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国 外 内 燃 机 2007年第6期 现代柴油机用活塞环 【德】 Helle R Spichaisky K 【日】 Norio Aoyama 摘要：现代轿车用高增压柴油机的迅速发展超出了所有预言。升功率67 kW／L、平均有效压力 2．4 MPa已成为目前的批量生产水平。相应的爆发压力不久将达到20 MPa。迄今为止，这种趋势仍 在持续。由此导l起的零件高热一机负荷将来还会继续增高。在这种情况下，活塞环组、尤其是第一道 气环必须能既可靠又安全地密封燃烧室。论述了Euro-Riken公司关于现代柴油机活塞环的开发重 点与发展趋势。 关键词：柴油机 活塞环 物理气相沉积 镀铬 渗氮 0 前言 作为用于头道环的、极为耐磨和抗烧伤的工作 面镀层，Euro-Riken公司优先采用 PVD镀层(图 柴油机活塞环、尤其是第一道气环承受着极高 1)。早在 2O世纪 9O年代初就已开发出的PVD镀 的负荷，直接经受爆发压力的冲击，并承受最高的热 层已被证明非常适合于重型载货车和轿车高速直喷 负荷。由于对机油消耗量和漏气量都有很高的要 柴油机。头道环主要使用氮化铬(CrN)镀层。轿车 求，润滑状态极为恶劣。此外，高废气再循环(EGR) 常用镀层厚度为20~30 p．m，由于磨损速率极小，这 率和耐磨的蠕墨铸铁气缸材料还给活塞环增加了困 一 厚度已足够了。 难，因此对第二道气环的要求也有所提高。在大多 数情况下，过去还使用工作面未经强化的铸铁环。 “销盘式”试验机；配对材料：灰铸铁；8 m／s； 但是，负荷的增高导致了磨损加速，因此新开发活塞 SAE 30~80C：流量：400mL／min 环一般都要求工作面增加镀层。 10 两件式组合油环结构已证明适合于柴油机，但 萋 对其要求仍有所提高。汽车制造商目前要求在提高 奋 寿命的同时，全负荷机油消耗率能达到0．10～0．15 整5 g／(kW·h)。此外，由于采用了轻型结构，更确切地 0 PVD 钢／渗氮 Cr 说是使用了铝机体连同很高的螺栓力，预计气缸变 图1 各种镀层的抗咬合性 形也有增大的趋势。必须要开发出具有耐磨外圆工 作表面和补偿变形能力高的油环。 按照镀层技术规格，镀层硬度为 1 000～2 000 HV。PVD镀层的开发始终兼顾镀层厚度和韧性。 1 第一道气环 Euro—Riken公司的标准规格为IP一251(图2)。必威体育精装版 综上所述，第一道气环是关键零件。其失效势必 的开发也同样基于CrN系统，镀层厚度≤6O Mm，硬 导致整个气缸括塞系统失灵，从而使整台发动机失灵。 度为l 500~2 000 HV。必须强调的是，除了