Двигателите с вътрешно горене се състоят от много елементи, но цилиндрово-буталната група е един от основните. От състоянието на буталата, цилиндрите и сегментите зависи правилната работа на двигателя, разхода на гориво, мощността и дори вредните емисии.
Бутала
Буталата извършват възвратно-постъпателни движения в цилиндрите и посредством мотовилките задвижват коляновия вал. Тъй като трябва да се движат много стегнато в 
цилиндъра и да не пропускат както отработени газове в картера, така имасло в горивната камера, те трябва да са много прецизно изработени с точни размери и гладки повърхнини.
На пръв поглед буталата са цилиндрични, но в същност формата им е доста по-сложна. В горната си част, в зоната на каналите на буталните пръстени, формата на буталата представляват пресечен конус. Това е така, защото при работата си цилиндрово-буталната група се загрява и материалът се разширява. Затова челото на буталото се изработва с по-малък диаметър от тази част, която е по-далеч от горивната камера. В зоната на буталния болт буталото има елипсовидно сечение, защото буталният болт е стоманен и се загрява и изстива по-бавно от самото бутало.
Буталата се изработват най-често от алуминиеви сплави или чугуни, като се срещат и стоманени ковани бутала за високооборотни силно натоварени двигатели. Буталата могат да са монолитни, или съставни. Първият вид са с по-малка маса и са подходящи за високооборотни двигатели, докато вторият тип са по-подходящи за нискооборотни много високонатоварени двигатели. При съставните бутала водещата част е от чугун, а челото се изработва от термоустойчиви легирани стомани. Формата на челото на буталото се определя основно от вида гориво, с което работи съответния двигател.
При бензиновите то може да е съвсем плоско или дори изпъкнало, като се изработват и леки изрези за клапаните. Буталата за дизелови двигатели обаче се изработват с относително голяма кухина, в която се впръсква горивото и се осъществява целият горивен процес. Благодарение на това горивото не подада по стените на цилиндрите и така значително се удължава живота на цилиндрово-буталната група, защото не се отмива масленият филм по стените на цилиндрите.
Буталният болт служи за връзка между буталото и мотовилката, като отворите в буталото имат и зегерови канали, които да не позволят на буталния болт да излезе настрани от буталото и да задере в стените на цилиндрите.
Възможни дефекти
Възможните дефекти при буталата могат да бъдат доста. Задирането на буталото е един от сериозните проблеми, които могат да костват основен ремонт на двигателя или дори неговото бракуване. Обикновенно причината е липса на смазване или прегряване на двигателя. Такъв дефект може сероиозно да повреди двигателя или дори да го блокира. Работа на цилиндрово-буталната група с недостатъчно или некачествено масло може да доведе до същия резултат. Повредени горивни разпръсквачи, неточен момент на впръскване или на запалване могат да доведат до стопяване на челото на буталото и дори неговото пробиване.
Буталата биха могли и да се пропукат, ако има проблеми с впръскването на горивото, ако компресията е слаба, ако охлаждането е лошо или дори чисто конструктивни в случай, че се подбере грешна форма на челото. Повишаване на мощността също може да предизвика появата на пукнатини в буталото. Водещите стени на буталата могат да се износят асиметрично поради кривина в мотовилката, грешка в изработката на отворите на мотовилката и самото бутало. Каналите за буталните пръстени също могат да се износят, като се разширят и пръстените започнат да се движат прекалено много в аксиално направление.
Уплътнителни пръстени
Уплътнителните пръстени или така наречените сегменти служат да обират хлабината между цилиндрите и буталата в цилиндрово-буталната група. Те се изработват от закалена стомана и са изработени много прецизно, като всичките им повърхнини са шлифовани. Обикновенно двигателите имат два, или три компресионни сегмента и един маслосъбиращ. Каналите на маслосъбиращите елементи имат радиални отвори, по които маслото да се връща в картера.
Високооборотни двигатели, като тези на автомобилите от Формула 1 не разполагат с маслосъбирателни сегменти. С времето сегментите губят елстичността си и не уплътняват добре, което се изразява в повишен разход на масло и загуба на компресия. Мощността на двигателя намалява и започва да пуши повече.
Сегментите представляват пръстени, които са сцепени от едната страна. Монтажът им може да се осъществи с помощта на специализирани инструменти, като трябва да се внимава да не се счупят, защото са доста крехки. При поставянето им на буталото сцепените им краища никога не бива да се поставят над отворите за буталния болт или един над друг. При този елемент на цилиндрово-буталната група повредите могат се причинят от корозия, в следствие на грешен монтаж или попадане на охладителна течност в цилиндъра.
Радиалното износване на буталните пръстени пък е резултат от лоша горивна смес и неправилно протичане на процеса на горене. Буталните пръстени могат да получат и аксиално износване, като в този случай причините могат да се коренят в попадане на абразивни частици от лошо филтриране на маслото или от стружки, образувани при студен старт на двигателя.
За да се поставят в цилиндрите, буталото се стяга със специална скоби, която свива вече поставените бутални пръстени. След това много внимателно се поставя над цилиндъра и леко се избутват надолу в него.
Цилиндри
Цилиндрите на двигателя се изработват с правилна форма, но вътрешната им повърхност не се изработва напълно гладка, а е надраскана, за да може маслото да се задържа по стените на цилиндъра и да улеснява плъзгането на буталото. Процесът на надраскване се нарича хонинговане. При експлоатацията хонингът може да се износи и смазването на цилиндрово-буталната група да се наруши значително, което да ускори износването и.
Обикновенно по време на работа на двигателя буталото се опитва да се завърти около буталния (пистонния) болт, което води до бъчвообразно износване на цилиндрите. Възможно е около горно мъртво положение на буталото в цилиндъра да се образува ръб при по-силно износване. При ремонт на цилиндрово-буталната група могат да се подменят цели цилиндрови втулки или да се престържат на по-голям диаметър. Подобна обработка обаче изисква повторно хонинговане, както и поставяне на бутала и сегменти с по-голям диаметър.
Измерването на цилиндровите втулки се извършва със специален уред, наречен вътромер, който се калиброва преди измерването. Размерите се снемат от равнина, успоредна на коляновия вал и друга, перпендикулярна на нея, като се извършват няколко измервания по височината на цилиндъра. Загубата на комресия обаче не винаги се дължи на износване на цилиндрово-буталната група, тя може да бъде в следствия на повреда в клапаните или пробив в уплътнителната гарнитура между главата на двигателя и цилиндровия блок.
При мокрите втулки от външната им страна могат да се появят следи от кавитация, като причини за това могат да са лош монтаж на самата втулка, неподходяща охладителна течност, лоша работна температура или нарушен приток на охладителната течност. Поради проблеми с охлаждането могат да се образуват дори и пукнатини в цилиндрите. Дори и този проблем може да се отстрани чрез заваряване, като след това е необходимо престъргване на цилиндъра и хонинговане.
Има експериментални разработки, при които цилиндрово-буталната група е с цилиндри, изработени от керамика и бутала от карбон. Те имат много нисък коефициент на триене, но себестойността им е относително висока и все още не се предлагат за масово ползване. Освен това съществуват и двигатели, чиито цилиндри не са с цилиндрично сечение, което е по-трудно за уплътняване, но с по-голямата си площ създава по-голяма сила. Не всички бутала обаче извършват възврано-постъпателни движения. Буталата на ванкеловия двигател например се въртят и са с триъгълна форма.
Няма коментари