Поршни с ямочками, похожими на мячи для гольфа, могут улучшить мощность и эффективность дизельного двигателя

Похожие видео

В то время как мир пытается перейти на электромобили, тяжелые дизельные грузовики, такие как Ford F-250, по-прежнему пользуются популярностью у тех, кто выполняет большую работу (или хочет выглядеть так, как они). Многие владельцы грузовиков всегда ищут способ увеличить мощность, снизить расход топлива и даже сократить выбросы твердых частиц, чтобы снизить затраты на заправку баков жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF). Вот почему заявления компании Speed ​​of Air (SoA) о своих поршнях настолько заманчивы для тех, кто хочет восстановить свои двигатели. Но действительно ли эти ямочки работают? Они прислали нам данные, чтобы показать, что это не просто показуха.

У ямочек на мяче для гольфа есть причина для существования: они создают пограничный слой воздуха, который уменьшает сопротивление, создавая турбулентность на поверхности мяча. Хотя это не полностью объясняет, как мяч для гольфа может увеличивать свою высоту (это благодаря эффекту Магнуса сферы, вращающейся в жидкости), он не теряет так много скорости из-за сопротивления благодаря турбулентности, создаваемой ямочками. . Этот турбулентный слой задерживает отделение воздуха на задней стороне (относительно направления движения) мяча для гольфа и уменьшает размер следа, вызывающего сопротивление, по сравнению с гладким мячом.

Конечно, вы, вероятно, говорите себе: «Да, отлично, но поршень — это не шарик». Когда дело доходит до того, как действуют жидкости (а воздух, который вы выдыхаете и ваш двигатель, являются жидкостями), создание пограничного слоя по-прежнему играет решающую роль в вашей камере сгорания, особенно когда речь идет о поддержании топлива во взвешенном состоянии с воздухом. Если вам удастся создать хорошо закрепленный пограничный слой в камере сгорания, заряд воздуха и топлива дольше останется во взвешенном состоянии. Это также поможет фронту пламени продвигаться дальше через заряд, что приводит к тому, что большее количество топливовоздушной смеси будет использоваться для прижима поршня вниз по мере его расширения внутри цилиндра. Когда топливовоздушная смесь не может сгореть полностью, в камере сгорания, клапанах и поршне образуется углерод.

Это был один из способов, с помощью которого «Скорость воздуха» определяла, работают ли углубления в камере сгорания. «Во время ранней фазы испытаний, — сказал Крис Паркхерст, генеральный директор и управляющий директор Speed ​​of Air, — SoA использовала различные стендовые методы для определения зон промывки топлива на днищах поршней, на которые указывает избыточное накопление углерода». Димлинг тоже не обязательно была первой в их списке. Они испробовали множество других методов текстурирования, чтобы попытаться дольше удерживать воздушно-топливную смесь во взвешенном состоянии, но обнаружили, что углубления на поршне, напоминающие мяч для гольфа, работают лучше всего. Сегодня они полагаются на вычислительную гидродинамику (CFD), чтобы лучше оптимизировать свои конструкции поршней двигателей Powerstroke, Duramax и Cummins для автомобилей средней грузоподъемности. Еще одним усовершенствованием конструкции этих поршней являются прорези для сброса давления, выточенные в головках этих поршней. «Они применяются в наших конструкциях поршней, чтобы разгрузить давление в области камеры сгорания и ускорить сгорание топливно-воздушной смеси», — сказал Паркхерст, и эти сокращения приводят к более тихой работе двигателя по сравнению даже с оригинальной конструкцией поршня.

SoA также отправила свои поршни независимым испытателям еще в 2014 году, где поршень SoA использовался во время ремонта двигателя Caterpillar 3516, используемого в карьерном самосвале 793D для Newmont North America и восстановленного дилером Cat. Этот двигатель был снят с отработкой 44 842 часа и отремонтирован с использованием поршней SoA, которые были единственным изменением по сравнению с обычными деталями после восстановления двигателя. К тому времени, когда в 2017 году после 915 дней эксплуатации этот двигатель снова был снят для обслуживания, в 2017 году он использовался с 16,30 часов в день на поршнях Cat до 18,34 часа в день на поршнях SoA. Причина более короткого периода времени заключалась в том, что компания, занимающаяся ремонтом двигателя, повторно использовала болты головки - практика, которая была разумной и предсказуемой для компании, занимающейся ремонтом двигателя, в то время.

К сожалению, повторно использованные болты головки стали причиной того, что двигатель снова вытащили, как заявила компания Newmont North America в своем отчете: «Если бы не риск простоя оборудования и возможного дальнейшего повреждения, вызванного поломкой дополнительных болтов головки, разумно было бы оставался бы на службе в течение более длительного, но неизвестного периода времени». Паркхерст также отметил, что именно этот дилер прекратил эту опрометчивую практику.