Trenie pod (opatrnou) kontrolou
Či chceme alebo nie, fenomén trenia sprevádza všetky pohyblivé mechanické prvky. Nie je tomu inak ani pri motoroch, a to pri styku piestov a krúžkov s vnútornou stranou valcov, t.j. s ich hladkým povrchom. Práve na týchto miestach dochádza k najväčším stratám zo škodlivého trenia, preto sa ich vývojári moderných pohonov snažia čo najviac minimalizovať využitím inovatívnych technológií.
Nielen teplota
Aby sme úplne pochopili, aké podmienky prevládajú v motore, stačí zadať hodnoty v cykle zážihového motora, dosahujúceho 2.800 2.527 K (asi 2.300 2.027 stupňov C) a nafty (XNUMX XNUMX K - asi XNUMX XNUMX stupňov C) . Vysoké teploty ovplyvňujú tepelnú rozťažnosť takzvanej skupiny valec-piest, pozostávajúcej z piestov, piestnych krúžkov a valcov. Tie sa tiež deformujú v dôsledku trenia. Preto je potrebné efektívne odvádzať teplo do chladiaceho systému, ako aj zabezpečiť dostatočnú pevnosť takzvaného olejového filmu medzi piestami pracujúcimi v jednotlivých valcoch.
Najdôležitejšia je tesnosť.
Táto časť najlepšie odráža podstatu fungovania skupiny piestov uvedenej vyššie. Stačí povedať, že piest a piestne krúžky sa pohybujú po povrchu valca rýchlosťou až 15 m/s! Nečudo, že sa toľko pozornosti venuje zabezpečeniu tesnosti pracovného priestoru valcov. Prečo je to také dôležité? Každá netesnosť v celom systéme vedie priamo k zníženiu mechanickej účinnosti motora. Zväčšenie medzery medzi piestami a valcami má vplyv aj na zhoršenie podmienok mazania, vrátane tej najdôležitejšej, t.j. na zodpovedajúcej vrstve olejového filmu. Na minimalizáciu nepriaznivého trenia (spolu s prehrievaním jednotlivých prvkov) sa používajú prvky so zvýšenou pevnosťou. Jednou z v súčasnosti používaných inovatívnych metód je zníženie hmotnosti samotných piestov, pracujúcich vo valcoch moderných pohonných jednotiek.
NanoSlide – oceľ a hliník
Ako teda možno v praxi dosiahnuť vyššie uvedený cieľ? Mercedes využíva napríklad technológiu NanoSlide, ktorá využíva oceľové piesty namiesto bežne používaného takzvaného vystuženého hliníka. Oceľové piesty, ktoré sú ľahšie (sú nižšie ako hliníkové o viac ako 13 mm), umožňujú okrem iného znížiť hmotnosť protizávaží kľukového hriadeľa a pomáhajú zvyšovať životnosť ložísk kľukového hriadeľa a samotného ložiska piestneho čapu. Toto riešenie sa v súčasnosti čoraz viac používa v zážihových aj vznetových motoroch. Aké sú praktické výhody technológie NanoSlide? Začnime od úplného začiatku: riešenie navrhnuté Mercedesom zahŕňa kombináciu oceľových piestov s hliníkovými krytmi (valcami). Pamätajte, že pri bežnej prevádzke motora je prevádzková teplota piestu oveľa vyššia ako povrch valca. Súčasne je koeficient lineárnej rozťažnosti hliníkových zliatin takmer dvojnásobný v porovnaní so zliatinami liatiny (väčšina v súčasnosti používaných valcov a vložiek valcov je vyrobená z týchto zliatin). Použitie spojenia oceľový piest-hliníkové puzdro môže výrazne znížiť montážnu vôľu piestu vo valci. Súčasťou technológie NanoSlide je, ako už názov napovedá, takzvané naprašovanie. nanokryštalický povlak na nosnej ploche valca, ktorý výrazne znižuje drsnosť jeho povrchu. Čo sa však týka samotných piestov, tie sú vyrobené z kovanej a vysokopevnostnej ocele. Vďaka tomu, že sú nižšie ako ich hliníkové náprotivky, vyznačujú sa aj nižšou pohotovostnou hmotnosťou. Oceľové piesty zabezpečujú lepšiu tesnosť pracovného priestoru valca, čo priamo zvyšuje účinnosť motora zvýšením prevádzkovej teploty v jeho spaľovacom priestore. To sa následne premieta do lepšej kvality samotného zapaľovania a efektívnejšieho spaľovania zmesi paliva a vzduchu.
