Wrijving onder (voorzichtige) controle
Of we het nu leuk vinden of niet, het fenomeen wrijving vergezelt alle bewegende mechanische elementen. Bij motoren is de situatie niet anders, namelijk bij het contact van zuigers en ringen met de binnenkant van de cilinders, d.w.z. met hun gladde oppervlak. Het is op deze plaatsen dat de grootste verliezen door schadelijke wrijving optreden, dus de ontwikkelaars van moderne schijven proberen deze zo veel mogelijk te minimaliseren door het gebruik van innovatieve technologieën.
Niet alleen temperatuur
Om volledig te begrijpen welke omstandigheden in de motor heersen, volstaat het om de waarden in de cyclus van een vonkmotor in te voeren, waarbij 2.800 K (ongeveer 2.527 graden C) en diesel (2.300 K - ongeveer 2.027 graden C) worden bereikt. . Hoge temperaturen beïnvloeden de thermische uitzetting van de zogenaamde cilinder-zuigergroep, bestaande uit zuigers, zuigerveren en cilinders. Deze laatste vervormen ook door wrijving. Daarom is het noodzakelijk om de warmte effectief naar het koelsysteem af te voeren en om te zorgen voor voldoende sterkte van de zogenaamde oliefilm tussen de zuigers die in afzonderlijke cilinders werken.
Het belangrijkste is strakheid.
Deze paragraaf geeft het beste de essentie weer van de werking van de bovengenoemde pistongroep. Het volstaat te zeggen dat de zuiger en zuigerveren met een snelheid tot 15 m/s over het oppervlak van de cilinder bewegen! Geen wonder dat er zoveel aandacht wordt besteed aan de dichtheid van de werkruimte van de cilinders. Waarom is het zo belangrijk? Elk lek in het hele systeem leidt direct tot een afname van de mechanische efficiëntie van de motor. Een toename van de opening tussen zuigers en cilinders beïnvloedt ook de verslechtering van de smeringsomstandigheden, waaronder het belangrijkste probleem, d.w.z. op de overeenkomstige laag oliefilm. Om nadelige wrijving te minimaliseren (samen met oververhitting van individuele elementen), worden elementen met verhoogde sterkte gebruikt. Een van de innovatieve methoden die momenteel worden gebruikt, is om het gewicht van de zuigers zelf te verminderen, in de cilinders van moderne krachtbronnen.
NanoSlide - staal en aluminium
Hoe kan het bovengenoemde doel dan in de praktijk worden bereikt? Mercedes maakt bijvoorbeeld gebruik van NanoSlide-technologie, waarbij gebruik wordt gemaakt van stalen zuigers in plaats van het veelgebruikte zogenaamde versterkte aluminium. Stalen zuigers, die lichter zijn (ze zijn meer dan 13 mm lager dan die van aluminium), maken het onder andere mogelijk de massa van de contragewichten van de krukas te verminderen en helpen de duurzaamheid van de krukaslagers en het zuigerpenlager zelf te vergroten. Deze oplossing wordt nu steeds vaker gebruikt in motoren met vonkontsteking en compressieontsteking. Wat zijn de praktische voordelen van NanoSlide-technologie? Laten we bij het begin beginnen: de door Mercedes voorgestelde oplossing is de combinatie van stalen zuigers met aluminium behuizingen (cilinders). Onthoud dat tijdens normaal motorbedrijf de bedrijfstemperatuur van de zuiger veel hoger is dan het oppervlak van de cilinder. Tegelijkertijd is de lineaire uitzettingscoëfficiënt van aluminiumlegeringen bijna twee keer zo groot als die van gietijzerlegeringen (de meeste van de momenteel gebruikte cilinders en cilindervoeringen zijn van laatstgenoemde gemaakt). Het gebruik van een stalen zuiger-aluminium behuizing verbinding kan de montagespeling van de zuiger in de cilinder aanzienlijk verkleinen. De NanoSlide-technologie omvat ook, zoals de naam al doet vermoeden, het zogenaamde sputteren. nanokristallijne coating op het lageroppervlak van de cilinder, die de ruwheid van het oppervlak aanzienlijk vermindert. De zuigers zelf zijn echter gemaakt van gesmeed en hoogwaardig staal. Doordat ze lager zijn dan hun aluminium tegenhangers, worden ze ook gekenmerkt door een lager eigengewicht. Stalen zuigers zorgen voor een betere dichtheid van de werkruimte van de cilinder, wat de efficiëntie van de motor direct verhoogt door de bedrijfstemperatuur in de verbrandingskamer te verhogen. Dit vertaalt zich op zijn beurt in een betere kwaliteit van de ontsteking zelf en een efficiëntere verbranding van het brandstof-luchtmengsel.
