Ma sát dưới sự kiểm soát (cẩn thận)
Cho dù chúng ta muốn hay không, hiện tượng ma sát đồng hành với tất cả các phần tử cơ học chuyển động. Tình hình cũng không khác gì với động cơ, cụ thể là với sự tiếp xúc của các pít-tông và vòng đệm với mặt trong của xi-lanh, tức là với bề mặt nhẵn của chúng. Chính ở những nơi này, tổn thất lớn nhất do ma sát có hại xảy ra, vì vậy các nhà phát triển ổ đĩa hiện đại đang cố gắng giảm thiểu chúng càng nhiều càng tốt thông qua việc sử dụng các công nghệ tiên tiến.
Không chỉ nhiệt độ
Để hiểu đầy đủ những điều kiện nào chiếm ưu thế trong động cơ, chỉ cần nhập các giá trị trong chu trình của động cơ đánh lửa đạt 2.800 K (khoảng 2.527 độ C) và động cơ diesel (2.300 K - khoảng 2.027 độ C) . Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến sự giãn nở nhiệt của cái gọi là nhóm xi lanh-piston, bao gồm các pít-tông, vòng pít-tông và xi-lanh. Cái sau cũng biến dạng do ma sát. Do đó, cần phải loại bỏ nhiệt hiệu quả cho hệ thống làm mát, cũng như đảm bảo đủ độ bền của cái gọi là màng dầu giữa các pít-tông hoạt động trong các xi-lanh riêng lẻ.
Điều quan trọng nhất là độ kín.
Phần này phản ánh rõ nhất bản chất của hoạt động của nhóm piston được đề cập ở trên. Chỉ cần nói rằng piston và các vòng piston chuyển động dọc theo bề mặt của xylanh với tốc độ đến 15 m / s! Không có gì ngạc nhiên khi việc đảm bảo độ kín của không gian làm việc của các xi lanh được chú ý nhiều đến vậy. Tại sao nó quan trọng như vậy? Mỗi lần rò rỉ trong toàn bộ hệ thống đều trực tiếp dẫn đến giảm hiệu suất cơ học của động cơ. Sự gia tăng khe hở giữa các piston và xi lanh cũng ảnh hưởng đến sự suy giảm điều kiện bôi trơn, bao gồm cả vấn đề quan trọng nhất, tức là trên lớp màng dầu tương ứng. Để giảm thiểu ma sát bất lợi (cùng với sự quá nhiệt của các phần tử riêng lẻ), các phần tử tăng độ bền được sử dụng. Một trong những phương pháp cải tiến đang được áp dụng hiện nay là giảm trọng lượng của bản thân các pít-tông, làm việc trong các xi-lanh của các đơn vị điện hiện đại.
NanoSlide - thép và nhôm
Vậy làm thế nào, mục tiêu nêu trên có thể đạt được trong thực tế? Ví dụ, Mercedes sử dụng công nghệ NanoSlide, sử dụng các piston thép thay vì nhôm gia cường thường được sử dụng. Các piston bằng thép, nhẹ hơn (chúng thấp hơn 13 mm so với nhôm), trong số những thứ khác, cho phép giảm khối lượng của các đối trọng trục khuỷu và giúp tăng độ bền của ổ trục trục khuỷu và ổ trục của chốt piston. Giải pháp này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong cả động cơ đánh lửa bằng tia lửa và động cơ đánh lửa nén. Lợi ích thiết thực của công nghệ NanoSlide là gì? Hãy bắt đầu lại từ đầu: giải pháp do Mercedes đề xuất liên quan đến việc kết hợp các piston bằng thép với vỏ (xi-lanh) bằng nhôm. Hãy nhớ rằng trong quá trình hoạt động bình thường của động cơ, nhiệt độ hoạt động của piston cao hơn nhiều so với bề mặt của xylanh. Đồng thời, hệ số giãn nở tuyến tính của hợp kim nhôm gần như gấp đôi so với hợp kim gang (hầu hết các xi lanh được sử dụng hiện nay và lớp lót xi lanh được làm từ loại sau này). Việc sử dụng kết nối vỏ thép-pít-tông bằng nhôm có thể làm giảm đáng kể khe hở lắp đặt của pít-tông trong xi-lanh. Công nghệ NanoSlide cũng bao gồm cái gọi là phún xạ. lớp phủ nanocrystalline trên bề mặt chịu lực của xi lanh, làm giảm đáng kể độ nhám của bề mặt của nó. Tuy nhiên, đối với bản thân các piston, chúng được làm bằng thép rèn và có độ bền cao. Do thực tế là chúng thấp hơn so với các đối tác nhôm của chúng, chúng cũng có đặc điểm là trọng lượng lề đường thấp hơn. Các piston bằng thép cung cấp độ kín tốt hơn cho không gian làm việc của xylanh, điều này trực tiếp làm tăng hiệu suất của động cơ bằng cách tăng nhiệt độ vận hành trong buồng đốt của nó. Điều này chuyển thành chất lượng đánh lửa tốt hơn và quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí hiệu quả hơn.
