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国外内燃机
2016年第4期
用于汽油机和柴油机的新型活塞裙部涂层
【德】‘M.BlimmA.BabergF.T.H.DornenburgD.Leitzmann
摘要：降低摩擦对于内燃机的总效率起着越来越重要的作用，因此无论是在汽油机还是柴油机
上活塞裙部涂层都得到了广泛的应用，这对活塞在燃烧室中工作又提出进一步的要求，需要具有更高工作能力的活塞裙部涂层，Federal-Mogul公司在其涂层系列中又开发了2种新的涂层品种。
关键调：活塞裙部涂层EcoTough涂层抗磨损
1减少寄生损失
内燃机效率的提高对由活塞、活塞销和活塞环组组成的摩擦系统零部件的要求越来越高。为了进一步提高效率，就必须降低寄生损失。以1台2.0L 涡轮增压缸内直喷式汽油机作为参考基准，则可供使用的机械功份额为37%，而其中25%的消耗源于摩操和辅助设备损失，而其中摩擦损失占比很大，仅活塞裙部和活塞销的摩擦就占到摩擦和辅助设备总损失的17%[]。
除了确定合适的活塞间隙和裙部几何形状之外，采用活塞裙部涂层是优化摩擦功率和减少磨损的非常有效的措施。Federal-Mogul公司为汽油机和柴油机活塞裙部涂层开发了耐久性与发动机使用寿命相同的涂层，能降低活塞裙部与气缸工作表面之间的摩擦。
这些涂层可使活塞能承受更高的热负荷和机械负荷，并已证实，活塞裙部涂层可能已达到其耐久性的边缘，所以裙部涂层必须进行革新。Federal-Mogul公司成功地开发出了2种能满足汽油机和柴油机更高要求并具有高工作能力的活寒裙部涂层，其中，为汽油机和柴油机分别选择了不同的配方，因为虽然这两种热力机械的运行条件越来越趋于相似，但是仍各自具有特殊的要求，所以，涂层系统的匹配显得尤为重要。
2用于汽油机的活塞裙部涂层
在汽油机上，当未燃烧的燃油稀释气缸工作表面上的机油时会对摩擦产生不利的影响，因而发生固体接触的混合摩擦状况的概率增大，从而也就会引起活塞环/活塞裙部与气缸工作表面摩擦副之间的摩擦功率增加。在具有起动-停车功能的汽车上，
万方数据
发动机重新起动时的混合摩擦阶段的次数也会增多。除了效率损失之外，也意味着磨损增大，这将减小活塞的使用寿命，并且会对活塞的噪声辐射产生不利的影响。
在增压缸内直喷式汽油机（T-GDI)上，爆发压力进一步提高（目前≥130MPa)，因而活塞的侧向力也更大，会对摩擦功率和磨损产生不利的影响，在这方面，增压缸内直喷式汽油机趋向于接近于柴油机的苛刻运行条件。考虑到目前和未来的市场要求， Federal-Mogul公司的名为“EcoTough"的标准涂层系统在汽油机上的应用已被证实其可靠性，但是在增压缸内直喷式汽油机负荷非常高的情况下，这种专用涂层在不久的将来也可能达到其强度的极限范围。因此，为了使高负荷发动机达到更为可靠的运行条件，开发了名为"新一代EcoTough"的涂层。其涂层呈红棕色的色调（图1)，从外表上就能立即识别出来，其颜色与其他典型的深灰色裙部涂层不同。这种同样采用可靠的丝网印刷法涂数的新型裙部涂层由1种含有金属氧化物成分加强和镶嵌固体润滑剂颗粒的树脂系统组成，而涂层的厚度力求达到
图1呈红棕色的新一代EcoTough活塞裙部涂层