Τι ακριβώς σημαίνει ένας κινητήρας από ανθρακόνημα; Ποια μέρη του θα είναι φτιαγμένα από αυτό το «εξωτικό» υλικό και τι υλικά χρησιμοποιούνταν μέχρι τώρα;
Θα φέρουν την επανάσταση στους κινητήρες οι Ιάπωνες;
Το ανθρακόνημα θεωρείται καλύτερο από το ατσάλι, καθώς αντέχει μεγαλύτερες πιέσεις ενώ είναι και πολύ πιο ελαφρύ. Η κατασκευή του είναι πολύ πιο ακριβή, ωστόσο σε συνθήκες μαζικής παραγωγή, το κόστος πέφτει σημαντικά. Για το λόγο αυτό με τα χρόνια το βλέπουμε να χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε κατασκευές που μέχρι πρότινος χρησιμοποιούνταν πιο «γήινα» υλικά όπως το ατσάλι και το αλουμίνιο. Σε αυτή την κατεύθυνση φαίνεται να βρίσκεται και η Nissan που πατεντάρισε κινητήρα κατασκευασμένο από ανθρακόνημα.
Ένα δείγμα του πως συνυπάρχουν οι σιδερένιοι κύλινδροι με το περίβλημα από ανθρακόνημα.
Προφανώς ο συγκεκριμένος κινητήρας δεν θα αποτελείται στο 100% από ανθρακόνημα. Οι κύλινδροι θα είναι από ατσάλι, ωστόσο θα περιβάλλονται από ανθρακονήματα, που θα τους «κρατούν», ας πούμε, στην θέση τους.
Πιο συγκεκριμένα, μιλάμε για ένα κινητήριο μπλοκ, όπου το εσωτερικό του θα αποτελείται από χάλυβα, αλλά θα περιβάλλεται από ανθρακόνημα. Ανάμεσα στα δύο υλικά θα βρίσκονται οι δίοδοι του ψυκτικού υγρού, που εκτός του ότι θα ψύχουν τα ατσάλινα «σωθικά», θα λειτουργούν και ως μόνωση για το εξωτερικό περίβλημα από ανθρακόνημα, προστατεύοντάς το από τις υψηλές θερμοκρασίες που παράγονται μέσα στους κυλίνδρους.
Αυτό ήταν άλλωστε και το βασικό μειονέκτημα, που κρατούσε τη χρήση ανθρακονήματος εκτός των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Η μη ανθεκτικότητά του σε θερμοκρασίες πάνω από 100-120 βαθμούς κελσίου.
Αντέχει το ανθρακόνημα τις υψηλές θερμοκρασίες & τα χημικά του μοτέρ;
Οι θερμοκρασίες σε έναν κινητήρα διαφέρουν σημαντικά ανάλογα το σημείο. Για παράδειγμα άλλη θερμοκρασία αναπτύσσεται εντός του κυλίνδρου και άλλη στο κάρτερ.
Οι ίνες άνθρακα, σαν υλικό, αντέχουν πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο δεν ισχύει το ίδιο και για την ρητίνη που τις συγκρατεί, δίνοντάς της την ανθεκτική μορφή που γνωρίζουμε. Για το λόγο αυτό η Nissan επέλεξε κυλίνδρους από σίδερο.
Ένα άλλο μειονέκτημα του ανθρακονήματος και πιο συγκεκριμένα της ρητίνης του, είναι η ανοχή του στα υγρά του κινητήρα. Το ψυκτικό υγρό, το καύσιμο, μα κυρίως το λάδι του κινητήρα, μπορεί να είναι επιθετικά προς τη ρητίνη, πολυμερίζοντάς την.
Τι παίζει με τα άλλα υλικά;
Προφανώς ο χάλυβας δεν είναι το μόνο υλικό που χρησιμοποιείται σε μπλοκ κινητήρων. Υλικά όπως το αλουμίνιο, το μαγνήσιο ή ακόμα και το τιτάνιο, έχουν χρησιμοποιηθεί από πολλούς κατασκευαστές στο παρελθόν. Ειδικότερα το αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο εδώ και χρόνια, με πολλά πλεονεκτήματα.
Πλεονεκτήματα έχει και το μαγνήσιο, καθώς είναι ελαφρύτερο του χάλυβα, ωστόσο δεν είναι το ίδιο ανθεκτικό ενώ είναι και εύφλεκτο. Μπλοκ από μαγνήσιο χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια, με πιο τρανά παραδείγματα τους αερόψυκτους κινητήρες της VW και της Porsche, που αποτελούνταν από ένα κράμα μετάλλων με υψηλά ποσοστά μαγνησίου. Το ίδιο ισχύει και για άλλους κατασκευαστές, όπως η Ford, η Mercedes και η Kia.
Όσο για το τιτάνιο, ναι αυτό θα ήταν από τις καλύτερες εναλλακτικές του χάλυβα. Ωστόσο, πρόκειται για ένα πανάκριβο και δύσκολο στην επεξεργασία μέταλλο, που καθιστά την μαζική παραγωγή αδύνατη.
Όσον αφορά την προσπάθεια της Nissan, οι Ιάπωνες μηχανικοί φαίνεται να γνωρίζουν καλά τις ιδιαιτερότητες μιας τέτοιας κατασκευής. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα ενός τέτοιου κινητήρα, είναι ο μικρότερος χρόνος που θέλει για να ζεσταθεί (να φτάσει δηλαδή στις ιδανικές θερμοκρασίες λειτουργίας), σε σχέση με το χάλυβα ή το αλουμίνιο. Με αυτόν τον τρόπο θα μειωθούν πάρα πολύ οι πιθανότητες πρόωρης φθοράς κατά την κρύα εκκίνηση (το 90% της φθοράς ενός κινητήρα γίνεται στα πρώτα λεπτά της λειτουργίας του λόγω χαμηλής θερμοκρασίας).
Για την ώρα κρατάμε αυτές τις πληροφορίες και περιμένουμε από τους Ιάπωνες να κάνουν ξανά το θαύμα τους. Και ποιος ξέρει, ίσως δούμε έναν τέτοιο κινητήρα στο επόμενο Nissan GT-R!
