基于B.M.E.P的活塞发动机涨圈磨合分析

图３
ＢＭＥＰ作用示意图 当发动机工作时，在燃烧室产生制动平均 有效压力（Ｂｒｅａｋ Ｍｅａｎ
ｏｒ
涨圈与汽缸壁部分表面间的油膜轻微破裂，使
汽缸壁表面出现少些受控制的轻微磨损，通过 磨损使涨圈与汽缸壁定位，磨合机理见图１。这
程中受力不均，易在汽缸筒中发生转动，降低
了涨圈的“迷宫”效应，密封效果变差，导致 更多的滑油进入燃烧室，使发动机状况更加恶 化。 当发动机运转功率过大并且持续时间过
ｍａｎａｕａｌ（Ｏ－３６０＆ＩＯ－３６０ｓｅ—
ａｉｒｃｒａｆｔ
ｅｎｇｉｎｅｓ）［Ｚ】．Ｔｅｘｔｒｏｎ
Ｌｙｃｏｍｉｎｇ．
油封油，未清除掉的油封油具有降低燃油辛烷 值等级的作用并在燃烧后产生大量的游离碳， 同时较多油封油参与燃烧，发动机会过富油工 作，在发动机初次运转的低转速阶段最易导致 电嘴挂油和积碳，从而引起发动机抖动，极易
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 麦海波， Mai Haibo 中国民航飞行学院机务处 四川广汉 618300 科技资讯 Science & Technology Information 2013(2)
本文链接：/Periodical_kjzx201402052.aspx
当发动机运转时，Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ．出现在汽缸中，
它产生的推压力向外使涨圈压在粗糙的汽缸
磨损并引发其它故障。
２
壁上。Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ越高，涨圈被压在汽缸壁上
的压力越大，涨圈和汽缸壁表面的温度也越 高，这是因为涨圈和汽缸壁之间的压力增大，
越大，发动机富油加剧而使电嘴挂油越来越严 重，最终导致发动机振动加剧，掉转过多而必 须返厂修理或更换新的汽缸和涨圈组件。导
致这一现象的主要原因是小功率下涨圈膨胀 不充分，无法磨损掉预定磨合掉的“凸起”， 则积碳等沉淀物会以最高点的“凸起”为基 准，形成较大面积的光滑吸油表面，导致汽缸 壁保持的滑油量过多，使过多的滑油参与燃 烧，导致发动机工作不正常。同时由于汽缸壁
Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ作用下的磨合过程分析
当一个汽缸需要翻修或修理时，需要将汽
＿＿—”，！●—一
‘’’－≮ｑ－。一
《霪譬芝
＝：嚣∥
巨互盈圈
图２
气缸筒与涨圈工作示意图
①作者简介：麦海波（１９７７，２一），男，工程师，工程硕士，主要从事航空器维修与适航研究工作。
８４
科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
万方数据
工业技术
淼圆
塞涨雷
内壁上
扶而促 热使滑
一层硬
ｉ
Ａｖｉａｔｉｏｎ
Ｆｌｉｇｈｔ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ
Ｃｈｉｎａ
Ｇｕａｎｇｈａｎ
Ｓｉｃｈｕａｎ，６１８３００，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗｈｅｎ ｂｒｅａｋ－
ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｎｄ ｐｉｓｔｏｎ ａｎｄ ｒｉｎｇ
ａｖｉａｔｉｏｎ
ｐｉｓｔｏｎ ｅｎｇｉｎｅ
ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｅｒ，Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ
推动产生大量的摩擦，从而热量增加。
磨合中最主要的妨碍物就是这个热量，一 旦在涨圈和汽缸壁的接触面产生大量的热，会 造成汽缸壁表面的滑油流失，汽缸壁表面变得 光滑。这个光滑的表面会阻止活塞涨圈的进 一步的磨损就位。一旦出现光滑面，磨合将不
缸缸筒表面研磨粗糙，以帮助活塞涨圈的磨 合，这个粗糙的表面被称为“交叉网线”，汽 缸壁上的“交叉网线”是指有一系列小的波 峰和波谷（显微峰谷面）见图２。涨圈的锥形面 与汽缸壁上“交叉网线”相互接触，当发动机 运转时，涨圈的锥形面与汽缸壁的粗糙表面摩 擦，使峰值点变得光滑，涨圈的锥形面也逐渐
南瓣銮鬻帮鼬敞壁哪．二！！！！．！二！二：二二］
受囊嚣藻黼鎏藉惹蓄然勰窝舻ｌ！！！：！！！！！∑∑！■
图中灰色部分为沉积物
图１ 各类汽缸壁的剖视图
鞭气缸中‘Ｉ筒上 的。交叉瞄线。
缸壁的正确定位以及使发动机滑油消耗量稳定 在规定范围内。二者均与涨圈一汽缸壁这对摩
擦副关系最大，所以发动机磨合主要是指涨圈 一汽缸壁间的磨合。
再起作用。最理想的磨合效果是，既使涨圈在 汽缸壁上有足够的摩擦，又不能过热使之表面
变得光滑。假如汽缸壁变得光滑，唯一的方法
变得愈来愈光滑，汽缸内压力较小，因汽缸壁 表面“凸起”高度不均，使涨圈在上下运动过
被磨平。
科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
８５
万方数据
工业技术
ｗａｌｌ
ｗｏｒｋｉｎｇ ｏｆ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ。Ａｎｄ
ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ
ｔｗｏ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ Ｋｅｙ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｅｎｇｉｎｅ ｂｒｅａｋ－ｉｎ，Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｕｔ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ．
Ｗｏｒｄ：Ｐｉｓｔｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅ
Ｃｙｌｉｎｄｅｒ；Ｐｉｓｔｏｎ
Ｒｉｎｇ；Ｂｒｅａｋ—Ｉｎ
航空活塞发动机被广泛的应用于小型的 固定翼和旋翼飞机上，航空活塞发动机多采用 渗氮、渗碳、碳氮共渗及其它先进的机加工
艺，提高了发动机部件，特别是运动部件的耐 磨能力，显著的延长了发动机的使用寿命，使
发动机的大修时间间隔从过去的８００ ｈ逐步提 高到２０００ ｈ。当发动机使用达到２０００ ｈ的固定 周期后，发动机要进行翻修，同时汽缸和涨圈 组件都需进行更换。
导致维护人员产生误判，并在地面花较长时 间、低功率运转发动机进行排故，其结果会导
（４）贫富油。飞机飞行中如发动机过富油， 则导致汽缸头温度和汽缸内压力过低，会延迟 发动机的磨合；过贫油，则会导致汽缸头温度 过高，使沉积物中的滑油因氧化而形成光滑 “镜面”，使磨合无法继续进行而须返厂修理
或更换汽缸和涨圈。
Ｏｐｅｒａｔｏｒ’Ｓ ｒｉｅｓ
差，使活塞环紧贴向汽缸缸壁，形成密封。
气压力，标记在功率曲线表时发现：发动机在
３影响发动机磨合的其它因素
（１）油封油。发动机出厂时都进行了油封
处理，收油池、整个汽缸壁及涨圈间均充满了
地面运转的大部分时间均小于推荐的磨合功 率，同时地面运转时的散热效果差，易引起汽 缸筒受热不均、过热及其它故障。
发动机中的油封油，并在首次２５ ｈ时更换一次
动机进行磨合，可以获得良好的磨合效果，使
（上揍８３页） 解。
能开发，２００１（７）．
成功（教育），２０１ １（１０）． 【４】马洪寅．麻花钻头的教学难点——刃削角度 谈【Ｊ】．职业教育研究，２００４（７）．
［２】王向阳．标准麻花钻头刃磨操作规范的教 学方法【Ｊ】．漯河职业技术学院学报，２００８
（２）．
参考文献
【１１李安民．手工刀磨钻头的新方法【Ｊ１．现代技
【５】姜波．钳工工艺学【Ｍ】．北京：中国劳动社
会保障出版社，２００５．
【３】王海英，李心平．钻头刃磨方法的讲授【Ｊ】．
８６
科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
万方数据
基于B.M.E.P的活塞发动机涨圈磨合分析
只能是拆下汽缸，重新研磨汽缸，或者更换活 滑油，以尽可能清除油封油。 （２）飞行高度。空气质量与飞行高度成反 发动机能够到达推荐的大修时间间隔。 （２）发动机磨合前应清除附着在汽缸壁、
塞涨圈，重新进行磨合。
当活塞作直线运动压缩气体时，活塞环由
比，在较低的巡航高度进行磨合可以更容易的
达到指定功率。对于自然吸气式活塞发动机，
【３】Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎｓ，Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆＺ】．Ｔｅｘｔｒｏｎ Ｌｙｃｏｍｉｎｇ． 【４】ＦＬＹＥＲ，ＬＹ ＣＯＭＩＮＧ［Ｚ１．２００８．
致发动机磨合不好而须返厂修理或更换汽缸
和涨圈。因此，初次运转发动机前应放泄掉
４结论
（１）按发动机厂家规定的程序和功率对发
右圈为未磨合的新汽缸壁。日
沉积物过多。致使滑油捎耗量过大 蠢要羹鲤竺爨落篱落艟髌 发动机工彳乍不正常。
磨合是指机件在受控制的初期磨损中，
实现摩擦副表面之间相互适应的过程。它ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对防止发生咬合、获得低磨损率的稳定持 续的工作状态、延长使用寿命等都有重要
影响。良好的磨合是发动机能够正常工作 到规定大修时间间隔的先决条件。 活塞发动机磨合的主要目的是使涨圈和汽
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ）。Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ是发动机运行时
种磨损实际是磨掉了汽缸壁表面部分的“凸
起”。 当发动机运转功率低时，涨圈未能膨胀到 足以刮除汽缸筒壁多余沉积物（主要是积碳）的 状态，这些沉积物会把涨圈向上运动时带来的 滑油大量吸收，然后在汽缸中燃烧掉并增加更 多的积碳，这样将导致发动机滑油消耗量越来
于摩擦力的作用滑向环槽的另一侧，而此时活
塞环的外圆周与汽缸壁之间仍未完全贴合，随 着气体压力不断上升，高压气体试图穿过活塞
收油池及进气系统中的油封油。 （３）发动机磨合期间必须在规定的飞行高 度内飞行并按要求调节贫富油，同时避免长时
间在地面运转发动机。
超过８０００英尺后，由于空气比较稀薄，发动机 已经很难产生足够的功率来满足磨合的震
工业技术
基于Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ的活塞发动机涨圈磨合分析①
麦海波
（中国民航飞行学院机务处
四川广汉
６１
８３００）
摘要：本文简要介绍了航空活塞发动机渗氮汽缸的特点，分析了汽缸磨合时在Ｂ．Ｍ．Ｅ．Ｐ作用下汽缸壁和涨目的工作状况，并根据二者的
工况特点阐明了发动机的磨合机理及影响磨合的其它因素，最后提出相应建议。 关键词：活塞发动机 汽缸 涨圈 磨合