ICE píst. Zařízení a účel

Palivová směs, která hoří ve válci motoru, uvolňuje tepelnou energii. Poté se změní na mechanickou akci, která způsobí otáčení klikového hřídele. Klíčovým prvkem tohoto procesu je píst.

Tento detail není tak primitivní, jak by se na první pohled mohlo zdát. Bylo by velkou chybou považovat ho za prostého strkače.

Píst je umístěn ve válci, kde se vratně pohybuje.

Když se píst pohybuje směrem k horní úvrati (TDC), stlačuje palivovou směs. V benzinovém spalovacím motoru se vznítí v okamžiku blízkém maximálnímu tlaku. U vznětového motoru dochází k zapálení přímo díky vysoké kompresi.

Zvýšený tlak plynů vznikajících při spalování tlačí píst v opačném směru. Společně s pístem se pohybuje s ním kloubově spojená ojnice, která ho nutí rotovat. Energie stlačených plynů se tedy přeměňuje na točivý moment, přenášený přes převodovku na kola vozu.

Při spalování dosahuje teplota plynů 2 tisíce stupňů. Protože spalování je výbušné, je píst vystaven silnému rázovému zatížení.

Extrémní zatížení a téměř extrémní provozní podmínky vyžadují zvláštní požadavky na konstrukci a materiály použité pro jeho výrobu.

Při navrhování pístů je třeba vzít v úvahu řadu důležitých bodů:

• potřeba zajistit dlouhou životnost, a tedy minimalizovat opotřebení součásti;
• zabránit vyhoření pístu při vysokoteplotním provozu;
• zajistit maximální utěsnění, aby se zabránilo průniku plynu;
• minimalizovat ztráty v důsledku tření;
• zajistit účinné chlazení.

Materiál pístu musí mít řadu specifických vlastností:

• výrazná síla;
• maximální možná tepelná vodivost;
• tepelná odolnost a schopnost odolávat náhlým změnám teploty;
• koeficient tepelné roztažnosti by měl být malý a měl by být co nejblíže odpovídajícímu koeficientu válce, aby bylo zajištěno dobré utěsnění;
• odolnost proti korozi;
• antifrikční vlastnosti;
• nízká hustota, aby díl nebyl příliš těžký.

Protože materiál, který ideálně splňuje všechny tyto požadavky, ještě nebyl vytvořen, je třeba použít kompromisní možnosti. Písty spalovacích motorů jsou vyrobeny ze šedé litiny a slitin hliníku s křemíkem (siluminem). U kompozitních pístů pro dieselové motory se stává, že hlava je ocelová.

Litina je poměrně pevná a odolná proti opotřebení, dobře snáší silné teplo, má vlastnosti proti tření a malou tepelnou roztažnost. Ale díky nízké tepelné vodivosti se litinový píst může zahřát až na 400 °C. U benzínového motoru je to nepřijatelné, protože může způsobit předzápal.

Písty pro automobilové spalovací motory jsou proto ve většině případů vyráběny lisováním nebo odléváním ze siluminu obsahujícího alespoň 13 % křemíku. Čistý hliník není vhodný, protože se při zahřívání příliš roztahuje, což vede ke zvýšenému tření a odírání. Mohou to být padělky, na které můžete narazit při nákupu náhradních dílů na pochybných místech. Abyste tomu zabránili, kontaktujte ty spolehlivé.

Píst z hliníkové slitiny je lehký a dobře vede teplo, takže jeho zahřátí nepřesáhne 250 °C. To je docela vhodné pro spalovací motory na benzín. Antifrikční vlastnosti siluminu jsou také docela dobré.

Zároveň tento materiál není bez nevýhod. Jak teplota stoupá, stává se méně odolným. A vzhledem k výrazné lineární roztažnosti při zahřátí je třeba přijmout další opatření, aby se zachovalo těsnění po obvodu hlavy a nesnížilo se stlačení.

Tato část má tvar skla a skládá se z hlavice a vodící části (sukně). V hlavě je zase možné rozlišit dno a těsnící část.

Dole

Je to hlavní pracovní plocha pístu, je to ta, která vnímá tlak expandujících plynů. Jeho povrch je dán typem jednotky, umístěním trysek, svíček, ventilů a konkrétním CPG zařízením. Pro ICE používající benzín je vyroben plochý nebo konkávní s dalšími výřezy, aby se zabránilo defektům ventilů. Konvexní dno poskytuje zvýšenou pevnost, ale zvyšuje přenos tepla, a proto se zřídka používá. Konkávní umožňuje uspořádat malou spalovací komoru a poskytnout vysoký kompresní poměr, což je zvláště důležité u dieselových jednotek.

Těsnící část

Toto je strana hlavy. Po obvodu jsou v něm vytvořeny drážky pro pístní kroužky.

Kompresní kroužky hrají roli těsnění, zabraňují úniku stlačených plynů a olejové škrabky odstraňují mazivo ze stěny a zabraňují jeho vstupu do spalovací komory. Olej protéká pod píst otvory v drážce a poté se vrací do olejové vany.

Úsek boční strany mezi okrajem dna a horním prstencem se nazývá ohnivá nebo tepelná zóna. Je to on, kdo zažívá maximální tepelný efekt. Aby se zabránilo vyhoření pístu, je tento pás vyroben dostatečně široký.

Vodicí část

Nedovolí deformaci pístu během vratného pohybu.

Aby se kompenzovala tepelná roztažnost, je sukně vyrobena křivočará nebo kuželovitá. Na straně je obvykle nanesen antifrikční povlak.

Uvnitř jsou nálitky - dva nátoky s otvory pro pístní čep, na který se nasazuje hlavice.

Na stranách, v oblasti nálitků, jsou vytvořeny malé prohlubně, aby se zabránilo tepelným deformacím a výskytu rýh.

Protože teplotní režim pístu je velmi namáhaný, je velmi důležitá otázka jeho chlazení.

Pístní kroužky jsou hlavním způsobem odvodu tepla. Jejich prostřednictvím se odvádí minimálně polovina přebytečné tepelné energie, která se přenáší na stěnu válce a následně na chladicí plášť.

Dalším důležitým kanálem chladiče je mazání. Používá se olejová mlha ve válci, mazání otvorem v ojnici, nucené stříkání olejovou tryskou a další způsoby. Více než jedna třetina tepla může být odstraněna cirkulací oleje.

Kromě toho je část tepelné energie vynaložena na ohřev čerstvé části hořlavé směsi, která vstoupila do válce.

Kroužky udržují požadovanou míru komprese ve válcích a odvádějí lví podíl tepla. A tvoří asi čtvrtinu všech ztrát třením ve spalovacím motoru. Proto význam kvality a stavu pístních kroužků pro stabilní provoz spalovacího motoru lze jen stěží přeceňovat.

Obvykle jsou to tři kroužky – dva kompresní kroužky nahoře a jedna škrabka oleje dole. Existují však možnosti s různým počtem kroužků - od dvou do šesti.

Drážka horního kroužku v siluminu Stává se, že je provedena s ocelovou vložkou, která zvyšuje odolnost proti opotřebení.

Kroužky jsou vyrobeny ze speciálních druhů litiny. Takové kroužky se vyznačují vysokou pevností, elasticitou, odolností proti opotřebení, nízkým koeficientem tření a zachovávají si své vlastnosti po dlouhou dobu. Přídavky molybdenu, wolframu a některých dalších kovů dodávají pístním kroužkům dodatečnou tepelnou odolnost.

Nové je třeba zabrousit. Pokud jste vyměnili kroužky, nezapomeňte nechat spalovací motor nějakou dobu běžet a vyhněte se intenzivním provozním podmínkám. V opačném případě se nepřeplátované kroužky mohou přehřát a ztratit elasticitu a v některých případech dokonce prasknout. Důsledkem může být porucha těsnění, ztráta výkonu, mazivo vnikající do spalovací komory, přehřátí a vyhoření pístu.