内燃机缸套-活塞环润滑和磨损研究的现状和对策
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上 的研 究 现 状 与 进 展 ， 出 了 目前 研 究 工 作 上 存 在 的 不 足 ， 指 并提 出 了相 应 的 对 策 和 建 议 。
［ 关键 词 ］ 内燃机
缸套一 活塞 环
磨损 润 滑
随着 人们 对 内燃 机 节 能 减排 的呼 声 越来 越 高 ， 内燃 机 的摩 擦 学 问题也 越 来 越受 到 关 注 。缸 套一 活
邓 志 明 欧 阳 光耀 ： 内燃 机 缸 套一 塞环 润 滑 和 磨 损 研 究 的 现 状 和 对 策 活
ｃ — 。 。 。 —‰
设 计 研 究
１ ，
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内燃 机缸套 一 活塞环润滑和 磨 损 研 究 的现 状 和 对 策
邓 志明 欧 阳 光 耀
（ 海军 工程 大 学） ［ 要 ］ 套一活塞环 是 内燃机 中的核心 摩擦 副 ， 究缸 套 一 摘 缸 研 活塞 环 的润滑和 磨损 对提 高 内燃 机 的整 机性 能 意义重 大 。 通过 分析 缸套 一 塞环 润滑状 态和磨损 机理 的 复杂性 ， 活 结合 国 内外在 该领 域
磨合 ； 后 进 入 稳 定磨 损 期 ， 时 间段 内磨 损 的速 然 该 率基 本 保持 恒 定 。 损 量 很 小 ， 也 是用 户正 常 使 磨 这
用 的时 间段 ， 它约 占磨 损 总 时 问 的 ９ ％以上 ； 后 ０ 最
值仿 真 ，计 算 一 个工作 循 环各 阶段 的油膜 厚度 ， 并 把 仿 真结 果 与 商 品 化 的 软件 包 计算 结 果 进 行 了
副 材 料 （ 度 、 性 模 量 、 服 极 限 等 ） 表 面 形 态 硬 弹 屈 、
（ 面形 貌 参 数 、 面 涂 层等 ） 运 转 工 况 （ 度 、 表 表 、 速 载
荷 ） 润 滑 、
状 况 和 工
由于Ｔ 作 条件 恶 劣， 验 再 现性 差 ， 实 凶此有 关 缸
套 一 活 塞 环 润 滑 状 态 的 理 论 主 要 是 基 于 推 测 与 判
环 的磨损 ，
和 其 他 摩
响 Ｉ
图 ２磨 损 过 程 曲 线
２
２１ ０ ０年 第 ６期
擦 副一 样 ， 也符 合 图 ２所示 的过程 曲线 ：
最 开 始 的一 小 段 时 间是 发 动 机 厂 前 的磨 合 试验 期 ． 主要是 为 了把 新装 配 的缸套 和 活 塞环 表 面 的原始 粗糙 峰 快速磨 掉 ， 的两 摩擦 副表 面更好 的 使
州立 大学 的 Ｂ ｏ — ｅ ｔ建立 了有 关缸 套一 ｏｎ ｋ ａ ｔ ｊ 活塞 环 的 ｊ维 弹流 润滑 模 型 ， 三维 有 限元 分析 理论 应 用到 把
气 缸套 弹性变形 的计算 上 。Ｊａａ等１ ａｎ ８ １ 四冲程 中 对一
速 内燃 机缸 套一 活塞环 的 润滑 油膜厚 度 进行 了用 数
滑 （ １是 两 种 比 较 经 典 的 润 滑 状 态 划 分 ）Ｊ 图 ＿。 ２
向 的特 殊 环 境 ， 得 其 润 滑 比较 困难 ， 损 亦 不 可 使 磨
避 免 。如果 缸套一 塞环 磨损 严重 的话 ， 会带 来一 活 还 系 列 的不 良影 响 ． 如 功 率下 降 、 油 量急 增 、 油 例 耗 机
效 途 径 ， 是 实 现 当 前 内 燃 机 节 能 减 排 高 标 准 的 必 也
图 １润 滑 状 态 图
然要 求 。
１２ 缸套一 ＿ 活塞 环 的磨损 机理
１ 缸套 一 塞环 的 润 滑 和磨 损 活
１１ 缸 套 一 塞 环 的 润 滑 状 态 ． 活
影 响缸 套 一 活塞 环 磨损 的因 素很 多 ， 括 ： 擦 包 摩
此 可见 ， 改善 缸 套一 塞 环 的润 滑性 能 ， 活 减少 其摩 擦
损 失 的经 济效 益 潜 力 巨大 可是 缸 套一 活塞 环 常处 于 内燃 机 的 心 脏 部 位 ， 温 高压 、 高 高速 度 且 不断 变
油 环 距 燃 烧 室 远 ， 油 底壳 近 ， 容 易 实 现 流 体 润 离 更
塞 环 是 内 燃 机 中 最 重 要 、 关 键 的 摩 擦 副 之 一 。 缸 最
活 塞 环 的润 滑状 态 具有 很 强 的 随机 性 和非 线 性 性 ．
它 不 仅 在 不 同时 刻 、 同 曲轴转 角 下 不 同 ， 且 即 不 而
使 同一 曲轴 转 角 下 ， 同的 活 塞 环 ． 至 同一 活 塞 不 甚 环 的不 同位 置上 也会 出现 不 同的润 滑状 态 。一般 来 说， 上下 止点 处 速 度为 零 ， 利 于润 滑 油膜 的形 成 ， 不 润 滑 效 果 差 ； 程 中 点 处速 度 最 大 ， 滑 效 果 要 好 行 润 些 ； 一道 气 环 距燃 烧 室 近 ， 第 热负 荷 大 ， 同时距 油 底
壳 远 ， 油 困 难 ， 处 于 边 界 润 滑 状 态 ： 最 后 一 道 输 多 而
套 一 塞环 的摩 擦 功 耗 可 占到 整个 内燃 机机 械 损 失 活 的一 半 以上 。 有研 究 表 明 ， 如果 能 把 内燃 机 的机 械 摩 擦损 失减 少 ｌ ％， 能把 其 耗油 量 降 低 ５ 。 由 Ｏ 就 ％…
Fra Baidu bibliotek
断 。早 期 的不 少 学者 认 为 缸套 一 塞环 主要处 于边 活
作环境等。
缸 套 一 塞 活
界 润滑 状 态 ． 随着 下业 制 造 技 术 和使 用 条 件等 的 但
改 善 ，现 如今 国 内外 理 论 界 已普遍 认 为 缸套 一 塞 活 环 的润滑状 态也 可 以实 现流体 润 滑 。事实 上 ， 套一 缸
上 窜 等等 ， 内燃 机 的经 济性 、 使 动力 性 、 靠性 等 性 可
能 全 面下 降 所 以通 过 对 缸套 一 塞 环润 滑 和磨 损 活
的 系 统 研 究 ，全 面 改 善 该 摩 擦 副 的 摩 擦 学 性 能 ， 不
仅 是提 高 内燃 机 整机 性 能 ， 强 内燃 机 生命 力 的有 增
［ 关键 词 ］ 内燃机
缸套一 活塞 环
磨损 润 滑
随着 人们 对 内燃 机 节 能 减排 的呼 声 越来 越 高 ， 内燃 机 的摩 擦 学 问题也 越 来 越受 到 关 注 。缸 套一 活
邓 志 明 欧 阳 光耀 ： 内燃 机 缸 套一 塞环 润 滑 和 磨 损 研 究 的 现 状 和 对 策 活
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内燃 机缸套 一 活塞环润滑和 磨 损 研 究 的现 状 和 对 策
邓 志明 欧 阳 光 耀
（ 海军 工程 大 学） ［ 要 ］ 套一活塞环 是 内燃机 中的核心 摩擦 副 ， 究缸 套 一 摘 缸 研 活塞 环 的润滑和 磨损 对提 高 内燃 机 的整 机性 能 意义重 大 。 通过 分析 缸套 一 塞环 润滑状 态和磨损 机理 的 复杂性 ， 活 结合 国 内外在 该领 域
磨合 ； 后 进 入 稳 定磨 损 期 ， 时 间段 内磨 损 的速 然 该 率基 本 保持 恒 定 。 损 量 很 小 ， 也 是用 户正 常 使 磨 这
用 的时 间段 ， 它约 占磨 损 总 时 问 的 ９ ％以上 ； 后 ０ 最
值仿 真 ，计 算 一 个工作 循 环各 阶段 的油膜 厚度 ， 并 把 仿 真结 果 与 商 品 化 的 软件 包 计算 结 果 进 行 了
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（ 面形 貌 参 数 、 面 涂 层等 ） 运 转 工 况 （ 度 、 表 表 、 速 载
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状 况 和 工
由于Ｔ 作 条件 恶 劣， 验 再 现性 差 ， 实 凶此有 关 缸
套 一 活 塞 环 润 滑 状 态 的 理 论 主 要 是 基 于 推 测 与 判
环 的磨损 ，
和 其 他 摩
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图 ２磨 损 过 程 曲 线
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２１ ０ ０年 第 ６期
擦 副一 样 ， 也符 合 图 ２所示 的过程 曲线 ：
最 开 始 的一 小 段 时 间是 发 动 机 厂 前 的磨 合 试验 期 ． 主要是 为 了把 新装 配 的缸套 和 活 塞环 表 面 的原始 粗糙 峰 快速磨 掉 ， 的两 摩擦 副表 面更好 的 使
州立 大学 的 Ｂ ｏ — ｅ ｔ建立 了有 关缸 套一 ｏｎ ｋ ａ ｔ ｊ 活塞 环 的 ｊ维 弹流 润滑 模 型 ， 三维 有 限元 分析 理论 应 用到 把
气 缸套 弹性变形 的计算 上 。Ｊａａ等１ ａｎ ８ １ 四冲程 中 对一
速 内燃 机缸 套一 活塞环 的 润滑 油膜厚 度 进行 了用 数
滑 （ １是 两 种 比 较 经 典 的 润 滑 状 态 划 分 ）Ｊ 图 ＿。 ２
向 的特 殊 环 境 ， 得 其 润 滑 比较 困难 ， 损 亦 不 可 使 磨
避 免 。如果 缸套一 塞环 磨损 严重 的话 ， 会带 来一 活 还 系 列 的不 良影 响 ． 如 功 率下 降 、 油 量急 增 、 油 例 耗 机
效 途 径 ， 是 实 现 当 前 内 燃 机 节 能 减 排 高 标 准 的 必 也
图 １润 滑 状 态 图
然要 求 。
１２ 缸套一 ＿ 活塞 环 的磨损 机理
１ 缸套 一 塞环 的 润 滑 和磨 损 活
１１ 缸 套 一 塞 环 的 润 滑 状 态 ． 活
影 响缸 套 一 活塞 环 磨损 的因 素很 多 ， 括 ： 擦 包 摩
此 可见 ， 改善 缸 套一 塞 环 的润 滑性 能 ， 活 减少 其摩 擦
损 失 的经 济效 益 潜 力 巨大 可是 缸 套一 活塞 环 常处 于 内燃 机 的 心 脏 部 位 ， 温 高压 、 高 高速 度 且 不断 变
油 环 距 燃 烧 室 远 ， 油 底壳 近 ， 容 易 实 现 流 体 润 离 更
塞 环 是 内 燃 机 中 最 重 要 、 关 键 的 摩 擦 副 之 一 。 缸 最
活 塞 环 的润 滑状 态 具有 很 强 的 随机 性 和非 线 性 性 ．
它 不 仅 在 不 同时 刻 、 同 曲轴转 角 下 不 同 ， 且 即 不 而
使 同一 曲轴 转 角 下 ， 同的 活 塞 环 ． 至 同一 活 塞 不 甚 环 的不 同位 置上 也会 出现 不 同的润 滑状 态 。一般 来 说， 上下 止点 处 速 度为 零 ， 利 于润 滑 油膜 的形 成 ， 不 润 滑 效 果 差 ； 程 中 点 处速 度 最 大 ， 滑 效 果 要 好 行 润 些 ； 一道 气 环 距燃 烧 室 近 ， 第 热负 荷 大 ， 同时距 油 底
壳 远 ， 油 困 难 ， 处 于 边 界 润 滑 状 态 ： 最 后 一 道 输 多 而
套 一 塞环 的摩 擦 功 耗 可 占到 整个 内燃 机机 械 损 失 活 的一 半 以上 。 有研 究 表 明 ， 如果 能 把 内燃 机 的机 械 摩 擦损 失减 少 ｌ ％， 能把 其 耗油 量 降 低 ５ 。 由 Ｏ 就 ％…
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断 。早 期 的不 少 学者 认 为 缸套 一 塞环 主要处 于边 活
作环境等。
缸 套 一 塞 活
界 润滑 状 态 ． 随着 下业 制 造 技 术 和使 用 条 件等 的 但
改 善 ，现 如今 国 内外 理 论 界 已普遍 认 为 缸套 一 塞 活 环 的润滑状 态也 可 以实 现流体 润 滑 。事实 上 ， 套一 缸
上 窜 等等 ， 内燃 机 的经 济性 、 使 动力 性 、 靠性 等 性 可
能 全 面下 降 所 以通 过 对 缸套 一 塞 环润 滑 和磨 损 活
的 系 统 研 究 ，全 面 改 善 该 摩 擦 副 的 摩 擦 学 性 能 ， 不
仅 是提 高 内燃 机 整机 性 能 ， 强 内燃 机 生命 力 的有 增