Fricção sob (cuidadoso) controle
Gostemos ou não, o fenômeno do atrito acompanha todos os elementos mecânicos em movimento. A situação não é diferente com os motores, nomeadamente com o contacto dos pistões e anéis com o lado interior dos cilindros, ou seja, com sua superfície lisa. É nesses locais que ocorrem as maiores perdas por atrito prejudicial, por isso os desenvolvedores de drives modernos estão tentando minimizá-los o máximo possível através do uso de tecnologias inovadoras.
Não só a temperatura
Para entender completamente quais condições prevalecem no motor, basta inserir os valores no ciclo de um motor a faísca, chegando a 2.800 K (cerca de 2.527 graus C) e diesel (2.300 K - cerca de 2.027 graus C). . As altas temperaturas afetam a expansão térmica do chamado grupo cilindro-pistão, composto por pistões, anéis de pistão e cilindros. Este último também se deforma devido ao atrito. Portanto, é necessário remover efetivamente o calor do sistema de refrigeração, bem como garantir resistência suficiente do chamado filme de óleo entre os pistões que operam em cilindros individuais.
O mais importante é o aperto.
Esta seção reflete melhor a essência do funcionamento do grupo de pistão mencionado acima. Basta dizer que o pistão e os anéis do pistão se movem ao longo da superfície do cilindro a uma velocidade de até 15 m/s! Não é de admirar, então, que tanta atenção seja dada para garantir a estanqueidade do espaço de trabalho dos cilindros. Por que isso é tão importante? Cada vazamento em todo o sistema leva diretamente a uma diminuição na eficiência mecânica do motor. Um aumento na folga entre pistões e cilindros também afeta a deterioração das condições de lubrificação, incluindo a questão mais importante, ou seja, na camada correspondente de filme de óleo. Para minimizar o atrito adverso (junto com o superaquecimento de elementos individuais), são usados elementos de maior resistência. Um dos métodos inovadores atualmente em uso é reduzir o peso dos próprios pistões, trabalhando nos cilindros das modernas unidades de potência.
NanoSlide - aço e alumínio
Como, então, o objetivo mencionado acima pode ser alcançado na prática? A Mercedes usa, por exemplo, a tecnologia NanoSlide, que usa pistões de aço em vez do comumente chamado alumínio reforçado. Os pistões de aço, por serem mais leves (são mais baixos que o alumínio em mais de 13 mm), permitem, entre outras coisas, reduzir a massa dos contrapesos do virabrequim e ajudam a aumentar a durabilidade dos mancais do virabrequim e do próprio mancal do pino do pistão. Esta solução é agora cada vez mais utilizada em motores de ignição por faísca e de ignição por compressão. Quais são os benefícios práticos da tecnologia NanoSlide? Vamos começar desde o início: a solução proposta pela Mercedes envolve a combinação de pistões de aço com carcaças de alumínio (cilindros). Lembre-se que durante a operação normal do motor, a temperatura de operação do pistão é muito maior que a superfície do cilindro. Ao mesmo tempo, o coeficiente de expansão linear das ligas de alumínio é quase o dobro das ligas de ferro fundido (a maioria dos cilindros e camisas de cilindro usados atualmente são feitos deste último). O uso de uma conexão pistão-alumínio de aço pode reduzir significativamente a folga de montagem do pistão no cilindro. A tecnologia NanoSlide também inclui, como o nome sugere, o chamado sputtering. revestimento nanocristalino na superfície de apoio do cilindro, o que reduz significativamente a rugosidade de sua superfície. No entanto, quanto aos próprios pistões, eles são feitos de aço forjado e de alta resistência. Devido ao fato de serem mais baixas do que suas contrapartes de alumínio, elas também são caracterizadas por um menor peso em ordem de marcha. Os pistões de aço proporcionam melhor estanqueidade do espaço de trabalho do cilindro, o que aumenta diretamente a eficiência do motor, aumentando a temperatura de operação em sua câmara de combustão. Isso, por sua vez, se traduz em uma melhor qualidade da própria ignição e uma combustão mais eficiente da mistura ar-combustível.
