在天然氣發(fā)動機的活塞環(huán)組件中產(chǎn)生摩擦的主要成因是，第一道環(huán)在壓縮沖程中在上死點附近的移動和油環(huán)在整個循環(huán)周期中的移動。第一道環(huán)摩擦消耗是在高氣壓對環(huán)的作用以及相對較少量的氣缸套內(nèi)的潤滑油造成的，這些潤滑油是在油環(huán)的上死點與第一道環(huán)上死點之間。油環(huán)的摩擦損耗，是由于為防止過量潤滑油消耗而設(shè)計的高彈力造成的。

　　模型的預測數(shù)據(jù)表明，改變第一道環(huán)的形狀，引入第一道環(huán)槽向上傾斜與第一道環(huán)形成正扭曲，降低油環(huán)彈力，可以顯著地減少摩擦。通過這些改變后的設(shè)計，沒有出現(xiàn)明顯的竄漏。設(shè)計的負向靜態(tài)扭曲和的第二道環(huán)，顯示出潤滑油消耗中度增加，這是由于使用了一個低彈力的油環(huán)造成的。通過模型預測得到的所有這些理論上的結(jié)果，將在科羅拉多州立大學進行天然氣發(fā)動機的實物試驗，以便得到驗證。

　　減少OCR彈力的效果第二道活塞環(huán)設(shè)計的效果簡介讓Waukesha發(fā)動機的基準線設(shè)計第二道活塞環(huán)具有正向靜態(tài)扭曲，用于增強穩(wěn)定性，消除在接近壓縮沖程上死點時的顫振。有關(guān)這種顫振現(xiàn)象的完整論述以及靜態(tài)扭曲與活塞環(huán)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。

　　如上文中提到的那樣，摩擦模型不能提供量化的油耗，只能根據(jù)上述討論中的效果進行趨勢推斷。要獲得這些設(shè)計改變油耗的量化數(shù)據(jù)效果，必須在發(fā)動機實物試驗中使用油耗測量儀。下文中將介紹這一點。實驗結(jié)果的確認在科羅拉多州立大學，通過Waukesha實物發(fā)動機對這項研究的結(jié)果進行了確認實驗。安裝到發(fā)動機上的測試設(shè)備對氣缸壓力、活塞環(huán)內(nèi)部的壓力、油耗、竄漏、扭矩、包括NOx3碳氫化合物等有害排出物和HAP.s等各種排放物進行了檢測。

　　這項研究提議的減少摩擦的改進設(shè)計要與不同的FMEP進行比較后評估。FMEP是在減去了BMEP（量力器對扭矩的運算）和IMEP（從發(fā)動機循環(huán)中獲得的氣缸綜合壓力）求出的。這兩個數(shù)字的不同不在于活塞環(huán)的FMEP，而是在于發(fā)動機的全部損耗。不過，通過比較兩種不同活塞環(huán)設(shè)計即可得知這個FMEP數(shù)值的不同，而這些不同又可作為減少FMEP達到設(shè)計目的的特征。通過采用這種方法進行測量，可以看到減少摩擦的設(shè)計潛在的改進效果。

　　由于這是一種間接的摩擦測量方法，其得出的結(jié)果的精確性仍將需要確認。因此，試驗方法的精確性需要密切的監(jiān)測。通過進行一致性的檢測，對活塞環(huán)內(nèi)部的壓力進行測量并與采用上述方法得出的結(jié)果進行比較，即可達到確認的目的。

　　結(jié)論模型預測顯示，對Waukesha發(fā)動機減少摩擦的最有效的設(shè)計是改變第一道環(huán)的形狀，引入向上傾斜的第一道環(huán)槽，并減少油環(huán)的彈力。由于采用向上傾斜的第一道環(huán)槽所伴隨的磨損的增加，可以用第一道環(huán)正靜態(tài)扭曲的設(shè)計加以排除。由于減少了油環(huán)彈力造成的油耗增加，可以用第二道活塞環(huán)的反向靜態(tài)扭曲進行補償。模型預測還顯示，低摩擦第一道環(huán)設(shè)計與低彈力油環(huán)設(shè)計的結(jié)合，可以減少發(fā)動機摩擦30%至35%.如果活塞環(huán)在發(fā)動機摩擦總量中占20%，這些設(shè)計則潛在地增進了發(fā)動機制動熱效率0.5%至1%，而且沒有帶來油耗增加或磨損增加等不良效應(yīng)。在發(fā)動機的工作壽命中，這些改進將更加節(jié)省燃料并降低污染物的排放。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)