作為減(jian)小(xiao)發動機零(ling)部(bu)件之間摩擦力的(de)措施大致可分為以下三種：一(yi)是(shi)(shi)減(jian)小(xiao)零(ling)部(bu)件之間的(de)實際(ji)接觸(chu)面積；二是(shi)(shi)使零(ling)部(bu)件之間形成(cheng)低的(de)剪應力；三是(shi)(shi)減(jian)小(xiao)零(ling)部(bu)件之間的(de)輸入負載。

　　減(jian)小零(ling)(ling)(ling)部(bu)件(jian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的實際接觸(chu)(chu)。減(jian)小零(ling)(ling)(ling)部(bu)件(jian)的表面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)(cu)糙度(du)(du)有助于(yu)(yu)減(jian)小零(ling)(ling)(ling)部(bu)件(jian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的實際接觸(chu)(chu)，這是(shi)因為從(cong)臨界(jie)潤(run)滑(hua)區(qu)域(yu)到混合潤(run)滑(hua)區(qu)域(yu)中(zhong)，摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)產(chan)生的根源主(zhu)要(yao)是(shi)零(ling)(ling)(ling)部(bu)件(jian)表面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)(cu)糙凸(tu)起(qi)部(bu)分之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的接觸(chu)(chu)而產(chan)生的。另外，在(zai)零(ling)(ling)(ling)部(bu)件(jian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)接觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)高(gao)(gao)的情況下，會擔心摩(mo)擦(ca)(ca)造成(cheng)(cheng)表面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)(cu)糙度(du)(du)的惡化(hua)。因此，作為初(chu)期維持表面(mian)(mian)(mian)平滑(hua)度(du)(du)的有效方法是(shi)對平滑(hua)面(mian)(mian)(mian)進(jin)行(xing)表面(mian)(mian)(mian)硬質處(chu)(chu)(chu)理。在(zai)直接傳(chuan)動式機械傳(chuan)動閥中(zhong)，由于(yu)(yu)摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)分擔比最(zui)(zui)高(gao)(gao)的氣門(men)桿和(he)(he)凸(tu)輪凸(tu)起(qi)部(bu)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的最(zui)(zui)大(da)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)高(gao)(gao)達0.7GPa，因此以(yi)往(wang)除了對母材(cai)進(jin)行(xing)滲(shen)(shen)(shen)碳處(chu)(chu)(chu)理或滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)處(chu)(chu)(chu)理等熱處(chu)(chu)(chu)理外，還在(zai)表面(mian)(mian)(mian)平滑(hua)處(chu)(chu)(chu)理后(hou)進(jin)行(xing)表面(mian)(mian)(mian)真空蒸發鍍(du)膜(mo)處(chu)(chu)(chu)理，如鍍(du)氮(dan)化(hua)鈦（TiN）膜(mo)、氮(dan)化(hua)鉻（CrN、Cr2N）膜(mo)，最(zui)(zui)近(jin)有的已開始采用鍍(du)類金剛石(shi)（DLC）膜(mo)。這些鍍(du)膜(mo)的硬度(du)(du)一般都在(zai)2000HV以(yi)上(shang)。其中(zhong)，還有的超(chao)過(guo)了3000HV，大(da)大(da)超(chao)過(guo)了以(yi)往(wang)的滲(shen)(shen)(shen)碳處(chu)(chu)(chu)理（大(da)約(yue)800HV）和(he)(he)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)處(chu)(chu)(chu)理（大(da)約(yue)900HV）的硬度(du)(du)。形成(cheng)(cheng)鍍(du)膜(mo)后(hou)的表面(mian)(mian)(mian)非(fei)常平滑(hua)，Ra低于(yu)(yu)0.03。

　　在不改變(bian)表(biao)面最初粗(cu)糙(cao)度(du)(du)的基礎上(shang)，通過(guo)(guo)滑動可(ke)(ke)以(yi)(yi)使(shi)配(pei)對(dui)材的表(biao)面變(bian)得平滑，由(you)(you)此可(ke)(ke)以(yi)(yi)進一步降低摩擦力，這(zhe)(zhe)種方法也可(ke)(ke)應用(yong)于上(shang)述(shu)的氣門桿。采(cai)用(yong)電弧(hu)離(li)子鍍膜(mo)(mo)法鍍的TiN膜(mo)(mo)和DLC膜(mo)(mo)，在成膜(mo)(mo)時熔(rong)融的原料顆粒(li)飛(fei)到被加(jia)工件(jian)的表(biao)面并粘附下來后會變(bian)為(wei)顆粒(li)狀(zhuang)(zhuang)凸起物(wu)。讓(rang)表(biao)面適(shi)度(du)(du)留下這(zhe)(zhe)種凸起，在滑動中(zhong)可(ke)(ke)以(yi)(yi)使(shi)配(pei)對(dui)材的表(biao)面粗(cu)糙(cao)度(du)(du)變(bian)得平滑，由(you)(you)此可(ke)(ke)有效(xiao)降低摩擦力。尤其是，對(dui)于凸輪(lun)凸起部等非正圓復雜形狀(zhuang)(zhuang)的零(ling)部件(jian)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)說(shuo)與其通過(guo)(guo)加(jia)工使(shi)其平滑，不如采(cai)取磨合的辦法使(shi)其變(bian)得平滑更有效(xiao)。

　　目前，大(da)部分的(de)(de)(de)發(fa)動機(ji)(ji)缸(gang)(gang)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)構(gou)造是(shi)把由(you)灰口鑄(zhu)鐵(tie)(tie)制作(zuo)的(de)(de)(de)套(tao)管(guan)鑄(zhu)入(ru)鋁(lv)(lv)合金氣缸(gang)(gang)體內。鑄(zhu)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)熱(re)傳(chuan)導(dao)率（50W/m·k）比鋁(lv)(lv)材（100W/m·k）低，而且鑄(zhu)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)厚度(du)為(wei)數毫米。另外(wai)，鑄(zhu)鐵(tie)(tie)和鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)也會因鑄(zhu)造后的(de)(de)(de)凝固收縮產生的(de)(de)(de)緊(jin)固力而發(fa)生微小裂隙(xi)，它是(shi)阻(zu)礙熱(re)傳(chuan)導(dao)的(de)(de)(de)主要因素。另一方(fang)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，最近為(wei)提高(gao)(gao)(gao)燃燒室內的(de)(de)(de)散熱(re)性，希(xi)望能(neng)一面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)抑制高(gao)(gao)(gao)輸出功率發(fa)動機(ji)(ji)或緊(jin)湊式渦(wo)輪等(deng)發(fa)生爆(bao)震，一面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)確保壓縮比。用鑄(zhu)鐵(tie)(tie)套(tao)管(guan)替代缸(gang)(gang)孔(kong)(kong)，需對鑄(zhu)鐵(tie)(tie)進行噴鍍(du)處理，由(you)此，既能(neng)提高(gao)(gao)(gao)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)密封性，又能(neng)減薄管(guan)壁(bi)，大(da)幅度(du)改善該(gai)部位的(de)(de)(de)換(huan)熱(re)和傳(chuan)熱(re)。另外(wai)，作(zuo)為(wei)噴鍍(du)特有(you)的(de)(de)(de)現象是(shi)，在膜(mo)內導(dao)入(ru)某(mou)種程度(du)的(de)(de)(de)空隙(xi)，空隙(xi)裸露在表(biao)層，可以(yi)提高(gao)(gao)(gao)缸(gang)(gang)孔(kong)(kong)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)保油性。由(you)于不需要采用以(yi)往(wang)那種用發(fa)動機(ji)(ji)缸(gang)(gang)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)珩磨網紋加工孔(kong)(kong)來確保保油性，因此可以(yi)使缸(gang)(gang)孔(kong)(kong)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)變得平滑(hua)。它除了具有(you)上述傳(chuan)熱(re)特性好的(de)(de)(de)優點外(wai)，還(huan)可以(yi)有(you)效降低邊界至混合潤滑(hua)區(qu)域的(de)(de)(de)摩擦力。

　　形成低(di)剪應力。關于零(ling)部件表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)度凸(tu)起間的(de)(de)(de)接觸(chu)，以(yi)包(bao)括凸(tu)起的(de)(de)(de)整(zheng)個表(biao)面(mian)(mian)層作為(wei)低(di)剪應力材料，是(shi)(shi)減小粗(cu)糙(cao)度和單獨降低(di)摩(mo)擦力的(de)(de)(de)方(fang)法，可以(yi)采(cai)用固體潤(run)滑劑(ji)。尤其(qi)是(shi)(shi)，在面(mian)(mian)壓不是(shi)(shi)那么高(gao)的(de)(de)(de)情(qing)況下，可以(yi)采(cai)用所謂的(de)(de)(de)軟鍍(du)層，即把(ba)作為(wei)固體潤(run)滑劑(ji)的(de)(de)(de)顆粒狀的(de)(de)(de)二硫(liu)化鉬（MoS2）或(huo)石(shi)墨(mo)、四氟乙烯（PTFE）分(fen)散到聚酰胺樹脂（PAI）中的(de)(de)(de)鍍(du)膜(mo)(mo)，或(huo)直接把(ba)MoS2顆粒對著被加工件高(gao)速照射后獲得的(de)(de)(de)鍍(du)膜(mo)(mo)等。這種鍍(du)膜(mo)(mo)可以(yi)應用于發動機(ji)部件中接觸(chu)面(mian)(mian)積大的(de)(de)(de)活(huo)塞桿、曲軸(zhou)軸(zhou)承合(he)金表(biao)面(mian)(mian)層。

　　另(ling)一方面(mian)，對于面(mian)壓高的(de)(de)(de)零部件，如(ru)果采用(yong)(yong)前述的(de)(de)(de)軟鍍(du)層，鍍(du)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)耐磨性(xing)是一個問題(ti)。因此，開發(fa)(fa)了在(zai)(zai)采用(yong)(yong)硬(ying)質且(qie)無潤(run)(run)(run)滑(hua)的(de)(de)(de)情(qing)況下，以(yi)摩擦(ca)系數與固(gu)體潤(run)(run)(run)滑(hua)劑一樣低的(de)(de)(de)DLC鍍(du)膜(mo)(mo)為基礎，在(zai)(zai)潤(run)(run)(run)滑(hua)情(qing)況下可獲得相同(tong)效果的(de)(de)(de)鍍(du)膜(mo)(mo)。本文要介紹的(de)(de)(de)是不含氫的(de)(de)(de)DLC膜(mo)(mo)（無氫DLC膜(mo)(mo)）和含Si的(de)(de)(de)DLC膜(mo)(mo)（Si-DLC）。兩者(zhe)在(zai)(zai)表面(mian)處理(li)和設計思路方面(mian)與以(yi)往(wang)有(you)很大的(de)(de)(de)不同(tong)，鍍(du)膜(mo)(mo)本身沒(mei)有(you)單(dan)獨的(de)(de)(de)特性(xing)，與潤(run)(run)(run)滑(hua)油或(huo)潤(run)(run)(run)滑(hua)油中(zhong)所含水分的(de)(de)(de)組合，可以(yi)明顯(xian)降(jiang)低摩擦(ca)力(li)。前者(zhe)會因潤(run)(run)(run)滑(hua)油中(zhong)的(de)(de)(de)摩擦(ca)調整劑吸附(fu)到(dao)表面(mian)，后者(zhe)會因潤(run)(run)(run)滑(hua)油中(zhong)的(de)(de)(de)水分吸附(fu)到(dao)表面(mian)而形成由單(dan)分子構成的(de)(de)(de)吸附(fu)膜(mo)(mo)，由此會大大減(jian)小(xiao)(xiao)部件之間(jian)的(de)(de)(de)摩擦(ca)。在(zai)(zai)發(fa)(fa)動(dong)機潤(run)(run)(run)滑(hua)油的(de)(de)(de)摩擦(ca)過(guo)程(cheng)中(zhong)，降(jiang)低DLC膜(mo)(mo)中(zhong)的(de)(de)(de)含氫量，并使(shi)潤(run)(run)(run)滑(hua)油含有(you)最(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)添加劑，可以(yi)顯(xian)著減(jian)小(xiao)(xiao)摩擦(ca)力(li)。該方法(fa)已(yi)應(ying)用(yong)(yong)于氣門桿和活塞環。DLC膜(mo)(mo)中(zhong)添加Si的(de)(de)(de)方法(fa)已(yi)應(ying)用(yong)(yong)于發(fa)(fa)動(dong)機控制閥的(de)(de)(de)往(wang)復桿。

　　降低(di)輸入負(fu)載(zai)。摩(mo)(mo)擦(ca)力是(shi)(shi)(shi)負(fu)載(zai)和(he)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)數的(de)(de)(de)積(ji)。不僅減(jian)(jian)小(xiao)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)數很(hen)重(zhong)(zhong)(zhong)要，而且降低(di)負(fu)載(zai)也很(hen)重(zhong)(zhong)(zhong)要。活(huo)(huo)塞銷(xiao)(xiao)(xiao)是(shi)(shi)(shi)連(lian)接連(lian)桿和(he)活(huo)(huo)塞的(de)(de)(de)部件。活(huo)(huo)塞銷(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)長度和(he)活(huo)(huo)塞軸承部的(de)(de)(de)寬(kuan)度是(shi)(shi)(shi)一個重(zhong)(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)設(she)計(ji)因素，它與銷(xiao)(xiao)(xiao)/活(huo)(huo)塞間往復滑動(dong)時(shi)發生熱(re)膠(jiao)著(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)面(mian)壓有關。作為(wei)改善熱(re)膠(jiao)著(zhu)(zhu)性的(de)(de)(de)措施有DLC膜的(de)(de)(de)應用等。減(jian)(jian)小(xiao)活(huo)(huo)塞銷(xiao)(xiao)(xiao)和(he)活(huo)(huo)塞滑動(dong)部的(de)(de)(de)寬(kuan)度，能(neng)有效(xiao)(xiao)減(jian)(jian)小(xiao)活(huo)(huo)塞的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)，由此可(ke)(ke)降低(di)輸入的(de)(de)(de)負(fu)載(zai)。另外，根(gen)據活(huo)(huo)塞的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)，可(ke)(ke)以設(she)計(ji)出連(lian)桿和(he)曲軸的(de)(de)(de)強度，因此它可(ke)(ke)以有效(xiao)(xiao)減(jian)(jian)小(xiao)這(zhe)些零部件的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)，還可(ke)(ke)減(jian)(jian)小(xiao)曲軸周圍的(de)(de)(de)摩(mo)(mo)擦(ca)力。

　　為(wei)減(jian)小(xiao)活塞環(huan)和缸(gang)孔間(jian)的(de)(de)(de)摩擦力，近年來已(yi)開始采用(yong)CrN膜替代以(yi)往的(de)(de)(de)鍍Cr或氮化處理技術。鍍Cr膜的(de)(de)(de)厚度(du)大(da)約100μm，而耐磨(mo)損(sun)性好的(de)(de)(de)CrN膜的(de)(de)(de)厚度(du)很(hen)薄(bo)只有(you)25μm，它可(ke)減(jian)小(xiao)膜厚度(du)的(de)(de)(de)偏差范圍。結果，不改變活塞環(huan)張力的(de)(de)(de)下限值，只將(jiang)中(zhong)間(jian)值設定(ding)小(xiao)一些，就可(ke)減(jian)小(xiao)活塞環(huan)和缸(gang)孔間(jian)的(de)(de)(de)摩擦力。另外，由于CrN膜的(de)(de)(de)磨(mo)損(sun)量(liang)小(xiao)，因此可(ke)以(yi)維持活塞環(huan)外表(biao)面初期(qi)的(de)(de)(de)曲率(lv)，抑制(zhi)伴隨磨(mo)損(sun)而增加的(de)(de)(de)接觸范圍，這(zhe)一點也有(you)助于減(jian)小(xiao)摩擦力。