Does "downsizing" limit the durability of piston-cylinder assembly?

• Autorzy: Iskra A.

Warianty tytułu

PL

Czy "downsizing" ogranicza trwałość zespołu tłok - cylinder?

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tłokowe silniki spalinowe napędzające samochody osobowe nie są rozwiązaniami idealnymi ale jak na razie nie istnieje konkurencyjny silnik, który mógłby zastąpić w zauważalnym procencie ten - niepozbawiony wad -rodzaj napędu. Istnieje natomiast ostra konkurencja między dwoma rodzajami zapłonu w tłokowych silnikach spalinowych. Aktualnie może ograniczyć ekspansję silników o zapłonie samoczynnym (ZS) silnik o zapłonie iskrowym (ZI) poddany procesowi tzw. "downsizing'u" [4]. Taki silnik wykazuje jednostkowe zużycie paliwa zbliżone do silnika ZS zachowując podstawowe zalety silnika ZI. Podstawowa zaleta to generowanie maksymalnego momentu obrotowego już od prędkości obrotowej ok. 1500 [obr/min] i utrzymywanie tego momentu do 3500 [obr/min] dla silnika pracującego w zakresie 850-5000 [obr/min]. Taka, bardzo korzystna charakterystyka momentu silnika wykorzystywanego do napędu samochodu, może jednak prowadzić do ograniczenia trwałości zespołu tłok cylinder. Duża wartość momentu przy niewielkiej prędkości obrotowej stwarza niekorzystne warunki współpracy górnego pierścienia uszczelniającego z gładzią cylindra. W artykule przeanalizowano parametry filmu olejowego między górnym pierścieniem uszczelniającym a gładzią cylindra silnika "downsizing'owanego" oraz porównano te parametry z analogicznymi parametrami klasycznego silnika ZI o zbliżonej mocy znamionowej. Duży nacisk pierścienia na gładź cylindra wywołany siłami gazowymi przy niewielkiej prędkości ruchu tłoka powoduje dwa niekorzystne zjawiska, a mianowicie zmniejsza się minimalna grubość filmu olejowego oraz zwiększa się siła tarcia. W artykule przeanalizowano oba parametry a zarazem oceniono skalę przytoczonych zjawisk. Potwierdzono niewielki wpływ "downsizing'u" na moc tarcia pierścieni o gładź cylindra, co potwierdzają dane producentów dotyczące zużycia paliwa [4].

EN

Internal combustion engines purposed for passenger car drive are not perfect but there is no alternative drive yet that could replace IC engine in noticeable percentage. However, among IC engines there is a tough competition between two kinds of ignition. At present, a gasoline engine subjected to the "downsizing" [4] is the only alternative to very popular diesels. Such engine shows specific fuel consumption similar to diesel maintaining the principal advantages of spark engine. The fundamental advantage is generating the maximum torque at about 1500 rpm and keeping it up to 3500 rpm for an engine operating within 850 to 5000 rpm range. However, such advantageous characteristics of torque can cause a limited durability of the piston-cylinder assembly. High torque at low speed creates unfavourable conditions of collaboration between the upper compression ring and cylinder surface. Presented paper analyzes the oil film parameters between the upper compression ring and cylinder liner of ,"downsizing" engine and compares these parameters with analogue ones of a regular gasoline engine of comparable power. High ring to cylinder pressure caused by gaseous forces at low piston speed leads to two disadvantageous phenomena, namely the drop in oil film minimum thickness and an increase in friction force. The paper presents an analysis of both parameters and the assessment of their scale. A minor effect of "downsizing" on ring-cylinder friction power has been established, which is confirmed by the producers' data concerning fuel consumption [4].

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; tłok; film olejowy; downsizing

EN

combustion engines; engine pistons; oil film; downsizing

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 15, No. 3
• Strony: 195--200
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Iskra A.

• Poznan University of Technology Piotrowo Street 3, 60-965 Poznań tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Iskra, A., Studium konstrukcji i funkcjonalności pierścieni w grupie tłokowo-cylindrowej, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej - Poznań 1966.
• [2] Korte, V., et al., Downsizing-Motor von Mahle als Technologiedemonstrator, Konzept, Auslegung und Konstruktion, MTZ 01/2008.
• [3] Krebs, R., et al., Neuer Ottomotor mit Direkteinspritzung und Doppelaufladung von Volkswagen, MTZ 11/2005.
• [4] Szengel, R., et al., Der TSI-Motor mit 90 kW - Erweiterung der verbrauchguenstigen Ottomotoren-Baureihe von Volkswagen, MTZ 07-08/2007.