Fricción bajo (cuidadoso) control
Nos guste o no, el fenómeno de la fricción acompaña a todos los elementos mecánicos en movimiento. La situación no es diferente con los motores, es decir, con el contacto de pistones y anillos con el lado interior de los cilindros, es decir. con su superficie lisa. Es en estos lugares donde ocurren las mayores pérdidas por la fricción dañina, por lo que los desarrolladores de unidades modernas están tratando de minimizarlas tanto como sea posible mediante el uso de tecnologías innovadoras.
No solo la temperatura
Para comprender completamente qué condiciones prevalecen en el motor, basta con ingresar los valores en el ciclo de un motor de chispa, llegando a 2.800 K (aproximadamente 2.527 grados C) y diesel (2.300 K - aproximadamente 2.027 grados C) . Las altas temperaturas afectan la expansión térmica del llamado grupo cilindro-pistón, que consta de pistones, anillos de pistón y cilindros. Estos últimos también se deforman debido a la fricción. Por lo tanto, es necesario eliminar de manera efectiva el calor del sistema de enfriamiento, así como garantizar la resistencia suficiente de la llamada película de aceite entre los pistones que operan en cilindros individuales.
Lo más importante es la estanqueidad.
Esta sección refleja mejor la esencia del funcionamiento del grupo de pistones mencionado anteriormente. ¡Baste con decir que el pistón y los anillos del pistón se mueven a lo largo de la superficie del cilindro a una velocidad de hasta 15 m/s! No es de extrañar entonces que se preste tanta atención a garantizar la estanqueidad del espacio de trabajo de los cilindros. por que es tan importante? Cada fuga en todo el sistema conduce directamente a una disminución de la eficiencia mecánica del motor. Un aumento en el espacio entre pistones y cilindros también afecta el deterioro de las condiciones de lubricación, incluido el problema más importante, es decir. sobre la correspondiente capa de película de aceite. Para minimizar la fricción adversa (junto con el sobrecalentamiento de los elementos individuales), se utilizan elementos de mayor resistencia. Uno de los métodos innovadores que se utilizan actualmente es reducir el peso de los pistones mismos, trabajando en los cilindros de las modernas unidades de potencia.
NanoSlide - acero y aluminio
Entonces, ¿cómo se puede lograr en la práctica el objetivo anterior? Mercedes utiliza, por ejemplo, la tecnología NanoSlide, que utiliza pistones de acero en lugar del llamado aluminio reforzado que se usa habitualmente. Los pistones de acero, al ser más ligeros (más de 13 mm más bajos que los de aluminio), permiten, entre otras cosas, reducir la masa de los contrapesos del cigüeñal y ayudan a aumentar la durabilidad de los cojinetes del cigüeñal y del propio cojinete del bulón. Esta solución se utiliza cada vez más en los motores de encendido por chispa y por compresión. ¿Cuáles son los beneficios prácticos de la tecnología NanoSlide? Comencemos desde el principio: la solución propuesta por Mercedes implica la combinación de pistones de acero con carcasas de aluminio (cilindros). Recuerde que durante el funcionamiento normal del motor, la temperatura de funcionamiento del pistón es mucho más alta que la superficie del cilindro. Al mismo tiempo, el coeficiente de expansión lineal de las aleaciones de aluminio es casi el doble que el de las aleaciones de hierro fundido (la mayoría de los cilindros y camisas de cilindro que se utilizan actualmente están hechos de este último). El uso de una conexión de pistón de acero y carcasa de aluminio puede reducir significativamente la holgura de montaje del pistón en el cilindro. La tecnología NanoSlide también incluye, como su nombre indica, la denominada pulverización catódica. recubrimiento nanocristalino en la superficie de apoyo del cilindro, lo que reduce significativamente la rugosidad de su superficie. Sin embargo, en cuanto a los pistones en sí, están hechos de acero forjado y de alta resistencia. Debido al hecho de que son más bajos que sus homólogos de aluminio, también se caracterizan por un peso en orden de marcha más bajo. Los pistones de acero proporcionan una mejor estanqueidad del espacio de trabajo del cilindro, lo que aumenta directamente la eficiencia del motor al aumentar la temperatura de funcionamiento en su cámara de combustión. Esto, a su vez, se traduce en una mejor calidad del propio encendido y una combustión más eficiente de la mezcla aire-combustible.
