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. Takže pri otáčkach kľukového hriadeľa 5000 min⁻¹ a zdvihu piesta, povedzme, 75 mm, je celková vzdialenosť prejdená piestom za minútu 375 m. Počas hodinovej prevádzky motora bude táto vzdialenosť 2 km 250 m a počas mesiaca prevádzky 8 hodín denne, okrem víkendov (čo je, samozrejme, pre priemerné auto nepravdepodobné), piest prejde vzdialenosť 460 km. Pri intenzívnom používaní vozidla za 5 rokov (toto je doba prevádzky vozidla pred generálnou opravou motora, ktorú potvrdzujú štatistiky) piest prejde vzdialenosť 24 000 km!
Takže opotrebovanie piestu a jeho spojovacích častí (valec motora) nevyhnutné. Hodnoty opotrebenia piestovej skupiny však (piesty - piestne krúžky) pred generálnou opravou motorov rôznych spoločností sa od seba značne líšia. Takže maximálne opotrebenie piestov a piestnych krúžkov motorov Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, u väčšiny amerických a japonských spoločností k tomu dochádza po najazdení približne 300 000 km.
Zároveň motory iných, povedzme menej pokročilých modelov, vyžadujú výmenu piestov a piestnych krúžkov už po 50 000 km (takmer 10-krát menej).
Pozor! Aký je dôvod? A ako závisí životnosť týchto dielov od prevádzkových podmienok? Aby sme odpovedali na tieto otázky, zvážme dve typické konštrukcie piestnych skupín pre benzínové a naftové motory. Najprv si pripomeňme, že tlak plynu vo valcoch týchto motorov na začiatku pracovného zdvihu sa líši približne dvojnásobne. V benzínovom motore – či už s karburátorom alebo s priamym vstrekovaním paliva – je to 40 – 55 kg/cm², zatiaľ čo v naftovom motore je to 70 – 80 kg/cm². Preto sa piesty benzínových a naftových motorov navzájom líšia, hoci ich základné konštrukčné riešenia sú rovnaké.
Typický piest benzínového motora je odliaty zo zliatiny hliníka a na vonkajšej strane je potiahnutý vrstvou cínu, aby sa zlepšil zábeh do vŕtania valca. Priemer jeho hornej časti – hlavy – je o 0,1 mm menší ako vnútorný priemer valca. Toto sa robí preto, aby sa zabránilo zaseknutiu hlavy piesta vo valci pri zahriatí na prevádzkovú teplotu. Prstencové drážky piesta obsahujú dva kompresné krúžky a jeden krúžok na stieranie oleja. Spodná časť piestu – plášť – má oválny prierez a kužeľovitý tvar: priemer v hornej časti je menší ako v spodnej časti. Okrem toho sa vo vnútri piestnych nábojov nachádzajú dve oceľové vložky na reguláciu teploty s otvormi pre piestny čap. Toto všetko sa robí preto, aby sa zabránilo zvýšenému treniu medzi plášťom a stenou valca pri zahrievaní piestu. Vďaka nižšiemu koeficientu tepelnej rozťažnosti ako hliník tieto vložky uťahujú plášť v smere kolmom na os piestneho čapu.
[Článok je založený na údajoch z webovej stránky: mazbook]
Otvor pre piestny čap v moderných motoroch je zvyčajne posunutý od osi symetrie piesta 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 prívod prúdu oleja na zaťaženú stranu zrkadla valca (v niektorých motoroch tieto otvory chýbajú). Ložiskové panvy a kryt ojnice sú tiež opatrené zodpovedajúcimi značkami pre správnu montáž. Budúci výkon a životnosť piestu výrazne závisia od presnosti jeho výroby a jeho správneho výberu pre priemer valca. Poprední výrobcovia motorov dnes používajú systém, podľa ktorého sú piesty typicky rozdelené do piatich alebo šiestich tried podľa vonkajšieho priemeru s krokom 0,01 mm. Taktiež sú rozdelené do troch alebo štyroch kategórií s krokom 0,004 mm na základe priemeru otvoru piestneho čapu. Valce motora majú tiež podobné rozdelenie do piatich tried. Tento systém umožňuje presnejší výber piestu pre akýkoľvek valec, aj opotrebovaný, a piestneho čapu požadovanej kategórie pre otvor v piestnych výstupkoch a ojnici. Pri väčších opravách motora, ktoré zvyčajne zahŕňajú vŕtanie (zväčšujúce sa priemery) valce, výrobcovia náhradných dielov vyrábajú tzv. nadrozmerné opravné piesty.
Piest moderného dieselového motora je navrhnutý tak, aby odolal vyšším tlakom, takže hrúbka jeho dna a výstupkov je väčšia. Okrem toho sa konštrukcia dieselového piestu trochu líši od konštrukcie uvedenej vyššie. Hlavným rozdielom je umiestnenie spaľovacej komory priamo v hlave piestu. Keďže k spaľovaniu zmesi paliva a vzduchu dochádza, keď je piest blízko hornej úvrati, horúce plyny silnejšie zahrievajú hlavu piestu a steny hornej časti valca sa zahrievajú o niečo menej ako v benzínových motoroch. Na zabezpečenie spoľahlivého utesnenia piestu vo valci je na jeho vonkajšom povrchu vytvorených päť drážok na montáž piestnych krúžkov. 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 používaných v benzínových motoroch. Progresívnejší, aj keď drahší, dizajn má však kužeľovitý horný pracovný povrch krúžku. Uhol kužeľa týchto krúžkov je typicky nastavený na 10°. Použitie kužeľových krúžkov poskytuje určité zvýšenie ich trvanlivosti, pretože počas pracovného zdvihu zložka sily tlaku plynu na kužeľový povrch krúžku ho dodatočne tlačí proti otvoru valca. Zvláštnosťou servisu a opravy piestov s kužeľovými kompresnými krúžkami je potreba presnej kontroly 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 sú vo vznetových motoroch vyššie ako v benzínových motoroch. Na zvýšenie odolnosti sa na povrch piestovej plášťovej vrstvy nanáša vrstva špeciálneho koloidného grafitového povlaku. Výrazne zlepšuje uloženie piestu k valcu a zvyšuje jeho životnosť pred väčšími opravami. Podobná úprava trecích plôch piestov sa dnes používa v benzínových motoroch.
Okrem opotrebovania povrchov plášťov sa opotrebúvajú aj drážky kompresných krúžkov piestu. Okrem toho sa opotrebováva aj drážka krúžku stierača oleja, hoci toto opotrebenie je zvyčajne oveľa menšie. Ako sa drážky opotrebúvajú, piestne krúžky sa začínajú čoraz intenzívnejšie pohybovať hore a dole po výške drážky a takzvaný pumpovací účinok krúžkov sa stáva čoraz badateľnejším. Tento efekt sa prejavuje v neustále rastúcej spotrebe motorového oleja motorom. Keď olej vstúpi do spaľovacej komory, tam horí a vytvára modrý dym, ktorý vychádza z výfukového potrubia auta. Ak sú drážky výrazne opotrebované, výmena krúžkov za nové situáciu veľmi nezlepší. Existuje objektívna potreba vymeniť celú skupinu piestov a je veľmi žiaduce vyvŕtať valce na opravnú veľkosť. Všetky opísané typy opotrebovania sú prirodzeným a, žiaľ, nevyhnutným procesom.
Toto prirodzené opotrebovanie sa však môže časom rozložiť, čím sa predĺži životnosť motora. Nie je potrebné tu objavovať Ameriku. Stačí prísne dodržiavať požiadavky výrobcu na prevádzku vozidla, používať kvalitný motorový olej a olejové filtre a správne nastaviť palivový systém. Dobré výsledky sa dosahujú použitím vysokokvalitných modifikátorov oleja a paliva a prípravkov, ktoré menia mikroštruktúru povrchových vrstiev trecích plôch motora.
Spolu s tým opotrebovanie motora, ako aj celého vozidla, do značnej miery závisí od vodiča, jeho kvalifikácie a technickej gramotnosti. Niet divu, že autá rovnakej značky slúžia niektorým vodičom dlho a bez porúch, zatiaľ čo iné potrebujú opravy takmer každý týždeň. Skúsený vodič takmer nikdy nedovolí, aby motor bežal pod preťažením, a najmä s detonáciou. Neustále počúva bežiaci motor svojho auta a okamžite reaguje na akékoľvek preťaženie, ktoré je zvyčajne sprevádzané nízkym dunivým zvukom pri nízkych otáčkach kľukového hriadeľa. Aj režim zrýchlenia auta
sprevádzané zvýšeným opotrebovaním motora. Napadá mi analógia s koňom a jazdcom: starostlivý majiteľ nebude svojho štvornohého priateľa zbytočne bičovať a nútiť ho bežať plnou rýchlosťou, najmä keď kôň ešte nie je zahriaty. Samozrejme, v kritických situáciách si vodič môže dovoliť bezohľadne a extrémne prudko zrýchliť auto. Ak sa však takýto strmý štýl jazdy stane zvykom, oprava motora bude zabezpečená dvakrát skôr, ako to stanovujú technické podmienky.
Často sa pozoruje iný typ opotrebenia, ktorý nie je stanovený žiadnymi pokynmi. Ide o núdzovú poruchu prvkov 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 zmesi paliva a vzduchu vo valci, sprevádzané náhlym zvýšením tlaku v spaľovacej komore. To je ekvivalentné prudkému úderu kladivom na stacionárny piest a krúžky. Tieto diely, prirodzene, nie sú určené na takéto zaťaženie a môžu sa zlomiť a potom svojimi úlomkami poškodiť zrkadlo valca. Existuje niekoľko dôvodov pre detonáciu. Hlavným je však motor bežiaci na benzín s oktánovým číslom nižším, ako je uvedené v technických špecifikáciách, ako aj prehrievanie a prevádzka na nadmerne obohatenú palivovú zmes. Skúsený vodič musí byť schopný počuť detonačné klepanie, keď motor beží, a počas akcelerácie okamžite znížiť prívod paliva a potom odstrániť príčiny detonácie. Zvuk detonácie je vysoký kovový cvakavý zvuk, ktorý zodpovedá frekvencii otáčania kľukového hriadeľa. Na pozadí iných zvukov motora ich možno sotva počuť, najmä pri mierne posunutom načasovaní zapaľovania, a pri veľmi miernom znížení dodávky paliva (plynu) zmiznú. Takáto sotva badateľná detonácia naznačuje správne nastavené načasovanie zapaľovania, ale niekedy sa detonačné klepanie objaví ihneď po stlačení plynového pedála, čo je samozrejme neprijateľné. Pokračovanie v jazde v tomto režime sa rovná rozbíjaniu vnútra motora kladivom.
Dieselové motory nie sú také citlivé na zmeny zloženia paliva, hoci sa u nich stále môžu vyskytnúť problémy, ktoré vedú k zvýšenému opotrebovaniu častí kľukového mechanizmu. Ide predovšetkým o prehrievanie motora a s tým spojený pokles viskozity oleja, najmä ak je kvalita oleja nízka. Zvýšené opotrebenie môže byť tiež dôsledkom nesprávneho nastavenia vysokotlakového palivového čerpadla a zhoršenia rozprašovania paliva v spaľovacích komorách v dôsledku nesprávne fungujúcich vstrekovačov. A samozrejme, veľa závisí od samotného vodiča.
Takže zo všetkého, čo bolo povedané, možno vyvodiť nasledujúce závery. Životnosť motora vášho auta, ako aj celého vozidla, závisí od dvoch faktorov: kvality spracovania, za ktorú je zodpovedný výrobca, a úrovne technickej údržby, za ktorú je v konečnom dôsledku zodpovedný vodič. Toto treba mať na pamäti pri kúpe auta, ako aj pri príprave a školení vodičov.