汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能探析

车辆工程技术
34车辆技术
0　引言
对于汽车内燃机而言影响其寿命的主要原因之一就是摩擦磨损，若是内燃机内部的零件磨损严重不但会对内燃机的性能以及使用寿命造成影响还会导致汽车整体的安全性与稳定性下降。

例如内燃机的活塞若是磨损严重可能会导致内燃机在运行时产生的热量散出的不够及时，从而使活塞的热强度降低。

在这种情况之下，内燃机的拉缸容易发生破裂。

因此，加大对汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能探析，对于国内汽车行业的发展而言有重大的意义。

1　汽车内燃机活塞结构分析
汽车内燃机的活塞一般是由三个部分组成的，分别包括活塞头部、活塞裙部和活塞销座。

活塞从整体外观上来看是这三个部分组成的圆柱体。

活塞的设计考虑到实际使用的环境与要求具有较大的灵活性，会根据不同的条件呈现出不同的构造。

总的来说活塞的头部可以分为活塞的顶端与活塞顶端的一个比较复杂的形状：环槽。

一般来说内燃机活塞的顶端设计采用的大多是平顶设计或者使用与平顶设计相似的设计方案，这一的设计方式是要是为了适应燃烧室内不同的恶劣环境，同时可以在一定程度上缩小顶部与高温气体的接触面积，从而提高应力的均为分布程度。

塞在使用的过程中可能会出现许多问题，比如头部受损出现凹槽。

这一问题会可能会带来漏气甚至是杂质进入到燃烧室等现象，从而降低内燃机的使用寿命。

因此，为了避免这些问题的发生可以在环槽上安装活塞环，通过这一手段来提高内燃机活塞的密闭性。

而活塞环的安装位置就是活塞顶端的复杂形状：环槽，这一设计能够很好地解决以上问题并且提高燃烧气体的利用率，减少爆燃现象的发生。

另外，内燃机的活塞除了头部之外活塞裙部也具有很重要的地位，活塞裙部位于活塞的下方，对整个活塞起到导向作用。

当活塞在正常运行时需要进行往复运动，而这一过程得保持活塞的垂直状态，因而需要依靠活塞裙部的导向作用。

2　提高汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能分析
提高汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能一直以来都是国内外相关科学家的追求，一些科学家在做这方面的研究时，就通过对名铝合金的化学元素进行改造的方式来达到降低重力浇铸工艺这一过程存在的不足。

虽然这一方法有效的提高了汽车内燃机的性能，但是并没有解决活塞的导热性能以及摩擦磨损性能等问题。

于是，许多专家通过研究又提出在铸造汽车内燃机活塞时可以试着使用液态铝合金压铸、挤压这类方法。

但是经过大量的实验在之后还是因为熔液压模过程冷却过快的问题导致活塞壁厚的分布不够均匀，无法大量投入使用。

因此，这一方式到目前为止还没有取得很大的进展。

2.1　汽车内燃机活塞复合材料选择
想要提高汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能，除了借助高科技手段来实现之外，还要注重一些最基本的原则。

比如对于活塞外层表面的复合材料的选择与使用。

内燃机活塞使用的复合材料主要是通过一些物理反应或者是化学反应将两种或者是多于两种不同性质的材料合成为具有新性能的材料，这一材料在汽车内燃机活塞外表层形成。

内燃机活塞的性能如何与外表层的复合材料选择是有很大联系的。

为了使汽车内燃机的活塞在高温的环境下能保持良好的机械性能以及导热性能和减磨性能，并且为了保障汽车在正常行驶过程中的顶部、环区温度与汽车内燃机热应力变化在一定的幅度之内，在选择内燃机活塞复合材料时要充分考虑到材料的膨胀系数、吸热性能、比重以及工艺性能等方面的问题。

另外，不同的复合材料达到的效果不同，要根据实际需要的效果以及汽车整体的性能设计来选择内燃机活塞的复合材料。

比如选择铝基复合材料，主要用来提高活塞的耐磨性能以及活塞的耐疲劳强度，同时还能提高活塞的耐高温性。

总的来说，汽车内燃机活塞复合材料的选择直接关系着内燃机的整体性能所以要综合多方面的因素进行考虑。

2.2　汽车内燃机活塞的表面防护处理方法
通过对汽车内燃机活塞的表面进行防护处理也能很大程度上提升活塞的表面防护与耐磨性能。

使用等离子 Ti+N 共渗的方法来提高汽车内燃机活塞性能，具有很大的实际效用。

首先等离子 Ti+N 本身就具有较高的耐腐蚀性能、以及耐磨性能，通过该方法在活塞表面形成的Ti+N 共渗层，使活塞的复合表面得到改良，能有效提高摩擦磨损性能。

虽然，这一方法比较复杂，过程也比较繁琐，但是对于活塞表面的耐磨性、韧性、耐腐蚀性等都有显著的提高效果，从而也提高了活塞的使用年限与内燃机的使用性能。

3　结束语
上文对汽车内燃机的重要性、以及结构等进行了分析，并且在此基础上对如何提高内燃机活塞的表面防护与耐磨性能进行了简单的介绍，对复合材料选择，等离子 Ti+N 共渗等进行了探讨。

希望本文能为国内汽车行业的发展做出一定的贡献。

参考文献：
[1]姚远.汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能[J].汽车与驾驶维修(维修版),2018(04):150.
[2]于江江,杜超博.汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能研究[J]. 铸造技术,2017,38(06):1352-1355.
[3]钱志轩.汽车活塞销表面纳米复合镀层的制备及耐磨性预测[J].电镀与环保,2017,37(06):8-10.
汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能探析
李绪德
（江苏大学,江苏 镇江 212013）
摘　要：国内的汽车市场非常庞大，经济水平的提高以及巨大的人口基数支撑起了汽车市场的蓬勃发展。

在这种情况之下大力发展国内的汽车制造，补齐国内汽车制造的缺口是重中之重。

无论是对于汽车制造业而言还是对于汽车消费者而言，对于汽车内燃机的性能都是十分关注的。

而活塞作为汽车内燃机主要零件之一，其表面防护及耐磨性能的是否能得到提高直接影响到了汽车内燃机以及汽车发动机的寿命。

因此，本文围绕着汽车内燃机活塞的表面防护与耐磨性能进行讨论，对其表面防护与耐磨性能的提高方式进行浅析。

关键词：汽车内燃机；活塞；表面防护；耐磨性能。