．生亭碗场。国外商用车发动机活塞的技术发展趋势摘要：随着排放法规越来越严格，国外商用车用发动机的气缸爆发压力已经达~U200X1OPa以上。商用车活塞所承受的机械负荷和热负荷比以往有了很大幅度的提高。为保证发动机活塞及整机的可靠性，对于商用车用发动机活塞，国外著名的活塞供应商先后开发出多种新型的活塞，以满足高爆发压力、高热负荷的要求。本文重点介绍了国外活塞供应商应对高爆发压力、高热负荷要求的铝活塞及钢活塞的各种技术方案。关键词：商用车发动机活塞技术中图分类号：U464．133．1文献标识码：A■中国第一汽车集团公司技术中心李鹏具体活塞的设计方案见图1。1铝活塞随着节能减排的要求日益严格，发动机的气缸最大爆发压力也随发动机强化程度的增加而日益增加。在这种条件下，为了满足发动机的高热甚负荷、高机械负荷的要求，商用车用铝活塞必须翼采用的技术措施如下。a．提高合金性能，研发新型铝合金。b．优化铸造工艺，降低铸造缺陷，细化金相组织。热负荷c．喷油冷却。图1不同爆发压力及热负荷条件下的活塞设计方案d．采用铸铁耐磨环镶圈。商用车发动机用铝活塞，采用奥氏体铸铁环槽e．采用盐芯内冷油道。镶圈+盐芯内冷油道+裙部印刷石墨涂层是标准的设f．优化的盐芯内冷油道。计结构措施。为适应高爆发压力发动机的需要，提g．一环带冷却油道的组合镶圈(油道与镶圈焊接高活塞销孔的耐疲劳性能，进而采取了销孔中加入成一体)。衬套的措施。为提高活塞的耐久性，MAHLE、KS及h．强化燃烧室喉口。F—M公司先后开发了M174+、V4、S2N+等牌号的i_力口活塞-fi@~L衬套。高性能的铝合金，与其过去的铝合金相比其高温疲劳2011年第2期汽车工艺与材料AT&MJ17I生士r产i琐场提高了冷却效率。以上各公司的设计概念基本一致，只是在结构、加工工艺方面即焊接工艺、油道的形br×状、冷~p,Fh进入油道的方式等有一定的差别。在20世fi~90年代初，北美的辉门公司已经实现大批量生产钢活塞。KS、MAHLE公司也已经完成了在相关主机厂嗌尉的欧VI发动机上的可靠性测试，测试表明该种活塞在12200x10Pa以上的重型车用柴油机上抗拉缸性能、生严年份图5不同年代、不同爆发压力下活塞材料的应用方案疲劳性能、耐磨损性能均满足设计要求。图7为KS公组成，由活塞销将这两部分连接起来，故称之为铰接司生产的双冷却油腔焊接式钢活塞。图8是MAHLE公活塞，由活塞头部完成密封作用，而导向作用由铝制司生产的焊接式钢活塞。与第一代整体钢活塞相比，的裙部完成。2000年以后，MAHLE公司开始大批量焊接式钢活塞具有更高的冷却效率、更好的导向性生产一体式的整体锻钢活塞，该活塞整体采用磷化处能，缸套的耐穴蚀能力也更好。另外，焊接式钢活塞理，销孔无衬套，冷却油道由两片弹簧钢片封闭成一由于冷却油道封闭，活塞的整体刚度特别是环岸区刚体。通过优化裙部形状和缩短活塞销长度，整体锻钢度高，其可靠性更好。活塞可以达到与采用铝活塞相同的质量，到目前为止MAHLE公司已经生产了1000万只该种类型的活塞。图6为MAHLE公司第一代整体锻钢活塞。图7KS公司生产的双冷却油腔焊接式钢活塞图6MAHLE公司第一代整体锻钢活塞(2)焊接式钢活塞(MonoWeld)为降低加工成本，提高活塞环槽及活塞头部的刚度，以适应更高的爆发压力，F—M、MAHLE、KS公司都开发了焊接一体式钢活塞。该活塞是通过将活塞头部与裙部通过摩擦焊的方式焊接成为一体，中间的图8MAHLE公司生产的焊接式钢活塞空腔即是内冷油道。而F—M公司又改进了焊接工艺(3)适应更高爆发压力的新一代钢活塞即通过激光焊接工艺焊接活塞的头部与裙部，消除了为适应250X10Pa的气缸最大爆发压力，摩擦焊接产生的飞边，改善了内冷油道的表面状态，MAHLE公司开发了新一代的MonoXcomp钢活塞2011年第2期汽车工艺与材料AT&M19土生严产懊操场。(见图9)，这种钢活塞的概念来自于适应高应力的有大幅度的降低。优化冷却油腔后活塞各部分温度的螺栓联接的大型发动机。MAHLE公司基于5O多年的对比见图11。螺栓联接的大发动机的开发经验发展了这种技术，并把它应用于商用车发动机上。MonoXcomp钢活塞组成部分如下。a．活塞头部：带有滚压螺纹的耐疲劳轴。b．止推套：由螺母和弹性元件组成，该元件的作用是形成合适的接触区域将头部的力传递给活塞裙部。c．活塞裙部：与止推套有一个相互配合的区域，它象弹簧片一样，可以适