على مدى سنوات عديدة كانت حلقات المكابس تستبدل روتينياً مع المحامل (التي يستند عليها عمود المرفق) وغيرها من القطع الداخلية للمحرك بعد قطعها قدراً معيناً من الكيلومترات أقل مما هو شائع في محركات الوقت الحاضر.

وفي الوقت الحاضر فإن العديد من المحركات تبقى تعمل حتى بعد قطعها مسافة 150 ألف ميل إذا ما تم تبديل زيت المحرك والمرشح على فترات منتظمة، دون الميل الى استهلاك المزيد من الزيت.

إن حالة حلقات مكبس المحرك واحدة من العوامل التي تحدد مدى سلامة المحرك، فالحلقات تشكل حاجزاً يفصل بين حجرة الاشتعال وغلاف عمود المرفق وهي تحيط بالمكابس داخل جدران الأسطوانة لتمنع الضغط الناجم عن اشتعال المزيج من أن يتبدد عبر محيط المكابس.

كذلك فإنها تقشط الزيت عن جدران الأسطوانة عند حركة المكبس إلى الأسفل لمنع اشتعال الزيت داخل المحرك، ولذلك فإذا كانت الحلقات متآكلة أو مكسورة سيكون للمحرك نسبة انضغاط منخفضة، فضلاً عن حرقه للزيت.

سيرك بحلقات

تجهز تقريباً كل سيارات الركاب والشاحنات الخفيفة حالياً بثلاث حلقات على كل مكبس (هناك قلة من محركات الديزل تحوي أربع حلقات فيما تحوي بعض محركات سيارات السباق حلقتين فقط).

ولكل حلقة من هذه الحلقات الثلاث وظيفتها الخاصة وهي تعمل معاً لإحكام الانضغاط والتحكم باستهلاك الزيت.

بالنسبة للحلقة العلوية فإنها حلقة التحكم بالانضغاط الرئيسة لأنها تحكم إغلاق حجرة الاشتعال وتتحمل حرارته.

وهذه الحلقة في معظم الموديلات الحالية تغلف بمادة الملويبدنوم لتقليل التآكل وإطالة عمرها، كذلك فإن مادة الكروم هي المادة الأخرى التي قد تستخدم لتحسين مقاومة التآكل.

تصنع الكثير من الحلقات العلوية من مواد كالفولاذ أو الحديد المرن (الدكتايل) التي تتميز بكونها مواد أقوى من حديد الصب الاعتيادي.

وبالنسبة إلى العديد من المحركات اليابانية فإن الحلقة العلوية تغلف بمادة النتريد الغازي لإطالة عمرها. كما أن الحلقات المغلفة بالكروم تستعمل أيضاً في العديد من المحركات اليابانية.

وإضافة إلى واجبها في إحكام حجرة الاشتعال فإن الحلقة العلوية تساعد أيضاً المكبس عن طريق تشتيت الحرارة من المكبس إلى بدن المحرك.

وتحت حلقة الانضغاط العليا نجد الحلقة رقم2 والتي تعد حلقة الانضغاط الثانية.

وهذه الحلقة تساعد الحلقة العلوية على إحكام الاشتعال، كما تساعد حلقة الزيت التي أسفلها في التحكم بالزيت.

إن معظم هذه الحلقات ذات وجه مائل مع طية عكسية، وذلك يولد حافة حادة تقوم بالقشط باتجاه جدار الأسطوانة لتحقيق أفضل تحكم بالزيت.

إن بعض الحلقات الجديدة من هذا النوع تصمم حالياً بتصميم خاص يمكنها من تقليل الاحتكاك واستهلاك الزيت.

الحلقة الثالثة هي حلقة الزيت، ومن الناحية النموذجية فإنها حلقة من ثلاث قطع (على الرغم من أن بعضها مكون من أربع قطع أو اثنتين أو قطعة واحدة)، وذلك يساعد على نشر الزيت على جدار الأسطوانة للتزييت وقشط الزيت الزائد لمنع احتراقه.

وفي التصميم ذو الثلاث حلقات هنالك سكتين جانبيتين ضيقتين وموسع يلتف حول المكبس يقوم بتسليط ضغط على الممرات الجانبية والخارجية في السكة الجانبية كي يحكم إغلاق جدران الأسطوانة بشدة.

تآكل حتمي

إن حركة الحلقات إلى الأعلى والأسفل بمحاذاة جدار الأسطوانة ستتسبب في نهاية الأمر بتآكل الحلقات والسطح الداخلي للأسطوانة، ولذلك فإن الأسطوانات تتآكل عادة في أعلاها لأنها المنطقة التي تتعرض إلى أقصى ارتفاع في درجة الحرارة نتيجة الاشتعال.

وهذا يسبب تآكلاً متدرجاً في الجزء العلوي من الأسطوانة يتسبب بخفض الانضغاط وزيادة الطاقة المتبددة واستهلاك الزيت، كذلك يتسبب التآكل المتدرج هذا بثني الحلقات إلى الداخل والخارج مع حركة المكبس صعوداً ونزولاً، مما يزيد من تآكل الحلقة وخطر تكسرها.

كذلك يمكن أن تتعرض الحلقة إلى الضرر نتيجة لارتفاع درجة الحرارة المفرطة والاشتعال المسبق قبل وصول المكبس إلى المنطقة المطلوبة وظاهرة الطرق (اشتعال مزيج الهواء+ الوقود قبل الوصول إلى المنطقة المطلوبة نتيجة لوجود نقاط ساخنة داخل الاسطوانة) الأكثر ضرراً بشكل خاص على الحلقات، لأنها يمكن أن تتسبب بكسرها، وما أن تكسر الحلقة فإنها تكون نهاية الأمر بالنسبة للانضغاط والتحكم بالزيت؛ إذ سيبدأ المحرك بإطلاق الدخان إلى أن يتم معالجة المشكلة، كذلك فإن الحلقة المكسورة يمكن أن تحفر في جدار الأسطوانة إلى الدرجة التي لا يمكن معها القيام بعملية تنعيمها لاحقاً عند استبدال الحلقات بأخرى جديدة مما يتطلب استبدال الأسطوانة أيضاً.

إضافة إلى ما ذكر فإن حلقات الأسطوانة يمكن أن تقع فريسة الأوساخ، فالهواء غير المرشح الذي يدخل إلى المحرك يحمل دقائق ميكروسوكوبية يمكن أن تحك الحلقات والمحامل، وبمرور الزمن يمكن لذلك أن يعجل من تآكل الحلقات والمحامل.

ولهذا السبب لا يجب أن يتم إزالة مرشح الهواء أو استبداله بوسط ترشيح أقل جودة ذي ترشيح ضعيف.

العلاج المطلوب

التشخيص النموذجي للحلقات المتآكلة يشمل الانضغاط المنخفض واحتراق الزيت (استهلاك الزيت بإفراط) واتساخ شمعات القدح وزيادة نسب غازات العادم المتصاعدة، كذلك فإن عبور جزء من غازات الاشتعال إلى غلاف عمود المرفق يمكن أن يتسبب بتقصير عمر الزيت عن طريق إغراقه بالكثير من الرطوبة والوقود غير المشتعل مما يتسبب بتكون رواسب وأحماض يمكن أن تضر بالمحرك أكثر. أخيراً فقد يرى بعض الناس أن شراء الزيت أرخص من تصليح المحرك أو شراء آخر جديد، لكن المحرك ذي الحلقات المتآكلة ونسبة الانضغاط الواطئة يهدر الوقود الباهظ الثمن وقد لا يجتاز المحرك اختبار العادم الذي تجريه السلطات المرورية سنوياً في بعض الدول، كما أن الحلقات المتآكلة تتسبب بصعوبة تشغيل المحرك في الجو البارد، ولذلك فإن استبدال الحلقات المتآكلة أو المتضررة شيء لا بد منه في نهاية المطاف.