5.4. 2018 Tomáš Dusil Tomáš Dusil

Ocelové písty motoru: Začínají vytlačovat hliníkové. V čem jsou lepší?

 

Není to tak dávno, co se písty spalovacích motorů vyráběly téměř výhradně z hliníkových slitin. V posledních letech se ale stále více začínají objevovat také písty z oceli. Proč tomu tak je?

Písty obecně patří k vysoce namáhaným částem spalovacích motorů. Kromě toho, že na ně působí obrovské tlaky, jsou současně vystaveny vysokým teplotám. Jde zejména o dno pístu, na které působí expanzní tlak plynů vznikající po zapálení směsi. Máme-li být konkrétní, pak písty musejí snášet teplotu až 2000 stupňů a zároveň expanzní tlaky přes 8 MPa v případě vznětových motorů. U zážehových agregátů je tlak působící na píst při expanzi o něco nižší. Dále musejí písty ve válci dobře těsnit, jinak by došlo ke ztrátě komprese na daném válci a tím i poklesu výkonu motoru. Na druhou stranu ale nesmějí být písty ve válci usazeny příliš „natěsno“. To by pak hrozilo jejich zadření, případně prasknutí, a to vinou tepelné roztažnosti, která je poněkud vyšší než roztažnost litinových válcových jednotek.

Hliník v tom není sám

I přes příchod ocelových pístů stále najdete u celé řady motorů hliníkové písty. Jejich název je však mírně zavádějící, neboť o čistý hliník v jejich případě samozřejmě nejde. Pravdou je, že tento lehký kov, vznikající z Bauxitu (hliník se v přírodě nevyskytuje), je v těchto pístech převládajícím materiálem. Kromě něj ale v hliníkových pístech najdete také měď, nikl, křemík a hořčík. Jde o takzvané legovací prvky, které výrazně vylepšují vlastnosti hliníku, aby lépe vyhověly požadavkům na motorové písty.

Písty ze slitiny hliníku dodnes převládají u zážehových motorů. Jejich předností je nízká hmotnost. Další dobrou vlastností je schopnost odvádět teplo (tepelná vodivost) a dále bývá jako výhoda uváděna relativně snadná výroba ve velkých počtech. Naprostá většina pístů používaných v zážehových motorech (ale také v dieselech) vzniká odléváním.

Pouze výkonné zážehové motory jsou osazeny kovanými písty. Ty daleko lépe snášejí značné expanzní tlaky, stejně jako lépe odolávají vysokým teplotám. Pokud použije výrobce odlévané písty místo kovaných u výkonného motoru, hrozí jejich prasknutí. Třeba majitelé motorů PSA 1.6 THP pro Citroën DS3 Racing (později pouze DS3 Racing) či VW 1.4 TSI Twincharger by mohli vyprávět… Právě u těchto motorů (verzí motorů) použil Citroën (respektive VW) odlévané písty místo mnohem vhodnějších kovaných.

Teď se nabízí otázka, proč se kované hliníkové písty nepoužívají u vznětových motorů? Vždyť dosahují vyšších expanzních tlaků než benzinové motory. Ve skutečnosti se u dieselů kované hliníkové písty vyskytují téměř výhradně u agregátů určených pro závody. A tedy pracující v extrémních podmínkách. Hlavním důvodem je skutečnost, že u kovaných hliníkových pístů je téměř nemožné (nebo minimálně velice obtížné) vytvořit v nich kanály pro chlazení olejem.

Zpočátku pro náklaďáky

Ocel místo hliníku? V případě pístů spalovacích motorů se tento materiál na úkor lehkého hliníku prosazuje stále častěji. Svoji premiéru si ocelové písty odbyly na vznětových motorech těžkých užitkových automobilů. Z nich se však postupně dostávají také do motorů osobních vozidel. Od roku 2011 je najdete třeba ve čtyřválci Renault Energy 1.6 dCi (R9M). Od letošního roku je používá také výrazně inovovaný agregát Honda 1.6 i-DTEC, který pohání třeba současný Civic.

Cestu ocelových pístů do vznětových motorů otevřela firma Mahle - s písty pojmenovanými Ferrotherm. Ty se skládají ze dvou částí, jež jsou spojeny pouze pístním čepem. Navíc každá část má ve válci jinou funkci. Jedna zajišťuje vedení pístu, druhá se stará o těsnost. Vzhledem ke složitosti a hmotnosti se však tento druh pístů nehodil pro vysokootáčkové vznětové motory osobních automobilů. Ještě před příchodem ocelových pístů Ferrotherm se nabízely písty, které byly sice hliníkové, avšak se zalitou ocelovou vložkou (domečkem), v níž byl uložen pístní čep.

Firma Mahle později vyvinula ocelové písty Monotherm, které jsou již jednodílné, navíc jejich hmotnost je v mnoha případech dokonce nižší než u hliníkových pístů, nabízených některými méně známými výrobci. Výhodou ocelových pístů je vysoká pevnost - při využití dostupných technologií vyšší než u hliníkových pístů. Fakt, že jsou celé písty ocelové, znamená také jednodušší výrobu, neboť není třeba do nich zalévat ocelovou drážku pro horní těsnící pístní kroužek (kroužky). Výhodu představuje také možnost vytvořit v nich značné množství olejových kanálů, čímž se podporuje chlazení zejména hlavy pístu (horní části). Pokud se navíc ocelové písty použijí v litinovém bloku, mají oba tyto materiály mnohem bližší hodnotu koeficientu teplotní roztažnosti, než by měl hliníkový píst v porovnání s litinovým blokem. Nebo jinak řečeno - ocelový píst a litinový blok se s teplotou roztahují „podobně“, zatímco hliníkový píst má tepelnou roztažnost výrazně vyšší než válce z litiny.

Písty spalovacího motoru: Co přesně v motoru dělají? A co všechno musí vydržet?

A nevýhody ocelových pístů? Především vyšší hmotnost v porovnání s hliníkovým obdobných rozměrů a provedení. Toto lze ale do jisté míry řešit zmenšením jejich výšky. Písty z oceli se také obtížněji obrábějí, neboť tvrdší materiál (ocel) vyžaduje také tvrdší materiály nožů obráběcích nástrojů. Poslední nevýhodou je užší spektrum využití. Zatímco hliníkové odlévané písty se používají s trochou nadsázky skoro všude, ocelové písty mají užší spektrum uplatnění.

I pro hliníkový blok

Zajímavé řešení využívající ocelové písty předvedl Mercedes-Benz u motoru 350 BlueTec (OM 642). Tento agregát původně používal hliníkové písty, které výrobce v průběhu produkce nahradil ocelovými. Nové ocelové písty jsou na první pohled výrazně nižší než původní z hliníkové slitiny. Oříškem ovšem byla jejich zástavba do bloku tohoto šestiválce. Jak známo, ten je hliníkový s pracovními plochami válců potaženými vrstvičkou nebo přesněji krystaly železa. Jde o technologii u Mercedesu známou jako Nanoslide. Aby toho nebylo málo, tak ocelové písty v motoru 350 BlueTEC nejsou odlévané, ale kované. Oproti stejně řešeným hliníkovým jsou tužší, proto bylo možné je zmenšit. Na výšku tak ocelové písty tohoto šestiválce měří pouhých 58,6 mm (oproti 71,6 mm, kterou vykazovaly předchozí hliníkové písty).

Použitím ocelových pístů se snížil jejich koeficient teplotní roztažnosti ve srovnání s hliníkovými. Ten je ve skutečnosti přibližně čtvrtinový, tudíž rozdíl je poměrně výrazný. Z toho důvodu bylo možné zmenšit vůli mezi stěnou válce a pístem, a to tak dalece, jak to umožnil první (těsnící) pístní kroužek. Tímto se následně podařilo omezit množství škodlivin ve výfukových plynech.

Spolupracujeme s TipCars.com
Sebevražedný útok v Kábulu. O život přišlo nejméně 57 osob Sebevražedný útok v Kábulu. O život přišlo nejméně 57 osob

Nejméně 57 lidí zabil sebevražedný útočník, který se…

ČEZ chce expandovat v teplárenství ČEZ chce expandovat v teplárenství

Změny na teplárenském trhu přinese hlavně potřeba zvýšení…

Boom na hypotečním trhu lehce zpomaluje, řekl ředitel měnové sekce ČNB Holub Boom na hypotečním trhu lehce zpomaluje, řekl ředitel měnové sekce ČNB Holub

Podíl nových hypoték, kde úvěry představují maximálně 80…

 

Štítky Technika

 







Doporučujeme
Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte

Automobil je dnes čistě spotřební záležitostí. V…

Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí! Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí!

České silnice mají hrozný povrch a jsou špatně značené, v…

 

AutoRevue
Donald Trump konečně nebude jezdit v ojeté limuzíně. Nová je už hotová Donald Trump konečně nebude jezdit v ojeté limuzíně. Nová je už hotová

Americký prezident Donald Trump při svých cestách zatím…

TEST VW Arteon 2.0 TSI DSG 4Motion: Poslední funkční období TEST VW Arteon 2.0 TSI DSG 4Motion: Poslední funkční období

Nebude trvat dlouho a Arteon přenechá „funkci“ vlajkové…

 





 
BMW budou stále chytřejší, ale autonomní technologie jsou daleko, říká člen představenstva

BMW budou stále chytřejší, ale autonomní technologie jsou daleko, říká člen představenstva

Dnes 17:31

Přestože mnichovská značka plánuje v budoucnu stavět stále inteligentnější vozy, plně autonomní auta jsou prý ještě hodně vzdálená.




Blesk.cz

3G je u nás mizerné, ale vypínat se zatím nebude. Na vině jsou zastaralé mobily

3G je u nás mizerné, ale vypínat se zatím nebude. Na…

Cca před pěti lety T-Mobile oznámil, že v roce 2018 začne vypínat 3G síť. V roce 2015 operátor upřesnil, že do…

Ohořelá psí těla s provazy kolem krku: Zvířata mučí děti?

Ohořelá psí těla s provazy kolem krku: Zvířata mučí děti?

Uhořelá těla pohozená v potoce a na poli s provazy kolem krku…V osadě u slovenského města Trebišov se našla…

 

iSport.cz

Program MS v hokeji 2018:  kompletní rozpis zápasů, skupiny, play off

Program MS v hokeji 2018: kompletní rozpis zápasů,…

Rok 2018 přináší sportovním fanouškům jeden vrchol za druhým. Po únorové olympiádě v Jižní Koreji odstartuje v…

Sekáč slaví titul v KHL! Kazaň zdolala CSKA a vyhrála Gagarinův pohár

Sekáč slaví titul v KHL! Kazaň zdolala CSKA a…

Český útočník Jiří Sekáč získal v dresu Kazaně Gagarinův pohár. Tým Ak Bars porazil v dnešním pátém finále…

 

Reflex.cz

Vzpomínka na Pavla Šruta: Lichožrouti, ponožky a ilustrace

Vzpomínka na Pavla Šruta: Lichožrouti, ponožky a ilustrace

PAVEL ŠRUT A GALINA MIKLÍNOVÁ jsou, pokud jde o dětské knížky, dvojjediná bytost – za posledních deset let jich…

Nindžové, zabijáci ze stínů, bojovníci, kteří nechtěli bojovat. Kdo skutečně byli?

Nindžové, zabijáci ze stínů, bojovníci, kteří…

Legendární japonští bojovníci jsou opředeni řadou mýtů a polopravd. Nindžům jsou často přisuzovány téměř…