Do zadań pierścieni tłokowych należy zgarnianie nadmiaru oleju silnikowego oraz szczelne oddzielanie komory spalania od skrzyni korbowej. Z uwagi na te funkcje, pełnią one niezmiernie istotną rolę w bloku silnika.
Pierścienie tłokowe oferowane są zazwyczaj w zestawach – liczących zwykle trzy sztuki. Dwa górne pierścienie tłoka pełnią funkcję pierścieni kompresyjnych, uszczelniając komorę spalania pomiędzy tłokiem a otworem cylindra, co nie jest łatwym zadaniem. Z jednej strony, spowodowane to jest ogromnymi ciśnieniami powstającymi w komorze spalania – zwłaszcza w silnikach wysokoprężnych, gdzie ciśnienia zapłonu rzędu 200 bar to już prawie norma. Poza tym, gazy spalania są na tyle gorące, że nawet elementy układy wydechowego rozgrzewane są do czerwoności. Podczas posuwisto-zwrotnego ruchu tłoka w otworze cylindra, pierścienie tłokowe ślizgają się wzdłuż powierzchni roboczej cylindra celem uszczelnienia komory spalania i zgarnięcia nadmiaru oleju – i tak bez końca. Trzeci pierścień tłokowy, zwany pierścieniem zgarniającym olej, zapewnia, iż ogromna większość oleju silnikowego pozostanie we wnętrzu silnika. Najważniejsze jest zapewnienie stabilnego „filmu olejowego” pomiędzy płaszczem tłoka a powierzchnią roboczą cylindra. Niewielka ilość oleju, niezgarnięta przez pierścień zgarniający przedostaje się do pierścienia środkowego, a drobiny oleju pozostałego na ściance cylindra powyżej pierścienia środkowego pozostawiana jest dla pierścienia górnego. Pierścień ten ma najtrudniejsze zadanie i musi wytrzymać najwyższe ciśnienia i temperatury. Niewielka ilość drobin oleju silnikowego smarującego pierścień górny paruje, a następnie jest spalana w komorze spalania. Stąd też, małe zużycie oleju jest pozytywnym objawem: pokazuje ono również, iż olej dociera do górnego pierścienia tłokowego.
 | | Dążenie do coraz mniejszych wymiarów i masy
Pierścienie tłokowe muszą charakteryzować się maksymalną wytrzymałością. Tylko wtedy będą mogły generować konieczne siły (siły styczne i promieniowe). Zatem dopuszczalnymi materiałami, które mogą być stosowane, to: żeliwo ciągliwe bądź szare żeliwo sferoidalne. Stosuje się też pierścienie wykonane z walcowanych prętów stalowych. Osiągnięcie małych rozmiarów stawia też dodatkowe wyzwania konstrukcyjno- produkcyjne, podczas gdy jeszcze kilka lat temu pierścienie zgarniające miały 4-5 mm wysokości, obecnie ta wysokość zmniejszyła się o połowę. Tylko przy skrajnie małych pierścieniach możliwe jest konstruowanie małych (a tym samym lekkich) tłoków, co jest niezbędne przy konstruowaniu silników ekonomicznych, a zarazem charakteryzujących się świetnymi osiągami. |
Aktywna ochrona: powłoka
Powierzchnie robocze pierścieni tłokowych ślizgają się nieustannie wzdłuż ścianki cylindra. Wysokość pierścienia tłokowego, w porównaniu z długością powierzchni ślizgowej cylindra, jest bardzo mała. Powierzchnia robocza pierścienia tłokowego musi być zabezpieczona, zwłaszcza w przypadku pierścienia górnego (o najmniejszej dostępności oleju). Taką ochronę można zapewnić, np. poprzez galwaniczne nałożenie warstwy chromu, który jest bardzo twardym i odpornym na zużycie metalem. Grubość takiej warstwy chromu wynosi ok. 100–200 µm. Kolejnym, niezwykle twardym i odpornym na zużycie metalem jest molibden. Pokryte są nim, m. in., powierzchnie robocze pierścieni sprężania w silnie obciążonych silnikach wysokoprężnych. Osiągane jest to poprzez stapianie proszku molibdenowego w strumieniu plazmy. Plazma wciska kropelki płynnego metalu w powierzchnię roboczą pierścienia. Po skrzepnięciu metalu, tworzy się odporna na zużycie i twarda, choć porowata powierzchnia. Ta porowata warstwa zbiera olej silnikowy, działając jako rodzaj dodatkowego smarowania: przy dużych obciążeniach i w krytycznych warunkach obciążenia, zebrany olej zapewnia smarowanie powierzchni roboczej pierścienia. Oznacza to właściwą pracę nawet przy maksymalnych obciążeniach. Również przy zastosowaniu specjalnych powłok chromowych (wielowarstwowa, ceramika chromowa) można stworzyć małe szczeliny i drobne kanaliki w warstwie chromowej w celu zapewnienia przestrzeni na gromadzenie się oleju silnikowego.  | | Piston, piston rings and cylinder wall – a perfect union
Podczas procesu projektowania silnika, ustala się jaki rodzaj powłoki będzie odpowiedni i niezbędny dla jego pierścieni tłokowych. Koncern MAHLE jest partnerem konstrukcyjnym producentów silników. Inżynierowie i specjaliści koncernu MAHLE projektują i testują optymalny dobór pierścieni dla poszczególnych zastosowań, we współpracy z naszymi klientami na całym świecie, zajmującymi się produkcją seryjną. Tłoki, pierścienie tłokowe i ścianki cylindrów muszą być doskonale dopasowane. Jest to konieczny warunek dla optymalnej pracy silnika i jego długiej żywotności. Właściwości pierścieni tłokowych można jeszcze bardziej poprawić stosując dodatkowe powłoki na całej powierzchni pierścieni (np. fosforan lub cyna). |
Kolory powłok
Niekiedy, pierścienie tłokowe modyfikowane są na potrzeby istniejących już tłoków. Jeżeli zmieniany jest zestaw pierścieni dla istniejącego tłoka, koncern MAHLE niezwłocznie dostarcza aktualną, standardową wersję. Może zdarzyć się, iż pierścień sprężania, którego powierzchnia robocza zawsze pokryta była powłoką chromową, teraz pokrywany jest dodatkową warstwą fosforanu i pierścień, który miał srebrny, błyszczący kolor, teraz jest czarny. Również pierścień z powłoką wielowarstwową bez fosforanu mógł zastąpić pierścień chromowany, pokryty fosforanem – wówczas kolor zmieniłby się z czarnego na błyszczący srebrny. Pierścienie tłokowe Mahle – jakość materiałów i wykonania
Dzięki materiałom wysokiej jakości oraz precyzyjnym procesom produkcyjnym pierścienie tłokowe MAHLE spełniają wszelkie, najsurowsze normy mające zastosowanie dla dotyczące oryginalnych części. Możemy poszczycić się świetnymi referencjami: pierścienie tłokowe produkowane przez koncern MAHLE stosowane są jako oryginalne części przez wszystkich wiodących producentów samochodów – od Alfy, Audi i BMW, do Mercedesa i Volvo. Koncern MAHLE oferuje duży wybór zestawów pierścieni tłokowych na rynek części zamiennych, charakteryzujących się jakością części oryginalnych. Dodatkowe informacje znajdują się w aktualnym katalogu „Zestawy pierścieni tłokowych”, dostępnym w wersji drukowanej bądź na płycie CD-ROM, uzupełniającej kompletną ofertę części silnikowych. |