浅谈发动机轻量化趋势于活塞环的影响

本文简单介绍了发动机轻量化趋势,并就此趋势具体分析了其对活塞环的影响.力图理顺如下关系:发动机轻量化及其性能提高的要求导致活塞环薄型化,为满足薄型化设计采用钢质活塞环材料,为改善钢质材料的耐磨性和抗咬合性,其表面处理逐步高档化.     

浅谈柴油机活塞环的技术发展趋势

从活塞环的材料、表面处理和结构三个方面来研究活塞环在低机油耗、低漏气量和耐磨损方面的技术发展趋势。球墨铸铁、合金钢材料广泛应用在活塞环上,活塞环外圆面使用CKS、GDC、PVD和热喷涂工艺,提高了活塞环的耐磨性,提高了使用寿命。根据需要选择不同的活塞环结构,减小第一道气环闭口间隙,能够有效降低机油耗或者漏气量。     

活塞环用Cr—N系等离子喷镀薄膜的开发

1前言 为了提高汽车发动机活塞环的耐久性,其表面处理一直使用镀铬手段。但是,随着发动机的高功率化和高性能化,用户对活塞环的要求是,进一步提高其耐磨性和抗拉缸性。为此,发展了喷镀、氮化和复合分散镀层等表面处理,并投入市场。但是,为了达到今后高性能化,长寿命化和地球环境保护的要求,需要有排气清净和低燃料费用的发动机,使用这种的发动机,就要求活塞环的耐磨性和抗拉缸性有一个跳跃式的提高。 面对上述要求,对活塞环的新表面处理发展了Cr-N系等离子喷镀薄膜。     

活塞环等离子喷钼工艺对涂层性能的影响

活塞环外圆面喷钼处理是继外圆面镀铬处理后的又一种表面处理新技术、新工艺。国内有记载的仅用于大功率柴油机或中小功率柴油机上。运用在高速、高强化轿车发动机上,也是近几年随轿车引进高档次的发动机后开始的,其抗熔着磨损性、抗热震性、耐热性、活塞环机械性能等是镀铬处理难以相比的。本文介绍了我们研制等离子喷钼活塞环的工艺过程。涂层与基体间的结合强度和涂层的显微硬度是等离子喷钼活塞环的两项关键性能,它们将直接影响活塞环装机后的可靠性和耐久性。通过大量的工艺试验和总结分析,我们找出了喷钼工艺对轿车发动机用活塞环涂层结合强度及显微硬度诸性能的影响,进而对喷钼工艺进行了总结优化。依此试制的CA488及切诺基轿车发动机活塞环经装机,试验,完全满足引进机型活塞环国产化需求和主机使用性能要求。     

磷化对喷涂钼粉活塞环粘接性能的分析

1概述活塞环在内燃机中有着极为重要的作用,活塞环工作特性的好坏直接影响发动机的性能。活塞环主要有以下几项功能:保持气密性、均匀分布润滑油、传热作用及支撑活塞。活塞环随同活塞在气缸里做往复运动,是发动机中工作条件最恶劣的部件之一,而且寿命最短,特点是工作温度高,且在很高的机械负荷下高速滑动,遭受强烈磨损。提高活塞环的性能是提高发动机工作性能的关键。为提高活塞环的使用寿命,常在活塞环的工作表面镀覆耐磨材料,如磷化、喷钼、镀铬、氮化、渗陶瓷等。磷化,是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理,发生化学反应,而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法,所生成的膜称为磷化膜。磷化的主要目的是增加涂膜附着力,提高涂层耐蚀性。磷化在活塞环的表面处理过程中有着不可忽视的地位。它可以改善活塞环的初期磨合性能,提高活塞环的防锈性能和储油性能,使活塞环具有优良的不粘接性。喷涂钼合金粉,简称喷钼,是将活塞环外圆先车出一道凹进去的糟,然后采用表面喷涂工艺喷涂金属钼合金粉。其表面及基体具有多孔性,经喷钼处理的活塞环具有很强的抗磨损能力,因而喷钼处理活塞环被广泛应用于各种高速发动机、增压发动机上。这样的活塞环能起到储油、耐高温、耐...     

柴油机活塞环新材料和镀层

一、前言 活塞环虽然从外形上看是非常简单的零件,只是作为两个同心往复运动表面之间的环形密封,但在现代柴油机中起着复杂的作用。在燃气一侧的环境是恶劣的,因此在发动机循环的各个阶段以及各种使用条件下,在两个表面之间保持连续油膜是困难的。尽管如此,在长时期的使用中还必须具有低的磨损率以延长使用寿命。 这个难密封的问题通常采用中磷铸铁活塞环和类似成分的缸套配合来解决。然而随着战后柴油机的发展,需要采用表面耐磨的活塞环镀层和高强度材料。     

YH-11合金铸铁活塞环的开发应用

重点阐述了利用我国现有的优质生铁、合金原材料，严格控制炉前铁水的CE值．加入适量的合金元素，采用单体椭圆铸造工艺和复合孕育处理铁水，在先进的铸造工艺和熔炼工艺设计基础上，控制铸造活塞环的显微组织，研制开发了YH-11材料活塞环，并批量生产，在先进的汽车发动机上得到推广应用。     

活塞环材料

本文较全面介绍了钢、铸铁活塞环材料的机械性能、金相组织，材料的使用性能、热稳定性、线膨胀系数、热导率，活塞环材料的磨合性、耐磨性、减磨性、抗熔着磨损性、耐蚀性，环的断裂等，介绍了钢的可绕性、铸铁的铸造性能、热处理对材料性能的影响，材料的机加工性能及可表面处理性等。供活塞环设计、制造、使用人员参考。(本文内容较长，将分3期连载)     

现代钢质活塞环的发展和应用

本文介绍了现代钢质活塞环材料及表面处理,钢质活塞环的发展和应用,现时指出在现代发动机某些产品领域钢质环将逐渐替代铸铁环的趋势.     

高性能发动机活塞环的新进展

目前,高速汽车柴油发动机平均有效压力已达到200磅/吋~2,实验用发动机甚至采用更高的压力。 显然,随着新发动机的出现,我们正在从材料的耐久性,和有效密封的精度方面进行工艺改进,以进一步提高发动机寿命。 生产活塞,活塞环,和汽缸套的配件制造厂深知这些问题的重要。已经而且还在进行大规模的研究,以满足高压缩,高点火压力发动机对另部件耐久性的要求。本文: 1、介绍两种新研制的、大功率活塞环涂层材料。 2、将它们的性能与现在使用的铬和钼涂层进行比较。 3、讨论以提高大功率柴油机耐久性为目的的摩擦付的新要求。 为改进活塞环涂层材料,首先来了解一下两种已采用的活塞环硬质涂层的性能。     

用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

内燃机活塞不稳定传热数值分析方法

在轴对称不稳定热传导有限元分析模型的基础上,着重分析了内燃机活塞与缸套耦合系统的不稳定传热的各种情形,划分了活塞的网格,考虑了燃气与边界的对流和热辐射非线性热交换条件下运动着的活塞、活塞环与缸套之间的相互作用和影响,可以预测上述系统各部分的温度波动分布,瞬态温度场以及瞬态热流分布。     

渗浸陶瓷活塞环

利用低温(<300℃)等离子化学气相沉积技术,在活塞环表面生成一层双向扩散的微晶体与网状结构并存的氮化硼—氮化硅金属复合陶瓷层,提高环的表面硬度、耐磨性,降低摩擦系数。在镀铬环表面生成复合陶瓷层后,常温下导热系数可提高42%,并随温度升高呈指数规律上升,从而减少环的工作温度,减少形变,提高气密性,改善发动机整体性能。使用渗浸陶瓷活塞环,发动机可高效节油,提高使用寿命,改善尾气排放。     

活塞环-气缸套润滑摩擦研究

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。在内燃机实际运行过程中,缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间动接触导热直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中的不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。在传统的活塞环组稳态热混合润滑的基础上,考虑到活塞组一气缸套动接触系统瞬态传热,建立了活塞环组的非稳态热混合润滑、摩擦数理模型及数值方法。运用该方法可模拟出活塞环组润滑、摩擦特性,并可预测出不同瞬时润滑油膜的温度场、压力分布、油膜厚度、摩擦功和摩擦热等重要参数。     

活塞环摩擦热对燃烧室部件耦合系统的传热影响模拟研究

在内燃机传热全仿真模拟研究中考虑了环组摩擦热的影响,建立了一整套有关环组摩擦热处理子模型：1）活塞环－气缸厌的混合润滑模型;2）摩擦热计算模型;3）摩擦热在活塞组和气缸厌间的分配模型;4）摩擦热在活塞组和气缸套上的分布模型。利用这些模型,模拟了125风冷柴油机环组摩擦热对活塞组－气缸套耦合系统的传热影响。     

基于传热系数反求法的船用柴油机组合活塞热分析

建立了柴油机组合活塞的2D有限元模型,并利用传热系数反求法对该模型进行热分析。在仿真分析中,将活塞头部外表面传热系数定义为设计参数,实测温度与仿真温度的差值定义为目标函数。通过仿真计算得到了活塞头部外表面传热系数的分布,并利用反求法得到的传热系数对有限元模型进行热分析,仿真结果与实测温度吻合;传热系数反求法收敛迅速,可以有效用于活塞及其他内燃机零部件的温度分布和热负荷分析。     

BN-SIN薄膜陶瓷活塞环表面处理技术

利用低温(<300℃)等离子化学气相沉积技术(P-CVD),在活塞环表面生成双向扩散的金属陶瓷复合层,试验和实际运用表明该技术能提高活塞环的表面硬度、耐磨性、导热性和韧性,并降低金属磨擦系数,从而降低活塞环的工作温度,减少变形,提高气密性,改善发动机整机性能和排放,提高活塞环的使用寿命。     

活塞环表面等离子喷涂强化及耐磨性能的研究

采用等离子喷涂技术,在活塞环表面喷涂一层Mo+28%NiCrBSi复合材料,并对复合材料涂层的金相组织、硬度、抗咬死和耐磨性进行了实验研究。结果表明采用等离子喷涂工艺制备的Mo+28%NiCrBSi复合材料涂层具有良好抗咬死性及耐磨性,是目前理想的活塞环涂层。     

Thermal analysis on piston of marine diesel engine

In this paper, an inverse heat transfer method is employed to conduct thermal numerical analysis on a 4-ring articulated piston of marine diesel engine. The secondary motion of piston and piston ring, and the lubrication oil film has been considered in estimating the coefficient of heat transfer values. Specially manufactured metal plugs were installed in the head of an articulated piston and the piston skirt to measure the temperature distribution of them. A Series of thermal couples were used for cylinder temperature measurement. The boundary condition for numerical simulation is verified with experiment result and applied to predict the temperature distribution of a new piston design which had small change of piston head profile and one less ring scheme. Reasonable agreement was obtained between prediction and experiment for the new design. Experiment result showed increase of temperature in low-temperature area and decrease of maximum value in high-temperature area. The thermal load of the top ring for new piston was lower than old one. The new design had some potential of intensifying improvement from the view point of piston thermal load.     

ω型柴油机活塞温度特性计算机模拟

活塞作为内燃机最重要的受热零部件之一,长期处于恶劣的工作环境中,承受着很高的热负荷,容易形成热疲劳而损坏.本文在相同的稳态边界条件下,研究柴油机ω型活塞三种不同的设计方案:方案1,对活塞内腔做喷油冷却;方案2,给活塞加内冷却油道强迫冷却;方案3,给第一道环槽镶中空环槽镶圈.利用有限元ANSYS软件分别对三种方案进行模拟仿真,获得其温度特性,由此可为该型活塞的结构优化提供参考依据.