Firma Federal-Mogul opracowała technologie, które mogą pomóc producentom silników samochodowych ograniczać zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla.
Dzięki innowacyjności nowych rozwiązań możliwy jest kompromis pomiędzy produkcją silników o zmniejszonej pojemności skokowej oraz dużej mocy, przy jednoczesnym zachowaniu ich trwałości.
Lepsze osiągi silników
Elastothermic to nowy rodzaj tłoków opracowanych przez Federal-Mogul, zaprojektowany z myślą o kolejnej generacji silników charakteryzujących się mniejszą pojemnością skokową i większą mocą. Downsizing, na który decyduje się coraz więcej koncernów motoryzacyjnych, oznacza bardziej skomplikowaną budowę silnika oraz większe obciążenia poszczególnych elementów jednostki napędowej. Tłoki Elastothermic pozwalają zwiększyć stopień sprężania oraz moc, a co najważniejsze – nie osiągają tego kosztem mniejszej trwałości silnika czy wzrostu pojemności skokowej.
Nowe tłoki charakteryzują się niską masą, niskim współczynnikiem tarcia oraz zwiększoną odpornością na wysokie temperatury – szczególnie w obrębie korony tłoka, gdzie temperatura jest najwyższa i sięga nawet kilkuset stopni Celsjusza. W rezultacie podzespoły te mają zwiększoną wytrzymałość, która jest szczególnie ważna w nowoczesnych silnikach o wysokim stopniu sprężania.
Producenci używają coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań w zakresie turbodoładowania silników. Chcą w ten sposób zmniejszyć zużycie paliwa, poprawić osiągi oraz zmniejszyć emisję spalin.
– Nasz nowy, innowacyjny tłok Elastothermic pozwala takim pomniejszonym w stosunku do tradycyjnych silnikom, uzyskać wysoki stopień sprężania oraz moc, przy niższych wibracjach oraz utrzymaniu wysokiej trwałości – mówi Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer z Federal-Mogul.
Testy wykazały, że temperatura korony tłoka Elastothermic jest niższa o 25-30°C w porównaniu do temperatur panujących na koronach tłoków tradycyjnych. Obniżenie temperatury korony jest kluczowe dla wydłużenia żywotności tłoka. Ponadto temperatura pierwszego pierścienia została obniżona poniżej 250°C, co pomaga w ograniczeniu zużycia oleju.
Pierścienie tłokowe z powłoką DuroGlide
Nowa, opracowana przez firmę Federal-Mogul technologia pokryć pierścieni tłokowych pozwala znacznie zwiększyć trwałość silników. Pierścienie tłokowe z nowo opracowaną powłoką DuroGlide określane są przez firmę mianem przełomu w budowie silników. W testach pod względem wytrzymałości nie miały sobie równych. Wyniki wykazały zmniejszenie zużycia paliwa o 1,5% i ograniczenie emisji CO2 o 3 g/km w silnikach o mniejszej pojemności.
Z czego wynika przewaga technologiczna powłoki DuroGlide? Dotychczas grubość odpornej na uszkodzenia warstwy węglowej pierścieni tłokowych była ograniczona do maksymalnie kilku mikronów. Jej większa grubość przyspieszała zużycie pierścieni i groziła rozwarstwieniem powierzchni. Z kolei dalsza redukcja tarcia i zwiększenie odporności na uszkodzenia wymagały stosowania jeszcze bardziej gładkich powierzchni, co wykraczało poza możliwości konwencjonalnego procesu produkcji. Dlatego jedynym rozwiązaniem było opracowanie przez Federal-Mogul nowej metody obróbki powierzchniowej, która pozwala zwiększyć grubość powłoki nawet do ponad 20 mikronów, bez ryzyka rozwarstwienia. Technologia ta znajdzie zastosowanie w produkcji elementów silnika, takich jak pierścienie tłokowe, których powierzchnia jest narażona na bardzo duże obciążenia.
Świece zapłonowe do wysilonych jednostek napędowych
Federal-Mogul udoskonalił także technologię produkcji ceramicznej izolacji świec zapłonowych. Dzięki temu nowa seria świec Champion SureFire Plus pozwala na pracę przy wyższym napięciu zapłonu, przekraczającym 42 kV (wcześniej – 36 kV). Wyższe napięcie zapłonu pozwala na użycie uboższej mieszanki paliwowej, co prowadzi do ograniczenia spalania i emisji CO2. To także służy poprawie wydajności silnika. Lepsza izolacja świec Champion SureFire Plus pozwala również na zmniejszenie średnicy świecy zapłonowej z 14 do 12 lub 10 milimetrów, zgodnie z oczekiwaniami producenta silników.
– Podzespoły silników o dużej mocy i małej pojemności pracują w wyższych temperaturach i narażone są na większe obciążenia podczas pracy – mówi Michał Markiewicz z Federal-Mogul. – Z kolei uboższe mieszanki paliwowe i paliwa alternatywne są mniej podatne na zapłon. To zwiększa zapotrzebowanie na energię i stwarza konieczność produkcji świec o wyższym napięciu zapłonowym.
Wspólnym problemem wysilonych silników o małych rozmiarach jest konieczność zmieszczenia w obszarze komory spalania wielu zaworów, wydajnego układu chłodzenia oraz wtryskiwaczy i świecy zapłonowej. Dzięki zmniejszonym rozmiarom świecy zapłonowej typu SureFire Plus konstruktorzy silników uzyskują większe możliwości tworzenia wysilonych jednostek napędowych.
Warsztat.pl,
