W nowoczesnych silnikach układ korbowo-tłokowy jest nie tylko bezobsługowy i trwały, ale też praktycznie nie podlega remontom. Jednak to, że użytkownik i serwis właściwie nie muszą zajmować się tym zespołem (prócz utrzymania sprawności układu smarowania) nie oznacza, że konstruktorzy w tym zakresie też spoczęli na laurach. Postęp techniczny, szczególnie w konstrukcji tłoków, jest ogromny.

Wymuszone jest to ciągłym podwyższaniem parametrów silników. Dotyczy to przede wszystkim samochodowych silników wysokoprężnych, których moce jednostkowe jeszcze ok. 20 lat temu rzadko sięgały 50 KM z litra pojemności skokowej, a dziś bez trudu w jednostkach seryjnych przekraczają 100 KM z litra i nadal rosną. Nie jest to oczywiście wyścig o charakterze sportowym, chodzi o wymuszone przepisami homologacyjnymi zmniejszenie zużycia paliwa i powiązane z tym ograniczenie emisji CO2 oraz innych niechcianych składników spalin. Okazało się, że obecnie najlepszą drogą do osiągnięcia sukcesu w tej dziedzinie jest downsizing, czyli zmniejszanie pojemności skokowej jednostek, przy zachowaniu lub nawet podwyższaniu ich osiągów.

Masa silników spada, a parametry jednostkowe rosną. Musi temu towarzyszyć wzrost ciśnień wtrysku paliwa, wzrost ciśnień doładowania i wynikający z tego wzrost ciśnień nad tłokiem (średnich i maksymalnych) oraz wzrost temperatur. Dlatego o dawnej, legendarnej, prawie nieskończonej trwałości silników Diesla możemy już zapomnieć, a konstruktorzy muszą w kwestii technologii i stosowanych materiałów stawać na głowie, żeby owa trwałość i ogólna bezawaryjność utrzymywały się na jakimś akceptowalnym poziomie.

Interesujące zmiany zachodzą obecnie właśnie w konstrukcji i wykonaniu tłoków silników wysokoprężnych. Tłok, jak wiemy, jest elementem, który jako pierwszy musi oprzeć się ciśnieniu gazów spalinowych w cylindrze i temperaturze tych spalin. Szczególnie gdy weźmiemy pod uwagę konstrukcję komory spalania turbodiesla z bezpośrednim wtryskiem, która w całości mieści się wewnątrz tłoka. Ale wytrzymałość mechaniczna i cieplna tłoka to nie jedyny problem. Jako element ruchomy poddany zmiennym siłom bezwładności i wynikającym z ciśnienia spalin, tłok generuje w cylindrze większość mechanicznego tarcia, jakie powstaje w całym silniku. Dlatego zmniejszenie nawet o kilka procent oporów ruchu układu tłok (z pierścieniami) plus korbowód, skutkuje zauważalnym zmniejszeniem jednostkowego zużycia paliwa lub zwiększeniem generowanego momentu obrotowego (zależnie od tego, co wybierze konstruktor).

Jerzy Dyszy

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w "Auto Moto Serwisie" nr 10/2014