面對(duì)汽、柴油機(jī)界的新一輪技術(shù)變革，作為全球領(lǐng)先的車(chē)輛和工業(yè)設(shè)備部件制造商和服務(wù)商，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成致力于在所有內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品上具有突破和創(chuàng)新，樹(shù)立新的行業(yè)標(biāo)桿。

氣候變化和能源問(wèn)題使改善車(chē)輛燃油經(jīng)濟(jì)性成為當(dāng)務(wù)之急。二氧化碳（CO2）排放對(duì)全球變暖的影響正日益引起各國(guó)政府的重視，為此，整個(gè)汽車(chē)工程技術(shù)界包括發(fā)動(dòng)機(jī)制造商、零部件供應(yīng)商和各研究機(jī)構(gòu)都在努力提高內(nèi)燃機(jī)熱效率，竭力尋找和嘗試滿(mǎn)足未來(lái)汽車(chē)排放要求的方法和技術(shù)，在不影響汽車(chē)駕駛樂(lè)趣的前提下，不斷地提升車(chē)輛優(yōu)異的動(dòng)力性能和低能耗的環(huán)保要求。美國(guó)加利福尼亞州從2015年起，分階段實(shí)施更嚴(yán)格的新污染物排放法規(guī)，中國(guó)和印度也正在制定各自的排放法規(guī)。全球主要汽車(chē)市場(chǎng)的允許排放量范圍將會(huì)繼續(xù)收緊，以應(yīng)對(duì)各種燃油耗法規(guī)和溫室氣體排放法規(guī)要求。

應(yīng)對(duì)中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)將在最近幾年內(nèi)即將實(shí)施的國(guó)6排放標(biāo)準(zhǔn)和將在2020年實(shí)現(xiàn)與全球統(tǒng)一汽車(chē)技術(shù)法規(guī)（GTR）接軌的目標(biāo)，更大幅度地降低機(jī)動(dòng)車(chē)排放物，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成致力于在所有內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品上具有突破和創(chuàng)新，樹(shù)立行業(yè)新的標(biāo)桿。如同臨風(fēng)站在泰山之巔的豪邁與氣魄，多年來(lái)，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成始終占據(jù)著國(guó)際內(nèi)燃機(jī)界的制高點(diǎn)，奔跑在技術(shù)革新道路的前沿，用更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和技術(shù)不斷踐行著行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的價(jià)值觀。

為了進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)燃油效率，降低內(nèi)燃機(jī)機(jī)械摩擦損失，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新性的高效電暈點(diǎn)火系統(tǒng)、創(chuàng)新型復(fù)合涂層缸套、高分子涂層軸瓦、軸密封橡膠油封和低摩擦活塞環(huán)組，匹配全新輕量化油道冷卻活塞的組合，有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率，抑制發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的發(fā)生，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

輝門(mén)公司全系列產(chǎn)品

高效電暈點(diǎn)火系統(tǒng)

面對(duì)未來(lái)汽油機(jī)以稀薄燃燒為主、缸內(nèi)平均有效壓力較高的苛刻工作環(huán)境，進(jìn)一步降低燃油耗，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)出一種高效電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)，在高平均有效壓力情況下能夠可靠地點(diǎn)燃過(guò)量空氣系數(shù)大和廢氣再循環(huán)（EGR）率高的混合氣。這種電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)能夠不斷提高點(diǎn)火效果，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。

系統(tǒng)部件與工作原理

高效電暈點(diǎn)火系統(tǒng)的解決方案包括2個(gè)主要部件。第一個(gè)部件是兩片式點(diǎn)火器組件，它安裝在氣缸蓋內(nèi)，與傳統(tǒng)的火花塞和點(diǎn)火線(xiàn)圈極為相像。點(diǎn)火器組件頂部有1個(gè)電感器，底部則有1個(gè)點(diǎn)火尖端。第二個(gè)系統(tǒng)部件為控制器，它能計(jì)算來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）的觸發(fā)信號(hào)，并在1 MHz的共振頻率下將12 V直流電源電壓轉(zhuǎn)換成所需的交流電壓，利用高頻轉(zhuǎn)換電壓激勵(lì)點(diǎn)火單元。

在此頻率下，點(diǎn)火器將在點(diǎn)火端的尖部發(fā)出1個(gè)高達(dá)72 kV的強(qiáng)電場(chǎng)。此電場(chǎng)以4個(gè)點(diǎn)火器電極的尖端為起點(diǎn)，向燃燒室的大部分空間擴(kuò)展。在電場(chǎng)內(nèi)激勵(lì)電極附近的空燃混合氣，與普通火花點(diǎn)火電弧擊穿所用的70 μs放電相比，此過(guò)程只需幾納秒便可完成。當(dāng)電子密度達(dá)到一定程度時(shí)，多條電離氣體束將會(huì)延伸到整個(gè)燃燒室中并點(diǎn)燃混合氣。這樣便加快了燃燒速率，使燃燒快速且穩(wěn)定。

由于在電暈放電過(guò)程中電流低、熱量排放少，因此不會(huì)出現(xiàn)電蝕現(xiàn)象。并且磨損程度也因而有別于傳統(tǒng)的火花塞?，F(xiàn)階段，根據(jù)其工作原理能提供較長(zhǎng)的使用壽命，以及更長(zhǎng)的維修間隔。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，高效電暈放電系統(tǒng)有望成為發(fā)動(dòng)機(jī)免維護(hù)使用部件。

表1為傳統(tǒng)火花塞和高效電暈放電系統(tǒng)在不同用時(shí)情況下的能耗比較，結(jié)果以化學(xué)計(jì)量比混合氣運(yùn)行條件來(lái)衡量。測(cè)試表明，高效電暈放電系統(tǒng)在λ=1的情況下，用時(shí)介于100～300 μs之間。相比之下，傳統(tǒng)的火花塞點(diǎn)火則需要2 000～3 000 μs。產(chǎn)生這種顯著差異的原因在于物理特性和電暈放電原理。在能耗方面，2種解決方案不相上下。在稀薄分層混合氣的情況下，2種系統(tǒng)的用時(shí)都較長(zhǎng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)集成與燃油效益

高效電暈放電系統(tǒng)集成在發(fā)動(dòng)機(jī)中后，可以采用更極端的措施來(lái)提高熱效率。對(duì)于特定的點(diǎn)火過(guò)程，火花塞點(diǎn)火可能需要3 000 μs，但高效電暈放電系統(tǒng)則僅需100～300 μs。這種階躍性變化可以更靈活地控制點(diǎn)火正時(shí)?？焖冱c(diǎn)火與燃燒也使燃料能夠更高效地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

高效電暈放電在整個(gè)燃燒室內(nèi)進(jìn)行，所以燃燒速率非?？欤?～8 °CA內(nèi)即可達(dá)到50 %燃燒率，而傳統(tǒng)火花塞系統(tǒng)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。此外，高效電暈放電系統(tǒng)可以進(jìn)一步擴(kuò)大稀薄燃燒的運(yùn)行極限。

此外，在空燃比約為2的稀薄燃燒狀態(tài)下，高效電暈放電系統(tǒng)也可以穩(wěn)定的運(yùn)行。經(jīng)過(guò)測(cè)試，傳統(tǒng)火花系統(tǒng)最多只能在20%的EGR率水平下工作，而高效電暈放電系統(tǒng)允許的EGR率水平超過(guò)了35 %，這有助于控制直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中對(duì)NOx的排放水平控制。

與先前的電暈系統(tǒng)相比，高效電暈放電所能承受的壓縮比更高，并能夠通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)來(lái)幫助抑制高缸內(nèi)壓力爆燃現(xiàn)象的發(fā)生。

在油耗方面，應(yīng)用高效電暈放電系統(tǒng)能將燃油效率提高5%～10%。應(yīng)用于1.6 L渦輪增壓汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗最多能降低10%。從長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看，高效電暈放電系統(tǒng)將助于更全面地改善汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，使燃油效率提升約30 %。

創(chuàng)新型復(fù)合涂層缸套

輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成的新型氣缸套采用混合材料技術(shù)，與傳統(tǒng)缸套相比，能夠更有效地將氣缸套與鋁制缸體鑄件融為一體。缸膛采用鑄鐵材質(zhì)，為低摩擦活塞環(huán)組提供了理想的跑合面，外表面為涂有鋁合金材質(zhì)的復(fù)合涂層，具有高效的熱結(jié)合和機(jī)械結(jié)合性能。

復(fù)合涂層缸套的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)鋁制缸體配套缸套，能夠承受的燃燒壓力被限制在10 MPa左右，而采用創(chuàng)新型復(fù)合涂層缸套，缸體承受的燃燒壓力可以達(dá)到20 MPa。提高氣缸體和缸套的整體強(qiáng)度和硬度能夠顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量，而且不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和耐久性。減少氣缸內(nèi)徑的變形還能降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，復(fù)合涂層缸套可以將發(fā)動(dòng)機(jī)缸徑變形量降低2/3。最大二階缸徑變形僅為傳統(tǒng)嵌入式氣缸套的 11%，油耗降低可達(dá) 40%。

創(chuàng)新型復(fù)合涂層缸套的另一大優(yōu)勢(shì)在于，與常規(guī)缸套設(shè)計(jì)相比，熱傳導(dǎo)率提高了30%，因此氣缸內(nèi)壁溫度可降低 40%。配有復(fù)合涂層缸套的高壓壓鑄缸體各氣缸間的最小允許壁厚為3 mm，可大大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)整體長(zhǎng)度。復(fù)合涂層缸套結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高，在加工的過(guò)程中，防裂性更好，因此很容易在內(nèi)壁上設(shè)置用于冷卻的小孔徑冷卻液孔道。

制造工藝

確保復(fù)合涂層缸套性能的關(guān)鍵在于輝門(mén)開(kāi)發(fā)的制造工藝，所制造缸套的外表面形態(tài)有利于與鋁制缸體實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖。氣缸套涂層采用熔點(diǎn)低于發(fā)動(dòng)機(jī)鋁缸體的AlSi12合金材料，有助于在兩種材料表面實(shí)現(xiàn)更緊密的貼合。

為了達(dá)到批量生產(chǎn)的成本要求和穩(wěn)定性要求，采用了先進(jìn)的電弧噴涂技術(shù)進(jìn)行涂層的噴涂，可以確保缸套的整個(gè)圓柱面上都能形成均勻度、厚度及結(jié)合強(qiáng)度一致的涂層。與此同時(shí)，還可以控制噴涂表面的粗糙度，在表面形成部分凹陷和微小氣孔，使涂層和缸體鑄造材料之間形成1層極強(qiáng)的金屬間過(guò)渡膜。

目前，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成的復(fù)合涂層缸套技術(shù)已獲得專(zhuān)利，并已投入批量生產(chǎn)，用于多種柴油機(jī)市場(chǎng)用途。

創(chuàng)新型復(fù)合涂層缸套

高分子涂層軸瓦

輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成自2010年推出IROX高分子涂層軸瓦產(chǎn)品以來(lái)，憑借創(chuàng)新的軸瓦技術(shù)穩(wěn)居行業(yè)領(lǐng)先地位。該產(chǎn)品覆有創(chuàng)新型高分子涂層，可以減少燃油耗和CO2排放，適用于當(dāng)今高效增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠承受更高的機(jī)械載荷，并有效解決具有自動(dòng)起停功能發(fā)動(dòng)機(jī)因頻繁起動(dòng)導(dǎo)致的磨損難題。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸瓦承受的摩擦負(fù)荷極高，IROX涂層可以顯著延長(zhǎng)軸瓦的使用壽命，為發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、超高負(fù)荷的發(fā)展道路提供了可靠保障。

高性能油封&低摩擦活塞環(huán)阻

MicroTorqTM高性能低摩擦油封是輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成推出的1款創(chuàng)新型軸密封橡膠油封，它能有效減小摩擦損失，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率。與傳統(tǒng)的油封設(shè)計(jì)相比，MicroTorqTM 油封可降低摩擦損失高達(dá)80%，且發(fā)動(dòng)機(jī)CO2排放每公里可減少1.5 g。這一全新設(shè)計(jì)理念得益于雙鉸鏈柔性結(jié)構(gòu)，可與旋轉(zhuǎn)軸保持均勻接觸，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較高的負(fù)載，在發(fā)動(dòng)機(jī)所有運(yùn)行工況下能夠滿(mǎn)足良好的密封要求，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和可靠性也不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

配合MicroTorqTM高性能低摩擦油封產(chǎn)品的推出，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成完成了DuroGlide低摩擦活塞環(huán)組技術(shù)的重大突破，借助于采用創(chuàng)新性的仿金剛石碳結(jié)構(gòu)表面涂層，重新定義了下一代發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了活塞環(huán)的耐磨性，將活塞環(huán)的使用里程提高至數(shù)百萬(wàn)公里，為最終實(shí)現(xiàn)活塞環(huán)組件的免維護(hù)化鋪平了道路。DuroGlide低摩擦活塞環(huán)組適用于各種內(nèi)燃機(jī)，憑借其顯著的低摩擦性能，摩擦損耗平均能降低20%，同時(shí)使CO2排放減少1.5%左右。

輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成的軸瓦壁厚輪廓檢測(cè)工藝（HPP）技術(shù)，是輝門(mén)集團(tuán)的一項(xiàng)創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，可優(yōu)化軸承的表面輪廓精確度至微米級(jí)別，進(jìn)而改善發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的整體性能。HPP技術(shù)可優(yōu)化軸瓦能力，保持軸瓦和曲軸之間的最小油膜厚度，從而讓整車(chē)制造商（OEM）可以針對(duì)每款發(fā)動(dòng)機(jī)的特性輕松定制專(zhuān)屬解決方案。

DuroGlide 低摩擦油封

輕量化油道冷卻活塞

輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成所推出的新型Elastothermic活塞是為新一代高功率、大扭矩、低燃油耗的小型汽油機(jī)所設(shè)計(jì)的。OEM可以通過(guò)該產(chǎn)品進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度和壓縮比，而不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化和耐久性。該種新型活塞產(chǎn)品在Elastoval汽油機(jī)活塞的基礎(chǔ)上研發(fā)升級(jí)，保持了原活塞低質(zhì)量、低摩擦的特性，在靠近活塞頭部上端增加了內(nèi)冷油道設(shè)計(jì)。這一全新設(shè)計(jì)既能夠在缸內(nèi)溫度和爆發(fā)壓力更高的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中降低活塞頭部的溫度，又能減少發(fā)生爆燃的風(fēng)險(xiǎn)，并且可保持較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)小型化趨勢(shì)的發(fā)展，OEM正越來(lái)越多地利用高水平渦輪增壓技術(shù)來(lái)改善CO2排放狀況，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。輝門(mén)輕量化油道冷卻汽油機(jī)活塞可實(shí)現(xiàn)小型發(fā)動(dòng)機(jī)在較高功率等級(jí)和壓縮比條件下的運(yùn)行，同時(shí)保證較低的噪聲-振動(dòng)-平順性（NVH）性能和出色的耐久性。

該活塞產(chǎn)品縮短了活塞銷(xiāo)座間距和前后端面之間的距離，這樣便可在應(yīng)用中形成一定角度甚至多個(gè)角度，活塞前后端壁厚降至2.5 mm。在大多數(shù)情況下，均采用凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，但也可在活塞銷(xiāo)方向上選用去重凹槽。

經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試表明，Elastothermic油道冷卻活塞可降低活塞頭部溫度25～30 K?；钊^部和第一環(huán)岸溫度的降低更有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)調(diào)校，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)最大程度地避免因提前點(diǎn)火而引發(fā)的爆燃，降低第一環(huán)槽出現(xiàn)磨損和變形的幾率。

此外，Elastothermic油道冷卻活塞可將第一環(huán)槽的溫度降低60℃左右，減少了積碳和卡環(huán)現(xiàn)象的發(fā)生，有助于保持發(fā)動(dòng)機(jī)較低的機(jī)油耗水平并提高密封性。工作溫度的降低又提升了抗拉缸性能，可以在活塞環(huán)和環(huán)槽的公差設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)成本效益更高的解決方案。

油道冷卻活塞的剖面圖

Elastothermic油道冷卻活塞

結(jié)語(yǔ)

近幾年，輝門(mén)集團(tuán)動(dòng)力總成進(jìn)一步加大了對(duì)中國(guó)的投資，業(yè)務(wù)量保持一定的增速。隨著新的上海軸瓦工廠的建成，活塞工廠也完成了擴(kuò)建。未來(lái)，輝門(mén)動(dòng)力總成的系統(tǒng)保護(hù)業(yè)務(wù)將在中國(guó)投資新的廠區(qū)。同時(shí)，輝門(mén)在安慶的氣門(mén)座圈和導(dǎo)管新工廠即將開(kāi)業(yè)。

輝門(mén)動(dòng)力總成中國(guó)和韓國(guó)區(qū)總經(jīng)理、副總裁成音說(shuō)：“輝門(mén)動(dòng)力總成致力于在所有的產(chǎn)品上都有環(huán)保新突破，從而符合國(guó)家和廣大用戶(hù)的節(jié)能環(huán)保要求。無(wú)論是在環(huán)保或是燃油經(jīng)濟(jì)性方面，輝門(mén)都處于行業(yè)中的領(lǐng)先位置?！?/p>