Že se písty ve válcích pohybují, to ví asi každý. Málokdo ale tuší, jak rychle se to děje a jaké rychlosti píst v tom válci vlastně dosahuje. Přitom se to dá poměrně jednoduše spočítat.
Střední pístová rychlost nám říká, jak rychle se píst pohybuje
Články na téma jak fungují motory:
- Zážehový spalovací motor - jak funguje?
- Dvoutaktní motor - princip fungování
- Vznětový motor - jak funguje?
- Výkon motoru na etanol
- Vrtání a zdvih motoru – který parametr je rozhodující?
- Výhody motoru podélně vs. napříč
- Proč je tříválec účinnější než čtyřválec?
- Střední pístová rychlost – co to je? - právě čtete
- Písty bývají dole širší než nahoře. Víte, proč to tak je?
- Offset klikové hřídele vůči válci
- Offset klikovky vůči válci: Má to i nevýhody, bohužel
- V motoru palivo nevybuchuje. Dělat to nesmí
- Detonační spalování a jeho problémy (2. díl)
- Spalovací motor a jeho účinnost: Kde se nám nejvíc ztrácí?
- Vstřikování vody dává smysl jen u některých motorů
- EGR a diesel: Proč už nestačí jeden okruh?
- Tepelná roztažnost kovů má zásadní vliv na konstrukci motoru
- Vyvažovací hřídel hraje u čtyřválce větší roli než u tříválce
- Squish efekt: Co dělá tvar dna pístu se spalováním
- Honování válců: Proč se to dělá?
Když se řekne „motor“, většině z nás se vybaví spalovací motor. Ať už benzínový nebo naftový, princip je stejný. Píst se pohybuje ve válci a jeho pohyb se přenáší na klikovou hřídel. Jak rychle se ale ten píst vlastně pohybuje? To nám prozradí hodnota střední pístové rychlosti.
Nejde o žádnou závratnou rychlost, obvykle se pohybuje v jednotkách metrů za sekundu. Přesto je to klíčový parametr, který ovlivňuje kdeco – od výkonu motoru až po jeho životnost. Vyšší rychlost znamená větší výkon, ale taky větší opotřebení, protože toho píst jednoduše „víc naběhá“. Konstruktéři proto musí najít optimální kompromis.
Jak se počítá střední pístová rychlost?
Vzoreček je celkem jednoduchý:
střední pístová rychlost = 2 × zdvih pístu × otáčky motoru / 60
Zdvih pístu je dráha, kterou urazí od horní do dolní úvrati. Otáčky motoru si dosaďte dle libosti. Výsledek dostaneme v metrech za sekundu. Pro ilustraci si vypočítáme střední pístovou rychlost třeba u populárního motoru 1.9 TDI. Ten měl zdvih 95,5 mm a chceme vědět rychlost pístu při 3 500 otáčkách za minutu.
střední pístová rychlost = 2 × 0,0955 × 3500 / 60
střední pístová rychlost = 11,14 m/s
Vypočtená rychlost nám vyšla jasně, po převedení na kilometry za hodinu je to 40,11. Píst tedy v motoru kmitá zhruba čtyřicítkou. Když začneme počítat třeba rychlost pístu motorky, která točí 13 000 otáček a zdvih je 42,5 mm, dojdeme k rychlosti pístu 18,42 m/s, tedy 66,30 km/h.
Na co všechno má vliv?
- Výkon: Rychlejší píst = více spáleného paliva za sekundu = větší výkon.
- Spotřeba: Optimální rychlost pomáhá snižovat spotřebu paliva. Výhodu mají motory, které jsou tzv. nadčtvercové, tedy mají vyšší zdvih než průměr válce.
Rychlíci a loudalové
Střední pístová rychlost se liší podle typu motoru. Zážehové motory v autech mívají 8–15 m/s, diesely 8–12 m/s. Nákladní auta se s rychlostí pístu pohybují kolem 9–11 m/s a lodní motory jsou nejpomalejší s 5–9 m/s. Nicméně u nich platí, že mají většinou dost vysokou hodnotu zdvihu a nízké otáčky. Je také dobré si uvědomit, že dva různé, ale stejně objemné motory budou mít při rozdílných otáčkách různou pístovou rychlost. Způsobeno to bude odlišným zdvihem.
Kam kráčí vývoj?
Moderní materiály a technologie dovolují konstruktérům zvyšovat střední pístovou rychlost a tím pádem i výkon motorů. Zároveň se ale snaží minimalizovat negativní dopady na životnost a emise. Největší problém je tření, které se snižuje pomocí nejrůznějších vrstviček materiálů, případně jinými úpravami povrchu válců.
Zdroj info: Engineering Toolbox, Engines: An Introduction by John L. Lumley, Internal Combustion Engine Fundamentals by John B. Heywood.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
Diskuze (5)
Trochu zavádějící a hodně hodně zjednodušené.
Petr Klivar,
Dobrý den, co je tam zavádějící a co vám tam chybí? Rád článek doplním. Autor
Jakub Mokříš,
Ono je otázkou, o čem výpočet vypovídá. Ta rychlost pístu se během pracovního cyklu mění. V úvratích je to nula a když je píst ve středu mezi úvratěmi, tak jeho rychlost zase bude výrazně větší, než je průměrná.
Vladimír Tichý,
Ano, to je jisté. Ale v praxi, v běžném výpočtu, se používá střední rychlost pístu, tedy průměr. Pro přesný výpočet, v případě třeba velikosti pístního čepu, se opět snadno odvodí nejvyšší rychlost, pak je třeba vzít v úvahu setrvačnosti materiálů, dynamické zrychlení, zastavení, tření, řešíme samozřejmě čtverec, pod čtverec... Pro běžný srovnávací výpočet je prostě jen obecná střední rychlost. Střední škola...
Zdeněk Beneš Benny,
Co takhle střední pístová rychlost jako ukazatel opotřebení válce a celkové životnosti motoru, její vliv na volbu poměru vrtání a zdvihu.
