Αν και το αλουμίνιο έχει πλέον καθιερωθεί ως βασικό υλικό κατασκευής των κινητήρων των ΙΧ αυτοκινήτων, ο χάλυβας (ατσάλι) δεν καταθέτει τα όπλα. Αυτό δείχνει τοποθέτηση σε πετρελαιοκινητήρα της Mercedes εμβόλων κατασκευασμένων από ατσάλι υψηλής αντοχής. Για τη συγκεκριμένη τεχνολογία η Daimler κέρδισε το Βραβείο Steel Innovation 2015*. Γράφει ο Νίκος Λουπάκης

Ads

 
Η παγκόσμια πρεμιέρα του νέου, υψηλής τεχνολογίας πιστονιού (εμβόλου) από χάλυβα – που εξασφαλίζει δύο έως τέσσερα τοις εκατό χαμηλότερη κατανάλωση και μειωμένες εκπομπές CO2 – πραγματοποιήθηκε το Σεπτέμβριο του 2014, οπότε τοποθετήθηκε σε όχημα παραγωγής, και συγκεκριμένα στον πετρελαιοκινητήρα V6 της Mercedes-Benz E 350 BlueTEC.

Με την πρώτη ματιά, ο συνδυασμός κορμού κινητήρα κατασκευασμένου από αλουμίνιο, με πιστόνια από χάλυβα, φαίνεται προβληματικός, διότι ο χάλυβας διαστέλλεται λιγότερο όταν θερμαίνεται σε σχέση με το αλουμίνιο. Επιπλέον, ο χάλυβας παρουσιάζει χαμηλότερη αγωγιμότητα στη θερμότητα και είναι πιο βαρύς – γι’ αυτόν το λόγο μέχρι σήμερα χρησιμοποιούνταν πιστόνια αλουμινίου. Παρόλα αυτά οι σχεδιαστές κινητήρων στη Στουτγάρδη κατάφεραν να μετατρέψουν αυτά τα μειονεκτήματα σε πλεονεκτήματα.

Για παράδειγμα, η μικρή διαστολή του χάλυβα όταν αυξάνουν οι λειτουργικές θερμοκρασίες, εξασφαλίζει ότι θα αυξάνεται ο κενός χώρος μεταξύ πιστονιού και περιβλήματος, κι έτσι ελαττώνεται η τριβή κατά 40 έως 50%. Παράλληλα, η μεγαλύτερη ανθεκτικότητα του χάλυβα εξασφαλίζει τη δυνατότητα σχεδιασμού ενός συνεπτυγμένου και ελαφρού πιστονιού. Τέλος, η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητά του, οδηγεί σε υψηλές θερμοκρασίες των εξαρτημάτων, κι έτσι βελτιώνεται η θερμοδυναμική απόδοση με βελτιωμένη ανάφλεξη και μειωμένο χρόνο καύσης.

Ads

Ωστόσο, τα πιστόνια χάλυβα που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν δεν ήταν αρκετά κατάλληλα για να συνδυαστούν με κορμό κινητήρα κατασκευασμένο από αλουμίνιο. Η Mercedes-Benz κλήθηκε να σχεδιάσει το πιστόνι από την αρχή. Τα χαλύβδινα πιστόνια με μοντέρνο σχεδιασμό, που χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στον V6 πετρελαιοκινητήρα μαζικής παραγωγής της E 350 BlueTEC που διαθέτει αλουμινένιο στροφαλοθάλαμο και κυλίνδρους με χιτώνια που διαθέτουν επένδυση τεχνολογίας NANOSLIDE® . Πρόκειται για εκδόσεις υψηλής τεχνολογίας, που κατασκευάζονται από υψηλού βαθμού, ανθεκτικό χάλυβα. Αυτό αποτελεί μεγάλη πρόκληση για τον προμηθευτή πιστονιών, γιατί τα νέα πιστόνια υπερ-υψηλής αντοχής είναι απαιτητικά και κατά την παραγωγή.
 
* Το βραβείο Steel Innovation απονέμεται κάθε τρία χρόνια από την Γερμανική Ομοσπονδία Χάλυβα και αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά βραβεία καινοτομιών στη Γερμανία. Με 578 συμμετοχές από αρχιτέκτονες και μηχανικούς, τεχνικούς και σχεδιαστές, ερευνητές και εφευρέτες,o διαγωνισμός για το Βραβείο Steel Innovation αποτελεί στη Γερμανία έναν από τους μεγαλύτερους στο είδος του.