發動機活塞跟缸體之間的摩擦問題應該如何解決?

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我來分享一下,缸孔和活塞之間磨損問題的完美解決是現代往復活塞式發動機能夠戰勝其他發動機方案,比如轉子發動機,成為最主流的發動機方案的最重要原因之一。

工程師是如何解決這一磨損問題呢?其中最關鍵的技術是採用了缸孔珩磨和活塞環技術。這個技術組合保證了對爆發壓力的良好密封,同時有不會對缸孔產生磨損,下面簡單說明一下這兩個關鍵技術。

1.活塞環技術

現代汽車發動機一般是往復活塞式發動機,活塞靠活塞環產生的密封,把燃燒產生的氣體力從活塞傳遞到連桿,然後再傳遞到曲軸,驅動曲軸做功。一般有3道環,由兩道氣環來起密封作用,另外,有一個油環負責把缸孔上多餘的飛濺的機油刮下來,防止機油進入燃燒室燃燒。

汽環靠燃燒氣體的壓力,將其緊緊壓在缸壁上實現密封,這一設計的精巧之處在於燃燒氣體爆發的壓力越大,活塞環被壓在缸壁上的力也越大,密封就越好。

活塞環安裝在活塞環槽中需要有一個開口,這個開口會洩露燃燒的高壓燃氣,所以要設計第二道汽環來進行進一步的密封,另外兩道汽環密封后,能通過活塞環開口洩露過來的燃氣就很少了。這些洩露過來到曲軸箱的燃燒氣體就是活塞漏氣Blowby。圖1~圖4

可以想像一下這樣的高壓氣體把活塞環壓在缸孔高速運轉如何潤滑?這還真是個難題。

2.缸孔珩磨技術

活塞環在保證密封能力的同時利用缸孔珩磨技術來提供潤滑,這個技術組合保證了對爆發壓力的良好密封,同時有不會對缸孔產生磨損。仔細觀察汽缸孔上會看到交叉的紋路,但是收摸的話有感覺是光滑的,這些紋路是故意加工上去的,這個工藝叫珩磨。珩磨工藝的目地是利用紋路行程的微溝槽來儲存機油,給活塞和活塞環環提供潤滑。這也就是為什麼發動機能夠運行幾十萬公里而缸孔不會產生明顯磨損的原因。

珩磨工藝有一系列參數來控制微溝槽的角度,深度,容積等,這些參數經過幾十年的摸索和平衡形成了一定的設計經驗值。

可以簡單理解一下,如果珩磨微溝槽中儲存的油多了,這部分機油在每次做功衝程活塞下行時都會接觸到高溫燃氣,會被燒掉,燒的多了機油消耗肯定會大。反之,如果微溝槽中的機油儲存不足,肯定會引起磨損問題,肯定會影響缸孔的壽命。因此,珩磨技術是缸孔加工的最關鍵技術。圖5~圖8

珩磨除了傳統的平臺網紋珩磨外,還有激光珩磨,就是用激光在缸孔表面加工出很多的微孔洞,來儲存潤滑油,提供潤滑。圖9

以上信息供大家參考,歡迎討論。對發動機感興趣的朋友可以關注我,每週會發布發動機技術的專業解讀,謝謝支持!











銳引擎


發動機活塞跟缸體之間的摩擦是不可避免的,並且這部分是發動機中最大的摩擦副,大約佔發動機整個摩擦損失的30%~40%。所以,降低這個部位的摩擦是提高發動機熱效率的一個重要方面。

發動機活塞跟缸體之間並不是全面接觸的。正常情況下活塞與缸套之間有0.01~0.05mm的間隙,活塞頭部由於有活塞環的支撐,一般不會與缸套發生接觸摩擦,絕大多數的摩擦都是在活塞裙部發生的,並且都是在側壓力方向;另外,活塞環與缸套之間的摩擦也佔了很大一部分。

為了減小這部分的摩擦損失,活塞在設計和加工製造時就採取了一些技術措施,比如使用半拖式活塞,以減小摩擦面積;在活塞裙部鍍錫或鍍鋅,可以避免在潤滑不良的情況下運轉時出現拉缸現象,也可以起到加速活塞與氣缸的磨合作用;在活塞裙部塗覆石墨,石墨塗層可以加速磨合過程,可使裙部磨損均勻,在潤滑不良的情況下可以避免拉缸;在活塞上加工出細小的儲油槽,以改善潤滑;設計合適的活塞環形狀,以加強潤滑、改善磨損,等等。

在使用中主要是加強這部分的潤滑,要求使用合適粘度的機油,增設機油噴嘴,冬季適當熱車等。另外有些車型的缸套加工成網紋形,可以存儲一定的潤滑油,改善潤滑,但是這樣會增加機油的消耗量。


老侯解車



發動機活塞和氣缸之間的摩擦這個真解決不了,這是活塞發動機結構原理導致的,想避免摩擦產生是不可能的,最多可以降低摩擦而已。
現在的活塞在裙部都會有耐磨塗層,這樣有助於降低活塞在上下運動過程中的摩擦,除了這個塗層之外只有依靠機油來提供潤滑降低摩擦力了。機油可以提供活塞和氣缸需要的潤滑保護,降低發動機磨損延長髮動機使用壽命,所以使用優質機油才是降低摩擦最好的方法。


除了這些還可以使用陶瓷機油添加劑降低發動機磨損,使用陶瓷
機油添加劑以後,在發動機零件表面就會形成一層陶瓷保護層,這樣發動機零件就不會直接接觸了,而是兩個陶瓷保護層在摩擦,而陶瓷的摩擦係數要更小,所以發動機運轉阻力就會更低,使用陶瓷添加劑以後對提升發動機動力也有一定效果。


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老的技術比如缸筒網格珩磨等這裡不提,說說新的技術應用,有陶瓷氣缸 這裡說的陶瓷不是吃飯的碗 而是在缸筒內壁添加稀土材料高溫燒結 形成了一層耐高溫耐摩擦的塗層 摩擦係數遠低於金屬 耐磨性也遠高於金屬 還有活塞採用陶瓷噴塗外壁,裙部採用非金屬的無機塗層 類似不粘鍋的那層塗層,採用超薄的活塞環減少摩擦力 另外機油的新技術的採用 也降低的摩擦阻力 全合成機油採用人工合成基礎油,添加各種耐酸鹼氣泡抑制劑等合成的機油 較過去的機油有更低的粘度 如日系推廣的節能機油0w20粘度,也是有效降低了所有摩擦副的阻力 以後還會有0w15或0w10的更低機油規格 也是有效降低缸筒活塞之間的摩擦阻力 提高熱效率。但這些技術已經達到極致 難以再提高內燃機熱效率 我這裡提一下的是 以後的發展方向絕不是純電動引擎,因為電池容量的限制 是遠無法達到燃料的能量密度的 這也是豐田這個超級保守企業 對於未來汽車發展規劃中 沒有純電動這一項 而是走了強混動的雙擎,或者氫燃料引擎 但是國家的大方向還是要大力贊同的 就是降低對石油的依賴


風之西風


摩擦是不可避免的事情,為了使愛車發動機能更好的工作,第一,使用和發動機匹配的高品質機油,。第二,每次冷車啟動後,必須熱車一,兩分鐘,讓機油充分潤滑各部件,並且起步後,保持發動機低轉速運行一段距離,方可正常行駛。第三,養成勤檢查機油的好習慣,切忌猛加油,急剎車,儘量讓發動機保持平順工作。最後,祝您生活愉快!


劍走偏鋒153984135


活塞和缸壁摩擦是不可避免的,減小摩擦的方式是靠機油在缸壁形成油膜,減小摩擦,所以一定要注意按時更換機油,避免機油出現潤滑性下降,還有汽車在冷車時候一定要熱車後才開始行駛,這也保證機油能夠建立起需要的壓力,保證運動部件都能夠得到油。


我的自媒體不同的世界


活塞和缸壁摩擦是不可避免的,減小摩擦的方式是靠機油在缸壁形成油膜,減小摩擦,所以一定要注意按時更換機油,避免機油出現潤滑性下降,還有汽車在冷車時候一定要熱車後才開始行駛,這也保證機油能夠建立起需要的壓力,保證運動部件都能夠得到油。


汽車維修老匡


熱車不管冬天夏天都是必備環節,不是有的磚家說的只要啟動轉數降下來就可以走了,人運動之前還要做好熱身,何況機械的東西,更要預熱好。才能保證發動機用的時間長。


Leo30519955


這種摩擦是不可能完全避免的,只能儘量保養好,避免因為保養不當加劇發動機零部件的磨損,保養好的話是可以延長機動車或者是其零部件的使用壽命的,希望我的回答能幫助你解決問題


WCM5201314PSJ


這個部位的摩擦主要是靠機油潤滑來減小的,如果出現摩擦大的情況,應該判斷機油是不是不夠或者機油有雜質,雜質進入氣缸會增大摩擦,而機油不夠就達不到良好的潤滑效果。

日常使用時要養成熱車的習慣,讓機油先進入氣缸,也要定期更換機油


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