Wpływ schodkowego profilu powierzchni nośnej tłoka na straty tarcia silnika spalinowego

Geometria szczeliny między powierzchnią nośną tłoka a cylindrem w bardzo dużym stopniu wpływa na straty tarcia w silniku spalinowym. Okazuje się, że na wymienione straty w większym stopniu wpływa obszar pokryty filmem olejowym niż grubość filmu olejowego rozdzielającego współpracujące elementy. Drogą do zmniejszenia obszaru pokrytego filmem olejowym jest baryłkowy lub schodkowy kształt powierzchni nośnej tłoka. Kształt schodkowy szczeliny można uzyskać nanosząc warstwę grafitu na cylindryczną lub stożkową powierzchnię nośną tłoka. W artykule przedstawiono wyniki symulacji zmierzających do redukcji strat tarcia i zużycia ściernego powierzchni nośnej tłoka i gładzi cylindra. Nanosząc na powierzchni nośnej tłoka cienką warstwę grafitu uzyskuje się bardzo dobre właściwości trybologiczne pary kinematycznej, jaką stanowi zespół tłok - cylinder, co oznacza oczekiwane parametry filmu olejowego, a w przypadku jego braku, prowadzącego do bezpośredniego kontaktu mikro - nierówności tłoka i cylindra.

Geometry of the gap between piston bearing surface and cylinder affects the friction losses of the IC engine. It appears that these losses depend more on the area covered with oil film than the thickness of oil film layer separating collaborating parts. Barrel shaped or stepwise piston bearing surface is the way to reduce the oil covered area. The stepwise profile can be obtained covering the cylindrical or tapered piston bearing surface with a thin layer graphite. This paper presents the results of simulation leading to the reduction in friction losses and abrasive wear of piston bearing surface and cylinder bore. Covering the piston bearing surface with a thin layer of graphite one can get an advantageous tribological properties of the piston assembly which means the expected parameters of oil film and in a case of film rupture – an ignorable abrasive wear of the graphite layer and cylinder bore.