T 1000E. Existuje dlouhá řada těchto přístrojů, od dílenských po laboratorní.Snadno se napíše, hůře se udělá. Záleží totiž výhradně na hrubosti honovacích kamenů, jakého povrchu dosáhneme. Záleží také na hloubce úběru a tvrdosti válce. V zásadě lze doporučit zrnitost 150 a úběr 0,03 mm na plochu pro hrubování a zrnitost 280 a úběr 0,01mm na plochu pro dokončení. Také je důležité dodržet honovací úhel 30 až 60 stupňů. Teď už jsme se dostali do oblasti alchymie, a je na čase skončit.

Tak byl článek ukončen při svém vzniku, před řadou let. Čas však ukázal, že je vhodné pokračovat, neboť zdánlivě nevysvětlitelné poruchy pístů jsou stále aktuální. Partie pístu nad pístními kroužky se nazývá žárový můstek, popř. žárový pás. Mahle a Kolbenschmidt této partii říkají Feuersteg a když to přeložíme, nejlépe vyhovuje český výraz žárový můstek. Proč to zdůrazňuji? Oba světoví výrobci se následující problematice podrobně věnují a existuje řada písemností, jejich obsah se pokusím stručně osvětlit. O co vlastně jde?

Brusírna válců provede výbrus, který se jeví jako bezvadný. Bezvadný však není, neboť nesplňuje drsnost opracování válce - válec je příliš hladký. V horní části článku se zmiňuji o potřebě válce vznětových motorů opracovat s uvedenou drsností a konečné honování s kameny o hrubosti 280 provést jen čtyřmi nebo pěti zdvihy honovací hlavy. Tímto postupem se dosáhne dostatečně hluboké honovací stopy pro uložení mazacího oleje v celé délce zdvihu pístu ( i nad prvním těsnícím kroužkem, v místě žárového můstku). Jak je vůbec možné, že se průměrově menší žárový můstek může ve válci zadřít? Vždyť se válce nikdy nemůže dotknout. K posouzení skutečnosti je nutné vzít do úvahy fakt, že teplota čela pístu při běhu motoru s dobře zaběhnutými pístními kroužky je asi 350°C. Nedotýkají-li se pístní kroužky po celém obvodu, je teplota ještě vyšší. Čelo pístu zvětší svůj průměr a může dojít k mechanickému kontaktu s válcem. Je-li válec suchý, bez maziva, snadno se zadírá. 

Pro ty čtenáře, kteří chtěji informace přímo od pramene, uvádím: Mahle - Brožura Kolben schäden-Ursachen und Abhilfe, nebo KS Motorservice.com / Kolbenschäden-erkenen und heben.

Poznámka.

Zrnitost honovacích kamenů: 

160/125 ČSN 224015                            drsnost povrchu Ra1,2, Rz 8

60/70 - 70/80 US Standard                   drsnost povrchu Ra 1,2, Rz 8