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簡談發動機活塞及其潤滑

來源:潤滑油聚焦 發布時間:2019-2-21 18:18:10 閱讀:次 【字體:

對於活塞大家應該都不陌生,活塞既可以實現高頻次的往複運動,又能起到較好的密封作用。據目前查找的一些資料顯示,活塞源於埃及或中國的可能性較大,中國古時煉製用的風箱就是比較典型的案例。

第一次工業革命蒸汽機的出現帶動了活塞類裝置的快速發展,隨著鋼鐵工業的發展和石油燃料的逐步應用,內燃機應勢而生,其中活塞是內燃機最為關鍵的部件,甚至可以說是整個內燃機的心髒。據有關資料顯示,最早的內燃機活塞采用的是鑄鐵,20世紀初期,活塞開始使用鋁合金材質,近幾十年來,隨著發動機向著小型化、高速化、大功率化及大壓縮比化的方向發展,發動機內部的溫度和壓力進一步增加,鋁基複合材料逐漸成為製造發動機活塞較為理想的材料。

通常的發動機活塞主要有三部分構成:活塞頂部、活塞頭部及活塞裙部。活塞頂部與氣缸壁構成了發動機的燃燒室,油氣在此處混合燃燒推動活塞下行,活塞頂部需要承受高溫高壓的考驗,一般而言,活塞頂部溫度可達300-400℃,且要承受很大的氣體壓力,汽機油高達3-5MPa,柴機油高達6-9MPa;活塞頭部是從活塞頂部以下至油環槽的部分,其主要作用有三個,傳遞溫度和壓力、對氣缸實現密封和傳遞熱量至缸壁。

活塞頭部安裝有氣環和油環,這是嵌入活塞槽溝內部的金屬環,氣環可用來密封燃燒室內的可燃混合氣體,油環除了密封作用之外,還用來刮除汽缸上多餘的機油,在油環槽底部還加工有回油孔,可以使從缸壁上刮下的機油回流至油底殼。活塞裙部是指從油環槽底部至活塞底麵的部分,其主要作用是承受壓力並實現對活塞運動的導向和調控,活塞裙部裝有活塞銷和連接曲軸的連杆裝置。

活塞的潤滑主要是活塞和缸壁之間及活塞銷部位所需的潤滑。以汽油發動機為例,活塞與缸壁間的潤滑采用的是飛濺潤滑的形式,采用這種形式的好處在於潤滑油通過連杆和曲軸的運動向上部及四周飛濺,再通過活塞上下往複運動及油環的滑刮可使潤滑油比較均勻的覆蓋在缸壁上,而不會大量進入到燃燒室中,當然,此種潤滑方式如遇到底部潤滑油過少的情況就易導致活塞環和缸壁的磨損;活塞另外一個需要有效潤滑的部位就是活塞銷,采用的主要也是飛濺潤滑的形式,如遇到底部潤滑油過少或油品粘度過大的情況,就極有可能造成潤滑不足,甚至因高溫高壓作用使之產生變形和損傷。

雖然發動機活塞裝有氣環和油環可實現較好的密封性,但依然無法完全避免竄氣及極少量潤滑油進入燃燒室的情況發生,正常情況下不會對發動機造成影響,但如果超過一定量則會對發動機造成不利影響,如活塞及缸壁磨損加劇、機油損耗及老化加劇、發動機動力下降、油耗增加等。由此來看,對於活塞的有效潤滑,最重要的莫過於潤滑油的足量並做到及時更換品質合格的油品。

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