活塞环摩擦学特性在下一代弹性燃料发动机上面临的挑战

目前,随着可再生生物燃料的使用,考虑到从种植、燃料生产到汽车使用的整个生命周期,乙醇在弹性燃料汽车上的应用被认为是低二氧化碳排放的代用方案。在巴西,80%以上的量产汽车都使用弹性燃料。由于乙醇热值较低,为了获得相同的发动机功率,与汽油相比,乙醇的燃烧标定更为激进。这种燃用乙醇时不断增加发动机比功率的需求所产生的机械热负荷对活塞环摩擦学特性是一种挑战。乙醇的使用也带来一些特定的未被明确的摩擦学差异,如燃料稀释润滑油(尤其是在冷起动时),以及具有腐蚀性的工作环境等。在特定的驾驶条件下,曾观察到氮化钢的第1道活塞环表面剥落等早期失效情况。当采用乙醇运行时,弹性燃料发动机呈现更高的最高燃烧压力,并且该峰值出现在曲轴转角上止,点附近。这种状况增加了活塞环的磨损、擦伤的风险及摩擦学上的困难,这些都可能导致氮化层的裂纹及剥落。从摩擦学角度探讨弹性燃料发动机的第1道活塞环性能。讨论了弹性燃料发动机使用乙醇后对第1道活塞环的磨损、擦伤、氮化层剥落及摩擦等特性的影响。用发动机试验来评定耐磨损性和耐剥落性。有关擦伤,进行了环块法摩擦磨损试验,并给出了活塞环的涂层分级。还讨论了第1道活塞环的摩擦特性及对燃油耗的影响。给出了发动机浮动气缸套的试验结果。最后,讨论了克服这些挑战的活塞环技术方案。其中,有改进氮化处理以增加韧性的钢制活塞环,以及应用一种物理汽相沉积涂层,以提高耐磨损性和摩擦特性。介绍了一些摩擦试验台和发动机试验,以支持所讨论的技术方案。发动机试验基于严酷程序,目的是证明或预测弹性燃料发动机燃用乙醇时对性能的影响。     

柴油机活塞环镀层摩擦学特性研究

对镀铬、喷钼和陶瓷复合镀铬的柴油机球墨铸铁活塞环的摩擦学性能进行了试验研究.试验结果表明,3种活塞环中,高硬度的铬层、陶瓷颗粒和储油微孔隙的存在使陶瓷复合镀铬活塞环具有最佳的耐磨性,其磨损系数仅为镀铬环的14.5%、喷钼环的0.02%;喷钼活塞环摩擦因数最低,但其磨损系数是陶瓷复合镀铬活塞环的49.6倍.     

表面处理对活塞环摩擦磨损性能影响的试验研究

活塞环与缸套的摩擦磨损对内燃机动力性、经济性及可靠性有重要影响.本研究通过圆盘式摩擦磨损试验机对活塞环与缸套的摩擦学性能进行试验,考察了未经处理表面、镀铬表面和PVD表面活塞环的摩擦特性,重点分析了摩擦系数、表面摩擦形貌以及磨损量.结果表明:相比未经处理表面,镀铬和PVD处理均能有效减小活塞环配对副摩擦系数,其中PVD环配对副摩擦系数随时间的变化稳定;未经处理表面呈现磨粒磨损特征,镀铬处理表面呈现抛光磨损特征,PVD处理表面呈现塑性变形特征;镀铬处理在减小活塞环磨损的同时增大了配合缸套的磨损,PVD处理在进一步减小活塞环磨损的同时配合缸套的磨损也较小.总体上,3种表面的活塞环中,PVD处理活塞环表现出了最优的摩擦学性能.     

摩托车活塞环耐磨 涂层研究新动向

1 概述目前,国内外摩托车活塞环不少采用电镀铬的铸铁材料,以延长活塞环-气缸副的使用寿命。但是在热和机械循环负荷下,镀铬层容易剥落;而为了防止发动机磨合期间气缸磨损,镀层要进行抛光,其工艺时间长达数小时,同时还要酸洗并采取生态保护等特殊措施。为此,一些研究     

浅谈活塞环简便识别方法(2)

<正>(上接2014年第2期)c)环的高度与活塞环槽密切相关,高度过低,活塞环在环槽内间隙变大,容易造成窜油;高度过高,活塞环在环槽内间隙变小,环在活塞环槽内容易呆滞,使环失去弹性,同样导致窜油故障。应按照各型号发动机活塞环参数,可用千分尺或游标卡尺测定环的高度误差值(见图10)。技术标准规定:合金铸铁环(气缸直径≤100 mm,环高公差不大于0.012 mm);镀铬环(环高公差不大于0.02 mm)。2.2第2道活塞环a)四冲程发动机第2道环为锥面环。第2道环一般作氮化处理,氮化环的表面硬度为HV1     

发动机烧机油的原因及处置方法

发动机烧机油的主要原因①发动机汽缸壁及活塞环的磨损导致二者配合间隙增大。这种磨损将使发动机的汽缸体变锥、变椭,导致活塞环无法将多余的机油刮走而留在燃烧室中被烧掉。造成这种情况的主要原因是冷车启动时发动机润滑条件     

提高车用发动机活塞环摩擦学性能的试验研究

制备了直接离子渗氮环与超声滚压加工-离子渗氮环两类摩擦学试样。利用电子显微镜、硬度计、X射线衍射仪和能谱仪,对表面改性层进行了表征,分析了超声滚压预处理对316L不锈钢活塞环离子渗氮行为的影响;在润滑油条件下,使用往复式摩擦磨损试验机,对比考察了直接渗氮环和超声滚压-渗氮环的摩擦学性能。结果表明,超声滚压-渗氮环相对于直接渗氮环渗氮层的氮含量增加了2.9倍,显微硬度提高了1.1倍,摩擦因数降低了0.04,耐磨性提高了2.8倍。发动机台架试验表明,超声滚压-渗氮环与硼铸铁氮化气缸套的匹配性最好。     

降低61000发动机气缸磨损的措施和效果

为提高6100发动机缸孔的耐磨性，采用了镶入优质干式缸套的办法，改进了第一首活塞环镀铬层的表面结构，缸孔内表面也由普通珩磨改为平台珩磨，从而使缸孔的磨损有了大幅度降低。     

浅谈软氮化工序中无氧化层工艺的改进

热处理工艺中的软氮化工序，多用于提高零件的耐磨性及抗咬合性，对该工序的检验，一般考核化合物层厚、疏松、扩散层厚度等，国家标准中对氮化层外是否有氧化层未作任何规定；但是，我厂去年生产供某知名合资企业的同步器齿壳为井式炉热处理，齿壳表面氧化层导致跑车试验时齿壳磨损严重；由此我们开始软氮化工序中确保无氧化层的工艺改进，通过数十次试验攻关，最终得到外方中心实验室的认可，氮化工艺一举达到国际先进水平，通过推广运用使我厂其他主导产品的齿壳氮化实现了与国际水平同步。     

两种陶瓷化活塞环-气缸套副

为提高沙漠车用发动机的活塞环-气缸套副的抗磨拉磨损能力，研制了两种以碳化物陶瓷为工作表层硬质相的陶瓷化环-套副，即陶瓷复合涂层活塞环和激光陶瓷合金化活塞环对陶瓷复合涂层气缸套。通过摩擦学试验、模拟沙漠使用环境下的发动机台架试验和沙漠车使用考核，证实了这两村新型环．套到的减摩和耐磨特性。介绍其制备工艺特点及使用效益。     

基于高温磨损试验的活塞环区温度限值研究

合理控制活塞环区温度可避免润滑油结焦引起的活塞环卡滞、扭断,防止因活塞环槽、活塞环过度磨损失去对高压燃气的密封而导致的窜气、烧机油甚至活塞报废故障。通过开展不同温度下的活塞环槽-活塞环材料级高温磨损试验,以CD 10W/40润滑油结焦、高镍奥氏体铸铁活塞环槽-球墨铸铁活塞环的过度磨损为评价依据,确定活塞环区的合理温度范围,为活塞结构、材料及加工工艺优化设计,冷却系统的有效布置,以及活塞和活塞环的热损伤抑制提供依据。     

桑塔纳球墨铸铁活塞环镀铬

概要介绍桑塔纳球墨铸铁活塞环镀铬工艺的原理和改进过程。根据新的工艺流程生产各种规模、各种牌号的球铁环，特别是桑塔纳薄型球墨铸铁活塞环，获得了结晶细密排列整齐、结合强度大的镀层。     

活塞环/气缸套磨损性能的试验研究

根据柴油机活塞环/气缸套快速磨损模拟试验结果,分析了铌铸铁活塞环的磨损性能,对比考察了活塞环外圆是否镀铬对气缸套磨损性能的影响。试验结果表明,铌铸铁活塞环的磨损性能有显著提高,外圆未镀铬的铌铸铁油环与气缸套材料有良好的匹配性能。装机使用表明,铌铸铁油环与原镀铬油环相比,具有成本低、耐磨性好和无镀铬污染等优点。     

活塞环的磨擦学问题及其对策

活塞环是汽车发动机的关键零件。为适应汽车发动机发展的需要，必须解决活塞环摩擦、磨损和润滑方面的诸多问题。改进其设计、材料和表面处理技术是解决问题的主要途径。本文在介绍作者对活塞环摩擦学研究结果的结果的同时，以这一领域的最新发展也作了介绍。     

柴油机活塞环缸套摩擦学特性研究

利用CETR摩擦磨损试验机测试分析了柴油机常用的4种表面功能层活塞环与4种合金铸铁材料缸套摩擦副的摩擦因数和磨损系数,结合摩擦界面形貌和成分分析,初步确定了不同活塞环-缸套摩擦副的磨损机制.研究结果表明,陶瓷复合镀层活塞环-缸套摩擦副具有稳定和优良的摩擦学特性,耐磨性大幅度提高;镀铬环-缸套摩擦副物理化学性质稳定,但摩擦因数和磨损系数高;喷铜环-缸套摩擦副物理化学性质不稳定,出现钼颗粒剥落和形成表面复合膜等现象,摩擦因数曲线出现拐点,缸套和活塞环都具有最大的磨损系数.     

氧氮化处理的耐热钢表面分析

<正> 对汽车发动机用气门材料SUH3(进气阀)及SUH36(排气阀)的耐磨损表面处理法,一般来说,一直进行镀硬铬处理。但是,为了发动机的高性能化,由于采取排气措施,带来了发动机零件的高温化。随着镀铬层的软化,产生了磨损量增大以及成本提高的问题,因而转为采用在高温下磨损特性优越、在成本方面有利的氮化处理的汽车正在增加。 作为对这些耐热钢的氮化处理法,当前,已有报告指出软氮化处理及氧氮化处理都是可能的。     

铝活塞环槽的激光强化

<正> 活塞是决定发动机寿命的主要零件之一,而活塞最薄弱的部位是上活塞环槽(气环用槽)。因此,为了提高上活塞环槽的耐磨性,通常是在该处,安装耐蚀高镍铸铁,灰铸铁或钢制嵌件。但这种方法不够可靠,因为难以保证嵌件与基体材料的结合质量。另外,由于难以获得均匀的强化层,所以还不能利用氩弧堆焊,等离子堆焊以及电子束堆焊等方法来强化活塞环槽。因此,汽车工业工艺研究所的专家们提出了自己的方法——采取用激光熔化耐磨配料使铝活塞环槽区合金化。     

DuroGlide~——用于高燃油效率商用车发动机的新一代活塞环涂层

商用车发动机发展的根本驱动力是提高燃油效率及满足愈加严格的废气排放法规,这为发动机零部件,特别是活塞环的开发提出了重大挑战。在动力气缸中,活塞环组是摩擦损失的重要部件,活塞环组的摩擦损失占发动机总机械摩擦损失的25%,相应影响燃油耗高达4%。要在不影响机油消耗的前提下,减小摩擦功率损失,同时满足由于功率密度增加、缸孔更平滑、润滑减少,以及使用代用燃料等越来越多的活塞环热机械学和摩擦学要求。在这种情况下,以耐磨性和抗刮擦性为特征的活塞环工作表面的可靠性发挥着日益重要的作用。活塞环表面涂层作为关键设计要素,必然是解决活塞环/气缸套摩擦学系统摩擦损失和增加可靠性的主要焦点之一。概述了新一代四面体非晶质碳基(ta-C)活塞环涂层的开发,这项名为"DuroGlide"的活塞环涂层在提高产品性能、减小摩擦方面树立了新的标准。DuroGlide 涂层活塞环与其他同类产品相比,具有更出色的耐久性、耐磨性和抗刮擦性,结合先进的顶环和油环设计,可使商用车发动机节省燃油耗多达1.2%。介绍了DuroGlide涂层如何提供优越的耐磨性和抗刮擦性,从而在润滑条件不良的情况下具有更高的性能和燃油效率。最后,总结了上压缩环和油环的台架试验和发动机验证的基本结果。     

冷却强度、配对副以及润滑介质对活塞环槽温度限值的影响

在自制的基于摩擦力的活塞环槽温度限值测试装置上,采用火焰加热活塞模拟内燃机燃烧室的燃烧过程,在加热强度一定的条件下,分别研究不同冷却强度、配对副以及润滑介质时缸套-活塞环间的摩擦力随活塞环槽温度的变化。结果发现:活塞环槽温度限值随冷却强度的增大而逐渐提高;CKS环与镀铬缸套配副时比镀铬环以及喷钼环与镀铬缸套配副时活塞环槽温度限值高;SAE15W/40润滑油作为润滑介质时比SAE40,SAE10W/30润滑油作为润滑介质时活塞环槽温度限值高。     

零件热喷涂修复的技术进展

热喷涂技术包括表面准备、涂层材料选择、完善的工艺控制和加工技术等,它为柴油机及其零件的修复提供了一种新的方法。这种修理方法的经济性和可靠性已得到柴油机及有关设备修理行业的普遍认可。且正在由发动机及设备修理厂、加工车间和设备制造商应用着。本文介绍了实用的热喷涂修复工艺并详细讨论了发动机气缸体上端面和连杆大头孔的修理。