Federal-Mogul

Specjalna konstrukcja tłoka Elastothermic

Międzynarodowa korporacja Federal-Mogul opracowała technologie, które pomogą konstruktorom nowoczesnych silników samochodowych typu downsizing ograniczać zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla przy jednoczesnym zwiększeniu ich eksploatacyjnej trwałości. Dzięki tym nowym rozwiązaniom możliwa staje się optymalizacja konstrukcji coraz popularniejszych silników o dużej mocy uzyskiwanej ze zmniejszonej pojemności skokowej.

Poprawa osiągów

Duże pojemnościowe wskaźniki mocy, mierzone w kilowatach lub koniach mechanicznych uzyskiwanych z litra pojemności skokowej danego silnika, są w konstrukcjach typu downsizing efektem coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań w zakresie turbodoładowania przy zastosowaniu stosunkowo wysokich stopni sprężania. To właśnie pozwala zmniejszyć jednostkowe zużycie paliwa (w przeliczeniu na jednostkę rozwijanej mocy), a tym samym emisję spalin, lecz rodzi problemy z zachowaniem równowagi termicznej silnika, poziomem jego wewnętrznych wibracji, a w konsekwencji – z zapewnieniem mu trwałości porównywalnej z tradycyjnymi jednostkami napędowymi.

Rozkład temperatur tłoka w silniku downsizing

Trudności te pozwala przezwyciężyć nowa konstrukcja tłoka o nazwie Elastothermic, opracowana przez Federal-Mogul. Znajdzie ona pierwsze zastosowanie w następnej generacji dwulitrowych silników Mercedesa. Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer, czyli główny inżynier tej firmy tak wyjaśnia istotę wprowadzonej innowacji:

Testy wykazały, że robocza temperatura korony tłoka Elastothermic jest niższa o 25–30°C w porównaniu z występującą w konstrukcjach tradycyjnych, a to ma znaczenie kluczowe dla wydłużenia żywotności tłoka. Ponadto temperatura pierwszego pierścienia tłokowego została obniżona poniżej 250°C, co pomaga w ograniczeniu zużycia oleju. Także zwiększenie stopnia sprężania i mocy silnika nie zmniejsza trwałości układu tłokowo-korbowego. 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.

Powłoka DuroGlide

Cierne zużycie pierścieni tłokowych zmniejsza z kolei opracowana ostatnio przez firmę Federal-Mogul ich ochronna powłoka o nazwie DuroGlide. W testach trwałości i wytrzymałości chronione w ten sposób pierścienie tłokowe nie mają sobie równych. Dzięki mniejszemu ich tarciu o gładzie cylindrów można w silnikach typu downsizing obniżyć zużycie paliwa o 1,5% , a emisję CO₂ o 3g/km.

Innowacyjne nawęglenie pierścienia DuroGlide

Dotychczas grubość odpornej na uszkodzenia zewnętrznej, silnie nawęglonej warstwy pierścieni tłokowych wynosiła najwyżej kilka mikronów, ponieważ jej zwiększenie zwiększało ryzyko rozwarstwienia materiału. W tej sytuacji redukcję tarcia i zwiększenie odporności na uszkodzenia można było uzyskiwać jedynie poprzez stosowanie jeszcze bardziej gładkich powierzchni roboczych, co przekraczało techniczne możliwości producentów tych części. Dlatego firma Federal-Mogul wprowadziła nową metodę obróbki powierzchniowej, pozwalającą zwiększyć grubość utwardzonej powłoki do ponad 20 mikronów, bez ryzyka rozwarstwienia. Technologia ta wkrótce znajdzie zastosowanie w masowej produkcji pierścieni tłokowych do konkretnych modeli silników.

Specjalne świece zapłonowe

W związku z obecnymi trendami w konstrukcji silników 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 42kV (w porównaniu do wcześniejszych 36kV). Wyższe napięcie zapłonu pozwala na użycie uboższej mieszanki paliwowej, co prowadzi do ograniczenia spalania i emisji CO₂. To także służy poprawie wydajności silnika.

Świeca Champion SureFire Plus z ulepszonym izolatorem

Lepsza izolacja świec Champion SureFire Plus pozwala również na zmniejszenie średnicy świecy zapłonowej z 14 do 12 lub 10 milimetrów, zgodnie z oczekiwaniami producentów coraz mniejszych silników.

Konieczność poszukiwania nowych rozwiązań w tej dziedzinie wyjaśnia Michał Markiewicz z Federal-Mogul:

Podzespoły silników o dużej mocy i małej pojemności pracują w wyższych temperaturach i są narażone na większe obciążenia termiczne. Z kolei zapłon uboższych mieszanek paliwowo-powietrznych, zwłaszcza tych z udziałem paliw alternatywnych wiąże się z większym zapotrzebowaniem energii elektrycznej i wyższymi napięciami zapłonowymi. 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 jednostek napędowych typu downsizing.

O Federal-Mogul Corporation

Firma Federal-Mogul powstała w Detroit w 1899 roku. Obecnie zatrudnia około 45 000 pracowników w 34 krajach. Jej główna siedziba znajduje się w Southfield (USA). Opracowuje i produkuje technologie umożliwiające ograniczenie zużycia energii i emisji zanieczyszczeń oraz poprawę bezpieczeństwa jazdy. Współpracuje w tym zakresie z renomowanymi producentami sprzętu OEM z branż: motoryzacyjnej, transportowej, lotniczej, morskiej, kolejowej, maszynowej, rolniczej oraz energetycznej.

Federal-Mogul jest też dostawcą szerokiej gamy produktów motoryzacyjnych na rynek części zamiennych, dostępnych pod dwudziestoma znanymi markami, w tym: ANCO (wycieraczki), Champion (świece, wycieraczki i filtry), AE, Fel-Pro, Goetze, Glyco, Nüral, Payen (sześć marek części silników), MOOG (układy kierownicze i zawieszenia), Ferodo i Wagner (hamulce).

Tweet

Redakcja Miesięcznika Branżowego Autonaprawa