气缸套
P2 g/ f3 h$ |( ]- O. x严格意义上，这东西才是我们要关心的真正摩擦副。就是套嘛！活塞环/活塞兄弟赖以撒野的环形套桶。 一般来说，这时候，就没铝啥事了，但还是有个别牛的厂家号称研制出了硅铝合金的缸套，但这只是少数了。论抗磨这回事，还得是铁与钢。 先看看气缸套有哪些材料构成，主要是含硼合金铸铁、含磷合金铸铁以及含钼镍合金铸铁等等，加入这些合金材质的目的是为了进一步提高气缸套的强度、硬度和耐磨性，活塞曲轴太用力了，套子不硬点，容易破。 介绍材质的目的是让大家从润滑油里发现，哪些金属元素可能会被磨下来。同时，也告知大家，材质本身的耐磨性对油品的选型有很大的关系，不耐磨的材质，很快间隙就磨大了，那结局就是你们都熟悉的，串气、烧机油等巴拉巴拉一大堆的问题。 但，对于润滑来说，最大的问题还在于摩擦副的表面，事实上，所有人也都意识到这个问题了，因此气缸套的生产有一套严格的生产工艺流程，一般来说是按照粗镗一半精镗一精镗一珩磨的工艺流程来加工。前面的流程我们就不研究了，只看最后一道工序，珩磨，珩磨（音横，但喜欢被大家说成“航”）是最后一道工序，但却是最重要的一道工序，一般还会分成粗珩以及精珩等工序，就像雕刻艺术作品一样，越接近成品，越需要精细的活，费时、费力、费神。这东西原理也一样，毕竟这是体现制造水平的关键零部件。 在工艺上，通俗点，就是拿1个圆柱形的旋转刀具去磨气缸的内表面，作出最后的成品，以下是图。 通常意义上大家都会认为气缸套应该越光滑越好，即表面粗糙度能多低就多低，这样摩擦就小了，磨损也小。还有人会说，国外的发动机水平工艺高，粗糙度怎么怎么低，国内的发动机就不行。但： 在这个领域，恰恰和大家理解的完全相反。 乱入一个基础知识，不论看上去多么光滑的表面本质上都是凹凸不平的，就看你放在多大的镜头下看，只有这个前提存在，摩擦才会产生。否则，润滑油这学问就基本可以荒废了。而描述这种较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度，习惯上写作Ra。惯常的方向是向表面粗糙度低而努力。 缸孔的珩磨工艺早期气缸套的珩磨工艺，确实是向光滑使劲的。但很快，大家就发现，这样是完全不行的，为什么，因为光洁度太高，上面不能留有润滑油，没有油的话，铁对铁，一旦高速运动起来，那就是干摩擦，缸套就会越磨越滑，越磨越亮，导致缸套过早失效。还会造成一个专业现象，叫“缸套抛光”。 所以，很显然，并不是表面粗糙度越低越好，在降低粗糙度的同时，必须确保有一定的残留油品。这时候，就是新技术登场的时候了，也就是大家现在最常用的所谓平台网纹珩磨，就是通过珩磨，在缸孔表面形成一些细小的沟槽，这些沟槽有规律地排列形成网纹，并由专门的珩磨工艺削掉沟槽的尖峰，形成很多微小的平台，这些平台具有较好的支承率，可以起到抗磨作用，而沟槽则起到储油作用，所以要求平台的表面光洁度要低一些，而沟槽则可以适当深一些。 2 Y% v0 o2 j9 i* O' x/ b
看下图更好理解，点击放大，保存下来，这图绝对有用。 图2 第一个是没进过珩磨的，可以看到，粗糙度太大，高高低低的。第2个是粗珩后，然后是精珩后，最后一个是平台珩磨后的样子。最右侧是表面放大图。大家会看到，这样磨完后，表面会有一定的的网纹空间，主要是沟槽，而这些空间呢，就给润滑油留下了很大的生存空间。 制作完成的网纹结构外观如下： 图3 网纹与网纹交错，相互有夹角，连续交错的网状沟槽则便于机油在整个缸孔表面均匀分布。众多的小平台有利于高强度油膜形成，还具有回油功能，使缸孔和活塞环之间形成液体摩擦，这会大大降低摩擦功的损失，从而带来更好的燃油经济性。 我知道，有人说，“对，这就是机油消耗大的本质原因”。 先说结论，平台网纹珩磨是为了降低发动机机油耗的，不是增加，如果没有这个工艺，油耗会随着缸套抛光而更快的消耗，对于没有使用平台珩磨的缸套来说，磨合期机油环刮不干净是大概率事件，机油耗相当大。而且会严重影响发动机性能。很多没采用平台珩磨的老发动机磨合期都比较长，目的是借助磨合的力量达到出现平台的程度，相当于靠实际驾驶把缸套表面由图3磨成图4，听上去都疼，因此需要很长时间的磨合期。现在，由于主机厂基本都使用了平台珩磨的技术，未出厂之前自己磨合，且磨合的效果更好，自己把平台磨出来了。这样一来，新车的磨合期就大大缩减，甚至很多乘用车基本上没啥磨合期的概念。到不是主机厂良心发现，主要是为了排放、为了发动机性能、为了降低摩擦，他不得不这么做。知道了这个原理，大家就不用特别关注所谓的什么新车拉高速啊、磨合期换好机油等等事了。 通俗点、简单说：平台珩磨，就是尽可能的把金属表面的山峰都削平，然后磨成一个又一个平台，这些平台就是专门承重并用来帮助减少摩擦的，同时再挖出几道深沟，用来存机油。它有以下优点： - 众多的平台增加了气缸孔与活塞组的接触面积，加大了缸孔表面的支撑度，削掉尖峰，消除了表面的早期快速磨损，减少了缸孔的磨合时间。
- 细小的沟痕形成良好的储油空间，并在缸孔表面形成良好的油膜，降低了缸孔表面与活塞及活塞环的摩擦，因而可以使用低摩擦力的活塞环，这些沟痕减小了机油的散失，进而降低了机油消耗。
- 摩擦降低导致发动机额定功率提高，最大扭矩提高，这一条在当下发动机在强调力量的状况下，尤其抓人眼球。
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所以说，缸孔的珩磨工艺严重影响到发动机的功率输出、机油消耗、尾气排放及发动机的可靠性。 而且，这个技术还真不是多先进的技术，基本上所有的发动机都需要做这个工作，但并不是所有发动机机油消耗量都大。从理论上，任何缸套与活塞环的摩擦一定会存在机油消耗，但选用了这种工艺后的机油消耗量是非常非常少的，少到我们日常驾驶完全感受不到，但主机厂还在致力于降低机油耗，其主要目的已经不是为了机油耗了，而是燃油经济性、发动机排放以及车辆耐久性，大家也可以理解为，一个基础的平台珩磨已经能解决润滑的问题了。 ' T# l7 F7 G( }/ e. A
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发表于 2020-6-12 16:55:00
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