22.11.2014

Mercedes získal významné ocenenie za zníženie trenia v motore

Americký odborný časopis R&D Magazine vyznamenal povrchovú úpravu valcov na zníženie trenia v spaľovacích motoroch.

Technologického Oskara získala technoloógia NANOSLIDE®, ktorú ocenili ako jeden zo 100 najdôležitejších špičkových produktov, ktoré boli uvedené na trh v predchádzajúcom roku. Takzvané „Oscars of Invention“ za rok 2014 si začiatkom novembra prevzali v Las Vegas (USA) zástupcovia značky Mercedes-Benz, ako aj partnera spoločnosti Heller Maschinenfabrik GmbH.

Spoločnosť Daimler zaviedla túto technológiu ako priekopník už v roku 2006 v zážihovom motore V8 z dielne AMG. Medzičasom sa využíva v 4-valcových a 8-valcových motoroch najnovšej generácie Mercedes-AMG. Technológia sa podieľa aj na prvom titule majstra sveta konštruktérov pre strieborné šípy značky Mercedes-Benz v histórii Formuly 1, kde v motore V6 turbo vozidla Mercedes-Benz PU 106A Hybrid uplatňuje technológia NANOSLIDE® svoje výhody. Ďalšie motory budú nasledovať.

Technológia NANOSLIDE®

Pomocou drôtovej elektrometalizácie (LDS) sa roztavia železo-uhlíkové drôty a prúdom inertného plynu sa nanesie tenká povrchová vrstva na vnútornú stenu valca v hliníkových kľukových skriniach na báze zliatiny železa s uhlíkom. Vznikne extrémne jemná materiálová štruktúra s mikropórmi veľmi odolná proti opotrebovaniu. Mikropóry výrazne znižujú trenie medzi piestnou skupinou a klznou dráhou piestu v porovnaní so sivou liatinou a zabezpečujú, že počas prevádzky sa na povrchu udržuje jemná vrstva oleja a tým sa dosiahne výrazne nižšia úroveň trenia. Vďaka tomu sa môžu ťažké, niekoľko milimetrov hrubé puzdrá zo sivej liatiny nahradiť hliníkovými blokmi valcov. Výsledkom je zrkadlovo hladký povrch s až do 50 percent zníženým trením medzi piestami, piestnymi krúžkami a plochou valcov, ako aj úspora hmotnosti viacero kilogramov.

Mercedes-Benz má prvý diesel s piestami z ocele pre osobné autá

Priekopník dieselových motorov zo Stuttgartu nahradil ako prvý na svete v dieselovom motore V6 modelu Mercedes-Benz E 350 BlueTEC hliníkové piesty, bežné v dieselových motoroch pre osobné automobily, za novovyvinutú generáciu high-tech piestov z ocele. V kombinácii s technológiou klznej dráhy piestov NANOSLIDE® prináša výhody nižšej spotreby paliva a nižších emisií CO2. Okrem iného vďaka tejto technickej inovácii spotrebuje sedan pri rovnakom výkone (190 kW/258 k) už iba 5,0 litra motorovej nafty na 100 kilometrov, kde potenciál úspory podmienený oceľovým piestom predstavuje približne tri percentá. Oceľové piesty sú v súčasnosti značne rozšírené v motoroch úžitkových vozidiel v kombinácii s ťažkou kľukovou skriňou zo sivej liatiny, zatiaľ čo v prípade dieselových motorov pre osobné automobily sa za tie roky stali štandardom hliníkové piesty.

Oceľ a hliník sa svojimi vlastnosťami výrazne odlišujú: oceľ sa v teple rozťahuje menej ako hliník, horšie odvádza teplo a je dvojnásobne ťažšia. Kombinácia hliníkovej skrine a oceľových piestov sa javí ako problematická. Inžinieri z Mercedes-Benz vak využili fakte, že oceľové piesty majú iba približne štvrtinovú teplotnú rozťažnosť v porovnaní s hliníkovými piestami na to, aby tesnejšie dimenzovali oceľový piest v hliníkovej skrini, takže spočiatku sedí v klznej dráhe piestu veľmi tesne. Keď sa však počas prevádzky zvýši teplota, hliníková skriňa sa roztiahne viac ako oceľové piesty – následkom je väčšia tolerancia piestu vo valci a tým aj nižšie trenie. Keďže iba skupina piest/klzná dráha spôsobuje 40 až 50 percent mechanického trenia, otvoril sa tu dôležitý potenciál zvýšenia efektívnosti. 

Oceľové piestu sú pevnejšie, menšie, ľahké

Mercedes-Benz tak dokázal takmer úplne kompenzovať hmotnostnú nevýhodu ocele a ešte aj dosiahnuť pevnostnú rezervu pre budúce vyššie špičkové tlaky. Inžinieri zlepšili aj účinnosť. Výsledkom je nižšia spotreba a emisia škodlivín. Prax dokazuje, že inovatívne oceľové piesty optimalizujú termodynamické vlastnosti a súčasne výrazne znižujú trenie. Merania okrem toho ukázali, že výrazné zníženie spotreby je dosahované najmä v každodenne využívanom spodnom a strednom rozsahu otáčok.

Dieselový motor V6 v E 350 BlueTEC s novými oceľovými piestami absolvoval od svojho prvého vystúpenia v roku 2008 vo W212 už viac zdokonalení. Celkovo vytvára dieselový motor V6 z dielne Mercedes-Benz v súčasnosti oveľa menej emisií CO2 ako počas svojho prvého nasadenia v Triede E. V roku 2009 vytváral E 320 CDI 179 gramov kombinovaných emisií CO2 na kilometer, v zdokonalenej Triede E v roku 2013 to bolo ešte 144 gramov kombinovaných emisií. Okrem iných aj vďaka použitiu oceľového piestu má teraz E 350 BlueTEC emisiu výrazne nižšiu ako 140 gramov. Súbežne sa podarilo zvýšiť výkon od roku 2008 zo 155 kW (211 k) na súčasných 190 kW (258 k).

História ocenenia R&D 100 Award

Ocenenie R&D 100 Award, všeobecne známe ako „Oskar za vynálezy“, určuje a odmeňuje 100 technologicky najvýznamnejších produktov uvedených na trh vždy v predchádzajúcom roku. Cena bola po prvýkrát udelená v roku 1963, vtedy ešte s názvom I-R 100 (pôvodný názov magazínu bol Industrial Research). Medzi inovácie, ktoré boli ocenené od roku 1963, patria blesková kocka (1965), bankomat (1973), halogénová lampa (1974), fax (1975), displej z tekutých kryštálov (1980), Kodak Foto-CD (1991), účinná látka lieku proti rakovine Paclitaxel (1993), laboratórium na čipe (1996) a televízor s vysokým rozlíšením HDTV (1998). K novším nositeľom ocenenia patria magnetická rezonančná tomografia (MRT), formovanie kovov na báze lasera a rozhodujúce pokroky pri experimentoch jadrovej fúzie v USA.

Ďalšími víťazmi ocenenia R&D 100 Award 2014 sú, okrem iných, vysokovýkonná nabíjačka hybridných elektrických vozidiel dobíjateľných zo siete (Plug-In Hybrid EV) na báze karbidu kremíka (energetika), snímač filtra pevných častíc RF-DPF (enviromentálne technológie), platforma HP Apollo pre vysokovýkonný počítač (IT), a APAR – radar pre bezpečnosť vozidiel, ako aj 100-stupňový uhol záberu na rozpoznávanie chodcov (Car Communication).

Jozef Vydra
ZDROJ: Daimler AG

Komentáre k článku