内燃機関ピストンリングの摩擦低減に関する研究

内燃机活塞环减摩研究

基本信息

批准号：
08750176
负责人：
北原辰巳
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750176/
关键词：
内燃機関ピストンリングシリンダライナ摩擦潤滑油

项目摘要

往復動内燃機関のピストンおよびピストンリングの摩擦損失は、機関全体の摩擦損失の40〜50%を占めており,その摩擦低減は省エネルギーの観点から極めて重要である.さらにピストンやピストンリングの摩擦は焼付きの発生や摩耗現象とも密接に関連するために,その摩擦特性の究明は重要な課題である.本研究では,シリンダ径105mm,ストローク120mmの予燃焼室式単気筒ディーゼル機関のシリンダライナ部を静圧軸受機構で支持し,またシリンダ内のガス圧が摩擦の測定に介入しない独特のガス圧平平衡機構を用いた試験装置を試作して,機関の実働運転時におけるピストン回りの摩擦力を精度良く測定した.その結果,ピストン回りの摩擦は,行程中央部では粘性摩擦が主体の特性を示すが、死点近傍では境界接触の介入により摩擦力のピークが現れ,高い燃焼ガスの圧力が作用する膨張行程の初期に摩擦力のピークが最大となることがわかった.低粘度の潤滑油を使用すると行程中央部の摩擦力は減少し,サイクル平均の摩擦損失の低減に有効であるが,死点直後の摩擦力のピークは増大して潤滑状態が苛酷になること,ピストンリングの段数や幅寸法が減少するとサイクル平均の摩擦損失は低減するが,同時に油膜厚さも低下するため死点における潤滑状態は苛酷になることなどがわかった.死点における摩擦力のピークの増大を防ぐためには,潤滑油に適正な摩擦調整剤を添加することやピストンリング摺動面にセラミックスを被覆することなどが有効であることが明らかになった.

往复式内燃机的活塞和活塞环的摩擦损失占整个发动机摩擦损失的40～50%，从节约能源的角度来看，减少这种摩擦极为重要。活塞和活塞环由于与卡死和磨损现象的发生密切相关，因此研究其摩擦特性是一个重要的问题。冲程120mm预燃室式单缸柴油机缸套采用静压轴承机构支撑，试验设备采用独特的气体压平平衡机构，缸内气体压力我们搭建了样机，高精度地测量了发动机实际运行过程中活塞周围的摩擦力。结果表明，活塞周围的摩擦力主要表现为冲程中心的粘性摩擦。然而，在死点附近，由于边界接触的介入，出现了摩擦力的峰值，并且发现当燃烧气体的高压作用时，摩擦力的峰值在膨胀冲程开始时达到最大值。 - 粘性润滑使用油可降低冲程中心的摩擦力，有效减少循环平均摩擦损失，但紧接死点后的摩擦力峰值增大，使润滑条件变得严酷，导致活塞回流。研究发现，随着环的级数和宽度的减小，循环平均摩擦损失减小，但同时油膜厚度也减小，使得死点处的润滑条件更加恶劣。显然，在润滑油中添加适当的摩擦改进剂以及用陶瓷涂覆活塞环的滑动表面是防止这种情况的有效方法。