الاحتكاك تحت سيطرة (دقيقة)
سواء أحببنا ذلك أم لا ، فإن ظاهرة الاحتكاك تصاحب جميع العناصر الميكانيكية المتحركة. لا يختلف الوضع مع المحركات ، وبالتحديد مع ملامسة المكابس والحلقات بالجانب الداخلي من الأسطوانات ، أي. بسطحها الأملس. في هذه الأماكن تحدث أكبر الخسائر الناتجة عن الاحتكاك الضار ، لذلك يحاول مطورو محركات الأقراص الحديثة تقليلها قدر الإمكان من خلال استخدام التقنيات المبتكرة.
ليس فقط درجة الحرارة
لفهم الظروف السائدة في المحرك تمامًا ، يكفي إدخال القيم في دورة محرك شرارة ، تصل إلى 2.800 كلفن (حوالي 2.527 درجة مئوية) ، والديزل (2.300 كلفن - حوالي 2.027 درجة مئوية) . تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على التمدد الحراري لما يسمى بمجموعة مكبس الأسطوانات ، والتي تتكون من مكابس وحلقات مكبس وأسطوانات. هذا الأخير يتشوه أيضًا بسبب الاحتكاك. لذلك ، من الضروري إزالة الحرارة بشكل فعال عن نظام التبريد ، وكذلك ضمان القوة الكافية لما يسمى بفيلم الزيت بين المكابس التي تعمل في أسطوانات فردية.
أهم شيء هو الضيق.
يعكس هذا القسم بشكل أفضل جوهر عمل مجموعة المكبس المذكورة أعلاه. يكفي أن نقول إن حلقات المكبس والمكبس تتحرك على طول سطح الأسطوانة بسرعة تصل إلى 15 م / ث! لا عجب إذن أنه يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لضمان ضيق مساحة عمل الأسطوانات. لماذا هو مهم جدا؟ كل تسرب في النظام بأكمله يؤدي مباشرة إلى انخفاض في الكفاءة الميكانيكية للمحرك. تؤثر زيادة الفجوة بين المكابس والأسطوانات أيضًا على تدهور ظروف التزييت ، بما في ذلك القضية الأكثر أهمية ، أي على الطبقة المقابلة من فيلم النفط. لتقليل الاحتكاك العكسي (جنبًا إلى جنب مع ارتفاع درجة حرارة العناصر الفردية) ، يتم استخدام عناصر ذات قوة متزايدة. إحدى الطرق المبتكرة المستخدمة حاليًا هي تقليل وزن المكابس نفسها ، والعمل في أسطوانات وحدات الطاقة الحديثة.
NanoSlide - الفولاذ والألمنيوم
كيف ، إذن ، من الناحية العملية يمكن تحقيق الهدف أعلاه؟ تستخدم مرسيدس ، على سبيل المثال ، تقنية NanoSlide ، التي تستخدم مكابس فولاذية بدلاً من ما يسمى بالألمنيوم المقوى الشائع الاستخدام. تسمح المكابس الفولاذية ، كونها أخف وزناً (أقل بمقدار 13 مم من مكابس الألمنيوم) ، من بين أشياء أخرى ، بتقليل كتلة الأثقال الموازنة للعمود المرفقي وتساعد على زيادة متانة محامل العمود المرفقي ومحمل دبوس المكبس نفسه. يستخدم هذا الحل الآن بشكل متزايد في كل من محركات الإشعال بالشرارة والاشتعال بالضغط. ما هي الفوائد العملية لتقنية NanoSlide؟ لنبدأ من البداية: الحل الذي اقترحته مرسيدس يتضمن الجمع بين المكابس الفولاذية وعلب الألمنيوم (الأسطوانات). تذكر أنه أثناء التشغيل العادي للمحرك ، تكون درجة حرارة تشغيل المكبس أعلى بكثير من سطح الأسطوانة. في الوقت نفسه ، يبلغ معامل التمدد الخطي لسبائك الألومنيوم ضعف معامل التمدد الخطي لسبائك الحديد الزهر (معظم الأسطوانات وبطانات الأسطوانات المستخدمة حاليًا مصنوعة من الأخيرة). يمكن أن يؤدي استخدام وصلة مبيت من الصلب والألومنيوم إلى تقليل خلوص التركيب للمكبس في الأسطوانة بشكل كبير. تتضمن تقنية NanoSlide أيضًا ، كما يوحي الاسم ، ما يسمى بالرش. طلاء نانوكريستالين على سطح تحمل الأسطوانة ، مما يقلل بشكل كبير من خشونة سطحها. ومع ذلك ، بالنسبة للمكابس نفسها ، فهي مصنوعة من الفولاذ المطروق وعالي القوة. نظرًا لحقيقة أنها أقل من نظيراتها المصنوعة من الألومنيوم ، فإنها تتميز أيضًا بوزن أقل. توفر المكابس الفولاذية إحكامًا أفضل لمساحة عمل الأسطوانة ، مما يزيد بشكل مباشر من كفاءة المحرك عن طريق زيادة درجة حرارة التشغيل في غرفة الاحتراق. وهذا بدوره يُترجم إلى جودة أفضل للاشتعال نفسه واحتراق أكثر كفاءة لخليط الوقود والهواء.
