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-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。     

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。     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明,类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦,并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显,尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实,类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动,减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

降低发动机摩擦的表面处理技术

降低油耗和提高功率一直是发动机工作者努力追求的目标之一,降低摩擦对减少能量损失具有非常重要的作用,以下就降低摩擦因数的表面处理技术作一简述.     

柴油机钢活塞的摩擦特性

据预测,卡车柴油机功率的提高会进一步增加铸铁活塞和钢活塞的需求量,因而对活塞的润滑状态进行了研究。采用浮动衬套法对铸铁活塞和钢活塞的摩擦特性进行了测量分析,为了便于比较,也给出了传统铝活塞的摩擦特性。为了分析活塞的摩擦特性及研究中的新发现,对活塞的二阶运动也进行了测量分析。研究结果表明,铸铁活塞在压缩上止点为边界润滑状态,其原因可能是活塞与气缸套间隙过大导致活塞倾斜角度过大,钢活塞由于裙部机油润滑充分,在上止点及下止点处于流体润滑状态。     

低噪声活塞——降低活塞销的拍击噪声

相比全浮式活塞销结构,半浮式活塞销具有成本上的优势,但存在活塞销拍击噪声的问题。针对这一问题,分析活塞销发生噪声的机制,同时,开发了一种优化的半浮式活塞销结构。通过测量活塞与活塞销的动态,并与全新的发动机润滑油动态可视化技术(光纤光缆连接法)相结合,分析了活塞销的噪声发生机制。采用光纤光缆连接法,不仅可实现发动机润滑油的可视化研究,还能在实际的发动机运行条件下,利用粒子跟踪测速技术,测量润滑油的流量矢量。上述研究结果与众多的活塞参数研究相结合,有助于通过计算机辅助工程优化活塞形状。本次研究的结果是,经优化的半浮式活塞销结构具有与全浮式活塞销结构相同甚至更低的噪声水平。     

活塞热变形和摩擦研究

一般认为活塞组摩擦损失占发动机总机械功率损失的很大比例。在工作温度下,保持适宜的工作裙部型面和裙部与缸套之间的间隙,对于减少活塞摩擦是非常必要的。现代汽车发动机活塞是由铝合金制成,其热膨胀系数比发动机缸体常用的铸铁材料的热膨胀系数高80％。因此,发动机工作状况时的工作间隙与设计间隙回然不同,所以很需要一个能够计算活塞热膨胀的方法。 本文中,提出了一种三维有限元模型,用来计算活塞的工作温度及其相应的热膨胀,所说的活塞具有不对称的结构特点,如贯通槽、钢嵌片和活塞销座。模型可以用来进行裙部型面的设计,而型面设计很有潜力,能减少磨合时间,减轻摩擦和使活塞的敲击声降至最低限度。     

可降低油耗的汽车钢活塞

从铝到钢,活塞材料从一种转换为另外一种,提高了功率,改善热动力效率。结合合适的活塞设计,降低摩擦功率损耗是一项重要的开发目标。根据应用配套情况,具有钢活塞的发动机可以降低高达4%的油耗。2014年,KS Kolbenschmidt所开发的汽车钢活塞将在一家著名OEM厂商开始量产。     

抗磨损低摩擦的活塞裙部涂层

介绍了一种经久耐用的可以减小汽油机摩擦功和CO2排放的新型抗磨损低摩擦的活塞裙部涂层。适应了当前高强化发动机和节能减排的市场需求。     

降低发动机摩擦损失的研究

<正> 根据过去工作的经验而整理出摩擦损失在发动机全部损失中所占的比例(见表1)。 表1是著名流体润滑理论学Pinkus和本、斯泰特大学的Klaus分别发表的摩擦损失比例数据,前者是EPA(美国环保局)市内和高速公路混合实车行驶试验测得的数据,由表1可知,每加入100份燃料的能量,得到的指示功为38马力,而输出功只有25马力,后者是车辆等速(80公里/小时)行驶时测得的数据。两者摩擦损失所占的比例相当接近。     

基于有限元的活塞组摩擦产热计算分析

基于有限元方法建立了活塞组摩擦产热计算模型,通过发动机工作过程的计算得到了活塞组摩擦产热计算所需的运动学和动力学边界。以某12缸增压柴油机为研究对象,计算得到了标定工况下其活塞组瞬时摩擦力及瞬时摩擦产热功率随曲轴转角的变化,活塞组平均摩擦产热总功率及其在活塞环、活塞裙部、气缸套的分配,以及活塞组摩擦产热所导致的活塞组、气缸套温升情况,计算分析了转速和负荷对活塞组摩擦产热的影响。     

基于动力学仿真的活塞组件摩擦损失研究

活塞及环组的摩擦损失是影响发动机机械效率最重要的因素之一。文章通过活塞及环组动力学仿真,讨论了配缸间隙、活塞群部型线、环张力及环轴向宽度等设计参数对活塞环组系统摩擦损失的影响,为减小发动机摩擦损失、降油耗提供设计指导。案例结果显示,在额定工况下,裙部型线优化对减小活塞及环组系统摩擦损失的贡献最大(达47%),调整配缸间隙为上限时可带来17%的收益,而调整油环环张力和一环环宽带来的总收益约为4%～8%。     

S30减震器中活塞的摩擦磨损分析

以S30减震器活塞低速运动为研究对象,采用Solid Works软件建立了简化减震器三维模型,利用ANSYS workbench软件对减震器做了静力学接触应力运动仿真分析。结果表明:减震器活塞在低速工况下,侧向力为零的节点处载荷增大致使活塞裙部应力集中发生变形严重;最终得出,活塞磨损状况随侧向力为零时所受载荷增大加剧。     

活塞技术的发展

<正> 在发动机部件设计中,许多重要的技术改进都是在活塞上实施的,各种改进活塞性能的措施使各制造厂形成了新的活塞设计思想。每种新设计的活塞都有助于提高发动机性能,延长寿命,降低噪音,等等。本文简述了Alpignano工厂关于活塞设计方面的最新发展。 Assymetric活塞 这种新活塞的特点是活塞裙部受推侧的椭园度与非受推侧的不同。受推侧承受了较重的负荷,因此比非受推侧产生更严重的变形。     

降低汽油发动机摩擦的活塞环涂层

辉门已研发出一种名为Carboglide的活塞环涂层系统,可降低高负荷汽油发动机摩擦,并进一步降低环组和气缸运转表面间的摩擦损失。Carboglide涂层以碳为基体,特定层结构具有定制的组分,加上经过相应修正的活塞环设计,使燃油效率最高可提高1.5%。     

先进的活塞技术

西德卡尔本史密特公司(KS)是以生产活塞而闻名于世。生产的活塞直径从20—620毫米,年产量达三千万只。近些年来,他们在活塞技术方面又有新的进展,研制了一些新的活塞,其中包括增强纤维铝活塞、陶瓷活塞和组合式铝活塞;此外,在双环活塞、蝶形节油活塞和非对称活塞的技术方面,在世界都处于领先地位。蝶形活塞(附图1)是最近几年在节油