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解讀:進一步提高發(fā)動機效率有奇招

發(fā)布時間:2014-11-20 責任編輯:echolady

【導讀】近些年,發(fā)動機種類增多,但是制造商的終極目標是提高發(fā)動機的效率,減少有害氣體的排放,因此,如何進一步提高發(fā)動機效率被提上日程。

不只是汽車和卡車的制造商,而且還包括各種車輛的發(fā)動機制造商,例如從草坪的剪草機到機車車輛的發(fā)動機——一切車輛的燃油效率都有了很大的提高,其防止空氣污染的性能,必須滿足日益嚴格的政府標準。今天,其差距不只是程度問題,而且還包括難度問題。雖然,現(xiàn)在的發(fā)動機效率是如此之高,但它們的設(shè)計人員必須更加努力地工作,以進一步提高效率和增加效益。

與其他的加工工藝相比,也許珩磨加工對尋求解決更嚴格的發(fā)動機排放性能問題顯得尤為重要。

在車輛的發(fā)動機設(shè)計方面,已經(jīng)作了直接了當?shù)母倪M,原先并沒有將燃油效率或空氣質(zhì)量作為首要關(guān)注的問題進行處理。滿足排放標準的歷史是從這些機械零件的精益求精開始的,通過更加精密的加工,包括提高缸徑正圓度和圓柱度的精度,以滿足零件形狀和尺寸的公差要求。現(xiàn)在,發(fā)動機制造商正在尋求進一步改進的方法,甚至期待著微乎其乎的進展水平,以滿足目前的排放要求。具體來說,今天,要贏得發(fā)動機具有更高性的機會,似乎不是將重點放在3D外形的公差尺寸上,而應該放在更小的活塞、噴油器和燃油泵孔徑的表面粗糙度特性上。珩磨加工或許特別適合于重復性的加工工藝,以便使這些孔徑的ID內(nèi)徑達到所希望的表面粗糙度。

現(xiàn)代化系統(tǒng)的表面粗糙度遠遠超過所規(guī)定的‘Ra’(平均粗糙度)水平,Ra這個符號通常用于描述光潔度的高低程度。例如,‘Rk’系列的參數(shù),是用來描述表面顯微特性的,其中包括表面的承載區(qū)曲線及其在負荷下的峰值高度,以及表面存油槽的容量。在珩磨加工中,油石和設(shè)備的選用—以及編程的動作和各項珩磨加工的操作順序—都可按照需要進行設(shè)計,以達到精密的表面粗糙度,其精度由發(fā)動機公司的摩擦學專家(或從事互動表面研究的專家)作出規(guī)定。

保持油量

孔徑的珩磨加工是一種生產(chǎn)工藝,在珩磨加工中,一套配有研磨油石的可擴張組合刀具在孔徑內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動,同時刀具或零件作往復式運動。由于珩磨用的磨料粒度很小,數(shù)量很大,因此工件產(chǎn)生的熱量和應力很小。由珩磨產(chǎn)生的一個特點是呈現(xiàn)出一個交叉式投影模式,使?jié)櫥脱刂讖降拈L度方向傳送。另一方面,這個交叉式投影模式可以使珩磨加工能夠進行精密地控制。

潤滑油的傳送是其中的一個主要領(lǐng)域,在之中,也許可以通過汽缸表面的設(shè)計,來提高排放性能。沿著孔徑的ID內(nèi)徑方向,如果表面本身能夠幫助有效地使用潤滑油,并使其更容易分布,那么汽缸中將只需要少量的油量。這意味著當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,只有少量的油燃燒。因此,目標是盡可能保持汽缸內(nèi)的干燥。

然而,表面設(shè)計中的另一個目標是,減少滑動摩擦—這個目標也許可以與油的傳送方式相匹敵。就滑動摩擦而言,比較平滑的表面,其存油量和輸油量的效率較低。摩擦學家和其他發(fā)動機專家正在尋求實現(xiàn)這類目標之間的正確平衡,由此產(chǎn)生的表面設(shè)計往往是復雜的,其特點是包含有確切含意的各種表面粗糙度參數(shù)。然后,珩磨技術(shù)供應商可能會花費幾個月的時間去開發(fā)一個可達到這一表面粗糙度的工藝,并證明,采用這一工藝可達到大批量生產(chǎn)的目的。

對一個新工藝進行早期探討,有時候從加工的角度來看,某些表面粗糙度的標注是相互矛盾的,兩者是不可能同時實現(xiàn)的。

在負荷下珩磨加工

除了這些表面的特點之外,珩磨加工的其他能力—包括諸如孔徑大小、正圓度和錐度一類的尺寸控制—也是非常重要的。今天,如果說實際生產(chǎn)對這些參數(shù)不夠重視的話,那只是因為他們在相關(guān)的發(fā)動機加工中,一直受到嚴密的控制。然而,在追求更高燃油效率的過程中,這些區(qū)域的公差要求越來越嚴格,運動部件之間的間隙正在一個微米一個微米地縮小。在實踐中,高性能賽車發(fā)動機的生產(chǎn)制造正在向普通汽車發(fā)動機的生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)移。

列舉了一個關(guān)于扭矩板珩磨加工的實例,其中扭矩被應用于一個汽缸之中,用來模擬汽缸最終組裝到發(fā)動機缸體后的工作情況。該汽缸是在這種負荷條件下珩磨加工的。在這種狀態(tài)下的加工原因,與運動部件之間的小間隙尺寸如何變化有關(guān)。他說,現(xiàn)在的活塞和汽缸之間規(guī)定的配合尺寸是如此的緊密,即使汽缸與其發(fā)動機的配合面只是發(fā)生很小的變化,也可能會使活塞失去功能。

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