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减小汽车发动机零部件摩擦力的技术

来源:未知 佚名 2019-03-18 浏览
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  作为减小汽车发动机零部件之间摩擦力的措施大致可分为以下3种。一是减小零部件之间的实际接触面积;二是使零部件之间形成低的剪应力;三是减小零部件之间的输入负载。

  减小零部件的表面粗糙度有助于减小零部件之间的实际接触,在不改变表面最初粗糙度的基础上,通过滑动可以使配对材的表面变得平滑,由此可以进一步降低摩擦力。目前,大部分的发动机缸孔的构造是把由灰口铸铁制作的套管铸入铝合金气缸体内的。铸铁的热传导率(50W/(m·k))比铝材(100W/(m·k))低,而且铸铁的厚度为数mm。最近为提高燃烧室内的散热性,用铸铁套管替代缸孔,对铸铁进行喷镀处理,由此能既提高界面的密封性,又能减薄管壁,大幅度改善该部位的换热和传热。另外,作为喷镀特有的现象是,在膜内导入某种程度的空隙,空隙裸露在表层,可以提高缸孔表面的保油性。由于不需要采用以往那种用发动机缸孔的珩磨网纹加工孔来确保保油性,因此可以使缸孔表面变得平滑。它除了具有上述的传热特性好的优点外,还可以有效降低边界至混合润滑区域的摩擦力。

  关于零部件表面粗糙度凸起间的接触,以包括凸起的整个表面层作为低剪应力材料,作为减小粗糙度和单独降低摩擦力的方法,可以采用固体润滑剂。尤其是,在面压不是那么高的情况下,可以采用所谓的软镀层,即把作为固体润滑剂的颗粒状的二硫化钼(MoS2)或石墨、四氟乙烯分散到聚酰胺树脂(PAI)中的镀膜,或直接把MoS2颗粒对着被加工件高速照射后获得的镀膜等。这种镀膜可以应用于发动机部件中接触面积大的活塞杆、曲轴轴承合金表面层。另一方面,对于面压高的零部件,因此开发了在采用硬质且无润滑的情况下,以摩擦系数与固体润滑剂一样低的DLC镀膜为基础,在润滑情况下可获得相同效果的镀膜。本文要介绍的是不含氢的DLC膜(无氢DLC膜)和含Si的DLC膜(Si-DLC)。两者在表面处理和设计思路方面与以往有很大的不同点在于,镀膜本身都没有单独的特性,与润滑油或润滑油中所含水分的组合,可以明显降低摩擦力。

  为减小活塞环和缸孔间的摩擦力,因此近年来已开始采用CrN膜替代以往的镀Cr或氮化处理技术。镀Cr膜的厚度大约100,而耐磨损性好的CrN膜的厚度很薄只有25,它可减小膜厚度的偏差范围。结果,不改变活塞环张力的下限值,只将中间值设定在小一些,就可减小活塞环和缸孔间的摩擦力。另外,由于CrN膜的磨损量小,因此可以维持活塞环外表面初期的曲率,抑制伴随磨损而增加的接触范围,这一点也有助于减小摩擦力。

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