Frottement sous contrôle (soigneux)
Qu'on le veuille ou non, le phénomène de frottement accompagne tous les éléments mécaniques en mouvement. La situation n'est pas différente avec les moteurs, à savoir avec le contact des pistons et des segments avec le côté intérieur des cylindres, c'est-à-dire avec leur surface lisse. C'est à ces endroits que se produisent les plus grandes pertes dues aux frottements nocifs, c'est pourquoi les développeurs d'entraînements modernes tentent de les minimiser autant que possible grâce à l'utilisation de technologies innovantes.
Non seulement la température
Pour bien comprendre quelles conditions prévalent dans le moteur, il suffit d'entrer les valeurs dans le cycle d'un moteur à étincelle, atteignant 2.800 K (environ 2.527 degrés C) et diesel (2.300 K - environ 2.027 degrés C) . Les températures élevées affectent la dilatation thermique du groupe dit cylindre-piston, composé de pistons, de segments de piston et de cylindres. Ces derniers se déforment également à cause des frottements. Par conséquent, il est nécessaire d'évacuer efficacement la chaleur vers le système de refroidissement, ainsi que d'assurer une résistance suffisante du soi-disant film d'huile entre les pistons fonctionnant dans des cylindres individuels.
La chose la plus importante est l'étanchéité.
Cette section reflète le mieux l'essence du fonctionnement du groupe de piston mentionné ci-dessus. Qu'il suffise de dire que le piston et les segments de piston se déplacent le long de la surface du cylindre à une vitesse pouvant atteindre 15 m/s ! Pas étonnant alors que tant d'attention soit portée à assurer l'étanchéité de l'espace de travail des vérins. Pourquoi est-ce si important ? Chaque fuite dans l'ensemble du système entraîne directement une diminution du rendement mécanique du moteur. Une augmentation de l'écart entre les pistons et les cylindres affecte également la détérioration des conditions de lubrification, y compris le problème le plus important, à savoir. sur la couche correspondante de film d'huile. Pour minimiser les frottements indésirables (ainsi que la surchauffe des éléments individuels), des éléments de résistance accrue sont utilisés. L'une des méthodes innovantes actuellement utilisées consiste à réduire le poids des pistons eux-mêmes, travaillant dans les cylindres des unités de puissance modernes.
NanoSlide – acier et aluminium
Comment, alors, l'objectif mentionné ci-dessus peut-il être atteint dans la pratique ? Mercedes utilise, par exemple, la technologie NanoSlide, qui utilise des pistons en acier au lieu de l'aluminium dit renforcé couramment utilisé. Les pistons en acier, étant plus légers (ils sont plus bas de plus de 13 mm que ceux en aluminium), permettent, entre autres, de réduire la masse des contrepoids du vilebrequin et contribuent à augmenter la durabilité des paliers du vilebrequin et du palier de l'axe de piston lui-même. Cette solution est aujourd'hui de plus en plus utilisée dans les moteurs à allumage commandé et à allumage par compression. Quels sont les avantages pratiques de la technologie NanoSlide ? Commençons par le tout début : la solution proposée par Mercedes consiste à combiner des pistons en acier avec des boîtiers en aluminium (cylindres). N'oubliez pas que pendant le fonctionnement normal du moteur, la température de fonctionnement du piston est beaucoup plus élevée que la surface du cylindre. Dans le même temps, le coefficient de dilatation linéaire des alliages d'aluminium est presque le double de celui des alliages de fonte (la plupart des cylindres et chemises de cylindre actuellement utilisés sont fabriqués à partir de ces derniers). L'utilisation d'une connexion piston en acier-boîtier en aluminium peut réduire considérablement le jeu de montage du piston dans le cylindre. La technologie NanoSlide comprend également, comme son nom l'indique, la soi-disant pulvérisation cathodique. revêtement nanocristallin sur la surface d'appui du cylindre, ce qui réduit considérablement la rugosité de sa surface. Cependant, quant aux pistons eux-mêmes, ils sont en acier forgé et à haute résistance. En raison du fait qu'ils sont plus bas que leurs homologues en aluminium, ils se caractérisent également par un poids à vide inférieur. Les pistons en acier assurent une meilleure étanchéité de l'espace de travail du cylindre, ce qui augmente directement l'efficacité du moteur en augmentant la température de fonctionnement dans sa chambre de combustion. Ceci, à son tour, se traduit par une meilleure qualité de l'allumage lui-même et une combustion plus efficace du mélange air-carburant.
