汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上三道矮活塞環(huán)組解析

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1、當(dāng)今，企球保護(hù)環(huán)境的呼聲越來(lái)越強(qiáng)烈，尤其要求降低汽汕機(jī)汕耗。其具體措施就是減小活塞環(huán)的側(cè)面總張力以及采川低摩擦系數(shù)的材料等來(lái)減少摩擦損失。減小總張力的方法有兩個(gè)：一是通過(guò)降低活塞環(huán)的高度確保與氣缸壁接觸表面的壓力,同時(shí)通過(guò)減小張力降低環(huán)商度;二是把歷來(lái)的三道環(huán)組改成兩道環(huán)組來(lái)實(shí)現(xiàn)兩道環(huán)化。另外，要求低摩擦系數(shù)材料硬度高，表面粗糙度?。ú捎秒x子噴鍍等）。通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)了三道矮環(huán)的機(jī)油消耗和密封性能。尤其注重頂環(huán)的工作狀態(tài)，證實(shí)了活塞第二道環(huán)岸的剛性和性能的穩(wěn)定性。頂環(huán)的工作狀態(tài)及密封性能頂環(huán)高度為1.2mm及0.8mm吋

2、，證實(shí)了該環(huán)工作狀態(tài)從密封性能。首先，在（圖I）所示單體試驗(yàn)機(jī)上證實(shí)了燃?xì)鈮毫ψ饔孟马敪h(huán)閃、外圓面的工作狀態(tài)。高度為1.2mm的頂環(huán)與尚度為0.8mm的頂環(huán)相比較，受到燃?xì)鈮毫ψ饔脮r(shí)，環(huán)商1.2mm的環(huán)閃圓而上浮，環(huán)扭曲。這是由于活塞環(huán)剛性不足，從而使下側(cè)而的密封性惡化及環(huán)槽凹而磨損所引起的。I卩nunydir:'55二邊.■■■■■■—r,t-沁卜2.1.k工次c-e?J二iC”45?，丄f門(mén)

3、厚度（從S.lrnm-^.Grnm），這樣就在一定程度上克服了內(nèi)圓面上浮的缺陷。這是由于提高環(huán)斷面抗撓剛性后，減小了環(huán)的扭曲度。此外，燃?xì)鈮毫οr(shí)，頂環(huán)雖上浮，但這是頂環(huán)因第二道環(huán)岸受到燃?xì)鈮毫ψ饔枚で?，待燃?xì)鈮毫οr(shí)即可恢復(fù)原狀（圖3）。提高第二道鉿岸的剛性后，即使受到燃?xì)鈮毫ψ鞔?，也是整個(gè)環(huán)被壓下，于是矮的頂環(huán)內(nèi)圓囬米上浮（圖4）。BxT：O3x3.1Is兩道環(huán)式活塞加厚第二道環(huán)嗜時(shí)的頂環(huán)工作狀態(tài)但是單純?cè)黾拥诙拉h(huán)岸的高度，由于活塞加長(zhǎng)，與輕量化要求相矛盾，難于在實(shí)際上運(yùn)川，故有必要采取帶有溝槽的活塞提高

4、笫二道環(huán)岸剛性的其他措施。實(shí)機(jī)密封性能試驗(yàn)與單體試驗(yàn)結(jié)果相同，在高速、高負(fù)荷工況下，矮的頂環(huán)會(huì)由于剛性不足而扭曲，從而加大漏氣量，因此要減小環(huán)的厚度，才能減少漏氣量。另外，在高速，輕負(fù)荷工況下，由于環(huán)的慣性質(zhì)量變輕，與高度力1.2mm的環(huán)相比較，矮環(huán)的漏氣量趨于減?。▓D5）。頂環(huán)BXT=1.2X31心無(wú)負(fù)荷圖3實(shí)機(jī)漏氣饋的測(cè)定對(duì)頂環(huán)槽的影響由于頂環(huán)矮，在燃?xì)鈮毫ψ饔孟?，環(huán)向下方扭曲的傾向人，因此可以確定在實(shí)機(jī)上活塞環(huán)槽的磨損情況。圖6示出頂環(huán)高度為1.5mnU.2mm和0.8inm時(shí)的環(huán)槽磨損狀況。其特征為環(huán)槽上面內(nèi)

5、圓lii凹處磨損，外圓面喇叭狀磨痕變多。閣7示出缸徑與不同商度的頂環(huán)槽磨損率的關(guān)系。環(huán)槽磨損率=環(huán)槽磨損量/（運(yùn)行時(shí)間）1/2環(huán)高度為1.5min時(shí)缸徑與環(huán)槽磨損率無(wú)關(guān)，環(huán)高度為1.2mm及1.0mm的矮環(huán)與缸徑關(guān)系很大。若環(huán)槽磨損量目標(biāo)值設(shè)定為20pm/100h以下，則頂環(huán)島度在1.2mm以下時(shí)可設(shè)定缸徑界限在80mm左右。圖8示山在圖7的基礎(chǔ)上繪制的缸徑/頂環(huán)高度與頂環(huán)槽磨損率的關(guān)系，從圖中看出缸徑/頂環(huán)高度在65左右磨損率界限處。另外，與經(jīng)鋁陽(yáng)極化處理（提高環(huán)槽耐磨性的措施）的活塞相比較，上述一種活塞環(huán)槽的磨損

6、率可減少一半左右。圖9示出頂環(huán)敁度/高度與頂環(huán)槽磨損率的關(guān)系。敁度/高度值越小，環(huán)槽磨損量越小。這可從考慮到加大斷囬的抗撓剛性，從單體試驗(yàn)評(píng)價(jià)所見(jiàn)到的環(huán)的工作狀態(tài)加以說(shuō)明。根裾上述，矮的頂壞，必須考慮活塞頂壞槽磨損情況，從目前情況來(lái)看，應(yīng)考慮采用不同缸徑及環(huán)的厚度及矮環(huán)的尺寸界限。JUfihrsUG“.SP2材料如踱誇?i’SP3材料*某化來(lái)經(jīng)鋁陽(yáng)極％jffc處理T經(jīng)鋁陽(yáng)極化處4理hr°5055GZOum/IOOh606^"G?5EOE590%)00105HO缸徑/頂環(huán)高圖8缸茂/頂環(huán)高度與頂環(huán)槽磨損率的關(guān)系as

7、tSP2W'料+鈹鉻351.0*▼、'V)im/iooh""201垂d頂環(huán)厚/茄圈9頂壞學(xué)度/高度與頂環(huán)的磨損軍m系0?V0‘-，：0III:!4籲2圖10第二道環(huán)?(rnrn)第二道環(huán)苡度幻機(jī)治竓W的關(guān)系第二道環(huán)對(duì)機(jī)油耗量的影響活塞采用矮的第二道環(huán)時(shí)，應(yīng)保持第二道環(huán)刮油下落的功能，而社，為防止環(huán)外圓樓邊刮油上簾，必須防止環(huán)外圓整個(gè)錐面接觸。因此，就應(yīng)考慮在加工工藝及運(yùn)行中防止環(huán)外圓整個(gè)錐而接觸，不能加大環(huán)外圓錐度。而且由于加大環(huán)外圓錐度，活塞在上升行程屮第二道環(huán)外圓錐面歷來(lái)都帶油膜，起到油楔作用，活塞的第二道環(huán)岸汕

8、壓上升，從而使機(jī)油從頂環(huán)外圓面和側(cè)面大量進(jìn)入燃燒室，因此機(jī)油的耗量大（圖10）。第二道的圓周錐度，以從歷來(lái)30分改力1度30分最佳，一旦超過(guò)上述角度，機(jī)油耗量就加大。根據(jù)上述，第二道環(huán)的最大商度不應(yīng)超過(guò)1.2mm，并經(jīng)試驗(yàn)找出最佳錐度。圖11汕環(huán)商度和張力與機(jī)濁耗里的關(guān)系[□離速一定速,節(jié)氣門(mén)全開(kāi)組合油環(huán)況H定規(guī)髙度,mm2.8?Z02.020