Aby motor správně fungoval, musí být písty ve válci utěsněné pístními kroužky. To není tak jednoduché, jak se může na první pohled zdát. Naopak, je to docela věda a není složité to pokazit.
Pístní kroužky: Jejich úloha a proč se to někdy nepovede
Články na téma části motorů:
- Olejové čerpadlo – co přineslo variabilní řízení?
- Olejová vana – kdy je lepší oddělené mazání?
- Chlazené výfukové svody – proč se to dělá?
- Vířivé klapky u spalovacího motoru
- Co vlastně dělají pístní kroužky (1. díl) - právě čtete
- Co vlastně dělají pístní kroužky (2. díl)
Drží tlak i píst v ose
Pístní kroužky jsou součástka, kterou běžný řidič nikdy neuvidí, ale bez ní by motor ani neškytl. Sedí hluboko v útrobách motoru, ukryté v drážce pístu, a přesto rozhodují o zásadních věcech – tlaku ve válci, spotřebě oleje, emisích či celkové životnosti motoru. Společně s vložkou válce a olejovým filmem tvoří vysoce promyšlený tribologický celek. Funguje ale jen tehdy, když je správně navržený, vyrobený a přesně smontovaný.
Hlavní úloha kroužků je těsnění. Jejich cílem je udržet spalovací tlak nad pístem a zabránit úniku plynů do klikové skříně. Zároveň mají opačnou povinnost – nepustit příliš oleje nahoru do spalovací komory. V podstatě tedy oba prostory, jejichž objem, ale i tlaky v nich se dynamicky mění, oddělují. Kromě toho odvádějí část tepla z pístu do stěny válce a pomáhají pístu udržovat správnou polohu ve válci. Také zachycují a rozkládají do plochy boční síly, které na píst působí v průběhu zdvihu.
Tři kroužky na každém pístu
V klasickém čtyřdobém motoru najdeme tři kroužky: dva kompresní a jeden olejový. Podle typu motoru se ale mění jejich provedení i charakteristiky. Vysokootáčkové benzínové motory používají subtilnější kroužky s menším napětím, protože třecí ztráty jsou prioritou. Naopak ve výkonných dieselech bývá sestava robustnější a klade důraz na těsnost. Komprese a s ní spojený tlak směsi je u naftových motorů naprosto zásadní.
Na první pohled jde o jednoduchý kovový kroužek, ale realita je jiná. Jde o přesně navržený pružný prvek s definovaným napětím a pečlivě zvoleným profilem čelní plochy. Ten bývá například soudkovitý, kuželový, trapézový nebo klínovitý. Geometrie rozhoduje o tom, jak se kroužek přizpůsobí vložce válce nebo jeho vnitřnímu povrchu, jak rozloží tlak a kolik tření nakonec vyvolá.
Je ovšem nutné, aby byl přizpůsoben i povrch válce typu kroužku a jeho tlaku. Litinová vložka má trochu jiné vlastnosti než moderní povrchy, pro jejichž úpravu se využívá pokročilá chemie, případně třeba nanášení plasmatickým paprskem. Počítat je potřeba i s teplem vznikajícím třením kroužku o povrch válce.
Moderní motor = menší napětí
Moderní motory dnes využívají čím dál tenčí a méně napnuté kroužky, což pomáhá snížit třecí ztráty. Ale neodpouští chyby – montáž musí být precizní, honovací struktura válce perfektní a záběh správný. Jinak se může stát, že agregát začne olej spalovat, což je samozřejmě problém, který nejeden moderní motor potkal.
Trochu tomu bohužel jdou naproti i oleje řídkých specifikací, což jsou třeba 0W-20, ale i 0W-8. Ty velmi ochotně tečou i za studena. Jenže zde je právě problém. Nejen u pístních kroužků, ale obecně u celého motoru, se počítá s teplotní roztažností.
Než se však vše zahřeje na provozní teplotu a k roztažení dojde, bývají vůle o něco vyšší, takže právě tyto řídké oleje mají možnost pronikat a doslova obtékat pístní kroužky. Většinou se s tím inženýři zvládnou nějak vypořádat, ale u některých motorů se to zkrátka nepovede. Příkladem za všechny budiž 2.0 TDI EA288. který žral olej právě těm, kteří jezdili kratší trasy, tedy měli více studených startů. Naopak dálniční jezdci s tím až takové problémy neměli.
Zdroj info: mdpi, researchgate, journals.sagepub.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
