氣缸套
$ z& X% P/ H* F7 t! P嚴格意義上，這東西才是我們要關心的真正摩擦副。就是套嘛！活塞環/活塞兄弟賴以撒野的環形套桶。 一般來說，這時候，就沒鋁啥事了，但還是有個別牛的廠家號稱研制出了硅鋁合金的缸套，但這只是少數了。論抗磨這回事，還得是鐵與鋼。 先看看氣缸套有哪些材料構成，主要是含硼合金鑄鐵、含磷合金鑄鐵以及含鉬鎳合金鑄鐵等等，加入這些合金材質的目的是為了進一步提高氣缸套的強度、硬度和耐磨性，活塞曲軸太用力了，套子不硬點，容易破。 介紹材質的目的是讓大家從潤滑油里發現，哪些金屬元素可能會被磨下來。同時，也告知大家，材質本身的耐磨性對油品的選型有很大的關系，不耐磨的材質，很快間隙就磨大了，那結局就是你們都熟悉的，串氣、燒機油等巴拉巴拉一大堆的問題。 但，對于潤滑來說，最大的問題還在于摩擦副的表面，事實上，所有人也都意識到這個問題了，因此氣缸套的生產有一套嚴格的生產工藝流程，一般來說是按照粗鏜一半精鏜一精鏜一珩磨的工藝流程來加工。前面的流程我們就不研究了，只看最后一道工序，珩磨，珩磨（音橫，但喜歡被大家說成“航”）是最后一道工序，但卻是最重要的一道工序，一般還會分成粗珩以及精珩等工序，就像雕刻藝術作品一樣，越接近成品，越需要精細的活，費時、費力、費神。這東西原理也一樣，畢竟這是體現制造水平的關鍵零部件。 在工藝上，通俗點，就是拿1個圓柱形的旋轉刀具去磨氣缸的內表面，作出最后的成品，以下是圖。 通常意義上大家都會認為氣缸套應該越光滑越好，即表面粗糙度能多低就多低，這樣摩擦就小了，磨損也小。還有人會說，國外的發動機水平工藝高，粗糙度怎么怎么低，國內的發動機就不行。但： 在這個領域，恰恰和大家理解的完全相反。 亂入一個基礎知識，不論看上去多么光滑的表面本質上都是凹凸不平的，就看你放在多大的鏡頭下看，只有這個前提存在，摩擦才會產生。否則，潤滑油這學問就基本可以荒廢了。而描述這種較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，稱為表面粗糙度，習慣上寫作Ra。慣常的方向是向表面粗糙度低而努力。 缸孔的珩磨工藝早期氣缸套的珩磨工藝，確實是向光滑使勁的。但很快，大家就發現，這樣是完全不行的，為什么，因為光潔度太高，上面不能留有潤滑油，沒有油的話，鐵對鐵，一旦高速運動起來，那就是干摩擦，缸套就會越磨越滑，越磨越亮，導致缸套過早失效。還會造成一個專業現象，叫“缸套拋光”。 所以，很顯然，并不是表面粗糙度越低越好，在降低粗糙度的同時，必須確保有一定的殘留油品。這時候，就是新技術登場的時候了，也就是大家現在最常用的所謂平臺網紋珩磨，就是通過珩磨，在缸孔表面形成一些細小的溝槽，這些溝槽有規律地排列形成網紋，并由專門的珩磨工藝削掉溝槽的尖峰，形成很多微小的平臺，這些平臺具有較好的支承率，可以起到抗磨作用，而溝槽則起到儲油作用，所以要求平臺的表面光潔度要低一些，而溝槽則可以適當深一些。
& G9 |6 \: B2 p* O看下圖更好理解，點擊放大，保存下來，這圖絕對有用。 圖2 第一個是沒進過珩磨的，可以看到，粗糙度太大，高高低低的。第2個是粗珩后，然后是精珩后，最后一個是平臺珩磨后的樣子。最右側是表面放大圖。大家會看到，這樣磨完后，表面會有一定的的網紋空間，主要是溝槽，而這些空間呢，就給潤滑油留下了很大的生存空間。 制作完成的網紋結構外觀如下： 圖3 網紋與網紋交錯，相互有夾角，連續交錯的網狀溝槽則便于機油在整個缸孔表面均勻分布。眾多的小平臺有利于高強度油膜形成，還具有回油功能，使缸孔和活塞環之間形成液體摩擦，這會大大降低摩擦功的損失，從而帶來更好的燃油經濟性。 我知道，有人說，“對，這就是機油消耗大的本質原因”。 先說結論，平臺網紋珩磨是為了降低發動機機油耗的，不是增加，如果沒有這個工藝，油耗會隨著缸套拋光而更快的消耗，對于沒有使用平臺珩磨的缸套來說，磨合期機油環刮不干凈是大概率事件，機油耗相當大。而且會嚴重影響發動機性能。很多沒采用平臺珩磨的老發動機磨合期都比較長，目的是借助磨合的力量達到出現平臺的程度，相當于靠實際駕駛把缸套表面由圖3磨成圖4，聽上去都疼，因此需要很長時間的磨合期。現在，由于主機廠基本都使用了平臺珩磨的技術，未出廠之前自己磨合，且磨合的效果更好，自己把平臺磨出來了。這樣一來，新車的磨合期就大大縮減，甚至很多乘用車基本上沒啥磨合期的概念。到不是主機廠良心發現，主要是為了排放、為了發動機性能、為了降低摩擦，他不得不這么做。知道了這個原理，大家就不用特別關注所謂的什么新車拉高速啊、磨合期換好機油等等事了。 通俗點、簡單說：平臺珩磨，就是盡可能的把金屬表面的山峰都削平，然后磨成一個又一個平臺，這些平臺就是專門承重并用來幫助減少摩擦的，同時再挖出幾道深溝，用來存機油。它有以下優點： - 眾多的平臺增加了氣缸孔與活塞組的接觸面積，加大了缸孔表面的支撐度，削掉尖峰，消除了表面的早期快速磨損，減少了缸孔的磨合時間。
- 細小的溝痕形成良好的儲油空間，并在缸孔表面形成良好的油膜，降低了缸孔表面與活塞及活塞環的摩擦，因而可以使用低摩擦力的活塞環，這些溝痕減小了機油的散失，進而降低了機油消耗。
- 摩擦降低導致發動機額定功率提高，最大扭矩提高，這一條在當下發動機在強調力量的狀況下，尤其抓人眼球。6 }3 n$ b$ A5 Q1 Q( Z
所以說，缸孔的珩磨工藝嚴重影響到發動機的功率輸出、機油消耗、尾氣排放及發動機的可靠性。 而且，這個技術還真不是多先進的技術，基本上所有的發動機都需要做這個工作，但并不是所有發動機機油消耗量都大。從理論上，任何缸套與活塞環的摩擦一定會存在機油消耗，但選用了這種工藝后的機油消耗量是非常非常少的，少到我們日常駕駛完全感受不到，但主機廠還在致力于降低機油耗，其主要目的已經不是為了機油耗了，而是燃油經濟性、發動機排放以及車輛耐久性，大家也可以理解為，一個基礎的平臺珩磨已經能解決潤滑的問題了。
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發表于 2020-6-12 16:55:00
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