车用发动机轴承低摩擦涂层技术的发展动向

近年来．为改善发动机的燃油经济性和减少排放，汽车制造商趋向于采用怠速一停止系统、混合动力、小型化发动机、低黏度机油等新技术，发动机轴承的工作环境也因此而变得更为苛刻。通常情况下，轴承在流体润滑状态下工作，但在采用上述技术的情况下，要在不影响轴承可靠性的前提下延长其工作寿命，就必须使轴承在混合润滑或边界润滑状态下工作。为应对轴承工作环境的变化，必须降低轴承摩擦。通过二硫化钼喷丸处理、固体润滑涂层等应用实例，介绍近年来降低轴承表面摩擦因数的相关技术发展动向。     

降低发动机摩擦的轴承技术

当前,禁止在内燃机零部件上使用铅作为合金元素的法规业已实施,并且,由于普遍应用混合动力、发动机小型化、低黏度机油、起动一停车系统等新技术来降低发动机的燃油耗及排放,曲轴轴承的工作环境变得更加苛刻。针对曲轴轴承工作环境的变化,着重叙述在实现发动机高功率、小型化及降低摩擦损失等方面开展的摩擦学研究,介绍轴承材料研发及其设计理念的创新与成果．也对在曲轴轴承上应用的新型表面处理工艺及减摩技术进行评价。     

保护气缸套工作表面的SUMEBore（R）涂层解决方案

燃油价格不断上升和日趋严格的车辆排放要求迫使发动机制造商采用各种技术来减少发动机的燃油耗和排放。因此，近年来，人们对气缸套涂层的关注度明显增加，SulzerMetco公司提出了SUMEBore@涂层解决方案。sUMEBore@涂层是采用空气等离子喷涂工艺将粉末状材料涂覆在气缸表面。这种空气等离子喷涂工艺非常灵活，能对各种不同的涂层材料进行处理，尤其是复合材料和纯陶瓷，而这在采用线状材料时是无法做到的。利用不同的涂层材料成分可以应对发动机的特定挑战，例如，由含杂质燃油或高废气再循环率引起的严重磨料磨损、咬缸和腐蚀。近年来，卡车、铁路机车和船用发动机，以及气体燃料发动机、电站发动机、气体压缩机的气缸套工作表面已开始采用这种空气等离子喷涂涂层材料，并在某些发动机上获得了成功的经验。试验发动机大多机油耗明显降低（部分机油耗的降幅甚至超过70％），燃油耗减少，并且磨损量非常小，缸套工作表面的耐腐蚀性也极好。给出了美国西南研究院1台EMD16—710G3A机车发动机的实机试验结果。这种空气等离子喷涂涂层解决方案已在不同的发动机市场实现商业化应用，被证明既适用于新型发动机机体和气缸套的批量生产，也适用于磨损气缸套的修复。这种涂层将会在减少发动机排放方面发挥重要作用。     

机车轴承部件润滑材料有效性的声发射测定法

声发射诊断方法可以在轴承部件不解体情况下可靠地测定其润滑材料是否足够 ,并评价轴承部件有无润滑故障。采用这种方法可以使轴承部件修理时的润滑材料加注工序从原来的定期修过渡到状态修 ,不仅节约了润滑材料 ,而且在绝对保证安全运行的条件下延长轴承部件的工作寿命     

降低汽车燃油耗的摩擦学技术

降低发动机燃油耗和减少二氧化碳排放是满足日趋严格的排放法规要求的必经之路。针对降低发动机燃油耗的课题,以发动机周边零部件为中心,着重介绍丰田汽车公司开展的摩擦学相关研究。就利用摩擦学技术降低燃油耗的具体方法,阐述了在优化气缸内圆面（工作表面）、改进活塞组件、优化气门机构及曲轴轴承等方面采用的新技术和新工艺,评价了上述技术措施对降低燃油耗及二氧化碳排放的效果。同时指出,即便是当代先进的内燃机。在利用摩擦学技术与手段优化其内部摩擦及降低燃油耗方面．仍具有很大的发展潜力。     

装有起动-停车系统的发动机及其轴瓦

随着现代内燃机效率的提高,发动机轴承面临的挑战也日益增多。例如,起动一停车系统使曲轴和轴瓦经历混合摩擦阶段的循环数增加,具体取决于行驶状态。Federal—Mogul公司在颗粒增强聚酰胺亚胺的基础上推出一种新型减摩层,它能防止金属减摩层在这种条件下可能会出现的磨损。     

运用柴油机主轴承故障诊断系统仪准确判断化瓦故障

柴油机主轴承作为曲轴的动力承载部件，其运用状态的优劣对柴油机整体的正常工作具有重大的影响。其载荷状态、润滑条件在某种程度上来说是恶劣的，一旦主轴瓦出现严重磨损故障，就可能造成曲轴主轴颈的严重     

牵引电动机轴承的润滑

轴承润滑的主要目的是解决轴承中存在的少量滑动摩擦问题。在轴承中,滚动元件和保持架之间,保持架和导向内、外环之间以及滚动元件和滚道之间都免不了滑动接触。为了避免金属和金属的直接接触,必须对轴承进行润滑。根据润滑膜在摩擦表面间的分布状态,润滑可分为全膜润滑和非全膜润滑。所谓全膜润滑是摩擦面之间有润滑剂,并能生成一层完整的润滑膜,把两摩擦表面完全隔开,摩擦是润滑膜内部分子之间的摩擦,而不是摩擦面的直接接触。这种状态称为全膜润滑。若因摩擦表面粗糙不平或载荷过大,速度变化等因素的影响,使润滑膜遭到破坏,一部分有润滑膜,另一部分为干摩擦,这种     

柴油机排放控制综述

概述了2006年以来柴油机排放法规、燃烧和氮氧化物（NOx）以及颗粒整治的发展情况。目前，法规的发展主要集中在欧洲，已提议分别将于2009年和2014年实施轻型车欧5和欧6法规。虽然这些法规没有美国的那么严格，但有助于欧洲车辆适应美国市场。欧洲开始关注2012年及未来的重型车法规。发动机正在取得巨大的进步，如主要针对美国轻型车采取积极开发清洁燃烧的策略。重型车发动机研究更多地集中在传统方法上，并将提供多种发动机及其后处理方案，以满足严格的美国2010年法规。现今的NOx控制研发工作主要集中在用于不同车型的选择性催化还原（SCR）系统。重点是冷态运行、耐久性、二次排放和系统优化。经老化后的稀氮氧化物捕集器（LNT）脱NOx的效率最高可达60％～70％，现正在考虑将其用于轻型车和某些较轻的重型车。对采用一体化SCR来补充LNT的兴趣日益增长，它主要是利用LNT在浓混合气再生期间产生的氨。柴油机颗粒过滤器技术正处于努力优化和降低成本的状态。正在采用先进的管理策略，开发各种新型过滤材料和备选系统结构方案。二次排放问题已经显现，并且正被处理。     

柴油机轴承穴蚀原因分析及预防措施

往复式发动机里使用的滑动轴承在某些工作条件下有可能受到穴蚀的影响。由于小气泡的产生和随即破灭引起高压脉冲，所以轴承表面易局部受损。这种现象主要发生在当对现有发动机进行强化或改变轴承设计及其周围环境时。 受环保法规的推动，发动机设计师进一步提高了甚至更小型和更轻量化发动机的效率和功率密度。结果，整个曲轴机构及其轴承座的弹性变形增大，从而恶化了轴承的工作条件。 虽然现在通过广泛使用计算流体动力学（CFD）方法能够成功地模拟某些型式的穴蚀，但是轴承内的机油流动情况仍然太复杂以致其不可能被一个全尺寸模型所涵盖。 适用于标准轴承评价的最普通的方法是采用基于雷诺方程数值解的弹性流体动力学程序。与此同时，还扩展采用了可使机油平衡更为精确的质量守恒定律。通过结合使用某种观察曲轴机构机油流动定时的工具，可以分析大多数轴承穴蚀现象。 本文论及与引起轴承穴蚀有关的主要因素。通过给出若干实例，描述最常见的轴承穴蚀现象，并展示了其与模拟结果之间的相互关系。接着，编制了一个各种影响因素的结构矩阵，并推导出一个关于防止穴蚀的轴承设计工作流程。 为了证明所介绍方法的优点，对一新设计的发动机进行了预防连杆大端轴承穴蚀的分析。在文章的最后进行了总结并对未来发展进行了展望。     

中国的排放法规将导致中速柴油机的设计改变

在过去60多年的时间里，在中国，发动机为满足市场的需要而设计，市场需要的是功率量、体积更小、重量更轻、油耗更低、可靠性和耐久性更高、价格更低的发动机，不久，另外一个要求，更低的排放将列入其中，20年前、，其它国家的汽车发动机机遇到了这种挑战，而现在大型发动机也要面对它，在未来，中国将强化有关法规，商用发动机的设计不得不进行改变。本文表明，发动机设计者已开始改变设计以降低排放。由VAL和其它汽车和卡车发动机厂商开发的技术现已于船用发动机、发电用和机车用发动机以满足以不同的需要，运用的这些技术都以事例进行了说明，指出了导致降低排放的设计特点及其效果，在大多数情况下，降低排放导致上面的其它各项指标的相互折衷，本文这了为改进折衷目前发动机设计中采用的新技术。最后，预见了未来发动机的发展。     

性能优良的聚酰胺轴承保持架

聚酰胺轴承保持架是一种代替现行金属钢、铜的新型有机材料轴承保持架，具有耐磨、重量轻和特殊润滑性能等特点。它自１９８６年起已在铁路货车轴承上装车运用，在温升、可靠性及耐久性等方面进行了长期考验。试验证明，这种新型轴承保持架在温升、磨损和与油脂亲和等方面有优良特性，对提高轴承负荷能力和寿命，特别是润滑作用对延缓轴承事故、保证行车安全具有显著特点。     

提高轴箱的工作稳定性能

每一位铁路员工都知道,机车轴箱部件过热会导致什么样的结果。全俄铁道运输科学研究院和轴承制造工厂的专家们研制出了一种装有聚酰胺(尼龙)保持架的新型轴承。在没有润滑的非正常状态下,尼龙材料具有比黄铜零件长得多的继续工作的时间。文章介绍了这种新轴箱部件的优点。     

控制颗粒物排放的燃烧室设计

本文概述中速柴油机制造商所面对的满足排放法规要求的可能性(主要考虑采用缸内技术),重点论述在保持低的NOx排放水平的前提下颗粒物减排的潜力。具体介绍里卡多(Ricardo)公司借助于3DCFD分析对一种缸径为170～230mm的发动机燃烧进行的开发,开发过程中采用了基于Ricardo发动机的CFD软件——VECTIS。所开发的这种低碳烟燃烧系统除了能够减少发动机的颗粒物(PM)排放外,还有助于降低发动机初始成本、整个寿命期成本以及提高发动机和后处理装置的耐久性和可靠性。     

保护钢和超耐热合金的新陶瓷基涂层

美国西太平洋国家实验室的研究人员研发了一种陶瓷基的新喷涂材料，它可以防止铁和超耐热合金在空气、液体、水蒸汽以及其他恶劣环境中腐蚀、氧化、渗碳和硫化。新的涂料黏合在金属基体上，经济、工艺简单并且涂层是有弹性的。因为这种新涂料的涂覆温度明显低于传统的陶瓷涂层所需要的温度，所以新的技术可以节约能源并且减少有害的排放。     

北美重型商用车用Paccar MX型柴油机

美国2010排放标准是目前对重型商用车发动机实施的最为严格的排放法规。PaccarMX12．9L重型柴油机是根据美国2010排放法规要求为北美市场开发的。以欧洲（欧5）MX机型为例，介绍发动机方面所采取的措施和排放技术，以及与亚琛FEV发动机技术公司紧密合作开发出的一种新型综合性废气排放调节方案。     

柴油机机油的新进展

柴油机燃油成本的增加,以及预计未来会出台商用车二氧化碳排放法规,使得人们对有助于提高燃油经济性的新一代柴油机润滑剂技术的需求正在增加。这种技术还必须确保现代发动机和排气后处理系统,达到整车制造商为符合欧5和欧6排放法规而提出的耐久性要求。     

2013年车用发动机排放控制回顾（上）

回顾了2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使效率明显提高。回顾了汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾了包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论了汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。上半部分介绍排放法规、燃油,以及发动机技术的发展情况。     

2007年柴油机排放控制回顾

综述了2007年以来柴油机排放法规、发动机技术及NOx和PM控制技术的发展。目前欧洲排放法规的主要发展是提出了2013年重型车排放法规。该法规在技术上与美国2010年的排放要求相似。另外,欧洲委员会还首次提出了CO2排放130g／km的限值,接近于日本燃油经济性对CO2排放的要求。发动机取得了非常显著的进步,特别是美国轻型车发动机的清洁燃烧技术有很大发展。对重型发动机的研究主要集中在传统方法的改进,为满足严格的美国2010年排放要求,开发了许多发动机后处理技术。在不同的应用场合,NOx的控制集中采用选择性催化还原技术。对寒冷环境下的运行和系统优化进行了进一步研究。稀NOx捕集器的耐久性问题更受关注,并通过硫捕集器来提高性能。稀NOx催化技术得到进一步发展。柴油机颗粒过滤器技术得到进一步优化,成本得以降低。提出了新一代柴油机颗粒过滤器方案,并进行了关于碳烟与催化剂之间相互作用的基础研究,以及对柴油机颗粒过滤器结构进一步优化的研究。最后,提供了有关柴油机氧化催化器的最新进展,介绍了采用先进燃烧策略的研究趋势,讨论了影响NO2形成的重要因素,以及提高氧化催化器使用耐久性的一些新措施。     

轻量化高性能发动机的气缸盖衬垫优化设计实例

介绍一种多层金属气缸盖衬垫设计实例。这种新型衬垫由3层金属薄层构成。1层带小凸纹的薄金属层作为中间层，用于气缸孔的燃气密封。在实际发动机试验中，使用在密封凸纹区涂覆橡胶的衬垫，观察在挡圈垫片上附加凸纹的影响。气缸孔部分衬垫各层间涂覆橡胶层的剥落显示出附加凸纹方向的差异。讨论认为，附加凸纹不仅对燃气压力可能有静态密封作用，并且在发动机运行条件下，能有效维持涂覆橡胶的弹性。表面涂层是新型衬垫设计中引入的另一个新设计特性。表面涂层是一种柔软的弹性树脂涂料，其作用是减小衬垫金属层上橡胶涂层压紧发动机配合面后的剥落。在热冲击试验中观察到，表面涂层可有效减少橡胶塌陷、屈服和涂层剥落等现象。论述了发动机配合面的粗糙度由具有吸收剂作用的表面涂层冷流特性填充。此外，还论述了表面涂层能够保护橡胶免受冷却液的负胀影响。