Τριβή υπό (προσεκτικό) έλεγχο
Είτε μας αρέσει είτε όχι, το φαινόμενο της τριβής συνοδεύει όλα τα κινούμενα μηχανικά στοιχεία. Η κατάσταση δεν είναι διαφορετική με τους κινητήρες, δηλαδή με την επαφή των εμβόλων και των δακτυλίων με την εσωτερική πλευρά των κυλίνδρων, δηλ. με την λεία τους επιφάνεια. Σε αυτά τα μέρη συμβαίνουν οι μεγαλύτερες απώλειες από επιβλαβείς τριβές, επομένως οι προγραμματιστές σύγχρονων μονάδων δίσκου προσπαθούν να τις ελαχιστοποιήσουν όσο το δυνατόν περισσότερο μέσω της χρήσης καινοτόμων τεχνολογιών.
Όχι μόνο θερμοκρασία
Για να κατανοήσετε πλήρως ποιες συνθήκες επικρατούν στον κινητήρα, αρκεί να εισαγάγετε τις τιμές στον κύκλο ενός κινητήρα σπινθήρα, που φτάνει τους 2.800 K (περίπου 2.527 βαθμούς C) και του ντίζελ (2.300 K - περίπου 2.027 βαθμούς C) . Οι υψηλές θερμοκρασίες επηρεάζουν τη θερμική διαστολή της λεγόμενης ομάδας κυλίνδρου-εμβόλου, που αποτελείται από έμβολα, δακτυλίους εμβόλου και κυλίνδρους. Τα τελευταία παραμορφώνονται επίσης λόγω τριβής. Επομένως, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε αποτελεσματικά τη θερμότητα στο σύστημα ψύξης, καθώς και να διασφαλίσετε επαρκή αντοχή του λεγόμενου φιλμ λαδιού μεταξύ των εμβόλων που λειτουργούν σε μεμονωμένους κυλίνδρους.
Το πιο σημαντικό είναι το σφίξιμο.
Αυτή η ενότητα αντικατοπτρίζει καλύτερα την ουσία της λειτουργίας της ομάδας εμβόλων που αναφέρθηκε παραπάνω. Αρκεί να αναφέρουμε ότι το έμβολο και οι δακτύλιοι εμβόλου κινούνται κατά μήκος της επιφάνειας του κυλίνδρου με ταχύτητα έως και 15 m/s! Δεν είναι περίεργο λοιπόν που δίνεται τόση προσοχή στη διασφάλιση της στεγανότητας του χώρου εργασίας των κυλίνδρων. Γιατί είναι τόσο σημαντικό; Κάθε διαρροή σε ολόκληρο το σύστημα οδηγεί άμεσα σε μείωση της μηχανικής απόδοσης του κινητήρα. Η αύξηση του διακένου μεταξύ εμβόλων και κυλίνδρων επηρεάζει επίσης την επιδείνωση των συνθηκών λίπανσης, συμπεριλαμβανομένου του πιο σημαντικού ζητήματος, δηλ. στην αντίστοιχη στρώση φιλμ λαδιού. Για την ελαχιστοποίηση της δυσμενούς τριβής (μαζί με την υπερθέρμανση μεμονωμένων στοιχείων), χρησιμοποιούνται στοιχεία αυξημένης αντοχής. Μία από τις καινοτόμες μεθόδους που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή είναι η μείωση του βάρους των ίδιων των εμβόλων, που λειτουργούν στους κυλίνδρους των σύγχρονων μονάδων ισχύος.
NanoSlide - χάλυβας και αλουμίνιο
Πώς, λοιπόν, στην πράξη μπορεί να επιτευχθεί ο παραπάνω στόχος; Η Mercedes χρησιμοποιεί, για παράδειγμα, την τεχνολογία NanoSlide, η οποία χρησιμοποιεί χαλύβδινα έμβολα αντί για το κοινώς χρησιμοποιούμενο λεγόμενο ενισχυμένο αλουμίνιο. Τα χαλύβδινα έμβολα, όντας ελαφρύτερα (είναι πάνω από 13 mm χαμηλότερα από τα αλουμινένια), επιτρέπουν, μεταξύ άλλων, τη μείωση της μάζας των αντίβαρων του στροφαλοφόρου και συμβάλλουν στην αύξηση της αντοχής των ρουλεμάν στροφαλοφόρου και του ίδιου του ρουλεμάν του πείρου του εμβόλου. Αυτή η λύση χρησιμοποιείται πλέον όλο και περισσότερο τόσο σε κινητήρες ανάφλεξης με σπινθήρα όσο και σε κινητήρες ανάφλεξης με συμπίεση. Ποια είναι τα πρακτικά οφέλη της τεχνολογίας NanoSlide; Ας ξεκινήσουμε από την αρχή: η λύση που προτείνει η Mercedes περιλαμβάνει τον συνδυασμό χαλύβδινων εμβόλων με αλουμινένια περιβλήματα (κύλινδροι). Θυμηθείτε ότι κατά την κανονική λειτουργία του κινητήρα, η θερμοκρασία λειτουργίας του εμβόλου είναι πολύ υψηλότερη από την επιφάνεια του κυλίνδρου. Ταυτόχρονα, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής των κραμάτων αλουμινίου είναι σχεδόν διπλάσιος από αυτόν των κραμάτων χυτοσιδήρου (οι περισσότεροι από τους κυλίνδρους και τις επενδύσεις κυλίνδρων που χρησιμοποιούνται σήμερα κατασκευάζονται από το τελευταίο). Η χρήση σύνδεσης χαλύβδινου εμβόλου-περιβλήματος αλουμινίου μπορεί να μειώσει σημαντικά το διάκενο στερέωσης του εμβόλου στον κύλινδρο. Η τεχνολογία NanoSlide περιλαμβάνει επίσης, όπως υποδηλώνει το όνομα, το λεγόμενο sputtering. νανοκρυσταλλική επίστρωση στην επιφάνεια έδρασης του κυλίνδρου, η οποία μειώνει σημαντικά την τραχύτητα της επιφάνειάς του. Ωστόσο, όσον αφορά τα ίδια τα έμβολα, είναι κατασκευασμένα από σφυρήλατο και υψηλής αντοχής χάλυβα. Λόγω του γεγονότος ότι είναι χαμηλότερα από τα αντίστοιχα αλουμινίου, χαρακτηρίζονται επίσης από χαμηλότερο απόβαρο. Τα χαλύβδινα έμβολα παρέχουν καλύτερη στεγανότητα του χώρου εργασίας του κυλίνδρου, γεγονός που αυξάνει άμεσα την απόδοση του κινητήρα αυξάνοντας τη θερμοκρασία λειτουργίας στον θάλαμο καύσης του. Αυτό, με τη σειρά του, μεταφράζεται σε καλύτερη ποιότητα της ίδιας της ανάφλεξης και πιο αποτελεσματική καύση του μείγματος καυσίμου-αέρα.
