发动机修复剂的配方不断更新迭代

什么是发动机修复剂？

摩擦与磨损是机械运动中普遍存在的一种自然现象，因各种各样的摩擦磨损造成的能源损失大约可占全部使用能源的1/3以上，如以发动机中的缸套/活塞环这对摩擦副为例，它们造成的能量损耗约占发动机中摩擦损耗总能量的45%，同时磨损也是材料与设备破坏与失效的3种主要形式之一。

目前，减轻和修复发动机磨损主要靠一个途径，就是使摩擦副在磨损过程中形成新的补偿层来抵消磨损和修复磨损造成的损伤，即在润滑油中加入特殊添加剂实现摩擦副的自修复。

发动机修复剂的作用机理

磨损自修复材料可在设备运行的条件下，通过润滑介质将自修复材料传输到设备的摩擦副表面上，并通过摩擦副运动过程中产生的机械摩擦作用、摩擦中发生的化学反应和电化学反应作用等，使自修复材料与摩擦副材料、润滑剂之间相互作用，在摩擦副表层上发生物质交换，最终在零部件磨损表面形成具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温或超润滑等特点的特殊保护层，从而实现零部件磨损表面的动态自修复。

发动机修复剂国内研究现状

清华大学摩擦学国家重点实验室的杨鹤，用含适量Mg6Si4O10(OH)8修复剂的SD／CC40汽油机/柴油机通用油，进行了27h摩擦试验，修复效果明显。另外，他们还在北京机务段大修后0km时的DF11-号柴油机车的曲轴箱中加入Mg6Si4O10(OH)8基的金属磨损自修复剂，浓度为0.02g/L，机车运行期间不换机油；当机车运行至km进入中修时，在该机车解体后从第15号铸铁缸套切取了横断面的样品进行分析，缸套和活塞环均没有发现有明显的磨损。

马亚军等人利用SRV高温摩擦磨损试验机比较了GF-2和GF-3两种含有二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC）摩擦改进剂的发动机油的耐久性。试验结果显示，加入改进剂的GF-3的机油使活塞环和气缸壁的表面更平整和光滑，而在MoDTC/二烷基二硫代磷酸锌（ZDTP）的共同作用，在摩擦过程中，通过化学反应在摩擦表面可形成良好的摩擦反应膜，从而拥有更好的耐摩擦磨损特性。

新型发动机修复剂主要类型及配方组成

纳米单质粉体：这一类减摩及自修复粉体材料的研究和应用主要指一些低硬度金属，即通常说的软金属材料，如铜（Cu）、镍（Ni）、锡（Sn）、铅（Pb）等，粒径为3～7nm油溶性。可使摩擦系数降低15％左右，且其磨痕面积也减小30%左右。

纳米氧化物和氢氧化物：平均粒径为30nm，比表面积为30m/g的二氧化钛（TiO2）添加在SN基础油中，在HQ-1型摩擦磨损试验机上用GCrl5(C64-65HR)钢球进行了磨损试验。抗磨损效果明显。

纳米硫化物：硫化钼（MoS）、硫化铜（CuS）、硫化铅（PbS）、硫化锌（ZnS）等。

硅酸盐粉体：蛇纹石Mg6Si4O10(OH)8和软玉Ca(MgFe)5(SiO11)(OH)2。

纳米复合物：纳米WS2和MoS2复合粒子

纳米聚合物微球：高分子纳米聚合物微球是一种新型的水基润滑添加剂材料。

发动机修复剂实验设计

发动机修复剂修复效果需要专业实验台架。台架由四冲程摩托车改装而成，其发动机型号为GEF型。模拟实验台架的原理示意图和实物图分别如图2及图3所示。模拟台架的基本性能参数参考相关文献。该台架采用液压回路加载以实现对发动机的负载控制。

图2.发动机实验台架

图3.发动机实验台架原理图

发动机修复剂实验结果展示

图4.经过修复剂修复的发动机内壁SEM图

可见，发动机缸体基体表面一开始呈相互交叉贯通的裂纹形貌，经过修复剂作用后，裂纹缩短变窄，甚至得到显著“修补”而变得模糊、局部裂纹消失．在缸套摩擦表面生成了一层自修复改性层，这也说明其摩擦表面的粗糙度显著降低。

本文参考《我国磨损自修复材料的研究进展》、《陶瓷润滑油添加剂对镀铬缸套磨损自修复特性的影响》、《基于纳米WS2／MoS2的润滑油摩擦学性能实验研究》。

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