Инженеры института материалов и лучевых технологий Фраунгофера (Fraunhofer IWS) используют лазеры со сверхкороткими импульсами для снижения расхода топлива автомобилей на 10 и более % за счёт уменьшения трения в двигателях (см.рисунок).

           Ультракороткие лазерные импульсы, по технологии Fraunhofer IWS, создают        микроузоры в деталях двигателя, например, в поршневых кольцах, и таким образом       уменьшают трение, соответственно, снижая износ,  и экономя топливо                                                                    © Shutterstock/Fraunhofer IWS Дрезден

Ученые произвели оценку эффекта обработки отдельных деталей в двигателях внутреннего сгорания по данной технологии и возможность экономии бензина или дизельного топлива при эксплуатации автомобилей. «Если мы будем использовать эту технологию подшипников скольжения и качения, других движущихся частей транспортного средства, то мы можем достичь экономии даже в пределах двузначного процента».

Когда поршни в двигателе автомобиля двигаются вверх и вниз несколько тысяч раз в минуту, они трутся о внутренние стенки цилиндра. Это трение замедляет их, расходуя кинетическую энергию, и в конечном итоге – топливо. Кроме того, трение изнашивает кольца и повреждает двигатель, приводя к ремонту поршней.

Подобные проблемы трения возникают во многих машинах — например, в локомотивах и фрезерных станках. Даже современные электрические автомобили часть энергии их батарей тратят на трение в электродвигателях, а также в других двигающихся деталях.  И хотя невозможно полностью избежать трения, имеется возможность уменьшить его. В качестве примера инженеры испытали свои технологии качения на поршневых кольцах, которые лучше удерживают масляную смазку поршней в камере сгорания.

С помощью лазеров, которые излучают очень короткие световые импульсы с высокой энергией, инженеры могут создавать небольшие микрометровые отверстия на поверхности поршневых колец. В результате создаются узоры, которые едва различимы невооруженным глазом, но выглядят как дренажные каналы под микроскопом. Эти каналы выполняют две функции: с одной стороны, они уменьшают площадь поверхности, которая трётся о стенку цилиндра, с другой – каналы обеспечивают поступление моторного масла в зоны, где обычно возникают наибольшие потери от трения. В результате, смазка присутствует между кольцом и внутренней стенки цилиндра во всё время работы двигателя.

 Инженеры Fraunhofer IWS тестируют эту технологию совместно с партнерами из автомобильной промышленности. Они также изучают возможность её применения в машиностроении и спортивном оборудовании.

Fraunhofer IWS, Дрезден, Германия.

 Источник:  Ultrashort-pulse lasers produce micropatterns on engines to reduce fuel consumption /  Industrial Laser Solutions, NOVEMBER/DECEMBER 2018.- P.7-8

Подробнее см. на сайте: www.iws.fraunhofer.de