Friksjon under (nøysom) kontroll
Enten vi liker det eller ikke, følger friksjonsfenomenet med alle bevegelige mekaniske elementer. Situasjonen er ikke annerledes med motorer, nemlig med kontakten mellom stempler og ringer med innsiden av sylindrene, dvs. med sin glatte overflate. Det er på disse stedene de største tapene fra skadelig friksjon oppstår, så utviklerne av moderne stasjoner prøver å minimere dem så mye som mulig gjennom bruk av innovative teknologier.
Ikke bare temperatur
For fullt ut å forstå hvilke forhold som råder i motoren, er det nok å legge inn verdiene i syklusen til en gnistmotor, som når 2.800 K (omtrent 2.527 grader C), og diesel (2.300 K - omtrent 2.027 grader C) . Høye temperaturer påvirker den termiske ekspansjonen til den såkalte sylinder-stempelgruppen, bestående av stempler, stempelringer og sylindre. Sistnevnte deformeres også på grunn av friksjon. Derfor er det nødvendig å effektivt fjerne varme til kjølesystemet, samt å sikre tilstrekkelig styrke av den såkalte oljefilmen mellom stemplene som opererer i individuelle sylindre.
Det viktigste er tetthet.
Denne delen gjenspeiler best essensen av funksjonen til stempelgruppen nevnt ovenfor. Det er nok å si at stempelet og stempelringene beveger seg langs overflaten av sylinderen med en hastighet på opptil 15 m/s! Det er da ikke rart at det legges så stor vekt på å sikre tettheten i sylindrenes arbeidsrom. Hvorfor er det så viktig? Hver lekkasje i hele systemet fører direkte til en reduksjon i den mekaniske effektiviteten til motoren. En økning i gapet mellom stempler og sylindre påvirker også forringelsen av smøreforholdene, inkludert det viktigste problemet, dvs. på det tilsvarende laget med oljefilm. For å minimere ugunstig friksjon (sammen med overoppheting av individuelle elementer), brukes elementer med økt styrke. En av de innovative metodene som brukes for tiden, er å redusere vekten av selve stemplene, som arbeider i sylindrene til moderne kraftenheter.
NanoSlide - stål og aluminium
Hvordan kan da målet nevnt ovenfor nås i praksis? Mercedes bruker for eksempel NanoSlide-teknologien, som bruker stålstempler i stedet for det vanlig brukte såkalte armerte aluminiumet. Stålstempler, som er lettere (de er mer enn 13 mm lavere enn aluminium), tillater blant annet å redusere vekten til veivakselmotvekter og bidrar til å øke holdbarheten til veivaksellagrene og selve stempeltapplageret. Denne løsningen brukes nå i økende grad i både gnisttennings- og kompresjonstenningsmotorer. Hva er de praktiske fordelene med NanoSlide-teknologien? La oss starte helt fra begynnelsen: løsningen foreslått av Mercedes involverer kombinasjonen av stålstempler med aluminiumshus (sylindere). Husk at under normal motordrift er driftstemperaturen til stempelet mye høyere enn sylinderens overflate. Samtidig er koeffisienten for lineær utvidelse av aluminiumslegeringer nesten dobbelt så stor som for støpejernslegeringer (de fleste av de for tiden brukte sylindrene og sylinderforingene er laget av sistnevnte). Bruk av en stålstempel-aluminiumshusforbindelse kan redusere monteringsklaringen til stempelet i sylinderen betydelig. NanoSlide-teknologien inkluderer også, som navnet tilsier, såkalt sputtering. nanokrystallinsk belegg på lagerflaten til sylinderen, noe som reduserer overflatens ruhet betydelig. Men når det gjelder stemplene selv, er de laget av smidd og høyfast stål. På grunn av det faktum at de er lavere enn sine aluminiumskolleger, er de også preget av en lavere egenvekt. Stålstempler gir bedre tetthet av sylinderens arbeidsrom, noe som direkte øker effektiviteten til motoren ved å øke driftstemperaturen i forbrenningskammeret. Dette fører igjen til en bedre kvalitet på selve tenningen og en mer effektiv forbrenning av drivstoff-luftblandingen.
