Vervorming van cilinderboringen

Vervorming van cilinderboringen

Zelfs met de beste voorzorgsmaatregelen is het onmogelijk om vervorming van cilinders, tijdens dynamische belasting, te voorkomen. 

Het is belangrijk om te begrijpen waarom deze vervorming zich voordoet en waar ze uit voortkomt zodat we de vervorming tot een minimum kunnen beperken. De moleculaire structuur van het materiaal veranderd ook naarmate het blok ouder wordt. Dit zal, hoe weinig ook, van invloed zijn op de vervorming van de boring.

De meeste vervormingen doen zich voor als het blok volledig is gemonteerd. De klemkracht van de cilinderkop bouten/studs zal de boring onrond maken. Soms zijn deze veranderingen minimaal, en in andere instanties zo dramatisch dat ze vermogensverlies, zuigerveer slijtage, en/of een verhoogd brandstof verbruik veroorzaken. Dit soort vervorming kunnen ook elders hun oorzaak hebben. Bijvoorbeeld te hard aangetrokken bouten van het bellhouse, waterpomp, motorsteunen etc.

Hoewel slechts de meer extreme vervormingen en bron van zorg zijn bij een straatmotor, blijft het doel onverminderd hetzelfde: Het bouwen van een optimale motor waarbij elke factor die de dynamische rondheid van de zuigerveren beïnvloed van belang is.

Om de cilinderdiameter te kunnen meten zonder gebruik  te maken van geavanceerde technologie kunnen er het beste meerdere metingen op meerdere posities gedaan worden (12, 3, 6 en 9 uur). Monteer na het meten een torqueplate op het dek en haal deze aan met hetzelfde aanhaalmoment als de cilinderkop.

Meet nu de cilinder nogmaals. Let er wel op dat op deze manier het niet mogelijk is om de concentriciteit te meten ten opzichte van de hartlijn van de boring.

 Een andere invloed op de rondheid van de boring is de cilinderkop zelf. Meet bijvoorbeeld de vervorming van cilinderkop 1 en meet daarna nog een keer met weer een andere cilinderkop. Je zult zien dat de mate van vervorming telkens verschillend is. Dit heeft te maken met de structurele integriteit, en de gieting, van de kop zelf. Is er bijvoorbeeld iets dikker gegoten dan zijn de krachten ook anders verdeeld.

Zoals eerder als is genoemd, is het van belang te weten dat wanneer de boring word gemeten we alleen de rondheid meten en niet de concentriciteit ten opzichte van de hartlijn van de boring. Bij twijfel kan de centerline opnieuw gevonden worden en de cilinder recht, en rond, worden opgeboord naar de volgende overmaat. Dit maakt het blok statisch correct, maar kan het blok dynamisch weer vervormen.

Let wel op bij gietijzeren blokken want door het productieproces is geen enkel blok gelijk. Zet bijvoorbeeld 5 blokken met een gelijk gietnummer uit het zelfde jaar naast elkaar en je zult zien dat elke blok een verschillend vervormingskarakteristiek heeft. Het is dus niet zo dat een bepaald blok met een vervorming in cilinder drie deze vervorming heeft bij elk blok uit hetzelfde jaar, van hetzelfde type.

OORZAKEN VAN VERVORMING

Klemkracht

Vervorming kan bijna altijd gekoppeld worden aan klemkracht. De klemkracht is nodig om de cilinderkop op zijn plaats te houden tijdens ontbranding. Extra (te veel) klemkracht kan resulteren in onnodige vervorming. Het doel is om juist zoveel klemkracht te gebruiken als nodig is om een gelijkmatige aandrukking te krijgen waarbij de pakking optimaal afdicht. Vergeet hierbij niet dat de cilinders aan de buitenkant vaak het meest vervormen. Dit komt doordat de cilinders geen bouten/studs hoeven te delen. Het is dan het overwegen waard om aan de buitenkant dunnere bouten/studs te monteren (met een kleiner aanhaalmoment). Een goede manier om te controleren of de klemspanning overal gelijk is, is om de cilinderkop eerst te monteren met carbon/relief-papier. Daarna kan gekozen worden voor dunnere/dikkere bouten/studs en een ander aanhaalmoment.

Verschillende factoren die de boorgeometrie kunnen beïnvloeden

Originele gegoten blokken:

• Geen uniforme dichtheid van het materiaal

• Variërende materiaal diktes

• Maatvoering ligt buiten de toleranties

• Webs en versterkingsribben zijn niet optimaal uitgevoerd

• Gietzand, versterkingen en spanen

• Water- en oliegalerijen zijn niet optimaal uitgevoerd

• Pockets en passages voor koelvloeistof zijn niet gelijk

• Zwakke plekken door flowproblemen in het blok

Aftermarket blokken (alle materialen)

• Sommige zijn slechte kopieën van het fabrieksorigineel

• Sommige zijn in alle opzichten beter

Torqueplates simuleren de dynamische vervorming in de bovenste 4 cm van de boring. De gemiddelde vervorming is rond 0.02 mm. Het is dus aan te bevelen om het blok ook met torqueplates te boren.

Wanneer het blok op bedrijfstemperatuur en druk is, zal de mate van vervorming afhangen van een aantal factoren:
- Temperatuur
- Druk
- Materiaalsoort
- Dichtheid van het materiaal
- Kwaliteit van de gieting
- Is het een siamees blok?
- Zijn er sleeves geplaatst?
- Is de boring offset?