Hlavné časti motora sú obzvlášť náchylné na opotrebovanie - piesty s piestnymi krúžkami, ojnice a valce. Práca piestov motora je najpôsobivejšia. Koniec koncov, pohybom tam a späť medzi horným a dolným úvratom prekonávajú obrovskú vzdialenosť. Pri otáčkach kľukového hriadeľa 5000 ot./min. a zdvihu piesta 75 mm je teda celkový zdvih piesta za minútu 375 m. Za hodinu prevádzky bude táto vzdialenosť už 2 km 250 m a za mesiac prevádzky 8 hodín denne, okrem víkendov, sa piest posunie o 460 km. Pri intenzívnej prevádzke vozidla za 5 rokov (a toto je doba prevádzky vozidla pred väčšími opravami, ktorú potvrdzujú aj štatistiky) piest prejde vzdialenosť 24 000 km!
Opotrebovanie piestu a jeho súvisiacich častí je teda nevyhnutné. Hodnoty opotrebenia skupín piestov však (piesty - piestne krúžky) pred generálnymi opravami sa motory od rôznych spoločností od seba značne líšia. Maximálne opotrebenie piestov a piestnych krúžkov motorov Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, väčšiny amerických a japonských spoločností teda nastáva po najazdení približne 300 000 km. Zároveň motory iných, povedzme menej dokonalých modelov, potrebujú výmenu piestov a piestnych krúžkov po 50 000 km (takmer 10-krát menej!).
Aký je dôvod? A ako závisí životnosť týchto dielov od prevádzkových podmienok? Aby sme odpovedali na tieto otázky, zvážme dva typické návrhy piestových skupín benzínového a naftového motora. Najprv si pripomeňme, že tlak plynu vo valcoch týchto motorov na začiatku pracovného zdvihu sa líši približne dvojnásobne. V karburátorovom motore alebo v motore s priamym vstrekovaním benzínu je to 40 – 55 kg/cm², v naftovom motore je to 70 – 80 kg/cm². Preto sa piesty benzínových a naftových motorov navzájom líšia, hoci ich hlavné konštrukčné riešenia sú rovnaké.
Typický piest karburátorového motora je odliaty zo zliatiny hliníka a na vonkajšej strane je potiahnutý vrstvou cínu, aby sa zlepšila schopnosť zábehu povrchu valca: Jeho horná časť – hlava – má priemer o 0,1 mm menší ako vnútorný priemer valca. Toto sa robí preto, aby sa zabránilo zaseknutiu hlavy vo valci pri zahrievaní. Prstencové drážky obsahujú dva kompresné krúžky a jeden krúžok na stieranie oleja. Spodná časť piestu - plášť - má oválny prierez a kužeľovitý tvar na výšku: horná časť má menší priemer ako spodná časť. Okrem toho sú vo vnútri piestnych hlavíc s otvormi pre piestny čap zatavené dve oceľové vložky regulujúce teplotu. Toto všetko sa robí preto, aby sa zabránilo zvýšenému treniu medzi plášťom a stenou valca pri zahrievaní piestu. Tieto vložky, ktoré majú nižší koeficient tepelnej rozťažnosti ako hliník, uťahujú plášť v smere kolmom na os piestneho čapu.
Otvor pre piestny čap v moderných motoroch je zvyčajne posunutý od osi symetrie na pravú stranu motora. Pre správne zostavenie piestu s ojnicou a ich inštaláciu do valca motora je v blízkosti otvoru pre náboj, ktorý by mal smerovať k prednej časti motora, značka. Toto posunutie sa vykonáva na zníženie bočnej zložky sily tlaku plynu, ktorá tlačí piest na jednu stranu valca počas "pracovného zdvihu".
Ojnica musí byť tiež správne orientovaná v motore. Na jeho prednej strane sú otvory na smerovanie prúdu oleja na zaťaženú stranu zrkadla valca (v niektorých motoroch tento otvor chýba). Ložiskové panvy a kryt ojnice sú tiež zodpovedajúcim spôsobom označené pre správnu montáž. Budúci výkon a životnosť piestu výrazne závisia od presnosti jeho výroby a jeho správneho výberu pre priemer valca. Poprední výrobcovia automobilov dnes používajú systém, v ktorom sú piesty zvyčajne rozdelené do piatich alebo šiestich tried podľa vonkajšieho priemeru, každá s presnosťou 0,01 mm. Okrem toho sú rozdelené do troch alebo štyroch kategórií, každá s presnosťou 0,004 mm, podľa priemeru otvoru pre piestny čap. Valce motora majú tiež podobné rozdelenie do piatich tried. Tento systém vám umožňuje čo najpresnejšie vybrať piest vhodnej triedy pre akýkoľvek, aj opotrebovaný valec, a čap požadovanej kategórie pre otvor v výstupkoch a pre ojnicu. Pre väčšie opravy motorov, ktoré zvyčajne zahŕňajú vŕtanie valcov, spoločnosti vyrábajú nadrozmerné opravné piesty.
Piest moderného dieselového motora je navrhnutý tak, aby odolal vyšším tlakom, takže má hrubšie dno a výstupky. Okrem toho sa konštrukcia piestu naftového motora trochu líši od konštrukcie, ktorá bola spomenutá vyššie. Hlavným rozdielom je umiestnenie spaľovacej komory priamo v hlave piestu. Keďže k spaľovaniu dochádza s piestom blízko hornej úvrati, horúce plyny silnejšie zahrievajú hlavu piestu, zatiaľ čo steny hornej časti valca sa zahrievajú relatívne menej ako v benzínových motoroch. Na zabezpečenie spoľahlivého utesnenia piestu vo valci je na jeho vonkajšom povrchu vytvorených päť drážok pre piestne krúžky. V troch horných drážkach sú nainštalované kompresné krúžky. V spodných drážkach sú umiestnené dva krúžky na stieranie oleja. Mnoho spoločností vyrába obdĺžnikové kompresné krúžky, ktoré sa prakticky nelíšia od krúžkov benzínových motorov. Progresívnejší, aj keď drahší, dizajn má však kužeľovitý horný pracovný povrch. Uhol sklonu tvoriacej priamky kužeľa pre takéto krúžky je zvyčajne 10°. Použitie kužeľových krúžkov poskytuje určité zvýšenie ich trvanlivosti, pretože počas "pracovného zdvihu" zložka sily tlaku plynu na kužeľový povrch krúžku ho dodatočne pritláča k zrkadlu valca. Zvláštnosťou servisu a opráv piestov s kužeľovými kompresnými krúžkami je presná regulácia vôle. Medzery medzi drážkou a krúžkami na stieranie oleja sa regulujú rovnakým spôsobom ako v benzínových motoroch.
Trecie sily medzi povrchmi piestneho plášťa a stenou valca v dieselových motoroch sú vyššie ako v benzínových motoroch. Na zvýšenie odolnosti moderné spoločnosti nanášajú na povrch piestovej plášťovej vrstvy vrstvu špeciálneho koloidného grafitového povlaku. Výrazne zlepšuje prispôsobenie piestu valcu a predlžuje jeho životnosť pred väčšími opravami. Podobná úprava trecích plôch piestov sa dnes používa v benzínových motoroch.
Okrem opotrebovania povrchov plášťov sa opotrebúvajú aj drážky pre kompresné krúžky piestov. Okrem toho sa opotrebováva drážka pre krúžok stierača oleja, hoci toto opotrebenie je zvyčajne oveľa menšie. Ako sa drážky opotrebúvajú, krúžky sa začínajú čoraz intenzívnejšie pohybovať hore a dole po výške drážky a takzvaný pumpovací účinok krúžkov sa stáva čoraz badateľnejším. To sa odráža v neustále rastúcej spotrebe oleja v kľukovej skrini motora. Keď sa dostane do spaľovacej komory, horí tam a vytvára modrý dym, ktorý vychádza z výfukového potrubia auta. Ak sú drážky výrazne opotrebované, výmena krúžkov za nové situáciu len málo zlepší. Existuje objektívna potreba vymeniť celú skupinu piestov s veľmi žiaducim prevŕtaním valcov na opravnú veľkosť. Všetky opísané typy opotrebenia sú prirodzeným a, žiaľ, nevyhnutným procesom.
Referencia
Prirodzenému opotrebovaniu motora sa dá úspešne bojovať, čím sa predĺži jeho životnosť. Nie je potrebné tu objavovať Ameriku. Stačí dôsledne dodržiavať prevádzkové požiadavky vozidla, používať kvalitný olej a olejové filtre a správne nastaviť palivové zariadenie. Dobré výsledky sa dosahujú použitím vysokokvalitných modifikátorov oleja a paliva, prípravkov, ktoré menia mikroštruktúru povrchových trecích vrstiev motorov.
Spolu s tým opotrebovanie motora, ako aj celého vozidla ako celku, do značnej miery závisí od vodiča, jeho kvalifikácie a technickej gramotnosti. Nie nadarmo slúžia autá rovnakej značky niektorým vodičom dlho a bez porúch, zatiaľ čo iní ich opravujú takmer každý týždeň. Skúsený vodič takmer nikdy nedovolí, aby motor bežal pod preťažením, a ešte menej - aby explodoval. Neustále počúva bežiaci motor a okamžite reaguje na preťaženie, sprevádzané dunivým, nízkofrekvenčným zvukom pri nízkych otáčkach kľukového hriadeľa. Režim zrýchlenia vozidla je tiež sprevádzaný zvýšeným opotrebením motora. Napadá mi analógia s koňom a jazdcom: starostlivý majiteľ nebude svojho štvornohého priateľa zbytočne bičovať a nútiť ho bežať plnou rýchlosťou, najmä keď sa kôň ešte nezahrial. Samozrejme, v kritických situáciách si vodič môže dovoliť bezohľadne a extrémne prudko zrýchliť auto. Ak sa však takýto skvelý štýl jazdy stane zvykom, motor takéhoto odvážlivca bude pravdepodobne potrebné opraviť dvakrát skôr, ako to vyžadujú technické podmienky.
Často sa pozoruje iný typ opotrebenia, ktorý nie je stanovený žiadnymi pokynmi. Ide o núdzovú poruchu ojnice a piestnej skupiny a predovšetkým krúžkov a mostíkov drážok piestnych krúžkov. V benzínových motoroch je to primárne spôsobené detonáciou. Pripomeňme si, že detonácia je explozívne spaľovanie horľavej zmesi vo valci, sprevádzané náhlym zvýšením tlaku v spaľovacej komore. To je ekvivalentom prudkého úderu ťažkým kladivom na stacionárny piest a krúžky. Tieto diely, prirodzene, nie sú navrhnuté tak, aby odolali zaťaženiu a môžu sa zlomiť a ostrými úlomkami poškodiť zrkadlo valca. Existuje niekoľko dôvodov pre detonáciu. Hlavnými sú však motor bežiaci na benzín s nižším oktánovým číslom, ako je stanovené technickými podmienkami, ako aj prehrievanie a prevádzka na bohatú palivovú zmes. Skúsený vodič musí pri bežiacom motore počuť detonačné klepanie a počas zrýchľovania okamžite znížiť prívod paliva a potom odstrániť príčiny detonácie. Zvuk detonácie je vysoký kovový cvakavý zvuk, ktorý zodpovedá frekvencii otáčok kľukového hriadeľa. Na pozadí iných zvukov bežiaceho motora, najmä pri mierne skorom zapálení, ich možno sotva počuť a pri veľmi miernom poklese prívodu paliva (plynu) zmiznú. Takáto sotva viditeľná detonácia naznačuje správne nastavený uhol predstihu zapaľovania, ale stáva sa tiež, že detonačné klepanie sa objaví okamžite po stlačení plynového pedálu, čo je samozrejme neprijateľné a pokračovanie v jazde v tomto režime je ekvivalentom rozbitia vnútra motora kladivom.
Dieselové motory nie sú také citlivé na zmeny v zložení motorovej nafty, hoci sa u nich tiež vyskytujú problémy, ktoré vedú k zvýšenému opotrebovaniu komponentov kľukového hriadeľa a ojnice. Ide v prvom rade o prehriatie motora a s tým spojený pokles viskozity oleja, najmä ak je nízkej kvality. Zvýšené opotrebenie môže byť dôsledkom nesprávneho nastavenia vysokotlakového čerpadla a zhoršenia rozprašovania paliva v spaľovacích komorách v dôsledku poruchy vstrekovačov. A samozrejme, veľa závisí od samotného vodiča.
Takže zo všetkého vyššie uvedeného môžeme vyvodiť nasledujúce všeobecné závery. Životnosť vášho auta, ako aj celého vozidla, závisí od dvoch faktorov: kvality spracovania, za ktorú je zodpovedný výrobca, a úrovne technickej prevádzky, za ktorú je v konečnom dôsledku zodpovedný vodič. Toto treba mať na pamäti pri kúpe auta, ako aj pri príprave a školení vodičov.