Союз технологий

Главнейшим условием, позволяющим поршню правильно выполнять все возложенные на него функции, конечно, является наличие столь же высокотехнологичных уплотнительных колец. От конструкции и состояния поршневых колец напрямую зависят разгонная динамика автомобиля, расход масла и топлива, пусковые свойства двигателя, токсичность выхлопных газов и многие другие эксплуатационные показатели.

Напомним, что на поршневые кольца в автомобильном двигателе возложены три основные задачи:

• газовое уплотнение камеры сгорания (сведение к минимуму проникновения газов из камеры сгорания в картер и обратно);
• отвод тепла от нагретого сгорающим топливом поршня в стенку цилиндра и далее в систему охлаждения;
• управление смазыванием сопрягаемых деталей. Его цель состоит в том, чтобы кольца, поршни и цилиндры, с одной стороны, не испытывали масляного голодания, а с другой – поступление масла в камеру сгорания должно быть если не исключено вовсе, то, по крайней мере, предельно ограничено.

В большинстве современных двигателей эти задачи решает комплект из трех колец: верхнего компрессионного, среднего компрессионно-маслосъемного и нижнего маслосъемного. Важно, чтобы они полноценно работали при любых скоростных и нагрузочных режимах при очень нелегких условиях: переменные силы давления и трения, большие тепловые потоки, действие агрессивных газов.

Чтобы сделать кольца, которые бы наилучшим образом сочетались с высокотехнологичными поршнями, специалисты Federal Mogul применили те же общие решения, что и для поршней: включили в состав компании старейшего, наиболее опытного и известного немецкого производителя этих изделий Goetze. А также внедрили для разработки, производства и испытания колец недоступные другим производителям конструктивные решения, технологическую оснащенность, материалы и покрытия, такие как:

• форма рабочей кромки маслосъемных колец LKZ;
• технология износостойкого покрытия поверхностей колец, обладающего минимальным коэффициентом трения;
• высочайшая технологическая оснащенность производства, позволяющая производить кольца с самыми строгими допусками;
• особая конструкция и материал колец.

Об этих решениях стоит рассказать подробнее.

LKZ. Благодаря ступенчатому профилю рабочей части маслосъемного кольца, высота ее в месте контакта co стенкой цилиндра уменьшена до 15–25 микрон против 0,35–0,4 мм в стандартных кольцах. Это позволило эффективно удалять масло со стенок цилиндра (расход масла в ряде моторов снизился на 50%) при гораздо меньших прижимных усилиях. Уменьшение тангенциального прижимного усилия привело к значительному снижению потерь на трение (на маслосъемные кольца приходилось 60–65% всех потерь в кольцах). Сейчас в немецком Буршае более 85% всех маслосъемных колец уже производят по технологии LKZ.

Покрытия. Несмотря на уменьшенную толщину колец, их износостойкость очень высока. Она обеспечивается специальными высокотвердыми покрытиями рабочей кромки. В арсенале Goetze несколько видов покрытия – от хромокерамического (CKS) до третьего поколения алмазоподобного Carbo Glide. Каждое из этих покрытий используется так, чтобы принести максимальный технический и экономический эффект. Например, покрытие Carbo Glide великолепно работает в экстремальных условиях и идеально подходит для последнего поколения экологичных дизельных двигателей с высокой производительностью. Это покрытие значительно увеличивает ресурс любого двигателя, а также дает возможность двигателю обеспечить нормативы Евро-6, идеально сочетаясь с чугунными и высококремнистыми алюминиевыми блоками цилиндров.

Высочайшая технологическая оснащенность производства, позволяющая производить кольца с самыми строгими допусками. Например, единственным в мире предприятием, которое смогло обеспечить производство колец с требуемыми компанией Porsche допусками, оказался уже упоминаемый здесь завод в городке Буршай.

Конструкции, состав и обработка материала колец содержат наибольшее количество ноу-хау, подробности которых компания (по понятным обстоятельствам) предпочитает не разглашать. Известно, что в зависимости от назначения материалом колец могут служить или сталь, или высокопрочный чугун запатентованного состава (с мелкодисперсными шарообразными включениями графита). Проектирование рабочей кромки и формы колец ведется с применением современных средств компьютерного моделирования. Примерами этой работы могут служить специально рассчитанная форма внутренней части кольца в районе замка, обеспечивающая максимальную герметичность при длительной работе, а также уникальная технология, позволяющая кольцу повторять некруглость цилиндра, возникающую, например, при затягивании болтами головки блока.

Технический уровень поршней Nural и колец Goetze со всей определенностью позволяет назвать Federal Mogul законодателем технологии двигателестроения. Но в арсенале компании есть и другие не менее достойные позиции, о которых мы расскажем в следующий раз.