Sylinterinkannen käyttöopas: osat, toiminnot ja huolto

Sylinterinkansi on moottorin sisäisen palamisen keskeinen osa, ja se muodostaa moottorilohkon yläosan. Tämä monimutkainen ja monitoiminen osa on ratkaisevan tärkeä palotapahtumassa ja koko moottoriyksikön toiminnassa. Yhdessä moottorilohkon ja männän kanssa sylinterinkansi muodostaa palotilan, jossa tapahtuu palaminen, ja hallitsee samalla neljää erillistä kanavaa: sisäänhengityskaasut, poistokaasut, jäähdytysneste ja moottoriöljy.

Autoharrastajille on tärkeää ymmärtää oikea termi: sylinterinkansi (monikossa sylinterinkannet), ei “chiuloasa” kuten usein kuulee. Tämä sana juontaa ranskan sanasta culasse ja on suomen kielessä vakiintunut muoto. Oikea termi on siis sylinterinkansi.

Sylinterinkannen rakenne ja tyypit

Sylinterpelli on moottorin osa, joka asennetaan moottorilohkon yläosaan, männän yläpuolelle, ja sen tehtävänä on “sulkea” palotila. Tämä osa täytyy kestää äärimmäisiä paineita ja jopa noin 2000°C:n lämpötiloja palotilan alueella.

Tyypit kokoonpanon mukaan

• Kokonaiset sylinterinkannet: valmistettu yhdestä kappaleesta, kattaa kaikki sylinterit – yleisin sarjamoottoreissa
• Yksittäiset sylinterinkannet: jokaiselle sylinterille oma kansi – käytetty kilpa-autoissa helpottamaan pääsyä yksittäiseen sylinteriin
• Kaksisylinteriset sylinterinkannet: V-muotoisissa moottoreissa on yleensä kaksi sylinterinkantaa, yksi kummallekin sylinteriryhmälle

Integroituen osat sylinterinkannessa

Sylinterinkansi on monitoiminen osa, jonka sisällä on:

• Osa [jakelujärjestelmä] venttiilit, jouset, nokka-akselit, tappet
• Polttoaineen ruiskuttimet suoraan injektiomoottoreille
• Hehkutulpat (diesel-moottoreissa)
• Monimutkainen jäähdytyskierukan kiertojärjestelmä sisäkanavineen
• Moottoriöljyn kiertokanavat
• Palotilan muoto, joka on optimoitu palamisen tehokkuuden mukaan

Tekniset vaatimukset ja rakennusmateriaalit

Koska sylinterinkansi hoitaa lukuisia tehtäviä, se kokee äärimmäisiä mekaanisia ja lämpökuormia. Työnsä vuoksi se altistuu epätasaiselle kuormalle, mikä tuo suunnittelulle ja valmistukselle haasteita.

Suorituskykyvaatimukset

Sylinterinkannen on täytettävä seuraavat tekniset edellytykset:

• Korkea mekaaninen jäykkyys kestämään polttoaineen palamispaineet 15-20 barin (naturaalin alipaineen moottoreissa) ja jopa 40-50 barin turbo-moottoreissa
• Korkea lämpökestävyys lämpötiloihin jopa 2000°C palotilassa
• Täydellinen tiiviys jäähdytysnesteelle, kaasuilla ja öljylle
• Lämpötilan tasaus tasaisen jakautumisen ansiosta välttääksesi termisiä kuormia
• Kokonaispaino optimoitu moottorin tehokkuuden ja inertia vähentämiseksi
• Optimoi palotilan muoto maksimaalien suorituskykyjen ja vähäisten päästöjen saavuttamiseksi

Materiaalit ja teknologiat

Alumiiniseoksesta valmistetut sylinterinkannet: Nykyisten autojen yleinen valinta, tarjoaa:

• Erinomainen lämpöjohtavuus (noin 200 W/mK)
• Merkittävä painonpudotus (noin 40-50% kevyempi kuin valuraudasta)
• Helppo muotojen koneistaminen
• Alhaisempi painatus ja korkeampi valmistus precisiota
• Laajat laajenemiskertoimet, jotka vastaavat alumiiniblokkia

Valurautaiset sylinterinkannet: Käytössä edelleen raskaammissa hyökkäys- ja teollisuusmoottoreissa, tarjoavat:

• Kestävyyttä ja kulutuskestävyyttä
• Erinomainen mekaaninen lujuus äärimmäisissä olosuhteissa
• Alhaisemmat tuotantokustannukset
• Hyvä läpinäkyvä muutos lämpötilojen mukaan

Alumiinista valmistetuissa sylinterinkanseissa venttiilit eivät asetu suoraan pohjamateriaalin päälle, vaan käytetään erityisiä istuimia (valurauta tai ruostumaton teräs), jotka kestävät taivutuksia ja lämpötilavaihteluita.

Oikea asennus ja kiristys

Sylinterinkannen asennus on erittäin tarkkaa: sen on oltava tiukasti ja tasaisesti, jotta tiivistys ja palotilan yleinen toiminta säilyvät. Asennuksessa käytetään tiettyä kiristysjärjestystä estämään muodonmuutoksia ja varmistamaan tiiviys.

Kiinnityspulttien kiristysjärjestys

Pultit kiristetään aina vastakkaisiin kulmiin, jotta kuormalujuus on tasainen. Tämä on standardi useimmilla moottoreilla:

1. Ensimmäinen kiristys: 40 Nm akkomodoimiseen
2. Kiinnityksen kiristys: 60 Nm tasaisen asentamisen vuoksi
3. Löysennys: puoli kierrosta kaikille pultteille jännityksen poistamiseksi
4. Toinen kiristys: 50 Nm esikCharge’iin
5. Lopullinen kiristys: toinen puolikierros – kaksi kertaa lopulliseen kuormaukseen

Tärkeää: Sylinterinkannen pultit ovat kertakäyttöisiä (TTY – Torque To Yield) eikä niitä saa käyttää uudelleen täyden kiristämisen jälkeen, koska ne ovat venähtäneet.

Ennen asennusta tehtävät tarkistukset

• Puhtaan kontaktialueen varmistaminen
• Suorakulman ja vaakasuoran tarkistus rittäen
• Uusien pulttien kunnon varmistaminen
• Tiivisteen puristusrajan tarkistus
• Kevyt voitelu pulttien kierteille

Integroitu jäähdytysjärjestelmä

Sylinterinkannen sisällä on monimutkaisia jäähdytyskanavia, joiden kautta kiertää jäähdytysneste. Tämä jäähdytys on kriittinen, koska palotilan lämpötilat nousevat 1800–2000°C ja poistokanavien alueella jopa 700–800°C.

Jäähdytyskanavien suunnittelu

Jäähdytyskanavat on suunniteltu siten, että:

• Prioriteettiräys poistokanaville
• Lämpötilan tasainen jakautuminen estää termisiä rasituksia
• Optimaalinen kierron määrä tehokkaaseen lämmönsiirtoon
• Ilmaa bongaavien ilmanjaostojen poistaminen kaltevaan muotoon
• Pakastimen suojaus alhaisissa lämpötiloissa

Venttiilien sijoitus ja terminen hallinta

Venttiilien sijoittelun suunnittelussa otetaan huomioon:

• Sylinterien lukumäärä ja sytytysjärjestys lämpötilahallinnan kannalta
• Evakuointiventtiilien sijoittuminen eristyssiivien päälle
• Sisääntulevien venttiilien suurempi koko optimaaliselle täyttöliikkeelle
• Venttiilien kulman optimaalinen suuntaus mitatun virtaaman saavuttamiseksi Naturaalisissa imusmoottoreissa imujahtimet ovat 15–20 % suurempia, koska ilman virtaus on haastavampaa kuin palamiskaasujen poistuminen paineen alaisena.

Tiiviys ja sylinterinkannen tiiviste

Sylinterinkansi hallitsee neljää erillistä kiertoa, joiden ei tule sekoittua keskenään:

• Sisääntulevat kaasut (negatiivinen paine)
• Poistokaasut (positiivinen paine, korkea lämpötila)
• Jäähdytysneste (paine 1–2 bar, 90–110°C)
• Moottoriöljy (paine 2–6 bar, 80–120°C)

Täydellinen tiiviys näiden kiertojen välillä toteutuu sylinterinkannen tiivisteellä, joka kestää suuria paineita ja lämpötiloja kymmeniä tuhansia kilometrejä.

Nykyaikaiset tiivistesetit

• Monikerroksiset metallivet tiivisteet (MLT): 3–5 teräslinjaa
• Komposiittitiivisteet: metallipintaisia ja elastista materiaalia
• Keraamisella pinnoitteella varustetut tiivisteet: erityisesti suorituskykyä vaativiin moottoreihin

Tiivistysongelmien oireet

• Valkoinen savu pakokaasusta: jäähdytysnesteet sylintereissä – ilmentyy kylmäkäynnistyksessä
• Sininen savu: öljy polttokammiossa – näkyvää kiihdytyksessä
• Tehonmenetykset: sylinterien väliset puristusvuodot
• Ylikuumennus: jäähdytysjärjestelmän kierron ongelmat
• Öljynemulsio: öljyn ja jäähdytysnesteen sekoitus venttiilikannen alueella
• Sisätilan kuplia jäähdyttimessä: palokaasunpaine silmukassa

Korjaukset ja kunnossapidon uudelleenkunnostus

Erikoishuoltot

Tarkastukset ja kannen kontaktipinnan korjaus:

• Pintavuon poisto: oikaiseminen enintään 0,1–0,2 mm
• Suorakulman mittaus: toleranssi 0,05 mm koko pinnalla
• Halkeamien tarkastus: nestemäisillä penetrantti- eli nesteaine- tai paineen perusteella

Venttiilijärjestelmän uudelleenkunnostus:

• Istuinten oikaisu: uusille venttiileille oikea kulma (45° tai 30°)
• Venttiilien paineistus: istuinten tiiviyden varmistamiseksi
• Ghidajärjestelmän uusiminen: käytön aiheuttama kuluminen (0,1–0,15 mm)
• Kaarien tarkastus: jousien voima ja pituus oikea

Jakelujärjestelmä:

• Tachettien säätö: malleihin ilman hydraulista automaattireglausta
• Nokkaketjujen tarkastus: kuluma ja soikeus
• Kireyksien tarkistus: toiminnan oikeellisuus

Venttiilien tiiviyden kotikoe

Voit testata venttiilien tiiviyden kotikeinolla:

1. Puhdista sylinterinkansi huolellisesti pois jäämistä
2. Käännä se ylösalaisin venttiilit ylös
3. Kaada bensiinia palotiloihin
4. Odota 10–15 minuuttia
5. Tarkista vuotokohtaa sisääntulon/poistokanavien suulla

Jos bensiinivuotoa ilmenee, venttiilit eivät tiivisty ja ne on kunnostettava.

Ennaltaehkäisevä huolto ja suojatoimet

Suositukset kestävyyden maksimoimiseksi

Jäähdytysjärjestelmä:

• Älä käytä vain vettä – pienet kanavat voivat tukkeutua kalkin ja ruosteen takia
• Vaihda jäähdytysnesteen suositelluissa jaksoissa (2–5 vuotta)
• Tarkista antigel-lisäyksen pitoisuus: 50–60 % optimaalista suojaa varten
• Tarkasta järjestelmän paine erikoistestillä vuosittain

Jatkuva seuranta:

• Seuraa moottorin lämpötilaa kojelaudassa jatkuvasti
• Tarkista jäähdytysjärjestelmän letkut mahdollisten halkeamien varalta
• Tarkista nesteen tasoa viikoittain
• Tarkkaile pakokaasujen värin¦savun ilmenemistä

Hälytyssignaalit, jotka vaativat välitöntä pysäyttämistä:

• Lämpötila yli 110°C
• Valkoinen savu pakokaasuista
• Vakavat jäähdytysnestevuodot
• Metalliset äänet moottorissa

Korjaus- ja varaosakustannukset

Sylinterinkannen uudelleenkunnostus voi maksaa noin 800–2500 EUR/lei riippuen:

• moottorin monimutkaisuus (venttiilien määrä)
• sylinterinkannen materiaali (alumiini tai valurauta)
• vaurion aste
• venttiilien, kääntövarren ja jousien vaihtotarve

Päätelmät

Sylinterinkansi on palamisen sydän ja moottorijärjestelmän keskeinen osa, jonka monimutkaisuus ja tärkeys eivät saa vähätellä. Koska se joutuu äärimmäisiin paineisiin ja lämpötiloihin, ennaltaehkäisevä huolto ja oikea asennus ovat olennaisessa roolissa optimaalisen toiminnan ja moottorin pitkän käyttöiän varmistamiseksi.

Sylinterinkannen toiminnan ymmärtäminen auttaa arvostamaan nykyaikaisten moottoreiden monimutkaisuutta ja tekemään perusteltuja huoltopäätöksiä. Mikä tahansa ongelman merkki – ylikuumeneminen, värillinen savu poistossa tai tehonlasku – kannattaa viedä ammattitaitoiseen, kokemukseen perustuvaan huoltokohteeseen, jotta vältetään kalliit korjaukset, joiden kustannukset voivat olla jopa huomattavasti suuremmat kuin auton arvo.

Ennaltaehkäisevä huolto jäähdytysjärjestelmässä ja säännölliset huoltovälien noudattaminen voivat pidentää sylinterinkannen ja koko moottorin elinikää.

Lähdekuvat: manciniracing.com, indiamart.com, carid.com, youtube.com, gumtree.co.za