高速柴油機用TopWeld?鋼活塞

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高速柴油機用TopWeld?鋼活塞

北美是在重型車用途領域較早采用全鋼活塞的市場。直至2000年，大多數大型發(fā)動機都采用鉸接式活塞（鋁活塞裙和鋼活塞頂）。當采用全鋼活塞（鋼活塞裙）時，車隊平均燃油經濟性改善了約2%，表明鋼活塞在降低燃油耗方面的巨大潛力。另外，鋼活塞在工作溫度下不存在過盈配合問題，這樣就能始終保持最小的間隙，活塞摩擦大大減小。

高速柴油機通常在20MPa峰值氣缸壓力（PCP）下工作，而鋼活塞能夠承受遠高于20MPa的峰值氣缸壓力，這樣就有可能通過降低活塞壓縮高度和增加連桿長度來改變曲柄機構的運動特性，其結果能使活塞側向力和活塞間隙減小，從而對降低摩擦起到積極的作用。在高負荷條件下，摩擦減小的情況最為顯著；而在低負荷時，摩擦大致相同。根據發(fā)動機的運轉工況，采用鋼活塞可使燃油消耗率最多可改善4.1%，并可以通過鋼活塞結構來減輕振蕩質量。

馬勒公司采用一種創(chuàng)新的金屬連接技術即激光焊接來形成冷卻通道。TopWeld?在焊接前就輕易地將縮口燃燒室?guī)缀涡螤詈拖鄳睦鋮s通道加工成型，制造出非同心的燃燒室結構。激光焊接具有非常卓越的焊接質量，且焊接過程連續(xù)，即使在碳當量值不理想的條件下也是如此。

在液壓脈沖器試驗臺上，對TopWeld?活塞進行了活塞頂壓力為35MPa的無故障試驗，并在全負荷試驗條件下進行了幾千小時的發(fā)動機耐久性試驗驗證。到目前為止，已積累了大型發(fā)動機大量耐久性方面的經驗，且技術人員還在幾臺高速柴油機上成功完成了試驗。目前，正在為大量高速柴油機生產試驗用的活塞樣品，并將與OEM合作對活塞樣品進行試驗。試驗結果表明，鋼活塞可同時實現摩擦降低和熱效率提高的目標，可使發(fā)動機燃油消耗率下降2%～4%。

刊名：國外內燃機

刊期：2015年第6期

作者：D. Gabriel et al