Szczególnie narażone na zużycie są główne części silnika: tłoki z pierścieniami tłokowymi, korbowody i cylindry. Praca tłoków silnika jest najbardziej imponująca. W końcu, przemieszczając się tam i z powrotem między górnym i dolnym punktem martwym, pokonują oni ogromny dystans. Zatem przy prędkości wału korbowego wynoszącej 5000 min⁻¹ i skoku tłoka wynoszącym, powiedzmy, 75 mm, całkowita odległość pokonywana przez tłok na minutę wynosi 375 m. W ciągu godziny pracy silnika odległość ta wyniesie 2 km 250 m, a w ciągu miesiąca pracy przez 8 godzin dziennie, z wyłączeniem weekendów (co jest oczywiście mało prawdopodobne w przypadku przeciętnego samochodu), tłok przejedzie dystans 460 km. Przy intensywnym użytkowaniu samochodu za 5 lat (jest to czas eksploatacji pojazdu przed gruntownym remontem silnika, co potwierdzają statystyki) tłok pokona dystans 24 000 km!
Zatem zużycie tłoka i współpracujących z nim części (cylinder silnika) nieunikniony. Jednakże wartości zużycia grupy tłokowej (tłoki-pierścienie tłokowe) przed remontem kapitalnym silników różnych firm znacznie się od siebie różnią. Zatem maksymalne zużycie tłoków i pierścieni tłokowych silników Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, W przypadku większości amerykańskich i japońskich firm następuje to po przejechaniu około 300 000 km.
Jednocześnie w silnikach innych, np. mniej zaawansowanych modeli, tłoki i pierścienie tłokowe wymagają wymiany już po przejechaniu 50 tys. km (prawie 10 razy mniej).
Uwaga! Co jest tego przyczyną? I jak żywotność tych części zależy od warunków eksploatacji? Aby odpowiedzieć na te pytania, rozważmy dwie typowe konstrukcje grup tłokowych dla silników benzynowych i wysokoprężnych. Przypomnijmy najpierw, że ciśnienie gazu wewnątrz cylindrów tych silników na początku suwu roboczego różni się około dwukrotnie. W silniku benzynowym – zarówno gaźnikowym, jak i z bezpośrednim wtryskiem paliwa – wynosi on 40–55 kg/cm², a w silniku wysokoprężnym 70–80 kg/cm². Dlatego tłoki silników benzynowych i wysokoprężnych różnią się od siebie, mimo że ich podstawowe rozwiązania konstrukcyjne są takie same.
Typowy tłok silnika benzynowego jest odlany ze stopu aluminium i pokryty z zewnątrz warstwą cyny, co ma na celu ułatwienie docierania się do cylindra. Średnica jego górnej części – głowicy – jest o 0,1 mm mniejsza od średnicy wewnętrznej walca. Robi się to, aby zapobiec zatarciu się głowicy tłoka w cylindrze po nagrzaniu jej do temperatury roboczej. Pierścieniowe rowki tłoka zawierają dwa pierścienie uszczelniające i jeden pierścień zgarniający olej. Dolna część tłoka – fartuch – ma owalny przekrój i stożkowatą wysokość: średnica u góry jest mniejsza niż u dołu. Dodatkowo wewnątrz piast tłoka znajdują się dwie stalowe wkładki regulujące temperaturę z otworami na sworzeń tłokowy. Wszystko to ma na celu zapobiegnięcie zwiększonemu tarciu między płaszczem a ścianą cylindra podczas nagrzewania się tłoka. Wkładki te charakteryzują się niższym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej niż aluminium i napinają płaszcz w kierunku prostopadłym do osi sworznia tłokowego.
Otwór sworznia tłokowego w nowoczesnych silnikach jest zwykle przesunięty z osi symetrii tłoka na prawą stronę silnika. Aby prawidłowo zmontować tłok z korbowodem i zamontować je w cylindrze silnika, należy wykonać znak w pobliżu otworu korbowego, który powinien być skierowany w stronę przodu silnika. Przesunięcie to ma na celu zmniejszenie bocznej składowej siły ciśnienia gazu, która dociska tłok na jedną stronę cylindra podczas suwu roboczego.
Korbowód musi być również prawidłowo ustawiony w silniku. Na przedniej stronie znajdują się otwory służące do doprowadzenia strumienia oleju do obciążonej strony lustra cylindrycznego (w niektórych silnikach brakuje tych otworów). Panewki łożysk i pokrywa łożyska głównego również mają odpowiednie oznaczenia, co ułatwia prawidłowy montaż. Przyszła wydajność i trwałość tłoka zależą w dużej mierze od precyzji jego wykonania i prawidłowego doboru do otworu cylindra. Wiodący producenci silników stosują obecnie system, zgodnie z którym tłoki są zazwyczaj dzielone na pięć lub sześć klas według średnicy zewnętrznej, z dokładnością do 0,01 mm. Są one również dzielone na trzy lub cztery kategorie, z dokładnością do 0,004 mm, w zależności od średnicy otworu sworznia tłokowego. Cylindry silnika również dzielą się na pięć klas. System ten pozwala na dokładniejszy dobór tłoka do dowolnego, nawet zużytego cylindra oraz sworznia tłokowego odpowiedniej kategorii do otworu w piastach tłoka i korbowodzie. Do większych napraw silnika, które zazwyczaj wiążą się z rozwiercaniem (zwiększające się średnice) producenci cylindrów, części zamiennych, wytwarzają tzw. nadwymiarowe tłoki naprawcze.
Tłok nowoczesnego silnika wysokoprężnego jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać większe ciśnienia, dlatego grubość jego dna i piast jest większa. Ponadto konstrukcja tłoka silnika Diesla nieco różni się od omówionej powyżej. Główną różnicą jest umieszczenie komory spalania bezpośrednio w głowicy tłoka. Ponieważ spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej następuje wtedy, gdy tłok znajduje się w pobliżu górnego martwego punktu, gorące gazy nagrzewają głowicę tłoka mocniej, a ścianki górnej części cylindra nagrzewają się nieco mniej niż w silnikach benzynowych. Aby zapewnić niezawodne uszczelnienie tłoka w cylindrze, na jego zewnętrznej powierzchni wykonano pięć rowków służących do montażu pierścieni tłokowych. Pierścienie uszczelniające montuje się w trzech górnych rowkach. W dolnych rowkach umieszczone są dwa pierścienie zgarniające olej. Wiele firm produkuje prostokątne pierścienie kompresyjne, które praktycznie niczym nie różnią się od pierścieni stosowanych w silnikach benzynowych. Jednakże bardziej progresywną, choć droższą, konstrukcją jest taka, w której górna powierzchnia robocza pierścienia ma kształt stożka. Kąt stożka tych pierścieni wynosi zazwyczaj 10°. Zastosowanie pierścieni stożkowych zapewnia pewien wzrost ich trwałości, ponieważ podczas suwu pracy składowa siły ciśnienia gazu na stożkowej powierzchni pierścienia dodatkowo dociska go do otworu cylindra. Szczególną cechą serwisowania i naprawy tłoków ze stożkowymi pierścieniami uszczelniającymi jest konieczność precyzyjnej kontroli luzu. Szczeliny między rowkiem a pierścieniami zgarniającymi olej są regulowane w taki sam sposób, jak w silnikach benzynowych.
Siły tarcia między powierzchniami płaszcza tłoka i ścianą cylindra są większe w silnikach Diesla niż w silnikach benzynowych. Aby zwiększyć trwałość, na powierzchnię płaszcza tłoka nakładana jest warstwa specjalnej powłoki z koloidalnego grafitu. Znacznie poprawia dopasowanie tłoka do cylindra i wydłuża jego żywotność przed większymi naprawami. Podobny sposób obróbki powierzchni ciernych tłoków stosuje się obecnie w silnikach benzynowych.
Oprócz zużycia powierzchni płaszcza, zużywają się również rowki pierścieni kompresyjnych tłoka. Ponadto, rowek pierścienia zgarniającego olej również ulega zużyciu, chociaż zużycie to jest z reguły znacznie mniejsze. W miarę zużywania się rowków pierścienie tłokowe zaczynają poruszać się coraz intensywniej w górę i w dół wzdłuż wysokości rowka, a tzw. działanie pompujące pierścieni staje się coraz bardziej zauważalne. Efekt ten objawia się w stale rosnącym zużyciu oleju silnikowego przez silnik. Kiedy olej dostaje się do komory spalania, spala się tam, tworząc niebieski dym, który wydobywa się z rury wydechowej samochodu. Jeśli rowki są znacznie zużyte, wymiana pierścieni na nowe nie poprawi sytuacji w dużym stopniu. Istnieje obiektywna potrzeba wymiany całego zespołu tłoków, a bardzo pożądane jest rozwiercenie cylindrów do rozmiaru umożliwiającego naprawę. Wszystkie opisane rodzaje zużycia są procesem naturalnym i niestety nieuniknionym.
Jednakże naturalne zużycie może być rozłożone w czasie, wydłużając w ten sposób żywotność silnika. Nie ma potrzeby odkrywania Ameryki tutaj. Należy po prostu ściśle przestrzegać wymagań producenta dotyczących eksploatacji pojazdu, stosować wysokiej jakości olej silnikowy i filtry oleju oraz prawidłowo wyregulować układ paliwowy. Dobre wyniki uzyskuje się stosując wysokiej jakości modyfikatory oleju i paliwa oraz preparaty zmieniające mikrostrukturę warstw powierzchniowych powierzchni tarcia silnika.
Ponadto zużycie silnika, jak i całego pojazdu, w dużej mierze zależy od kierowcy, jego kwalifikacji i wiedzy technicznej. Nic więc dziwnego, że samochody tej samej marki służą niektórym kierowcom długo i bezawaryjnie, inne zaś wymagają napraw niemal co tydzień. Doświadczony kierowca prawie nigdy nie pozwala na pracę silnika pod przeciążeniem, a zwłaszcza przy detonacji. Ciągle słucha pracy silnika swojego samochodu i natychmiast reaguje na jakiekolwiek przeciążenie, czemu zwykle towarzyszy niski, dudniący dźwięk przy niskiej prędkości wału korbowego. Tryb przyspieszania samochodu również
czemu towarzyszy zwiększone zużycie silnika. Na myśl przychodzi analogia z koniem i jeźdźcem: troskliwy właściciel nie będzie chłostał swojego czworonożnego przyjaciela bez potrzeby, zmuszając go do biegu z pełną prędkością, zwłaszcza gdy koń nie jest jeszcze rozgrzany. Oczywiście w sytuacjach krytycznych kierowca może pozwolić sobie na nieostrożne i wyjątkowo gwałtowne przyspieszenie samochodu. Jeśli jednak taki ostry styl jazdy wejdzie w nawyk, naprawa silnika będzie wykonywana dwa razy częściej niż przewidują to warunki techniczne.
Często obserwuje się inny rodzaj zużycia, którego nie przewidziano w instrukcji. Jest to awaryjna awaria elementów korbowodu i zespołu tłoka, a przede wszystkim pierścieni i mostków rowków pierścieni tłokowych. W silnikach benzynowych jest to spowodowane przede wszystkim detonacją. Pamiętajmy, że detonacja to wybuchowe spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze, któremu towarzyszy nagły wzrost ciśnienia w komorze spalania. Jest to równoważne silnemu uderzeniu młotem kowalskim w nieruchomy tłok i pierścienie. Części te, rzecz jasna, nie są zaprojektowane do takiego obciążenia i mogą pęknąć, uszkadzając odłamkami lustro cylindryczne. Przyczyn detonacji jest kilka. Głównym jednak problemem jest praca silnika na benzynie o liczbie oktanowej niższej od podanej w specyfikacji technicznej, a także przegrzewanie się i praca na zbyt wzbogaconej mieszance paliwowej. Doświadczony kierowca musi być w stanie usłyszeć stuki detonacyjne podczas pracy silnika i natychmiast zmniejszyć dopływ paliwa podczas przyspieszania, a następnie wyeliminować przyczyny detonacji. Dźwięk detonacji to wysoki, metaliczny dźwięk klikania, który odpowiada częstotliwości obrotów wału korbowego. Mogą być ledwo słyszalne na tle dźwięków innych silników, zwłaszcza przy nieco przyspieszonym zapłonie, i zanikać wraz z bardzo niewielkim spadkiem dawki paliwa (gazu). Takie ledwo zauważalne stukanie wskazuje na prawidłowo ustawiony zapłon, ale czasami stuki detonacyjne pojawiają się natychmiast po naciśnięciu pedału gazu, co jest oczywiście niedopuszczalne. Dalsza jazda w tym trybie jest równoznaczna z rozbijaniem wnętrza silnika młotkiem.
Silniki Diesla nie są tak wrażliwe na zmiany składu paliwa, choć mimo to mogą się w nich pojawiać problemy powodujące szybsze zużycie elementów mechanizmu korbowego. Głównym powodem jest przegrzanie silnika i związany z tym spadek lepkości oleju, zwłaszcza jeśli jakość oleju jest niska. Zwiększone zużycie może być również konsekwencją niewłaściwej regulacji pompy paliwa wysokiego ciśnienia oraz pogorszenia rozpylenia paliwa w komorach spalania na skutek niesprawnego działania wtryskiwaczy. Oczywiście wiele zależy również od samego kierowcy.
Zatem, z tego wszystkiego, co zostało powiedziane, można wyciągnąć następujące wnioski. Żywotność silnika samochodu, jak i całego pojazdu, zależy od dwóch czynników: jakości wykonania, za którą odpowiada producent, oraz poziomu konserwacji technicznej, za którą ostatecznie odpowiada kierowca. Należy o tym pamiętać zarówno przy zakupie samochodu, jak i podczas przygotowywania i szkolenia kierowców.