Kitka (huolellisesti) hallinnassa
Halusimme tai emme, kitkailmiö seuraa kaikkia liikkuvia mekaanisia elementtejä. Tilanne ei ole erilainen moottoreiden kanssa, nimittäin mäntien ja renkaiden kosketuksessa sylinterien sisäpuolelle, ts. sileällä pinnallaan. Juuri näissä paikoissa tapahtuu suurimmat haitallisen kitkan häviöt, joten nykyaikaisten käyttölaitteiden kehittäjät yrittävät minimoida ne mahdollisimman paljon käyttämällä innovatiivisia tekniikoita.
Ei vain lämpötila
Ymmärtääksesi täysin, mitkä olosuhteet moottorissa vallitsevat, riittää syöttää arvot kipinämoottorin, joka saavuttaa 2.800 K (noin 2.527 astetta C) ja dieselin (2.300 K - noin 2.027 astetta C) syklissä. . Korkeat lämpötilat vaikuttavat männistä, männänrenkaista ja sylintereistä koostuvan ns. sylinteri-mäntäryhmän lämpölaajenemiseen. Jälkimmäinen myös deformoituu kitkan vuoksi. Siksi on välttämätöntä poistaa tehokkaasti lämpöä jäähdytysjärjestelmään sekä varmistaa yksittäisissä sylintereissä toimivien mäntien välisen ns. öljykalvon riittävä lujuus.
Tärkeintä on tiiviys.
Tämä osa kuvaa parhaiten edellä mainitun mäntäryhmän toiminnan olemusta. Riittää, kun sanotaan, että mäntä ja männänrenkaat liikkuvat sylinterin pintaa pitkin jopa 15 m/s nopeudella! Ei siis ihme, että sylinterien työtilan tiiviyden varmistamiseen kiinnitetään niin paljon huomiota. Miksi se on niin tärkeää? Jokainen vuoto koko järjestelmässä johtaa suoraan moottorin mekaanisen hyötysuhteen heikkenemiseen. Mäntien ja sylintereiden välisen raon kasvu vaikuttaa myös voiteluolosuhteiden huononemiseen, mukaan lukien tärkein asia, ts. vastaavalle öljykalvokerrokselle. Haitallisen kitkan minimoimiseksi (yhdessä yksittäisten elementtien ylikuumenemisen kanssa) käytetään lujuuselementtejä. Yksi tällä hetkellä käytetyistä innovatiivisista menetelmistä on vähentää itse mäntien painoa nykyaikaisten voimayksiköiden sylintereissä.
NanoSlide - terästä ja alumiinia
Miten edellä mainittu tavoite voidaan sitten käytännössä saavuttaa? Mercedes käyttää esimerkiksi NanoSlide-teknologiaa, jossa käytetään teräsmäntiä yleisesti käytetyn ns. vahvistetun alumiinin sijaan. Teräsmännät ovat kevyempiä (yli 13 mm matalampia kuin alumiiniset) mahdollistavat muun muassa kampiakselin vastapainojen massa pienentämisen ja auttavat lisäämään kampiakselin laakerien ja itse männän tappilaakerin kestävyyttä. Tätä ratkaisua käytetään nykyään yhä enemmän sekä kipinäsytytys- että puristussytytysmoottoreissa. Mitkä ovat NanoSlide-tekniikan käytännön edut? Aloitetaan alusta: Mercedesin ehdottama ratkaisu sisältää teräsmäntien yhdistelmän alumiinikoteloilla (sylintereillä). Muista, että normaalin moottorin käytön aikana männän käyttölämpötila on paljon korkeampi kuin sylinterin pinta. Samanaikaisesti alumiiniseosten lineaarilaajenemiskerroin on lähes kaksinkertainen valurautaseosten (suurin osa tällä hetkellä käytetyistä sylintereistä ja sylinterivaipaista on valmistettu jälkimmäisestä). Teräsmäntä-alumiinikoteloliitoksen käyttö voi merkittävästi vähentää männän asennusvälystä sylinterissä. NanoSlide-tekniikka sisältää myös, kuten nimestä voi päätellä, niin sanotun sputteroinnin. nanokiteinen pinnoite sylinterin laakeripinnalla, mikä vähentää merkittävästi sen pinnan karheutta. Itse männät on kuitenkin valmistettu taotusta ja lujasta teräksestä. Koska ne ovat alhaisemmat kuin alumiiniset vastineensa, niille on ominaista myös pienempi omapaino. Teräsmännät tarjoavat sylinterin työtilan paremman tiiviyden, mikä lisää suoraan moottorin hyötysuhdetta nostamalla sen palotilan käyttölämpötilaa. Tämä puolestaan parantaa itse sytytyksen laatua ja polttoaine-ilmaseoksen palamista tehokkaammin.
