浅谈柴油机活塞环的技术发展趋势.pdf

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1、第2期内燃机No．22016年4月Inter尬lcombustionEnginesApr．2016浅谈柴油机活塞环的技术发展趋势赵礼飞。胡必谦，高巧。胡志胜(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230601)摘要：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。关键词：活塞环；材料；表面处理；结构；机油耗；漏气

2、量中图分类号：Tl∽21文献标识码：B文章编号：1000—6494(2016)02—0014—03DeVelopmentTrendforPiston砌ngofDieselEn西neZHAOLifei，HUBiqian，GAOQiao，HUZhisheng(TechnicalCenter，AnhuiJianghuaiAutomobileCo．，Ltd．，Hefei230601)Abstmct：nispaperstudiespistonringtechTlologydevel叩menttrendinlowlubeoilconsumption，lowpistonblow—byand

3、lowresistancef南mmaterial，surfacetreatmentandsmlctureofpistonring．Nodularcastiron肌dstainksssteelare谢delyusedinpistonring，cylin出calsu如ceofpistonringusesCKS、GDC、PVDandtlle珊aIsprayingt0impmVethewe砌biIityandtheservicelife．Ch00singdif￡brentstructI玳ofpistonringandreducingthegapoffirstringcane＆ctiV

4、elyreducetIlelubeoilcons岫ptionorpistonblow_by．1【eyword：pistonring；material；surfacetreatment；smlcture；lubeoilconsumption；pistonblow—by活塞环的主要功用是密封，即防止气缸内的可燃混合气体和高温燃气漏人曲轴箱，同时阻止曲轴箱内的润滑油上窜到燃烧室中，同时也在气缸壁表面涂布一层润滑油，提供适宜油膜。汽车尾气排放法规的升级，整车使用寿命的延长，发动机新技术的应用，对活塞环的发展提出了新的要求，活塞环的发展更加着力于发动机的低机油耗、低窜气量和耐磨损。我们

5、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。1材料活塞环的工作特性要求活塞环的材料具有耐磨性、有一定的弹性和极高的强度，随着发动机爆发压力的提高，活塞环的材料朝着高强度、高耐磨作者简介：赵礼飞(1985一)，男，安徽淮北人，工程师，主要从事内燃机的结构设计。收稿日期：2016—01一04性发展。活塞环的材料从抗弯强度只有500MPa左右的合金铸铁发展到具有1000MPa以上的球墨铸铁，再到具有高抗弯强度和高弹性模量的合金钢。弹性模量也从合金铸铁的100GPa提高到合金钢的200GPa以上，见图l。第一道气环直接面对燃烧室，

6、受到的燃烧负荷最大，因此使用镀铬合金钢或弹簧钢材料等高强度材料。第二道气环受到的燃烧负荷相对较小，断环的风险也较小，因此多使用合金铸铁。但是随着发动机爆发压力的提升，球墨铸铁和合金钢也渐渐应用到第二道气环上。第三道油环多采用合金钢，原因是和铸铁环相比，采用合金钢的油环截面形状l600≈《140()当惫l200奏童1裟藿妻；怨婷一2000／。／，———一’

7、一抗弯强度·弹性模量卜合金铸铁可锻铸铁球墨铸铁合金钢材料规格图l活塞环材料性能发展趋势第2期赵礼飞，等：浅谈柴油机活塞环的技术发展趋势·15·更薄，质量减轻，且刚性好，有更高的弹性模量，提高油环的顺应性，提高刮油能力。2表面

8、处理活塞环表面处理的主要作用是存储时防锈，改善磨合，提高早期抗拉缸的能力。传统的表面处理主要包括镀锡、磷化、黑色氧化、氮化、镀铬。近年来为了提高活塞环的耐磨性能，各个零部件厂还开发了cKs、GDc、PVD、热喷涂等表面处理方法，具体见图2。图2活塞环表面处理的分类及发展镀锡和磷化起到润滑剂的作用，有利于活塞环的早期磨合。黑色氧化用于碳钢环，起到防腐蚀的作用。镀铬和氮化能够提高环的表面硬度，起到耐磨损的作用。CKS是指氧化铝陶瓷的铬层，具体是在镀铬的裂化网格槽中嵌入氧化铝陶瓷粒子，见图3，与单纯的镀铬相比