内燃机气缸论文综述

摘要：随着人们对汽车的日益增加，深入对内燃机气缸磨损的研究，延长内燃机气缸的使用寿命，有重要的意义。内燃机的气缸主要失效形式就是磨损, 其磨损程度决定其使用的周期, 为进一步提高气缸的使用寿命, 必须认清气缸的磨损规律。【1】

Pick to： with the people on the car increasingly, deep internal combustion engine cylinder wear to the research, prolong the service life of the internal combustion engine cylinder, and has important significance. The main failure forms of the internal combustion engine cylinder is wear, its wear degree decided to the use of the cycle, in order to further improve the service life of the cylinder, must recognize the cylinder wear rules. 关键字：内燃机；气缸；磨损；规律 1.前言

发动机是汽车行驶的动力源，气缸磨损程度是衡量发动机是否需要大修的重要依据之一。只有掌握了气缸的磨损规律，找出形成规律原因，才能探索正确使用、合理维护、减缓磨损与延长寿命的有效途径。内燃机的磨损原因的主要有三种形式，内燃机工作中, 气缸中的高压气体通过活塞与缸壁、活塞环与环槽的间隙到达活塞环环背, 使活塞环以很高的压力压向气缸壁。磨料磨损是指硬质的颗粒或摩擦表面的突峰在摩擦过程中引起的摩擦表面材料脱落现象。腐蚀磨损的形成主要是由于燃料中的硫成份燃烧后生成二氧化硫或三氧化硫，这

些硫化物与燃烧产物中的水蒸汽结合成为雾状酸姨外， 当这些酸性物质直接与气缸壁接触时, 对内燃机气缸产生腐蚀作用【2】 内燃机气缸的磨损测量方法是发动机气缸磨损不解体检测仪采用光强反射式能量法测距原理。设计了集成4 根光纤的空间位置传 感器. 传感器端部设计有测量平面 , 测量平面包含4 条光路, 每2 条同轴, 这样就构成2 条互相垂直的测量光线. 设L c1 , L c2 , L c3 , L c4 分别为测量光线c1, c2, c3, c4 对应的测头与气缸壁之间的距离的测量值, 测量过程中, 传感器探头空间的位置是变化的, 计算机实时采集位置的变化, 可得到一系列的L c1 , L c2 , L c3 , L c4值. 当测量值L c1 = L c3时, L c2 与L c4之和的最小值即为该截面过轴线的1 个直径数值, 这就是动态搜索中心法, 以此解决了采用丝杠等装置进行轴向运动与定位存在的定位误差, 其中最大值与理想值之差为直径方向上的磨损量最大值。【3】 2.1 内燃机气缸磨损的原因分析

气缸是发动机曲柄连杆机构往复运动的载体，是燃烧室的组成部分。气缸长期处在复杂多变的环境下工作，必然会造成气缸磨损变形。一般情况下机械磨损、磨料磨损、腐蚀磨损是影响气缸磨损变形的主要因素，但熔着磨损和穴蚀也不可忽视。 2.1.1机械磨损对气缸影响

机械磨损是相对运动零件表面因摩擦而引起的损伤，影响磨损的因素包括摩擦力的大小和表面摩擦系数，是一种不可避免的正常磨损。气缸与环的磨损程度与背压力、侧压力、活塞环自身的弹力、材

质、加工精度、配合间隙等因素有关。【4】 2.1.2腐蚀磨损对气缸的影响

腐蚀磨损是酸性物质粘附在摩擦零件的表面，破坏了表面原有的油膜，同时引起化学反应，使表面局部腐蚀，并不断地扩大延伸，直至呈颗粒状剥落，使零件表面形状变化，造成早期磨损。（1）酸性物质加剧气缸壁的磨损燃料在燃烧过程中会产生酸性气体分子与冷凝在气缸壁上的水珠混合形成酸性物质（如蚁酸、醋酸、硫酸、碳酸），这些酸性物质会使气缸壁表面的组织松散，在摩擦中逐步被活塞环刮掉。特别是高温下工作，磨损更为严重。故控制内燃机温度是减少腐蚀磨损的一个有效途径。（2）新鲜混合气的冲刷造成进气门相对应的气缸部位磨损加大在进气行程过程中，新鲜的可燃混合气由于温度低，气流速度快，冲刷和冷却进气门的对岸，造成气缸壁在活塞环上止点进气门对岸位置处腐蚀磨损最大。这是影响气缸横向截面磨损不均匀的主要原因。（3）同一台内燃机中各缸的冷却效能不一致，腐蚀 不均匀同一台内燃机第一缸前壁由于与水泵接触，冷却效率大，腐蚀严重；最后一缸后壁远离进水口，温度较高，油膜厚度减少，使酸性物质更易接触气缸表面，这样加剧了最后一缸后壁的腐蚀磨损程度。【5】 2.1.3粘着磨损

粘着磨损是由于接触表面作相对运动时, 因固相焊合作用使材料从一个表面转移到另一表面而造成的磨损。当气缸与活塞环在润滑不良的情况下相对滑动时, 两者有极微小部分金属表面的直接摩擦

产生局部高温, 使之熔融粘着、脱落, 逐步扩大即产生粘着磨损, 在长期高负荷, 润滑条件差的条件下, 极易出现这种磨损。【6】 2.2内燃机气缸磨损的规律及测量 2.2.1内燃机气缸磨损的规律

轴向截面的磨损规律沿着气缸轴向截面，在活塞环有效行程范围内磨损呈上大下小，即磨成一定的锥形，在第一道活塞环上止点略下处磨损最大。气缸口活塞环没有接触到的部位几乎没有磨损，于是就形成了“缸肩”。油环下止点以下部位，气缸也几乎没有磨损。径向截面的磨损规律在平行于气缸圆周方向的横截面上，气缸磨损成不规则的椭圆形，使圆度偏差增大。同一台内燃机的磨损规律不同气缸磨损情况不尽相同，一般水冷内燃机的第一缸前壁和最后一缸的后壁磨损最为严重。【7】 2.2.2内燃机气缸的磨损测量

传统测量汽缸磨损量是用内径千尺表测量磨损后的汽缸内径再减去磨损前的内径。显然该测量法只测出了汽缸直径方向总的磨损总量，并不能反映出汽缸壁工作面与非工作面的磨损量之间的差别; 也不能反映活塞上下工作中心的偏移程度。为克服上述缺点,可选用新型标准圆柱度仪和圆度仪和圆度仪作适当改进来测量磨损曲线。【8】 2.3延长内燃机气缸使用寿命

2.3.1内燃机气缸套磨损寿命预测方法研究

气缸漏气对内燃机寿命的影响，目前我国使用的内燃机大多数是活塞式发动机!它的构造特点之一是在内部有高温高压燃气的气缸中有

活塞作往复运动\"装在活塞上的活塞环一方面要保持燃气的气密性同时又要使其与气缸壁的摩擦阻力小\"这就要求在活塞环与气缸壁之间必须有非常合适的间隙\"但是由于磨损会使活塞环外周面与气缸壁之间的间隙增大\"间隙增大的直接恶果就是使活塞环失去正常工作情况下的气密作用造成气缸漏气严重\"气缸漏气会对发动机的性能和寿命造成影响。【9】

2.3.2延长内燃机气缸使用寿命的方法研究

1.气缸磨损的各种形式往往同时存在, 又相互联系, 相互影响, 根据使用工况不同, 各种磨损的程度各有差异, 在采取减少气缸磨损的措施与对策时, 需要具体分析。在气缸制造方面，用耐磨性好铸造方便, 成本低的铸铁制造气缸。如高锰奥氏体铸铁、铬硅铸铁、镍铬铸

铁、磷硼铸铁等。 用表面热处理和化学热处理方法。如对气缸内表面高频淬火, 可使其耐磨性提高一倍.对气缸表面的激光相变硬化, 可使气缸寿命提高4 倍。对气缸内表面实施涂层强化处理。如对小 型风冷发动机的铝气缸上表面镀铬, 可明显提高耐磨性能。采用正在研究的用喷涂陶瓷并经激光重熔处理气缸内壁也是一种很有前途的先进主艺。【10】

2 提高内燃机气缸的耐磨性

气缸的工作条件是恶劣的，正常磨损是必不可免的，提高气缸的耐磨性是提高内燃机气缸寿命的有效途径。

2.1改进加工工艺，提高气缸表面的储油性能

通过改变气缸工作表面形态，提高储油性能，改善活塞环与缸壁间的润滑条件，进而达到提高气缸耐磨性的目的。

在润滑条件不变的情况下，气缸表面越光滑，摩擦力越小，磨损也越小。但随着光洁度的提高，摩擦表面难以保持润滑油，造成干摩擦或半干摩擦而加快磨损。因此，就提高耐磨性而言，储油性能显得更加重要。

2.2碑化处理利用前面两种方法得到的较理想的表面粗糙度, 改善了润滑条件, 提高了耐磨性。但长期使用后, 加工痕迹会逐渐磨掉, 失去原有的贮油性能。而对琦磨后的气缸表面进行磷酸腐蚀处理, 形成多孔状, 可进一步改善贮油性能提高其耐磨性。【11】 2.3缓气缸磨损的措施

气缸在工作过程中，时刻与活塞和活塞环发生相当运动，运动副表面产生摩擦而引起磨耗量增加和几何尺寸变化，它是不可避免的一种正常磨损，但也有一些非正常磨损会引起气缸早期损伤。为了延长气缸的使用寿命，采取相应的使用、维护、保养措施具有重要意义。 2.3.1施具有重要意义。

3．1 新车或大修车的走合期保养措施新车或大修车在走合期内，新的气缸表面凹凸不平而与活塞环产生啮合性摩擦，造成凹凸不平的峰尖剥落，产生较为严重的磨料磨损，因此，新车或大修车必须严格按走(磨)合期规范操作：新装发动机必须进行磨合，以提高气缸、活 塞、活塞环等配合表面质量，以最小的磨损量和最短的磨合时间，尽快建立起适合于工作条件要求的配合表面，防止破坏性损伤，减少气

缸的磨损。对任何一辆新车，磨合都是至关重要的。

3.1.2新车在走合期内，载重量不应超过额定载荷的75％，时速不超过100公里，转速不超过2500转。并选择平坦道路，温和驾驶。 3.1.3走合期结束后，应对汽车进行一次全面的检查、坚固、调整和润滑作业，及时更换机油和滤清器，保证气缸与活塞环之间有良好润滑油膜，尽量堵住磨料进入气缸的源头，减少不必要磨损。3.1.4新车在走合期内，应严格按照使用说明书，到指定的维修厂进行维护、保养。【12】 4结论

我研究的论文方向是延长内燃机气缸的使用的寿命，就要从内燃机的材料，热处理，新型材料的研究，以及内燃机气缸的使用规范等方面入手。 参考文献

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