Čelik ili aluminij?

Klipovi

Čelik ili aluminij?

Moderni motori imaju sve veće tlakove i temperature izgaranja pa se čelik, umjesto aluminija, ponovno sve više koristiti za izradu klipova.

Klipovi 2Za ista opterećenja čelični klipovi mogu biti kraći što donosi manje mehaničke gubitke i niži motorNakon dominacije aluminija čelik se vraća kao sve češći materijala klipova motora. Njihovom upotrebom se dobiva više snage te bolji termodinamički stupanj korisnog djelovanja. No, ni korištenje aluminija nije bez prednosti jer aluminij u kipovima provodi toplinu tri do četiri puta bolje od čelika što je kao bitno svojstvo kod hlađenja motora.

Nakon što je izgaranje u cilindru zagrijalo čelo klipa, toplina se brzo provodi kroz klip i predaje preko ulja, klipnih prstenova i osovine te dalje dolazi do stjenke cilindra koju ju predaje rashladnoj tekućini. No, iako čelični klipovi po pitanju provodljivosti topline zaostaju za aluminijskim kolegama to ne znači da oni nemaju svojih prednosti.

Mogućnosti uštede

Kao najveću prednost stručnjaci ističu smanjenje potrošnje goriva i općenito veću izdržljivost. Mogućnosti uštede su između jedan i četiri posto. No mogu li čelični klipovi posve zamijeniti aluminijske? Toplinska i mehanička opterećenja dijelova koji su u izravnom dodiru s izgaranjem vrlo su velika.

Najslabija točka je uvijek gornji vijenac čela klipa koji je izložen iznimno visokim tlakovima izgaranja i temperaturama od 400 do 500 stupnjeva Celzija. Tlak izgaranja pokušava savinuti klip oko osovinice klipa i to se doista i događa. Kao da to nije dovoljno, to se opterećenje ciklički ponavlja: opterećenje klipa nije konstantno već se kreće od maksimalnog do vrlo malog u praznom hodu.

Efikasno hlađenje se postiže oblikom i izvedbom rashladnih kanala te korištenjem ulja. Najnoviji radovi na ovom polju donijeli su snižavanje temperature gornjeg vijenca klipa za 35 stupnjeva. Veća čvrstoća postiže se optimiranjem procesa lijevanja i dodavanjem ojačanja u obliku kratkih vlakana od aluminijskog oksida. Aluminijski klipovi su tako pogodni za tlakove više od 200 bara što daje specifičnu snagu veću od 136 KS/ litri obujma (100 kW/l).

Prednost čelika je njegova veća čvrstoća što omogućuje snižavanje kompresijske visine, manji razmaka između karika i manje mase u gibanju. Na taj je način moguća niža izvedba motora što bi trebalo donijeti dvoznamenkastu uštedu u masi.

Problemi čelika

Klipovi 3Visoke temperature mogu dovesti do koksiranja ulja u kanalima za hlađenjeBitno je napomenuti da čelični klipovi neće biti "‘plug and play" rješenje. Ako ni zbog čega drugog, onda zbog temperaturnog opterećenja koje i za čelik predstavlja problem. Istina je da čelik može podnijeti više temperature od aluminija, ali iznad 550 C se počinju razvijati pukotine u materijalu.

Zbog slabije provodljivosti topline je hlađenje čeličnih klipova otežano. Toplinski zastoj izaziva vrlo visoke temperature čela klipa i u kanalima za hlađenje što može izazvati koksiranje ulja, začepljenje rashladnih kanala i ubrzano starenje ulja.

Upravo te probleme treba riješiti prije nego bude moguća masovna primjena čeličnih klipova. No, s druge strane, čelični klipovi u kombinaciji s blokom motora od sivog lijeva nude značajno smanjenje trenja u usporedbi s aluminijem.

Molim prijavite se ako želite komentarati

Newsletter

Pretplatite se na naš newsletter kako bi uvijek bili pravovremeno obaviješteni o svim važnim zbivanjima na portalu. Primajte obavijesti o novo objavljenim testovima, tekstovima iz tehničke rubrike i najvažnijim vijestima iz svijeta teretnih vozila.
Please wait

KamionBus bez podloge