摩擦损失约占柴油机燃料中总能量的10%。[1].40-55%的摩擦损失来自于动力缸系统。通过更好地了解动力缸系统中发生的摩擦学相互作用，可以减少摩擦造成的能量损失。
动力缸系统中的摩擦损失有很大一部分源于活塞裙部和气缸套之间的接触。由于现实生活中发动机的力、温度和速度不断变化，活塞裙部、润滑油和气缸接口之间的相互作用相当复杂。优化每个因素是获得最佳发动机性能的关键。这项研究的重点是复制造成摩擦力和活塞裙部-润滑油-气缸套（P-L-C）界面磨损的机制。
动力缸系统和活塞裙边-润滑油-缸套界面示意图。
[1] Bai, Dongfang.内燃机活塞裙部润滑的建模。Diss.麻省理工学院, 2012
机油是一种为其应用而精心设计的润滑剂。除了基础油之外，还添加了清洁剂、分散剂、粘度改进剂（VI）、抗磨损/抗摩擦剂和缓蚀剂等添加剂，以提高其性能。这些添加剂影响油在不同操作条件下的表现。油的行为会影响P-L-C界面，并决定是否发生金属-金属接触的显著磨损或流体动力润滑（极少磨损）。
如果不将该地区与外部变量隔离，就很难理解P-L-C接口。用能代表其现实应用的条件来模拟该事件更为实际。该 NANOVEA 摩擦仪 非常适合此目的。配备多个力传感器、深度传感器、逐滴润滑模块和线性往复平台， NANOVEA T2000能够密切模拟发动机组内发生的事件，并获得宝贵的数据，以更好地了解P-L-C接口。
NANOVEA T2000摩擦仪的液体模块
逐滴模块对这项研究至关重要。由于活塞可以以非常快的速度运动（超过3000转/分），因此很难通过浸没样品来形成一层润滑油薄膜。为了解决这个问题，逐滴模块能够持续地在活塞裙部表面施加恒定数量的润滑剂。
新润滑油的应用也消除了脱落的磨损污染物对润滑油性能的影响。
NANOVEA T2000
高负荷摩擦仪
测量目标
本报告将研究活塞裙部-润滑油-缸套的界面。这些界面将通过进行线性往复磨损试验和逐滴润滑油模块进行复制。
润滑剂将在室温和加热条件下使用，以比较冷启动和最佳操作条件。将观察COF和磨损率，以更好地了解界面在实际应用中的表现。
测试参数
负载 ............................100 N
测试时间 ............................30分钟
速度 ............................2000转/分
AMPLITUDE ............................10毫米
总距离 ............................1200 m
涂层 ............................钼-石墨
销材料 ............................铝合金 5052
针孔直径 ............................10毫米
润滑油 ............................机油（10W-30）
流动速度 ............................60 mL/min
温度 ............................室温和90°C
在这个实验中，使用了A5052作为反面材料。虽然发动机缸体通常是由A356等铸铝制成的，但A5052的机械性能与A356相似，适合这种模拟测试[2]。
在测试条件下，显著的磨损是
在室温下在活塞裙部观察到的
与90°C时相比。在样品上看到的深深的划痕表明，在整个测试过程中，静态材料和活塞裙部之间经常发生接触。室温下的高粘度可能限制了油完全填满接口处的空隙并产生金属-金属接触。在更高的温度下，油变稀，能够在销和活塞之间流动。因此，在较高温度下观察到的磨损明显减少。图5显示，磨损疤痕的一侧明显比另一侧磨损得少。这很可能是由于出油口的位置。一边的润滑油膜厚度比另一边的厚，造成了不均匀的磨损。
[2] "5052铝与356.0铝。"MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum
表1: 活塞的润滑磨损试验结果。
图1: 常温油品磨损试验的COF图A原始曲线B高通过率C低通过率。
图2: 90°C耐磨油测试的COF图A原始轮廓B高通过C低通过。
图3: 来自RT机油磨损试验的磨损痕的光学图像。
图4: 来自RT机油磨损试验的磨损疤痕的孔洞分析量。
图5: 来自RT机油磨损测试的磨损疤痕的轮廓测量扫描。
图6: 来自90°C机油磨损试验的磨损痕的光学图像
图7: 来自90°C机油磨损试验的磨损疤痕的孔洞分析量。
图8: 来自90°C机油磨损试验的磨损痕的轮廓测量扫描。
在一个活塞上进行了润滑的线性往复磨损测试，以模拟在一台机器上发生的事件。
现实生活中运行的发动机。活塞裙部-润滑油-气缸套界面对发动机的运行至关重要。界面上的润滑油厚度对活塞裙部和气缸套之间的摩擦或磨损造成的能量损失负责。为了优化发动机，油膜厚度必须尽可能薄，而不允许活塞裙部和气缸套接触。然而，挑战在于温度、速度和力的变化将如何影响P-L-C界面。
NANOVEA T2000摩擦仪具有广泛的载荷（高达2000 N）和速度（高达15000 rpm），能够模拟发动机中可能存在的不同条件。未来可能的研究课题包括P-L-C接口在不同的恒定载荷、振荡载荷、润滑油温度、速度和润滑油应用方法下的表现。这些参数可以很容易地通过NANOVEA T2000摩擦仪进行调整，从而对活塞裙部-润滑油-缸套界面的机制有一个全面的了解。
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