Загуба на триене в автомобилен двигател
Именно загубите от триене в автомобилния двигател водят до износване на части и последващ ремонт на двигателя. Но има и положителен момент - при липса на триене резбовите връзки бързо ще се разхлабят.
Триенето се увеличава с увеличаване на натоварването и скоростта, докато двигателят на автомобила губи мощността си. Факторите на триене се вземат предвид при проектирането, производството и ремонта на двигателя, като по този начин се гарантира устойчивостта на износване на частите. Фенове на мощни агрегати и привърженици на икономичното шофиране не остават безразлични към въпроса за триенето.
Има редица загуби, които не са свързани със загубите от триене на свързващите части на двигателя:
- движение на бутала, биели, въртене на коляновия вал при триене в газ, течност или въздух, води до загуби на вентилация;
- загуби при задвижване на възли (масло, вода, горивни помпи, генератор, разпределител на запалване и др.);
- по време на работа на цилиндрите, когато буталата правят изпомпващи ходове, възникват изпомпващи загуби;
Ако не бяха загубите от триене, тогава двигателят от 100 к.с. може да даде мощност от всички 120 к.с. Ако двигателят има т. нар. резерва, реално може ли да се използва?
Какъв метод може да се използва за намаляване на триенето?
Невъзможно е да се отървете напълно от триенето, но нещо може да се направида го намали Още по време на разработката на двигателя се залага нивото на загубите от триене, а какви ще бъдат тези загуби зависи от грамотността на дизайна и параметрите.
Да започнем със силите, действащи върху буталата на системата цилиндър-бутало. Изместването на буталото (силата променя посоката от едната страна на полата към другата) се случва в ГМТ. Силата на налягането на газа, предавана към връзката на щифта с буталото и мотовилката, се увеличава по време на изгарянето на горивото, силата на триене в ставите се увеличава.
В близост до TDC, в перпендикулярна посока на оста на свързващия прът, долната глава на свързващия прът върху гайката на свързващия прът започва да се движи. В резултат на това самият свързващ прът започва да се върти върху буталния щифт. Силата на триене там вече се е увеличила значително! На свой ред буталото, заедно с мотовилката, ще се стреми да се завърти на пръста и ще бъде притиснато в стената на цилиндъра от полата.
За да преместите буталото надолу, е необходима мощност, тъй като силата на натиск на полата към стената се е увеличила и силата на триене на полата се е увеличила. Това е законът.
Всеки се бори с това явление както може. Натискът на полата върху стената се намалява чрез изместване на оста на щифта на буталото от оста на цилиндъра в посока, обратна на движението на долната глава на свързващия прът. Силата на налягането на газа, действаща върху рамото, е равна на изместването на оста на пръста. Тази сила се стреми да завърти буталото в посока, обратна на "смяната". Има компенсаторен разгръщащ момент.
Когато лежи върху щифта, завъртането на свързващия прът върху коляновия щифт води до допълнителна странична сила върху буталото. Намеси се силата на инерцията. Допълнително натоварване върху щифта и самата пола възниква при спиране и ускоряване на буталото близо до мъртви точки. Скоростта се увеличава с натоварванията.
Силата на натиск на полата върху стената на цилиндъра и силата на инерцията могат да бъдат намалени чрез намаляванемаси от въртящи се и постъпателно движещи се части. При производството на съвременни високоскоростни двигатели започнаха да се използват бутала и биели от леки ажурни конструкции.
Силата на триене може да бъде намалена чрез нанасяне на специално антифрикционно покритие върху полата на буталото (използват се графит, молибденов дисулфид). Това покритие работи добре, когато повърхностите влизат в контакт с върховете на най-малките неравности.
Не само триенето, но и пробивът на газ, консумацията на масло може да бъде намалена чрез използване на тънки бутални пръстени. През последните 10-15 години се наблюдава постепенно намаляване на пръстените: до 1,2 мм за компресионните типове и до 2,5 за маслените.
Но триенето се появява и в други части на движението. Вгазоразпределителния механизъм има забележим компонент на загубите. Колкото по-голяма е силата за изтласкване през твърдите пружини на клапана, толкова по-голяма е загубата на мощност към синхронизиращото задвижване. Ще трябва да намалим твърдостта на пружините. Невъзможно е да се направи това. Вентилите ще "висят" в отворено положение при високи скорости. Ще трябва да намалим масата на клапаните и тласкачите.
Начините за намаляване на загубите в двигателите не се ограничават до конструктивни мерки. За да не загубите ресурс в борбата за намаляване на триенето, не забравяйте за износването на частите.