活塞裙部涂层图案对摩擦力及燃油耗的影响

降低活塞摩擦是改善发动机燃油经济性的有效途径。研究的目的是考察最佳的活塞裙部涂层图案。在分析活塞的润滑状态后得知,除膨胀行程外,活塞都是在流体润滑状态下工作的。因此,在活塞裙部涂覆带图案的涂层可以减少滑动区域。采用裙部涂覆被试图案涂层的活塞,测量发动机的燃油耗,以及活塞的摩擦力。结果表明,如在活塞裙部反推力侧涂覆带竖纹图案的涂层,可降低活塞的摩擦损失,从而降低发动机的燃油耗。     

热障涂层对非道路用柴油机性能和排放的影响

一方面,内燃机的性能应随着某些技术要求和燃料费用的快速提高而有所改善。另一方面,由于使用替代燃料和环境的要求,也迫使人们改进发动机使用的材料。因此,发动机材料的性能变得越来越重要。业内对引入热障涂层(TBC)的隔热柴油机的试验研究产生了一些争议。有些报道称,发动机效率会随着隔热有所提高,而另一些报道的结论则为之相反,也有报道给出了喜忧参半的结论。对基本型发动机和隔热(活塞顶采用等离子喷涂法涂覆氧化锆涂层)柴油机放热情况进行的比较分析。涂层系统会影响到燃油消耗率、功率、燃烧效率、污染物含量和发动机零部件的疲劳寿命。采用等离子体热喷涂法在燃烧室,包括活塞、气缸盖、气缸体、进气门和排气门上涂覆陶瓷层,通常会产生一些有利的影响。采用涂层系统时也存在一些缺点,例如会产生氮氧化物。基于试验结果,对热障涂层的所有优点和缺点进行了研究。同时,还给出了效率损失原因的解释。用1台在活塞、气门、气缸盖和气缸套上涂覆0.5mm厚的压电陶瓷(PZT)和氰酸盐改性环氧树脂的3缸柴油机,在不同负荷工况下进行了试验研究。结果表明燃油消耗率有所降低。未燃碳氢化合物和一氧化碳的排放量减少,而氮氧化物排放增加。     

活塞涂层对柴油机性能影响的研究

发动机活塞绝热的目的是减少热损失,从而提高指示效率。热障涂层被用于模拟绝热发动机的工作状态,其目的不仅是降低缸内热损失,防止底层金属表面的热疲劳,而且也是为了减少发动机排放。采用热障涂层能降低从燃烧室表面(包括气缸盖、气缸套和活塞顶)和活塞环向发动机冷却水套的传热。应用以陶瓷为基体的涂层,使燃烧室的隔热对燃烧过程产生影响,从而影响发动机的性能和废气排放特性。在油价快速上涨的情况下,绝热技术因有助于降低燃油耗而显得越来越重要。在柴油机活塞顶部采用等离子喷涂的热障涂层,研究其对发动机性能的影响。证实这种涂层能提高发动机的热效率和机械效率。     

活塞环表面PCVD复合陶瓷涂层的摩擦性能研究

采用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术对活寒环表面进行复合陶瓷强化处理，并装机进行摩擦磨损试验，研究了复合陶瓷涂层的摩擦磨损特性。用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、显微硬度计分析了活塞环表面涂层的磨痕形貌和元素分布。研究结果表明，活寒环表面PCVD复合陶瓷涂层具有显著的减摩抗磨能力，改善了发动机活塞的摩擦性能并提高了其使用寿命。     

大功率柴油机活塞环的发展趋势

提高整机功率、延长使用寿命、采用低质燃油是对大功率柴油机活塞提出的一些要求。优化活塞环-缸套-活塞摩擦系统,利用工作表面的耐磨涂层及发展新的涂覆工艺,改善了活塞环的磨损状况,提高了运行寿命;新材料的应用增加了环的强度;应用整个环副相互作用的研究成果改善了机油消耗并减少活塞环数。     

斯太尔WD615发动机拉缸的原因及排除

斯太尔WD615系列发动机采用干式汽缸套,2mm厚的汽缸套可以用手轻易地从缸孔中取出或者放入。活塞为铅铸件,顶部有偏置的“W”形燃烧室及避阀坑。第1道环横镶有隔热圈,活塞销孔向曲轴旋转的方向偏1mm,顶岸有18道细槽的防咬伤,裙部涂覆2～3um厚的石墨层,以改善磨合。由于发动机活塞顶部有“W”型燃烧室,不但要承受机械负荷,而且受热面积大\热负荷高,故采用了冷却活塞的机油喷射冷却装置。 由机油泵泵出的机油流经机身上的油道进入机油滤清器,经过过滤后的机油进     

现代汽车发动机活塞组件发展新趋势

９０年代末国外汽车不断地朝着高性能，低排放，低噪音，低燃油和高寿命，高可靠性方面发展，发动机活塞组件的结构设计，材料和表面处理也随之有新的特点和发展，其中低排放高顶环槽活塞设计，高负荷发动机中高铜铝硅合金活塞的应用，钢环在轻矫车发动机中的应用及压缩环外圆表面铬－陶瓷涂层及等离子涂层技术的使用均是国外最新的发民菜趋向，对提高发动机性能起了极大的促进作用，本文对这四种现代活塞组件新动向作了一介绍。     

先进涂层三元催化器的开发

提高催化器性能可以改善排放,从而进一步保护环境。然而,从资源可利用的角度来看,也有进一步减少催化器活性组分中的贵金属含量的需求。为此开发了1款高性能的催化器,其采用了先进的涂层技术,减少了贵金属含量。发动机高压缩比和高废气再循环(EGR)率等降低燃油耗技术的应用通常会提高尾气中的碳氢(HC)/氮氧化物(NOx)比。研究了Pd在涂层中的涂覆位置,以提高催化器的HC催化活性。Pd对HC催化活性有较大影响,通过调整其在涂层中的涂覆位置可以改善其与尾气的接触程度。即使在空速较高的情况下也可以有效提高转化效率。对涂层结构进行了研究,尽可能提高其催化活性和储氧能力,以及提高涂层中的气体扩散性。通过控制每种涂层材料的颗粒尺寸可以提高催化剂的耐热性和储氧能力。通过细化氧化铝材料及构筑连接通道,以控制涂层厚度。这种涂层结构在不影响排气背压的情况下保证了气体扩散性。新开发的催化器具有较高的催化活性,贵金属含量减少了约20%。     

隔热涂层对活塞温度场及应力场的影响分析

以汽车发动机铝合金活塞为研究对象，建立等离子喷涂涂层隔热性能分析仿真模型，综合分析粘接层材料及孔隙率对涂层隔热性能的影响，并对涂层样块进行隔热性能试验。结果表明：隔热涂层的存在使活塞金属基体的温度显著降低，其中ZrO₂隔热层+NiCrAlY粘接层的组合隔热性能最好，且随着粘接层孔隙率的增加，涂层隔热性能提升，但孔隙率过大会导致涂层与基体的机械结合强度降低，综合考虑隔热性能与结合强度结果，涂层粘接层的最佳材料为NiCrAlY、最佳孔隙率为10%，喷涂上述隔热涂层后，在实际工况条件下活塞的等效热应力值满足产品设计要求。     

活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障分析

随着发动机的不断强化,活塞的热负荷越来越高,常规的冷却已不能满足要求。为保证发动机的性能,因而采用了对活塞内腔顶部进行喷油冷却的结构措施。近年来广泛使用的是在机体的润滑油道上安装专用冷却喷嘴,对活塞内腔顶部进行强制喷油冷却。在使用中要保证冷却喷嘴畅通、有效,否则将因得不到喷油冷却而使活塞顶部与第一道环槽的温度升高,造成活塞顶部异常膨胀、烧蚀,甚至拉缸;环槽温度升高使机油胶结,造成卡环等发动机故障。下面以解放CA1380P4K2L11T4重型卡车为例分析活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障。该车发动机型号为CA6DF2-26,活塞冷却喷嘴安装在发动机机体的主油道上,活塞采用内冷油腔设     

顶面阳极氧化对活塞二阶运动过程热力特性影响研究

为研究某汽油机活塞顶部阳极氧化对活塞二阶运动过程热力特性的影响,采用硬度塞法测得阳极氧化前、后活塞测点温度,结合数值传热法标定活塞温度场,在此基础上研究阳极氧化前、后活塞热变形导致的活塞裙部型线变化情况,并运用多体动力学方法分析阳极氧化后活塞二阶运动的变化情况。研究结果表明,活塞顶面阳极氧化后,从其顶面导入的平均热流密度减小,活塞温度降低,导致热应力、热变形减小,活塞裙部热态型线发生较大变化,使得活塞绕活塞销摆动幅度、横向位移幅度分别增加34.4%、42.4%,活塞裙部与缸套间作用力增加24.1%。     

高强化柴油机活塞裙部固体润滑剂涂层的抗摩擦性能评价

比较了固体润滑涂层在高强化内燃机活塞裙-缸套耦合中降低摩擦和提高抗拉伤的耐摩擦性能。以高纯硫化钼和石墨为基础的聚合物粘结剂制成的各种改性涂层沉积于零件表面,并以石墨基涂层作为参考样品,成功地应用于重型车辆柴油机的钢活塞上。     

汽车发动机气缸热喷涂涂层的现状与发展

为了提高汽车发动机气缸壁热喷涂涂层的耐磨性能并降低燃料消耗,系统分析了该涂层的失效机制,综述了汽车发动机铝合金气缸壁耐磨涂层、气缸盖内表面以及活塞端面耐热涂层的热喷涂制备及发展现状,指出通过优化喷涂工艺提高涂层中固体润滑剂含量有助于提高涂层耐磨性,而通过喷涂制备合理结构的梯度涂层有助于提高耐热涂层的寿命。提出通过控制涂层中孔隙及其分布来改善涂层储油能力,通过原位形成具有自润滑功能的氧化物来改善涂层减摩性能,以及通过适当提高基体温度改善粒子间结合来提高涂层抗粒子剥落磨损性能将是该类涂层进一步发展的主要方向。     

活塞环的陶瓷涂层

本文综述了国外活塞环表面陶瓷涂层的发展状况，对陶瓷涂层的性能要求，形成陶瓷涂层的方法以及它们的摩擦学特性和应用前景。     

铝合金活塞环槽微弧氧化改性

利用微弧氧化技术对ZL108铝合金活塞第一道环槽进行了陶瓷化处理。研究了电流密度、氧化时间等工艺参数对微弧氧化层厚度的影响规律：研究了电解液旋流循环搅拌对深槽内表面氧化层均匀性的改善作用；与未经微弧氧化处理的ZL108铝合金进行了耐磨性对比试验，并给出了装车运行考核结果。研究结果表明，用微弧氧化技术可以使窄而深的环槽内表面形成均匀的厚度达40μm、耐磨性良好的氧化铝陶瓷涂层，使活塞环槽耐磨损寿命显著提高。     

热障涂层对活塞材料平板温度场的影响规律研究

为了简化隔热涂层对活塞温度场影响研究的试验设计方案，并给实际活塞的隔热涂层设计提供设计依据，以活塞材料制成的平板为研究对象，通过数值仿真分析和试验验证的方法，探究隔热涂层对平板表面温度场的影响规律，并对某型汽油机平顶活塞进行仿真计算，分析活塞表面形状的影响，验证平板研究中所获规律对活塞模型的适用性。结果表明，数值分析结果与试验所得规律有着很好的吻合度，两者的误差在10%以内；活塞设计中可利用仿真方法进行初步计算，用以指导试验设计，优化试验温度测量布点，降低试验工作量及成本；隔热涂层对活塞材料制成的平板有着显著的隔热效果，涂层的导热系数越小，厚度越大，隔热效果越佳；选用热障涂层时应优先考虑导热系数小于8 W/(m·K)的材料，且对于ZrO₂涂层，厚度每增加0.1 mm,活塞基体表面温度降低4～5 K,尤其厚度在0.2～0.4 mm段隔热效果改善最为显著。     

提高铝制活塞高温耐久性的新技术

现代柴油发动机的温度和压力日益增加。因此,为了保持足够的强度储备,铝活塞必须提高高温下热力机械耐久性能。辉门采用局部后处理高载荷活塞区域的DuraBoWl技术,能够增加活塞使用寿命达4～8倍。技术挑战由于比钢活塞更轻巧,具备良好制造特性,而且生产铸铝活塞成本更低廉,因此铝活塞在当今全球汽车市场上被广泛使用。但是,当前和未来的高载荷柴油发动机发展对铝活塞材料的使用形成了挑战。为了满足客户和法规要求,发动机升功率和扭矩输出不断增加,使柴油活塞承受日益增加的缸内燃烧压力>200bar和燃烧室温度>400℃。在这样的工作条件下,在承受最高热力机械载荷的活塞区域,传     

活塞销涂层应用试验研究

基于活塞销涂层考核试验方案,借助摆动摩擦磨损试验机,开展CrN和DLC涂层活塞销应用试验研究。试验摩擦温升及宏观磨损形貌分析结果表明:采用CrN和DLC涂层的活塞销比无涂层活塞销具有抑制温升的作用,CrN涂层活塞销耐磨和抗咬合性更优,而DLC涂层活塞销减摩效果相对更优。     

活塞烧顶的原因分析

发动机活塞烧顶大多发生在活塞顶部和第一、二道活塞环槽处,损坏形式主要有顶面熔洞、穿孔、麻坑和顶部周围处的键槽状缺口、塌陷。活塞烧顶将导致高温燃气窜入曲轴箱、加速润滑的氧化变质、汽缸密封性变差、压缩比下降、燃油燃烧过程变坏、发动机的动力性和经济性下降;严重时活塞开裂破碎,损坏缸套、连杆、曲轴、机体等零部件。 导致活塞烧顶的原因大致有以下几点: 1.活塞顶部积炭严重。活塞顶部的积炭使活塞顶局部过热并产生高温,当局部高温超过材料的熔点时,就会将活塞顶部烧熔形成熔洞。 2.活塞环胶结或断裂。活塞环胶结或     

汽油机活塞传热分析

文章针对汽油机活塞开展传热分析,基于一维性能仿真模型获得有限元分析必要边界条件,运用有限元稳态传热计算活塞温度场,通过CATIA建立活塞三维模型,有限元软件ABAQUS活塞进行温度场计算分析,得到活塞三维温度场,并通过隔热槽的方法降低活塞第一环槽的温度,为活塞机构改进和优化提供了参考。