¿Qué factor se usa para reducir la fricción en un motor?

Todos los cojinetes principales, de extremo grande, de extremo pequeño y de árbol de levas en un motor tienen lubricación hidrodinámica. No hay contacto, el eje corre sobre una película delgada de aceite, la fuerza de corte en esta película de aceite causa arrastre.

Hay 3 lugares donde se produce contacto y fricción.

1: Cam y seguidor. Este es acero endurecido lubricado sobre acero endurecido y (sin muchas pruebas) el coeficiente de fricción está en el rango de 0.03 – 0.12. Asuma lo peor y suministre mucha lubricación para eliminar el calor.

2: pistón en la pared del agujero. Por lo general, aluminio lubricado sobre hierro, coeficiente de fricción <0.2. Mayor en TDC y BDC cuando se vuelve estático.

3: anillos de pistón. Coeficiente de fricción de hierro fundido sobre hierro fundido 0.12, mayor en TDC y BDC cuando se vuelve estático. Con un poco de lubricación, como en los anillos de control de aceite, cae a 0.07.

Una vez pasé unos meses realizando un estudio de descomposición por fricción del motor para examinar las fuentes de fricción y otras pérdidas parasitarias. Esto implicaba medir el par giratorio del motor en un dinamómetro eléctrico de CC, mientras se eliminaban o modificaban meticulosamente los componentes para comprender la contribución de cada uno.

La fuente principal de fricción es la fricción deslizante del pistón y el anillo del pistón en la pared del orificio. Redujimos esto considerablemente usando anillos de pistón de baja tensión. Esto requiere un buen control de la cilindricidad del agujero, la conicidad, el acabado de la superficie y otras cualidades. También confirmamos el consumo y el consumo de petróleo antes de hacer este cambio. Este cambio fue más observable con el aumento de la velocidad del motor.

Además, cambiamos el diseño del impulsor de la bomba de agua a un tipo de paleta de barrido de plástico de un tipo de paleta recta de acero estampado. Esto redujo el torque de la bomba de agua en casi un 50% y redujo la tendencia a la cavitación en la entrada del impulsor.

Además, aumentamos el tamaño del orificio de derivación de la bomba de aceite. Esto redujo la presión de aceite a bajas temperaturas y mayores rpm.

En general, estos esfuerzos redujeron el par de fricción en un 10% y el consumo de combustible en un 2% (promedio de 3 puntos de velocidad y carga).

Otras áreas que a menudo se pasan por alto en las que nos centramos y mejoramos:

Trabajo de bombeo del cárter: se necesita trabajo para impulsar los gases del cárter de un cilindro al siguiente. Tener suficiente volumen del cárter y rutas de flujo en las áreas del mamparo del rodamiento principal ayuda a reducir esto. Esta es la razón por la cual los corredores corren sumideros secos al vacío.

Aerodinámica de contrapeso del cigüeñal: “topamos con una bala” los bordes del contrapeso para hacerlos más aerodinámicos. Esto también permitió una ligera reducción en el ángulo requerido del ventilador de contrapeso (según sea necesario para perforar agujeros de equilibrio en la cara final del contrapeso).

Analizamos todos los factores de contribución, y los enumerados anteriormente fueron aquellos que podríamos mejorar significativamente con respecto a la práctica de diseño convencional.

Además, hacer funcionar el aceite más liviano posible es una de las mayores oportunidades para reducir la fricción. Es por eso que muchos motores modernos especifican aceite 0W20 ahora

El factor principal para minimizar la fricción es la lubricación.

La lubricación es un sistema en sí mismo, y sus canales y hardware deben estar muy bien pensados.

Los procesos de fabricación adecuados, la selección de materiales son vitales.