Písty spalovacího motoru: Co přesně v motoru dělají? A co všechno musí vydržet?
Pro začátek uvedeme několik velmi pozoruhodných hodnot. Písty musejí být schopny snášet teploty až 2000 Celsia a tlaky 3 až 6 MPa v případě zážehového motoru a více jak 8 MPa u dieselu. Z toho je zřejmé, že písty jsou namáhány hlavně tlakem a teplotou.
Kromě výše napsaného písty dále oddělují ve všech pracovních cyklech motoru spalovací prostor od prostoru klikového hřídele. Aby to bylo možné, musejí ve válci dobře těsnit. Ale pozor, pokud by těsnily příliš, hrozilo by jejich zadření, případně prasknutí vinou teplotní roztažnosti.
Jak tedy vypadá klasický píst ze spalovacího motoru? Skládá se ze tří částí. Horní ploše, na níž tlačí expanzní tlak, říkáme dno, i když je to vlastně ta nejvyšší část. Dále následuje plášť, na němž jsou umístěny drážky pro pístní kroužky. Ještě níže najdete boky pístu spolu s okem pro pístní čep. Aby se zabránilo usazování karbonu, jsou boky pístu často potaženy vrstvou teflonu. Písty jsou obyčejně vyráběny ze slitiny hliníku, hořčíku, mědi, niklu a křemíku. Obvykle se používá dvou rozdílných materiálů z důvodu zajištění přesné roztažnosti v závislosti na teplotě.
Podílí se na kompresi
Zmínili jsme dno pístu. To může být rovné, ovšem takový píst by dobré vlastnosti rozhodně nevykazoval. Dna pístů tak mají rozličné tvary podle motoru. Třeba u dieselových motorů hraje tvar dna významnou roli, neboť je vlastně značnou částí kompresního prostoru. Často se u naftových motorů používá takzvaný toroidní spalovací prostor tvořený vybráním kruhového tvaru uprostřed pístu a dále se můžete setkat třeba s Hesselmanovým spalovacím prostorem. Používá se rovněž u vznětových motorů a dno pístu je tvořeno dvěma prohlubněmi, přičemž vstřikovač rozprašuje naftu vlastně do dvou směrů, odpovídající vybráním ve dně pístu.
Zážehové motory mají dna tvarovaná často velice složitě. Typickým příkladem je píst z motoru Mazda 2.0 SkyActiv-G. Jeho dno se k okrajům válců svažuje. Nejvyšší je uprostřed, tedy u svíčky. Smyslem je velmi pozvolný nárůst komprese a to z důvodu extrémně vysokého kompresního poměru 14,0:1. V opačném případě by docházelo k detonačnímu spalování.
Aby píst ve válci těsnil a tedy nedocházelo k úbytku komprese a zároveň ke spotřebě oleje, je osazen zpravidla trojicí pístních kroužků. Pístní kroužky musejí být v drážce uloženy s jistou vůlí, jinak by nebyla zajištěna funkce mazání stěn válců. V místě, kde vede drážka pro nejnižší, takzvaný stírací pístní kroužek, musejí být v pístu vyvrtány otvory, jimiž se z drážky odvádí olej.
Vysoké i nízké… i oválné
Dalším faktorem, který se pojí s písty, je jejich výška. Vysoký píst je zpravidla těžší. Proto se u točivých zážehových motorů používají písty mnohem kratší (kvůli snížení jejich setrvačných hmot). Někdy mohou být tak krátké, že to vede ke zvýšené spotřebě oleje, neboť takový píst při překlápění v horní úvrati dokonale netěsní. Příkladem jsou šestiválce Mazda série K. Naopak dlouhé písty najdete u pomaloběžných motorů. Ty nejvyšší jsou u lodních agregátů či různých stacionárních strojů. Někdy se píst na ojnici usazuje s vyosením několika milimetrů. Tím se zmenšuje namáhání pístu při již zmíněném překlápění. Současně se tím redukuje hlučnost v podobě klepání pístů.
Písty mají běžně kulatý tvar, ovšem v minulosti se objevily i vzácné výjimky. Třeba motocykl Honda NR750 z počátku 90. let vynikal celou řadou technických „nej“. Vidlicový čtyřválec využíval zcela unikátní oválné písty, každý s dvojicí ojnic. Vzniklo 500 kusů v hodnotě někdejších 98 000 DM. Tedy cena přibližně na úrovni luxusního BMW řady 7.