Zašto fabrički klipovi stradaju pod pritiskom turba i nitro sistema?

Malo šta može brže da prekine dan na stazi od klipa sa podignutim žljebom karike ili potpuno razbijenom suknjicom. To su klasični znaci da je fabrički klip gurnut izvan granica za koje je projektovan. Pre nego što se motoru doda turbo punjač, kompresor ili nitro sistem, ključno je razumeti metalurške razlike između fabričkih hipereutektičkih klipova i namenski napravljenih kovanih klipova.

Kako bismo dobili stručno inženjersko objašnjenje o izboru klipova, prenosimo razgovor sa Džastinom Dosetom, višim inženjerom za primenu u kompaniji MAHLE Motorsport. Od kada se pridružio MAHLE-u 2014. godine, Doset je projektovao posebne klipove za sve, od početnika koji prvi put sklapaju motor do profesionalnih timova iz trkačkih serija.

„Veći deo moje profesionalne karijere bio je posvećen primeni i konstrukciji klipova“, kaže Doset. Kao i mnogi ljudi iz sveta performansi, opisuje sebe kao „tipičnog ljubitelja prerada“, čiji hobiji uključuju sklapanje motora, drag trke i izradu uličnih automobila.

Kao i svaki drugi deo u motosportu, dizajn klipa zavisi od konkretne namene. Sledeće informacije predstavljaju opšte smernice, ali se za svaku specifičnu kombinaciju motora preporučuje pažljivo planiranje.

Kada se na motor doda uređaj za povećanje snage, bilo turbo punjač, kompresor ili sistem ubrizgavanja azot-suboksida (nitro), drastično se povećavaju pritisak u cilindru, temperatura i opterećenje unutar motora.

„Tipični fabrički klipovi izrađeni su od livenog hipereutektičkog aluminijumskog legiranog materijala, što omogućava manje radne zazore zbog manjeg termičkog širenja i bolje otpornosti na habanje, a oba svojstva dolaze zahvaljujući većem sadržaju silicijuma (više od 12 procenata)“, objašnjava on.

„Mana je što su hipereutektički klipovi manje duktilni.“

Jednostavnije rečeno, krhkiji su. To postaje problem kada se u jednačinu uključe povećani pritisak u cilindru i greške u podešavanju motora.

„Svi smo videli koliko su sposobni fabrički motori LS i Coyote sa originalnim donjim delom motora“, kaže Doset. „Ali smo takođe videli da praktično fabrički motori lome klipove zbog loše mape motora.“ Pravilno podešavanje ECU-a od presudne je važnosti kod svakog motora sa turbom, kompresorom ili nitrom.

Mapiranje motora određuje količinu goriva i ugao paljenja. Ako su te vrednosti pogrešne, može doći do detonacije, preuranjenog paljenja, siromašne smeše ili prevelikog pritiska u cilindru. Rezultat može biti trajna deformacija klipa, pucanje, oštećenje trenjem ili topljenje. „Može doći do podizanja žljebova karika, pucanja suknjice ili rebara klipa, kao i pucanja između otvora za klipnu bolcnu“, navodi on. „Većina tih problema dovodi do ozbiljnog oštećenja motora.“ Iako poboljšanja konstrukcije mogu povećati izdržljivost, čak i najjači klip može da strada ako je podešavanje loše.

„Najčešće je problem u mapi motora“, kaže Doset. „Najbolji klip može da strada zbog lošeg podešavanja.“

Kada se biraju klipovi za visokoperformantni motor, dve kovane aluminijumske legure dominiraju tržištem: 2618 i 4032. Pravi izbor zavisi od ciljne snage, načina upotrebe i željenog balansa između izdržljivosti i dugotrajnosti. Većina ozbiljnih sportskih klipova namenjenih motorima sa dodatnim povećanjem snage proizvodi se od kovane legure 2618.

„2618 ima malo ili nimalo silicijuma, što značajno povećava duktilnost i čvrstoću, ali uz cenu većeg termičkog širenja“, objašnjava Doset.

Zbog izuzetne žilavosti i otpornosti na pucanje, legura 2618 se najčešće koristi kod:

• motora sa visokim pritiskom turba,
• velikih kompresorskih sistema,
• trkačkih motora sa nitrom,
• konfiguracija sa više od 1.000 KS,
• profesionalnih drag trkačkih aplikacija.

Nedostatak je što zahteva veći zazor između klipa i zida cilindra, a može izazvati i karakterističan zvuk klipova pri hladnom startu. „Legura 2618 ima veću duktilnost. Malo je tolerantnija na greške u podešavanju“, kaže Doset. „Mana je što se više širi, pa zahteva veće zazore.“ Kovana aluminijumska legura 4032 sadrži oko 12 procenata silicijuma, što je stavlja između livenih hipereutektičkih klipova i kovanih klipova od legure 2618. „4032 ima oko 12 procenata silicijuma, što smanjuje termičko širenje i poboljšava otpornost na habanje, ali uz cenu manje duktilnosti“, objašnjava Doset. Za mnoge ulične i trkačke kombinacije, 4032 predstavlja odličan balans performansi i trajnosti. „Uz pravilno podešavanje, kovani klip od 4032 legure radiće veoma dobro u street/strip aplikacijama sa dodatnim povećanjem snage“, kaže Doset.

Uopšteno:

• 2618 nudi maksimalnu čvrstoću i veću toleranciju na greške,
• 4032 pruža bolju otpornost na habanje i tiši rad.

Kako snaga raste, dizajn klipa se značajno menja.

„Kod izrade posebnih klipova analiziramo svaku primenu i odlučujemo o odgovarajućoj debljini, zazorima i karakteristikama koje će pomoći klipu da preživi“, kaže Doset.

U poređenju sa atmosferskim motorima, klipovi za motore sa dodatnim povećanjem snage obično imaju:

• niže gornje žljebove karika,
• deblje druge i treće žljebove,
• veće zazore žljebova karika,
• deblju krunu klipa,
• jaču suknjicu i noseća rebra,
• deblje zidove oko otvora za bolcnu,
• tvrdo anodizovane žljebove gornjih karika,
• termičke zaštitne premaze na kruni.

Prema Dosetu, kada dizajn klipa dostigne određeni nivo, sam klip zapravo „ne zna“ da li dodatni pritisak dolazi od kompresora, turba ili nitro sistema. Ključ je u projektovanju za očekivani nivo snage. Najčešća greška koju ljudi prave, prema njemu, jeste izbor pogrešnog klipa za određenu namenu i nedostatak planiranja unapred. „Neko izabere pogrešnu leguru, pogrešan stepen kompresije i pokuša da koristi lagani klip i/ili bolcnu za svoje ciljeve. Postoji određeno preklapanje i dobra mapa motora može održati delove živim i u aplikacijama za koje prvobitno nisu bili namenjeni. Ali loša mapa može uništiti i najbolje delove.“

Deo problema dolazi iz pogrešnog shvatanja da u motosportu sve mora biti što lakše. To ne važi za klipove u okruženju visokog pritiska u cilindru. „Nemojte podleći iskušenju da sve bude lagano. To nikako nije ono što želite kod motora sa dodatnim povećanjem snage“, upozorava Doset. „Lagani klipovi su obično pretanki. Od presudne je važnosti imati odgovarajuću debljinu materijala na pravim mestima kako bi klip preživeo.“ Kod montaže klipova, naročito u turbo i nitro aplikacijama, česta greška je neuzimanje u obzir potpunog termičkog širenja.

Pravilno podešavanje zazora karika je ključno. Kako se klip širi, krajevi karike se približavaju. „Ne želite da se krajevi spoje. To će oštetiti cilindar i klipove. U tom trenutku dolazi do katastrofalnog kvara“, upozorava Doset. „Malo veći zazor možda ćete primetiti. Malo premali, primetiće svi.“ Ovde dolazi do izražaja planiranje. Mnogi motori se grade u fazama u stalnoj potrazi za boljim vremenima na stazi. „Sada pravim atmosferski automobil, ali možda kasnije dodam kompresor ili turbo. U tom slučaju odmah treba podesiti zazor karika za buduću konfiguraciju sa kompresorom ili turbom“, upozorava on.

Taj dodatni korak danas može vam uštedeti veliki problem sutra. Doset objašnjava da postoji preklapanje u konstrukcionim zahtevima između kompresora, turba i nitro sistema i da klip „verovatno ne bi znao razliku“. Opasnost, i najčešća greška, ponovo dolazi iz planiranja budućih ciljeva. Zašto stati na samo jednom sistemu povećanja snage kada možete dodati nitro preko turba ili kompresora? „Budite realni u vezi sa ciljevima motora. Sve zavisi od toga koliko imate pritiska i koliko nitroa koristite.“ Možete premašiti praktične granice materijala i konstrukcije određenog klipa. U tom slučaju moraćete ponovo da planirate zamenu klipova.

Sistemi za povećanje snage izlažu fabričke klipove opterećenjima za koja nikada nisu bili projektovani. Ugradnja pravilno konstruisanih kovanih klipova uz kvalitetno podešavanje motora jedna je od najboljih investicija u pouzdanost.

Opšte smernice:

• Birajte kovane klipove od legure 2618 za maksimalnu čvrstoću i velike snage,
• Birajte kovane klipove od legure 4032 za bolju otpornost na habanje i ulične kombinacije,
• Dizajn klipa birajte prema realnim ciljevima snage,
• Planirajte buduće nadogradnje pre završnog sklapanja motora,
• Pravilno podesite zazor karika za turbo ili nitro aplikacije.

Na kraju, Doset daje još jedan savet: „Nikada nije loše pozvati direktno proizvođača i reći: ‘Radim ovo sa ovom kombinacijom. Šta preporučujete?’“

Taj razgovor može biti razlika između motora koji će godinama trpeti brutalna opterećenja i motora koji će svoj život završiti sa napuklim klipom i probijenim blokom.

AutoRepublika

(438)