新一代载重车发动机活塞环端面磨损的解决方案

排放法规限值的日益收紧对发动机的各项研发工作提出了新的挑战。为了满足改进燃烧和提高发动机效率的要求,导致发动机的负荷增加和磨粒尺度增大。改进发动机会导致活塞环及活塞环槽面临苛刻的摩擦学条件,因而活塞环端面磨损正成为活塞环设计时要解决的关键问题。防止活塞环端面磨损最常用的方法是镀铬。但这种方法在耐久性（厚度太薄）和金相图（表面粗糙）上有一定的局限性。为此,现已开始采用氮化处理的不锈钢第1道活塞环,以改善对端面的保护。与镀铬层相比,氮化层的硬度较高,且比较光洁。然而,对于新一代载重车发动机而言,在某些情况下,采取氮化处理应对摩擦学条件的能力也有其局限性。一种新的解决办法是采用热喷涂工艺。这种工艺能增加保护层厚度,从而减少活塞环与活塞环槽的磨损。为了在严酷的工作条件下评价各种端面磨损解决方案的效果,设计了特殊的发动机试验程序。对各种活塞环技术的评定结果显示,热喷涂的性能最佳。长期试验结果也显示,热喷涂层能提高端面的耐久性。     

机车活塞环抗磨损性能试验研究

用CETR摩擦磨损试验机对机车镀铬活塞环和铬陶瓷复合镀层活塞环的摩擦学性能进行了试验研究,试验结果表明,这2种活塞环虽然摩擦因数基本一致,但铬陶瓷复合镀层活塞环的磨损量不到镀铬活塞环一半,对应缸套磨损量也有所降低,其磨损机理为轻微磨粒磨损,缸套少量块状剥落,明显优于镀铬活塞环。铬陶瓷复合镀层活塞环具有的优良耐磨性能,可在铁路内燃机车上得到推广应用。     

合金硼铸铁软氮化气缸套的研制

介绍了16V280ZJA型柴油机气缸套材料、软氮化机理、内表面珩磨、装车试验。试验结果表明,采用舍金硼铸铁软氧化气缸套与镀铬活塞环及氮化活塞顶配对的摩擦副,摩擦磨损性能得到较大地改善,缸套的使用寿命有很大地提高。     

针对乙醇优化的Saab9-5型生物能源汽车的燃料经济性和排放

Saab汽车公司推出1款生物能源发动机,燃用乙醇燃料时,能借助提高涡轮增压器压力和点火提前角提高性能。这款2L涡轮增压发动机与Saab9-5型2t汽车配套,燃用汽油时的功率为112kW,燃用E85燃料（85％乙醇,15％汽油）时的功率增加了20％,为134kW。美国法规要求境内销售的柔性燃料汽车使用联邦认证汽油或E85乙醇汽油时,车辆的排放性能必须都合格,而欧洲法规仅要求车辆在用汽油时的排放性能合格。由于美国不断增加对使用乙醇燃料的兴趣,能源部和橡树岭国家试验室要求对符合欧洲技术标准的2007年Saab9-5型2t生物能源汽车进行基准评估。按联邦测试循环（FTP）和公路燃料经济性测试循环对该车型进行测试的结果表明,其汽油等效燃料经济性与同类符合美国法规的柔性燃料汽车处于同等水平。而按FTP和美国2006年（US06）严酷测试循环（FTP的补充部分）试验时所测得的法定和非法定排放物表明,尽管欧洲没有要求用E85燃料或按关国工况进行认证试验,但该车仍满足美国第2阶段第5级（Tier2Bin5）排放标准（但没有测定全使用寿命的排放）,而且在6400km的US06排放法规限值以内。在燃用联邦认证汽油时,碳氢化合物排放较多;用乙醇汽油时,乙醇和醛类排放较多。在底盘测功器和道路上的加速性试验均证实,燃用E85时能达到所宣称的功率增加量。     

铝基复合材料对铜基粉末冶金材料的摩擦磨损特性

通过铝基复合材料对铜基粉末冶金材料之间的摩擦试验,讨论了两种材料之间的摩擦磨损特性,说明 两种材料的摩擦因数和摩擦稳定性符合高速列车对制动材料的要求。最后分析了铝基复合材料表面的磨损情 况,说明了它的磨损是剥落、粘着和磨粒磨损共同作用的结果。     

240柴油机缸套-活塞环摩擦副匹配优化试验

简述了240系列柴油机缸套一活塞环摩擦副的工作环境及主要失效形式,讨论了该摩擦副匹配的性能要求,根据材料特性和摩擦学性能试验的结果,优化出两组较佳组合的摩擦副方案进行装车考核试验,并对工艺、结构特点和装车注意事项进行说明。     

活塞组降低摩擦的潜力及其裙部涂层的影响

降低发动机的内部摩擦是发动机开发的重要目标之一。Mahle公司开发出一种整机摩擦功率试验台，作为重要的开发工具，其不仅能在外源增压倒拖运转情况下，而且能在着火运转的发动机上，对所有对摩擦功率有影响的发动机零部件进行参数试验，确定出活塞组各个结构参数降低摩擦的潜力，并借助于试验设计程序为每种试验方案绘制了摩擦功率特性曲线场。同时，为了查明活塞裙部涂层对降低摩擦和磨损的作用和潜力，对3种不同涂层材料进行了摩擦和磨损试验，然后对各项参数对降低摩擦功率的效果进行排序。它可为发动机试图达到更合理的结构设计提供参考。     

适用乙醇的汽油机技术

近年来，全球变暖和能源安全问题正引起广泛关注。因此作为一种代用燃料，从生物质原料中制取的乙醇预计使用量会增加。目前，全球正在使用的含乙醇燃料以低乙醇含量（10％）为主。但巴西、美国和瑞典也使用高乙醇含量的燃料。因此柔性燃料汽车已进入市场。阐述了乙醇特性及适用于柔性燃料汽车的发动机技术。     

往复式摩擦磨损试验机的研制

为了研究机车柴油机缸套、活塞环材料的摩擦学性能，制造一台往复式摩擦磨损试验机。该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制，并可同时定性和定量显示运动中的摩擦力大小。通过在该试验机上进行的一些试验，证明试验机性能稳定，测试系统准确可靠，可有效地对缸套、活塞环的不同材质和工艺进行摩擦学性能研究。     

第二届同济-朗锐科技国际摩擦学研讨会召开

“汽车、机车和发动机工业中摩擦学的应用”第二届同济-朗锐科技国际摩擦学研讨会于2006年12月12～13日在中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所召开。研讨会由同济-朗锐摩擦研究所、德国柏林技术大学、美国麻省理工学院、英国戴纳格莱歇方德费轴承公司、奥地利李斯特内燃机及测试设备公司、美国费德勒莫固公司等联合主办。参加会议的有国内外专家、学者60余人。中科院院士谢友柏、德国柏林技术大学波波夫教授、美国麻省理工学院黄永荣博士、清华大学摩擦学国家重点实验室胡元中教授和同济一朗锐摩擦研究所张朝所长等分别作了“粗糙表面弹流润滑接触的快速计算法”、“计算机辅助工程在发动机研发中的应用”、“汽车发动机的活塞技术”、“活塞动力学模型及对活塞敲缸的影响”、“AVLGLIDE软件中活塞和活塞环摩擦损失的模拟”、“点接触和混合润滑中粗糙表面间的摩擦和磨损的模拟”等24篇精彩的学术报告。     

活塞表面物理气相沉积氮化铬涂层的特性

本文介绍了内燃机活塞上PVD(物理气相沉积)涂层的发展,目的是为了更好地控制发动机的主要部件,如活塞和气缸等的摩擦、磨损、氧化及腐蚀,提高能效,延长寿命,改善功率输出。研究目的是为铝制活塞寻找最佳的衬底涂层化合物。PVD的氮化铬电弧沉积涂层已被证实在这方面能提供极优越的性能,正如在划痕测试中所测得的,在摩擦力、磨损特性和粘着力方面都有改善。涂镀工艺不会影响到LM- 13活塞合金的硬度和微观结构。     

大功率柴油机铬陶瓷活塞环摩擦学性能研究

通过采用多种试验方法对国产铬陶瓷活塞环磨损与拉缸性能对比试验,表明国产铬陶瓷活塞环抗磨损性能、抗拉缸性能与进口活塞环相当。国产大功率柴油机铬陶瓷活塞环的良好摩擦学性能为进一步开发更高功率柴油机活塞环奠定了基础。     

多元复合氧化涂层对定位装置服役性能的影响

首先对某高速铁路接触网定位装置的现场服役失效零件进行了失效分析,结果显示:接触网定位器与定位支座的失效模式属于冲滑复合摩擦磨损失效,损伤形式以剥落和犁削后产生的犁沟为主,磨损机理主要是疲劳磨损和磨粒磨损以及一定的氧化磨损。然后对定位器和定位支座切割取样,并进行多元复合氧化涂层处理对比试验,结果表明:经过多元复合氧化涂层处理后试样表面硬度大幅提高,随着硬度的提高其抗磨粒磨损和塑性去除性能增强;通过对涂层处理后的样品磨痕处进行微观形貌分析发现,多元复合氧化涂层可明显改善材料的抗剥落能力。     

减小摩擦降低汽油机的燃油耗和排放

为了降低燃油耗和排放,减小发动机的内部摩擦和摩擦学影响的研究已成为未来发动机发展的主攻方向之一。为了针对现有和未来产品的摩擦进行更深入的优化研究,Mahle集团投入了大量研发经费。在此研发工作的大背景下,除了对逐个零件直接进行优化外,还专门围绕组件优化对发动机整机摩擦特性的影响进行了研究。这一研究在一台2L轿车增压直接喷射汽油机上进行。     

机车柴油机活塞环与环槽耐磨性试验研究

简要分析了大功率中速机车柴油机活塞环槽磨损原因,针对目前正在生产应用和开发的活塞环槽强化处理技术,在给定模拟系统条件下,采用MPX-2000盘销式摩擦磨损试验机,进行了现用合金铸铁活塞环与5种表面强化处理活塞环槽的耐磨性模拟试验.试验优选出了适配现用活塞环的中速柴油机活塞环槽强化处理技术.     

直接喷射汽油机用高压燃油泵的技术动向及其摩擦学研究

高压燃油泵属于直接喷射汽油机的主要部件之一。而直接喷射汽油机的高压燃油泵由于以汽油作为工作流体,其摩擦学特性（如耐磨损性、摩擦系数等）受燃油性质的影响。近年来,从乙醇汽油的应用来看,在汽油机性能方面,虽可有效地应用高辛烷值特性,但也加大了高压燃油泵摩擦学环境的复杂程度。简要介绍了高压燃油泵的技术新动向及其摩擦学环境,并在元件的滑动试验基础上阐述了高压燃油泵在运用乙醇汽油中的滑动特性。     

发动机气门与座圈强化磨损试验系统的开发与研制

介绍了一种自制的发动机气门与座圈强化磨损试验系统的组成和功能,该试验系统由配气传动系统,高温系统,控制系统,润滑系统和冷却水系统组成,可在短时间内快速获得气门与座圈的磨损下沉量.该试验系统可进行气门与气门座圈材料、硬度的匹配试验,可研究工作参数对气门与座圈磨损寿命的影响,可研究气门与座圈摩擦副的摩擦学性能.利用该试验系统进行某型号发动机气门与气门座圈多方案匹配磨损试验,选出了最佳匹配方案.     

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。     

中速柴油机燃用重油—水乳化燃料的试验研究

在缸径×行程＝２５０ｍｍ×２５０ｍｍ的中速柴油机上进行了燃用Ａ重油和Ｃ重油的水乳化燃料的试验研究。在改变燃料中水添加比例的条件下测定了发动机性能参数和燃料喷射特性、排气特性和热负荷特性。试验结果表明，使用上述两种燃料时，柴油机废气中的ＮＯｘ含量均随水添加比例的增加而大幅度下降。同时使用Ａ重油乳化燃料且水添加比例小于５０％时，柴油机的燃油消耗率有所改善，但使用Ｃ重油乳化燃料时没有改善。采用Ｃ重油且当     

空气湿度对浸金属碳滑板磨耗的影响研究

冬季天气干燥时，浸金属碳滑板摩擦磨损情况往往进一步加剧。本文简要分析了空气湿度对浸金属碳滑板摩擦磨损性能的影响机理，并基于空气湿度可控的摩擦磨损等效试验装置进行了不同空气湿度下浸金属碳滑板载流摩擦磨损试验，通过分析试验数据得出空气湿度对于浸金属碳滑板摩擦磨损参数的影响规律。