圖1.發動機修復劑的配方不斷更新迭代

什么是發動機修復劑？

摩擦與磨損是機械運動中普遍存在的一種自然現象，因各種各樣的摩擦磨損造成的能源損失大約可占全部使用能源的1/3以上，如以發動機中的缸套/活塞環這對摩擦副為例，它們造成的能量損耗約占發動機中摩擦損耗總能量的45%，同時磨損也是材料與設備破壞與失效的3種主要形式之一。

目前，減輕和修復發動機磨損主要靠一個途徑，就是使摩擦副在磨損過程中形成新的補償層來抵消磨損和修復磨損造成的損傷，即在潤滑油中加入特殊添加劑實現摩擦副的自修復。

發動機修復劑的作用機理

磨損自修復材料可在設備運行的條件下，通過潤滑介質將自修復材料傳輸到設備的摩擦副表面上，并通過摩擦副運動過程中產生的機械摩擦作用、摩擦中發生的化學反應和電化學反應作用等，使自修復材料與摩擦副材料、潤滑劑之間相互作用，在摩擦副表層上發生物質交換，最終在零部件磨損表面形成具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫或超潤滑等特點的特殊保護層，從而實現零部件磨損表面的動態自修復。

發動機修復劑國內研究現狀

1. 清華大學摩擦學國家重點實驗室的楊鶴，用含適量Mg6S i4O10( OH )8修復劑的S D／C C40汽油機/柴油機通用油，進行了27h摩擦試驗，修復效果明顯。另外，他們還在北京機務段大修后0k m時的D F11-0063號柴油機車的曲軸箱中加入Mg6Si4O10(OH)8基的金屬磨損自修復劑，濃度為0.02g/L，機車運行期間不換機油；當機車運行至292 910k m進入中修時，在該機車解體后從第15號鑄鐵缸套切取了橫斷面的樣品進行分析，缸套和活塞環均沒有發現有明顯的磨損。

2. 馬亞軍等人利用S R V高溫摩擦磨損試驗機比較了G F -2和G F -3兩種含有二烷基二硫代氨基甲酸鉬（Mo D T C）摩擦改進劑的發動機油的耐久性。試驗結果顯示，加入改進劑的G F -3的機油使活塞環和氣缸壁的表面更平整和光滑，而在MoDTC/二烷基二硫代磷酸鋅（Z D T P）的共同作用，在摩擦過程中，通過化學反應在摩擦表面可形成良好的摩擦反應膜，從而擁有更好的耐摩擦磨損特性。

新型發動機修復劑主要類型及配方組成

1. 納米單質粉體：這一類減摩及自修復粉體材料的研究和應用主要指一些低硬度金屬，即通常說的軟金屬材料，如銅（Cu）、鎳（Ni）、錫（Sn）、鉛（Pb）等，粒徑為3 ～7n m油溶性。可使摩擦系數降低15％左右，且其磨痕面積也減小30%左右。

2. 納米氧化物和氫氧化物：平均粒徑為30n m，比表面積為30m / g的二氧化鈦（TiO2）添加在350S N基礎油中，在HQ -1型摩擦磨損試驗機上用G C r l5( C64-65H R)鋼球進行了磨損試驗。抗磨損效果明顯。

3. 納米硫化物：硫化鉬（MoS）、硫化銅（CuS）、硫化鉛（PbS）、硫化鋅（ZnS）等。

4. 硅酸鹽粉體：蛇紋石Mg6S i4O10( OH )8和軟玉Ca( MgFe )5(SiO11)(OH)2。

5. 納米復合物：納米WS2和MoS2復合粒子

6. 納米聚合物微球：高分子納米聚合物微球是一種新型的水基潤滑添加劑材料。

發動機修復劑實驗設計

發動機修復劑修復效果需要專業實驗臺架。臺架由四沖程摩托車改裝而成，其發動機型號為GE5080F型。模擬實驗臺架的原理示意圖和實物圖分別如圖2及圖3所示。模擬臺架的基本性能參數參考相關文獻。該臺架采用液壓回路加載以實現對發動機的負載控制。

圖2.發動機實驗臺架

圖3.發動機實驗臺架原理圖

發動機修復劑實驗結果展示

圖4.經過修復劑修復的發動機內壁SEM圖

可見，發動機缸體基體表面一開始呈相互交叉貫通的裂紋形貌，經過修復劑作用后，裂紋縮短變窄，甚至 得到顯著“修補”而變得模糊、局部裂紋消失．在缸套摩擦表面生成了一層自修復改性層，這也說明其 摩擦表面的粗糙度顯著降低。