Co to jest piston slap? Jakie są objawy i skutki tej usterki?

Piston slap, czyli stukanie tłoka, to problem, z którym coraz częściej mają do czynienia mechanicy. Objawy to stukanie silnika słyszalne zwłaszcza wtedy, gdy jest on zimny i nierozgrzany. Ale są też inne symptomy piston slap, dzięki którym  weryfikacja czy diagnostyka problemu nie powinna być problemem dla doświadczonego mechanika.

Piston slap to zjawisko akustyczne występujące w silnikach tłokowych, charakteryzujące się metalicznym stukotem generowanym przez tłok uderzający o ścianki cylindra. Jest to zwykle efekt nadmiernego luzu między tłokiem a cylindrem, spowodowanego zużyciem elementów, nieprawidłowym smarowaniem lub konstrukcją tłoka. Choć najczęściej spotykane w starszych silnikach, może również występować w nowoczesnych jednostkach, jeśli są one narażone na specyficzne warunki pracy.

Mechanizm działania tłoka w cylindrze

Tłok w silniku porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym, kompresując mieszankę paliwowo-powietrzną i odbierając siłę spalin, która następnie jest przekazywana do wału korbowego. Aby ten ruch był płynny i efektywny, tłok musi być precyzyjnie dopasowany do cylindra, a przestrzeń między nimi wypełniona warstwą oleju, która redukuje tarcie i minimalizuje kontakt metal-metal.

Piston slap czyli uderzenie tłoka to efekt obijania płaszcza tłoka o tuleje cylindra. 

W przypadku zwiększenia luzu, tłok może poruszać się z odchyleniami, co prowadzi do uderzeń o ścianki cylindra. Skąd się biorę te odchylenia na boki? Bo tłok umieszczony jest na korbowodzie, który wykonuje ruchy obrotowe przez panewkę na wale korbowodowym. Aby nie ulegał zniszczeniu, tarcie między tuleją cylindra a płaszczem tłoka redukuje olej silnikowy.

Objawy „piston slap”

Najbardziej charakterystycznym objawem piston slap jest dźwięk – metaliczny stukot, który jest najbardziej słyszalny, gdy silnik jest zimny. Wraz z rozgrzewaniem się silnika i rozszerzaniem termicznym tłoka hałas ten często ulega zredukowaniu. Zjawisko to może wpływać na wydajność silnika oraz zwiększać tempo zużycia jego komponentów, takich jak pierścienie tłokowe czy gładź cylindrowa. Jakie są objawy piston slap? Można rozpoznać je na kilka sposobów:

1. odsłuch: hałas tłoka jest najłatwiejszy do wykrycia w zimnym silniku. Mechanicy często używają stetoskopów mechanicznych lub elektronicznych urządzeń do analizy dźwięku.
2. pomiar luzu tłoka: użycie mikrometru i średnicówki umożliwia dokładne sprawdzenie, czy tłok mieści się w tolerancjach.
3. analiza oleju silnikowego: metaliczne opiłki w oleju mogą wskazywać na nadmierne zużycie tłoka lub cylindra.

Piston slap – przyczyny problemu?

Piston slap jest najczęściej rezultatem połączenia kilku czynników. Nadmierny luz między tłokiem a cylindrem to kluczowa przyczyna, która może być efektem zużycia mechanicznego lub zastosowania tłoków o specyficznej konstrukcji, podatnych na rozszerzanie się pod wpływem ciepła. Nieodpowiednie smarowanie również może nasilać zjawisko, ponieważ cienka warstwa oleju między tłokiem a cylindrem odgrywa kluczową rolę w tłumieniu ruchów tłoka i minimalizowaniu kontaktu metal-metal.

Jakie są skutki piston slap?

Zjawisko piston slap, choć samo w sobie nie zawsze jest powodem do natychmiastowej interwencji, może prowadzić do poważniejszych problemów, jeśli zostanie zignorowane. Nieprawidłowy ruch tłoka w cylindrze stopniowo zwiększa ich zużycie, co może spowodować spadek kompresji silnika. Z czasem problem może powodować trudności z odpalaniem pojazdu, spadek mocy oraz wzrost zużycia paliwa.

Nieleczony piston slap może także doprowadzić do uszkodzenia pierścieni tłokowych, które odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu szczelności między tłokiem a cylindrem. To z kolei powoduje nadmierne zużycie oleju silnikowego, z układu wydechowy zaczyna wydobywać się niebieskawy dym, a silnik ulega dalszym uszkodzeniom. W skrajnych przypadkach, ignorowanie problemu może skutkować pęknięciem tłoka lub cylindra, co zazwyczaj oznacza konieczność kosztownego remontu silnika lub jego wymiany.

Zobacz: Jak usunąć nagar z tłoka?

W miarę postępowania zużycia opiłki metalu mogą przedostawać się do oleju silnikowego, co dodatkowo obciąża inne elementy układu, takie jak panewki czy pompa oleju. Piston slap powoduje także zwiększony hałas i wibracje, które nie tylko pogarszają komfort jazdy, ale mogą również negatywnie wpłynąć na inne komponenty pojazdu. Jeśli problem zostanie całkowicie zignorowany, może dojść do poważnego uszkodzenia wewnętrznego silnika, w tym nawet jego zatarcia.

Zapobieganie piston slap

Najlepszym sposobem na uniknięcie piston slap jest odpowiednia konserwacja silnika, w tym regularne wymiany oleju i monitorowanie jego poziomu. Producenci mogą zapobiegać piston slap, stosując odpowiednie tolerancje między tłokiem a cylindrem podczas projektowania. W nowoczesnych silnikach często stosuje się tłoki o specjalnych kształtach (np. eliptycznych lub stożkowych), które lepiej dopasowują się do cylindra podczas pracy. Stosowanie materiałów o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej, takich jak stopy aluminium i krzemu, również pomaga ograniczyć zjawisko piston slap.

Zobacz: Pianka do silnika na zapieczone pierścienie i nagar

Unikanie nadmiernego obciążania silnika, zwłaszcza gdy jest zimny, jest istotnym środkiem zapobiegawczym. Tłoki i cylindry rozszerzają się w różnym tempie podczas nagrzewania, więc gwałtowne przyspieszanie lub jazda na wysokich obrotach tuż po uruchomieniu może zwiększać ryzyko powstawania zjawiska piston slap. Podczas napraw lub remontów silnika należy stosować tłoki i pierścienie tłokowe o odpowiedniej jakości i rozmiarze. Tolerancje powinny być zgodne z zaleceniami producenta, aby zapewnić prawidłowe dopasowanie komponentów.

Nieprawidłowe ustawienia wtrysku paliwa lub zapłonu mogą prowadzić do nierównomiernej pracy silnika, co może obciążać tłoki i cylindry. Regularna kontrola układu zapłonowego i wtryskowego pomoże utrzymać silnik w dobrej kondycji. Regularne przeglądy techniczne pozwalają na wczesne wykrycie objawów zużycia tłoków lub cylindrów. Diagnostyka kompresji, analiza oleju na obecność cząstek metalu i pomiary luzów mogą pomóc w zapobieganiu poważniejszym problemom. Bardzo istotne jest też prawidłowe docieranie nowego silnika lub silnika po remoncie. Pozwala ono na optymalne dopasowanie tłoków do cylindrów, co zmniejsza ryzyko nierównomiernego zużycia i piston slap.

Zobacz: Ceramizacja silnika – na czym polega i jak działa?