Wpływ wyłączania cylindrów na opory tarcia w grupie tłokowo-cylindrowej
Z charakterystyki ogólnej silnika spalinowego wynika, że pole pracy charakteryzujące się dużą sprawnością cieplną jest bardzo ograniczone. Z kolei moc potrzebna na pokonanie oporów ruchu pojazdu jest uzależniona od warunków ruchu i zmienia się od wartości zerowej do mocy nominalnej z jaką może być użytkowany silnik. Najczęściej jednak moc wykorzystywana na jazdę stanowi 20 do 50% mocy nominalnej silnika a to oznacza, że silnik pracuje poza obszarem najwyższych sprawności. Sytuację można zmienić wyłączając z zasilania w paliwo części cylindrów jednostki wielocylindrowej. O ile koncepcja taka znana jest od dziesięcioleci to jej praktyczna realizacja napotyka na szereg trudności. Długotrwała praca zespołu tłok – pierścienie – cylinder na biegu jałowym może wpłynąć na trwałość silnika a straty tarcia generowane w wyłączonych cylindrach obniżają sprawność ogólną tak użytkowanego silnika. W artykule przedstawiono straty tarcia w grupie tłokowo – cylindrowej silnika czterocylindrowego, w trzech przypadkach: silnika pracującego w polu maksymalnej sprawności ogólnej, silnika na biegu jałowym oraz silnika generującego połowę mocy odpowiadającej pracy w polu maksymalnej sprawności. Symulację przeprowadzono z uwzględnieniem pakietu trzech pierścieni na tłoku oraz powierzchni bocznej tłoka uszlachetnionej warstwą propoślizgową wykonaną z nanorurek węglowych. Podstawową przyczyną wpływającą na zmianę sił tarcia w zależności od obciążenia silnika jest siła gazowa dociskająca w różnym stopniu pierścień do gładzi. Na podstawie przeprowadzonych symulacji sformułowano wnioski określające celowość stosowania systemu wyłączeń z zasilania paliwem części cylindrów, przez co pracujące cylindry generują moc w obszarze maksymalnej sprawności ogólnej.
Tematyka artykułu: Modelowanie i optymalizacja procesów w silnikach
Autor: Antoni Iskra
Współautor(zy): Maciej Babiak, Jarosław Kałużny