Kun sylinterilohko porataan, alkuperäiset männät eivät enää sovi siihen, ja tilalle tarvitaan ylikoon männät ja männänrenkaat. Tämä artikkeli on kirjoitettu harrastajalle, joka kunnostaa moottoriaan ensimmäistä kertaa, ja korjaamolle, joka tilaa porauksen koneistamolta. Kun ylikoot, välykset ja renkaiden sovitus ovat hallussa, moottori pitää puristuksensa, ei syö öljyä ja kestää seuraavat 150 000 kilometriä.
Suomen autokanta on EU:n vanhimpia, ja rompepäivillä näkee joka kesä kymmeniä Volvo B20-, Ford Kent- ja Chevrolet small block -moottoreita, joiden lohko on porattu ainakin kerran. Kulunut sylinteri on klassikkomoottorissa tavallinen löydös. Siksi ylikoon osien valinnassa kannattaa tietää, mitä tekee.
Miksi porauksen jälkeen tarvitaan ylikoon männät
Sylinteri kuluu epätasaisesti. Kuluma on suurin heti ylimmän männänrenkaan kääntökohdan alapuolella, ja sylinteristä tulee hieman soikea ja kartiomainen. Kun soikeus tai kartiokkuus ylittää valmistajan raja-arvon, joka on monessa henkilöautomoottorissa noin 0,05-0,10 mm, pelkkä hoonaus ja uudet renkaat eivät enää riitä.
Porauksessa sylinteristä poistetaan materiaalia, kunnes se on taas pyöreä ja suora. Halkaisija kasvaa, joten mäntä ja renkaat on vaihdettava suurempiin. Ylikoot porrastetaan yleensä 0,25 mm:n välein: +0,25, +0,50, +0,75 ja +1,00 mm. Amerikkalaisissa moottoreissa koot ilmoitetaan tuumina, ja tyypillisiä ovat .020″, .030″, .040″ ja .060″. Esimerkiksi 4,000 tuuman small block porataan usein .030″ ylikokoon, jolloin halkaisijaksi tulee 4,030 tuumaa.
Koneistamo valitsee pienimmän ylikoon, jolla kulumajäljet saadaan kokonaan pois. Ylimääräistä materiaalia ei kannata poistaa, koska samaan lohkoon voidaan haluta seuraava remontti 20 vuoden päästä.
Mäntä ensin, poraus vasta sitten
Tämä on asia, jonka moni oppii vasta kantapään kautta. Ammattilainen ei poraa sylinteriä luettelossa olevaan nimellismittaan, vaan mittaa kädessä olevan männän ja koneistaa sylinterin sen mukaan.
Männän todellinen halkaisija voi poiketa nimellismitasta useita sadasosamillimetrejä. Mäntä mitataan mikrometrillä valmistajan ilmoittamasta kohdasta, yleensä helman alaosasta ja kohtisuoraan männän tapin suuntaan nähden. Sylinterin loppumitta lasketaan lisäämällä mittaan valmistajan antama asennusvälys.
Siksi koneistamo pyytää männät mukaan jo porausvaiheessa. Jos ne tilataan vasta valmiiseen lohkoon, välys menee helposti väärin. Liian ahdas välys johtaa männän leikkaantumiseen, kun taas liian väljä välys aiheuttaa männän kolinaa ja öljynkulutusta. Työvaiheet on kuvattu tarkemmin artikkelissa sylinterilohkon porauksesta ja honauksesta.
Männän välys ja materiaali – valu, hypereutektinen vai taottu
Männän materiaali vaikuttaa siihen, kuinka suuri välys sylinterin ja männän väliin jätetään. Alumiini laajenee lämmetessään, ja eri seokset laajenevat eri tavalla. Alla olevat luvut ovat suuntaa-antavia, ja tarkka arvo tulee aina männän valmistajalta:
Valumäntä: tyypillisesti 0,02-0,05 mm. Tämä on tavallisin vaihtoehto tehdasvakiomoottoriin, ja tunnettuja valmistajia ovat esimerkiksi Mahle, Kolbenschmidt ja Nural.
Hypereutektinen mäntä: piipitoisuus on suurempi ja lämpölaajeneminen pienempää, joten välys voidaan pitää tiukkana. Mäntä on kuitenkin hauraampi nakutuksessa.
Taottu mäntä: usein 0,06-0,12 mm. Kylmä moottori voi kuulostaa aamulla kolisevalta, mutta tämä on normaalia. Taottuja mäntiä valmistavat esimerkiksi Wiseco ja JE.
Taotun männän välys riippuu paljon käyttötarkoituksesta. Turboahdettu rallimoottori tarvitsee suuremman välyksen kuin kevyesti viritetty katuauto, vaikka mäntä olisi täsmälleen sama. Ennen tilaamista koneistamolle on siis kerrottava, mihin moottoria käytetään.
Ylikoon männänrenkaat ja päätyrako
Ylikoon männän mukana tulee yleensä samaan kokoon tarkoitettu rengassarja. Renkaat voi myös ostaa erikseen esimerkiksi Goetzelta, Hastingsilta tai Total Sealilta. Pelkkä oikea koko ei kuitenkaan riitä, vaan jokaisen renkaan päätyrako tarkistetaan siinä sylinterissä, johon rengas asennetaan.
Mittaus tehdään näin. Rengas painetaan sylinteriin, ja se suoristetaan männän laella noin 10-20 mm:n syvyydelle. Sen jälkeen rako mitataan rakotulkilla. Henkilöauton bensiinimoottorin ylimmän renkaan päätyrako on usein noin 0,25-0,45 mm. Ahdetuissa ja ilokaasumoottoreissa rakoa tarvitaan selvästi enemmän, koska renkaan pää kuumenee enemmän.
Liian pieni päätyrako on vaarallinen. Kun rengas laajenee kuumana, sen päät painuvat toisiaan vasten, ja rengas voi murtaa männän renkaanvälin. Virityskäyttöön myydään niin sanottuja file fit -renkaita, joiden rako hiotaan tarkoituksella sopivaksi renkaan viilauslaitteella.
Hoonauksen pinnanlaatu vaikuttaa siihen, miten renkaat asettuvat. Kromi-, molybdeeni- ja valurautarenkaat vaativat eri karheuden, ja aiheesta kerrotaan lisää artikkelissa honaustyyppien eroista.
Myytti: ylikoko heikentää moottoria
Kuulee usein, että porattu moottori olisi alkuperäistä heikompi. Kohtuullisilla ylikoilla, eli +0,25-0,50 mm, väite ei pidä paikkaansa. Sylinterin seinämä ohenee vain hieman, ja oikein koneistettu sylinteri on pyöreämpi ja suorempi kuin kulunut tehdassylinteri.
Toinen myytti koskee tehoa. Iskutilavuus kasvaa, mutta vähemmän kuin moni kuvittelee: kun 86 mm:n sylinteri porataan +0,50 mm, tilavuus kasvaa noin 1,2 %. Ylikoko on korjaustoimenpide eikä viritystemppu.
Suurissa ylikoissa tilanne on toinen. Jos ylikoko on +1,00 mm tai enemmän, seinämän paksuus kannattaa mitata ultraäänellä ennen porausta. Valurautalohkon valumuoto on voinut siirtyä valuvaiheessa, ja yhden sylinterin toinen kylki voi olla selvästi ohuempi kuin muut.
Milloin ylikoko ei ole oikea ratkaisu
Kaikkia moottoreita ei voi porata ylikokoon. Nikasil- tai Alusil-pinnoitetuissa alumiinisylintereissä, joita on esimerkiksi monissa moottoripyörissä ja osassa urheiluautojen moottoreita, pinnoite koneistettaisiin porauksessa pois. Niissä sylinteri pinnoitetaan uudelleen tai holkitetaan.
Märkäholkkimoottoreissa, kuten monissa traktorien ja työkoneiden dieselmoottoreissa, holkit ja männät vaihdetaan yleensä vakiomittaisina sarjoina. Jos suurin ylikoko on jo käytetty tai sylinterissä on syvä naarmu, kuiva lohko voidaan holkittaa takaisin vakiomittaan.
Klassikkomoottoreissa rajoite on usein osien saatavuus. Ylikoon mäntiä saatetaan löytää vain yhteen tai kahteen kokoon, joten porausmitta on sovitettava siihen, mitä on saatavilla. Sallitut kulumarajat ennen porausta käsitellään artikkelissa klassikkomoottorin männänjuoksumäärästä ja sietoarvoista.
Yleisimmät virheet ylikoon osien kanssa
Ensimmäinen virhe on tilata männät pelkän ylikoon perusteella ja mittaamatta, mitä sylinterille on tehty. Purkuvaiheessa löytyy usein moottori, joka on jo kerran porattu, eikä kukaan ole merkinnyt asiaa muistiin. Männän laen leimasta, esimerkiksi ”0.50” tai ”030”, näkee nykyisen ylikoon.
Toinen virhe on sekoittaa renkaat sylinterien välillä mittauksen jälkeen. Kun päätyrako on sovitettu tiettyyn sylinteriin, renkaiden on myös päädyttävä siihen. Rengassarjat kannattaa merkitä sylinterin numerolla.
Kolmas virhe on unohtaa männän painoero. Ylikoon mäntä painaa yleensä enemmän kuin vakiomäntä. Kiertävää painoa ei tarvitse aina tasapainottaa uudelleen, mutta tehokkaissa ja korkeille kierroksille rakennetuissa moottoreissa se kannattaa tehdä.
Hintatasosta antaa käsityksen seuraava: nelisylinterisen valumäntäsarjan renkaineen saa usein 150-400 eurolla, ja taottu sarja maksaa 600-1 200 €. Neljän sylinterin poraus ja hoonaus maksaa koneistamosta tyypillisesti 250-500 €.
Pohjois-Suomessa ja saaristossa lohko lähetetään usein rahtina koneistamolle. Männät kannattaa pakata samaan kuljetukseen. Yleiset huollot kuuluvat autokorjaamolle, mutta porauksen ja sylinterimittausten kaltaiset sadasosamillimetrin tarkkuutta vaativat työt kuuluvat koneistamolle.
UKK
Voiko porattuun sylinteriin asentaa vakiokokoiset renkaat?
Ei voi. Vakiorenkaan päätyrako olisi porattussa sylinterissä aivan liian suuri, ja puristusvuoto sekä öljynkulutus kasvaisivat. Renkaiden on oltava samaa ylikokoa kuin männän.
Täytyykö kaikki sylinterit porata samaan ylikokoon?
Yleensä kyllä. Silloin männät ovat keskenään samanpainoisia ja moottori pysyy tasapainossa. Kilpa- ja erikoistapauksissa yksittäinen sylinteri voidaan holkittaa vakiomittaan, mutta eri ylikokojen sekoittamista samassa lohkossa ei suositella.
Kuinka monta kertaa lohkon voi porata?
Tämä riippuu moottorista ja valmistajan sallimasta suurimmasta ylikoosta. Henkilöautomoottorin lohko kestää usein 2-3 porausta, minkä jälkeen se voidaan holkittaa. Seinämän paksuus on syytä mitata aina ennen suuria ylikokoja.
Ylikoon osat oikein – näin työ onnistuu
Ylikoon männät ja männänrenkaat ovat porauksen jälkeen rutiinia, kunhan työjärjestys on oikea. Männät hankitaan ensin, ne mitataan, sylinteri koneistetaan mittaan ja renkaiden päätyrako tarkistetaan sylinterikohtaisesti. Materiaali valitaan sen mukaan, mihin moottoria käytetään, ja välysarvot otetaan männän valmistajalta. Kun koneistamo saa männät ja tiedon käyttötarkoituksesta jo ensimmäisellä käynnillä, välykset osuvat kohdalleen ja moottori toimii niin kuin pitää.