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近日，輝門在中國積極推廣鋼活塞技術(shù)，并聲稱隨著國五標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，鋼活塞在中國重型柴油機(jī)領(lǐng)域有較大的需求。記者了解到，國內(nèi)車用活塞制造企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)也在從事鍛鋼材料活塞的研究及產(chǎn)業(yè)化，比如渤海活塞已經(jīng)啟動了“高功率低排放發(fā)動機(jī)鍛鋼活塞技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目。

4月11日，全柴集團(tuán)總裁助理徐玉良告訴記者，目前全柴全部采用的鋁合金活塞（簡稱“鋁活塞”）。順應(yīng)輕量化大趨勢，目前康明斯、玉柴、濰柴、全柴等國內(nèi)外發(fā)動機(jī)都采用鋁合金材料的活塞。那么，在鋁活塞“大行其道”之時(shí)，為什么說2017年之后鋼活塞會大發(fā)展？鋼活塞具有哪些優(yōu)勢是鋁活塞很難達(dá)到的？帶著這些問題，記者采訪了國內(nèi)外多家知名活塞及柴油機(jī)企業(yè)。

■  活塞必然與發(fā)動機(jī)升級同步

“世界上最早的汽車發(fā)動機(jī)活塞是鑄鐵的，我國也是一樣。后來，鋁合金材料以其質(zhì)輕、良好熱傳導(dǎo)性及較低膨脹系數(shù)等特點(diǎn)得到車用發(fā)動機(jī)企業(yè)的青睞并開始了產(chǎn)業(yè)化制造。”4月11日，山東濱州渤海活塞有限公司總經(jīng)理助理劉世英如是說，隨著大馬力汽車發(fā)動機(jī)快速發(fā)展，尤其是重型柴油發(fā)動機(jī)渦輪增壓、中冷技術(shù)的應(yīng)用以及大缸徑高壓縮比、低排放要求的不斷提高。傳統(tǒng)鋁合金活塞材料就無法滿足其使用要求，因而國內(nèi)外眾多活塞材料研究機(jī)構(gòu)和制造商推出了許多新型活塞材料，比如鍛鋼、陶瓷及復(fù)合材料等。據(jù)記者了解，目前陶瓷、復(fù)合材料等活塞成本過高技術(shù)仍未完全成熟。

劉世英對記者說：“最早的鋼活塞應(yīng)用于1955年德國ELSBETT公司單缸柴油機(jī)上，ELSBETT公司于1977年首次申請專利，1984年該公司使用自動生產(chǎn)線生產(chǎn)鍛鋼活塞，2000年開始批量為美國卡特彼勒生產(chǎn)鋼活塞。目前國外鋼活塞已廣泛應(yīng)用于曼、卡特彼勒、康明期、戴姆勒、沃爾沃、奔馳等公司的高性能中重型柴油機(jī)上。”馬勒中國區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，繼重型商用車和賽車發(fā)動機(jī)之后，鋼活塞目前在歐美國家逐步被用于乘用車柴油發(fā)動機(jī)。

■  鋼活塞滿足高性能柴油機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)

與鋁活塞相比，鋼活塞技術(shù)到底有哪些優(yōu)勢能夠滿足高性能重型發(fā)動機(jī)的需求？

在采訪中，劉世英對記者說：“鋁活塞質(zhì)量輕、往復(fù)慣性小，制造成本低，但不能適應(yīng)高強(qiáng)性能柴油機(jī)的要求,而鋼活塞能夠勝任，同時(shí)活塞壓縮比小，能夠降低發(fā)動機(jī)整體高度。目前其制造成本高，包括毛坯和機(jī)械加工，對于制造技術(shù)和設(shè)備要求也較高，但產(chǎn)業(yè)化以后成本會大幅下降。”

在今年2月底召開的輝門鋼活塞技術(shù)交流會上，輝門動力總成重型車輛/能源、工業(yè)及運(yùn)輸活塞全球應(yīng)用工程總監(jiān)Norbert Schneider也對記者詳細(xì)介紹了鋼活塞的優(yōu)勢。他說：“首先，我們的鋼活塞采用了雙摩擦焊結(jié)構(gòu)，擁有大尺寸封閉式高置冷卻通道，因此具備卓越抗高溫性能，可承受重型商用車發(fā)動機(jī)的高氣缸壓力。其次，鋼活塞的喉口溫度能降低多達(dá)50至100攝氏度。封閉式焊接油道結(jié)構(gòu)最大負(fù)荷時(shí)仍能減少活塞環(huán)槽變形度高達(dá)80%，增強(qiáng)喉口設(shè)計(jì)疲勞強(qiáng)度高達(dá)4倍，這樣就能有效解決國五和國六標(biāo)準(zhǔn)對熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、摩擦磨損和缸套穴蝕等方面提出的高規(guī)格要求。三是鋼活塞獨(dú)特的銷孔工藝極大地提高了鋼活塞的可靠性，特殊的減重設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了鋼活塞的輕量化設(shè)計(jì)，而低摩擦涂層則能顯著降低活塞的摩擦損失，這些特點(diǎn)都大大提高了活塞的可靠性，同時(shí)降低了二氧化碳的排放。”

馬勒公司相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，在歐盟NEDC工況檢測中顯示，與鋁活塞相比，馬勒鋼活塞相當(dāng)于節(jié)省了3%的燃料。通過減少摩擦損失和改進(jìn)熱力學(xué)，鋼活塞在減少二氧化碳排放方面有著顯著的潛力。

■  高爆發(fā)壓力將改變游戲規(guī)則

“爆發(fā)壓力是整個(gè)發(fā)動機(jī)行業(yè)改變游戲規(guī)則的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。”Norbert Schneider對記者說，國五、國六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，中國汽車發(fā)動機(jī)將會有較大的變化，尤其是重型柴油機(jī)對鋼活塞的需求將會日益上升。

爆發(fā)壓力是發(fā)動機(jī)氣缸里最高壓力，它決定了發(fā)動機(jī)對外輸出的功率及排放。Norbert Schneider向記者介紹歐美發(fā)達(dá)國家發(fā)動機(jī)爆發(fā)壓力的演變趨勢。1961年只有110bar，2000年上升到180bar，隨后幾年加速上升至240bar, 預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到270bar。而目前中國車用發(fā)動機(jī)的爆發(fā)壓力低于180bar，但Norbert Schneider判斷，商用車實(shí)施國五排放標(biāo)準(zhǔn)后，重型商用車的爆發(fā)壓力就會達(dá)到180bar以上，接近鋼活塞爆發(fā)壓力區(qū)域。因此，我國實(shí)現(xiàn)國五排放標(biāo)準(zhǔn)以后，鋼活塞技術(shù)將會有“有武之地”。