广大车友们都知道发动机曲轴用轴瓦,而不用轴承。所以就产生了为何用轴瓦而不用轴承的疑惑?这个问题其实很简单,本质就是轴瓦更适合轴承。实际上轴瓦只是一个通俗叫法,因为它长得像“瓦”,其实它也是轴承,它的学名叫滑动轴承。

而如上图这种咱们常见的轴承学名则是叫“滚动轴承”。那为啥发动机曲轴用滑动轴承而不用滚动轴承呢?笔者相信会有很多特别聪明的朋友会抢答,因为曲轴结构是一拐、一拐的(如下图所示),滚动轴承根本套不上去啊?事实真的如此么?从表面上看这种观点似乎没错,但实际上这种观点是错的。因为有一种滚动轴承是分体式的。

工业生产、制造的设备会面临各种复杂的结构组成,所以难免在一些特殊的位置上要配备特殊的零部件。如下图所示“剖分式轴承”,它的结构是分体的。实际上对于设计师而言只要思想不被禁锢,无论多么天马行空的结构都会被设计出来。而下图这种分体式滚动轴承是不是可以适应曲轴的复杂结构,答案是肯定的、分体式滚动轴承不受曲轴结构限制。
既然曲轴能用滚动轴承,为何却选择了滑动轴承(轴瓦)呢?原因其实很简单,主流汽车发动机选择轴瓦是看中它的低摩擦系数、结构稳定性、运行更安静等特性。可能很多朋友不理解滚动轴承有滚珠式等、有滚针式的,与摩擦表面呈现出点接触、线接触,而轴瓦则是面接触。按照初中物理课所描述的那般:接触面积越大、摩擦系数就越大。那么轴瓦的摩擦系数应该最大,为什么轴瓦摩擦系数最小呢?
轴瓦的摩擦系数为何更小?如上图所示轴瓦上布置着注油孔、油道,运行时机油会被高压顺着油孔注入油道,最终凭借高压机油在曲轴与轴瓦之间进行填充并形成一层油膜,分离开轴瓦与曲轴。这就是工业生产与制造中常见的压力润滑。汽车发动机轴瓦属于静压轴承(若对动压轴承感兴趣的朋友可以自己搜搜、学习)。

静压轴承的好处在于它可以利用高压机油托起另一个摩擦部件,从而使得两个存在摩擦的零部件之间不发生直接接触。而轴瓦的支撑能力完全取决于“油泵压力”,高压油膜可以让两个轴瓦、曲轴之间以液体摩擦运行,也就是说轴瓦、曲轴之间并不存在接触。所以我们的曲轴几乎不存在任何磨损,一台行驶几十万公里的发动机只要状态良好,它的曲轴几乎不会有任何的磨损如全新。

当然必有朋友会抬杠说抱瓦?当然那并不是因为静压轴承的问题,而是由于机油老化、散热系统问题等等导致热积累从而是部件出现膨胀破坏掉了油膜所导致。也就是说只要机油、散热系统状态良好,曲轴与轴瓦之间无论行驶多远的里程均不会产生磨损。因为这层油膜的存在导致理论上的摩擦不受零部件转速影响,简单理解就是只要高压油膜不破,那么部件无论多高转速运行都没事。

而另外的好处便是因为油膜起到的隔离效果可以让曲轴、轴瓦等部件的加工精度降低,当然是适当降低。这对于成本降低所起到的作用是巨大的,同时也让零部件更耐用。我们通常几万公里、几年会更换轮胎、制动盘、轮毂、轮断轴承等等部件,但99%的车子直到报废都不会更换轴瓦,为啥?就是因为压力轴承起到的隔离作用,而轴瓦恰恰是最重要的一环。
有没有使用滚动轴承的发动机其实也有,如上图这种低速单缸杵大概率用的就是滚动轴承,而部分小排量摩托车发动机曲轴也会用到滚动轴承。原因很简单,是否要用到轴瓦(静压润滑)关键要看转速、扭矩两个参数,高转速+大扭矩一定要用轴瓦。高转速会牵扯到摩擦更严重,大扭矩则对轴承的冲击更大。发动机运行时活塞推动连杆总会对曲轴造成冲击,所以更稳定的结构很重要。

曾经宝马引以为傲的直列6发动机在使用十几万公里后很多都出现曲轴弯曲的现象,原因就是因为曲轴太长被冲击的弯曲。可见高扭矩发动机对曲轴的冲击有多大,可以冲弯一根粗壮的曲轴,难道就不能冲击碎一个滚动轴承么?简直不要太容易。所以主流发动机都会采用轴瓦而不用滚动轴承,原因在于耐用、稳定、静音等方面。因为曲轴更换轴承太费劲了,所以用轴瓦这种终身不用更换的部件才是最合理的解决方案。