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解讀:進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率有奇招

發(fā)布時(shí)間:2014-11-20 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】近些年,發(fā)動(dòng)機(jī)種類增多,但是制造商的終極目標(biāo)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,減少有害氣體的排放,因此,如何進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)制造商,例如從草坪的剪草機(jī)到機(jī)車車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)——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(yán)格的政府標(biāo)準(zhǔn)。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(dòng)機(jī)效率是如此之高,但它們的設(shè)計(jì)人員必須更加努力地工作,以進(jìn)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(duì)尋求解決更嚴(yán)格的發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能問題顯得尤為重要。

在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方面,已經(jīng)作了直接了當(dāng)?shù)母倪M(jìn),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(jìn)行處理。滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的歷史是從這些機(jī)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(dòng)機(jī)制造商正在尋求進(jìn)一步改進(jìn)的方法,甚至期待著微乎其乎的進(jìn)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(dòng)機(jī)具有更高性的機(jī)會(huì),似乎不是將重點(diǎn)放在3D外形的公差尺寸上,而應(yīng)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(fù)性的加工工藝,以便使這些孔徑的ID內(nèi)徑達(dá)到所希望的表面粗糙度。

現(xiàn)代化系統(tǒng)的表面粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所規(guī)定的‘Ra’(平均粗糙度)水平,Ra這個(gè)符號(hào)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(fù)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(dòng)作和各項(xiàng)珩磨加工的操作順序—都可按照需要進(jìn)行設(shè)計(jì),以達(dá)到精密的表面粗糙度,其精度由發(fā)動(dòng)機(jī)公司的摩擦學(xué)專家(或從事互動(dòng)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(kuò)張組合刀具在孔徑內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)刀具或零件作往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。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(yīng)力很小。由珩磨產(chǎn)生的一個(gè)特點(diǎn)是呈現(xiàn)出一個(gè)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(gè)交叉式投影模式可以使珩磨加工能夠進(jìn)行精密地控制。

潤滑油的傳送是其中的一個(gè)主要領(lǐng)域,在之中,也許可以通過汽缸表面的設(shè)計(jì),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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),只有少量的油燃燒。因此,目標(biāo)是盡可能保持汽缸內(nèi)的干燥。

然而,表面設(shè)計(jì)中的另一個(gè)目標(biāo)是,減少滑動(dòng)摩擦—這個(gè)目標(biāo)也許可以與油的傳送方式相匹敵。就滑動(dòng)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(xué)家和其他發(fā)動(dòng)機(jī)專家正在尋求實(shí)現(xiàn)這類目標(biāo)之間的正確平衡,由此產(chǎn)生的表面設(shè)計(jì)往往是復(fù)雜的,其特點(diǎn)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(yīng)商可能會(huì)花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間去開發(fā)一個(gè)可達(dá)到這一表面粗糙度的工藝,并證明,采用這一工藝可達(dá)到大批量生產(chǎn)的目的。

對(duì)一個(gè)新工藝進(jìn)行早期探討,有時(shí)候從加工的角度來看,某些表面粗糙度的標(biāo)注是相互矛盾的,兩者是不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。

在負(fù)荷下珩磨加工

除了這些表面的特點(diǎn)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(shí)際生產(chǎn)對(duì)這些參數(shù)不夠重視的話,那只是因?yàn)樗麄冊谙嚓P(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)加工中,一直受到嚴(yán)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(yán)格,運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙正在一個(gè)微米一個(gè)微米地縮小。在實(shí)踐中,高性能賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造正在向普通汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)移。

列舉了一個(gè)關(guān)于扭矩板珩磨加工的實(shí)例,其中扭矩被應(yīng)用于一個(gè)汽缸之中,用來模擬汽缸最終組裝到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后的工作情況。該汽缸是在這種負(fù)荷條件下珩磨加工的。在這種狀態(tài)下的加工原因,與運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)的配合面只是發(fā)生很小的變化,也可能會(huì)使活塞失去功能。

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