PVD镀层的低摩擦活塞环--降低摩擦

liuxianglong

Reduce Friction 减少汽油机燃油消耗

在内燃机中，活塞环磨损对发动机整体燃油消耗有着非常重要的影响。近几年来，马勒应用集成数值模拟技术和发动机试验系统地开发了低磨损功耗环组。


降低油环

相对较高的油环切向弹力是发动机磨损的一个重要原因。图1比较了不同切向弹力的3片式油环的摩擦力测量结果。油环的切向弹力通常由它的接触面积P0表示，切向弹力除以活塞环接触面积。

图1 油环不同弹力下的摩擦力和摩擦消耗的平均有效功率（FMEP）

油环P0=0.6N/平方毫米的环组显示了在1 500r/min时降低32%的磨擦，在2 500r/min时降低21%的摩擦。减小油环的切向弹力是降低摩擦的一种行之有效的方法，但是这样会减弱刮油能力，降低环对缸套变形的适应性。减小切向弹力的同时保证环的适应性的方法是使用更富有弹性的横截面形状。对于普通的油环设计来讲，这意味着要减小径向厚度，通常伴随着活塞环轴向高度的减小。

低摩擦环组

对一环来说，在发动机运行时，环高决定了实际作用于缸套上的径向压力，因为大部分压力是由于燃烧时气体爆发压力作用产生的。图2比较了1.2/1.2/2.0mm普通环组和1.0/1.0/1.5mm薄形环组所测量的摩擦力值。薄形环组较普通环组低42%的切向弹力，并降低约28%的摩擦功耗。这一差值在低速低载、典型的室内驾驶情况下稍微大一些，在高速重载、粘滞摩擦占主导的情况下略小一些。图3显示了在不同的运行条件下，薄形环组与普通环组在发动机摩擦降低和潜在的燃油节省情况。

图2 1.2 / 1.2 / 2.0和1.0 / 1.0 / 1.5mm环组摩擦力和FMEP对比


图3 1.0 / 1.0 / 1.5mm环组的发动机摩擦降低和潜在的燃油节省情况

PVD镀层减小一环的摩擦

一环和油环通常都会镀上一层抗摩擦的镀层或进行表面处理，大部分情况下是喷钼、镀铬或者气体渗氮（GNS）。马勒为现代汽油机引进了铬氮化合物物理气相沉积（CrN PVD）活塞环，因为该镀层有优越的抗摩擦能力和低摩擦功耗。图4显示了两组同样环组的测量FMEP值，一组使用GNS的顶环，另一组使用PVD的顶环。摩擦功耗测量在5种不同的测试条件下进行。在1 500r/min时，PVD镀层的顶环环组比GNS顶环环组低10%的摩擦功耗，在2 500r/min时低5%。

图4 PVD镀层与普通GNS顶环的FMEP对比

降低汽油机的燃油消耗

马勒研发的新一代低摩擦活塞环可显著增加发动机的燃油效率：通过开发弹性更好的活塞环横截面，显著减小了油环的平均切向弹力；在此基础上再降低环高，使得活塞环摩擦功耗降低了28%；在顶环上应用PVD镀层，摩擦功耗可再降低10%。最终，使得发动机的燃油消耗可降低1%以上

单干户

修车成本会提高吗？

sunyd2781

技术的进步，一般会导致成本的提高。但是，长期看，全局看，它不会导致社会成本的提高。

heiman

活塞环的制造成本会有增加

qcxy008

听说过这项技术，有没有跟详细的

BLUETD

PVD处理后的活塞环确实非常的有效果

cloudlky

成本，大概增加多少？

弱势群体

PVD技术是一个方向性的产物，2000左右的硬度，较低的摩擦系数，在汽油机活塞环上已经广泛运用

jackheqq

对燃气密封会不会有影响呢？