Стальные и алюминиевые поршни, изготовленные с использованием технологий, адаптированных к требованиям заказчика, позволяют создавать высоконагруженные двигатели, обладающие максимальной надежностью и оптимальным сочетанием характеристик

Подразделение Powertrain корпорации Federal-Mogul разработало ряд новых технологий в области конструкции поршней. Тем самым компания поддержала производителей высоконагруженных дизельных двигателей в вопросах снижения расхода топлива и соответствия требованиям стандарта Euro-6. Усовершенствование конструкции, процессов производства, материалов и методов обработки поршней двигателя для увеличения их долговечности и снижения трения касается как алюминиевых, так и стальных поршней. Результатом этой работы стало формирование исчерпывающего ассортимента.

«Увеличение пиковых давлений в цилиндрах двигателя для повышения эффективности сгорания топлива возможно только при усовершенствовании поршней, обеспечивающем долговечность при возросших тепловых и механических нагрузках, — объясняет Норберт Шнайдер (Norbert Schneider), директор Piston Application Engineering, корпорация Federal-Mogul. — Помимо обеспечения более эффективного сгорания топлива наши поршни отличаются сниженным трением и способствуют дополнительной экономичности и снижению выбросов CO2».

Поршни, изготовленные из алюминия или стали, предназначены для различных сфер применения. Алюминиевые поршни легче и лучше отводят тепло, а стальные обладают большей прочностью. Последнее является преимуществом в условиях предельно высокого давления в цилиндре. Алюминий по-прежнему является оптимальным материалом для поршней небольших (до 120 мм) размеров, а сталь — проверенное решение для двигателей грузовых автомобилей с диаметром цилиндра 130 мм и более. Прослеживается последовательная тенденция к применению стальных поршней в среднеразмерных двигателях, особенно там, где пиковое давление в цилиндре превышает 210–220 бар.

«Будучи крупнейшим в мире поставщиком стальных поршней для большегрузных грузовых автомобилей, мы обладаем многочисленными запатентованными технологиями производства алюминиевых поршней. Эти технологии позволяют Federal-Mogul предлагать клиентам большой выбор продуктов для двигателей с пиковым давлением в цилиндрах до 220 бар», — говорит Арнд Баберг (Arnd Baberg), главный инженер, подразделение Piston Product Engineering.

Технология алюминиевых поршней

Специалисты Federal-Mogul смогли улучшить рабочие характеристики алюминиевых поршней путем оптимизации охлаждения за счет создания продвинутой конструкции поршня, подразумевающей расположение маслоохладительного канала на более близком по сравнению с обычными поршнями расстоянии от экстремально горячей части поршня. Это стало возможным благодаря применению современного метода двухмерного ультразвукового контроля, который обеспечивает стабильность качества литья для каждого изготовленного поршня.

Прочность камеры сгорания в днище поршня дизельного двигателя часто является ограничивающим фактором для увеличения максимальных температур и давлений, так как это может привести к образованию усталостных трещин на кромке и основании камеры сгорания с началом развития трещин на свободных частицах кремния в алюминиевом сплаве. Запатентованный технологический процесс DuraBowl® заключается в управляемой переплавке кромки и/или основания камеры сгорания для уменьшения размера кремниевых частиц всего лишь до одной десятой от их первоначального размера, что значительно увеличивает усталостный ресурс литого поршня.

Для увеличения эффективности двигателя компания Federal-Mogul разработала покрытие EcoTough® Diesel, снижающее трение между юбкой поршня и стенками цилиндра на 13 % по сравнению с обычными графитовыми покрытиями. В покрытии EcoTough® Diesel используются твердые смазочные материалы и полимерная основа, армированная углеродным волокном, что обеспечивает снижение трения, увеличение износостойкости и устойчивости к задирам.

Технология стальных поршней

В разработанных Federal-Mogul и испытанных при пиковых давлениях до 300 бар поршнях Monosteel® используется самая современная конструкция, основанная на сварке трением. Она обеспечивает превосходную эффективность охлаждения и минимальный вес детали. Изготовив с 2003 года более восьми миллионов поршней Monosteel®, компания Federal-Mogul продолжает совершенствовать технологию для получения оптимального решения, подходящего для самых тяжелых условий эксплуатации.

Большие нагрузки, приходящиеся на поршневой палец в современных высоконагруженных двигателях, обусловливают тот факт, что практически все поршни должны иметь высокую, без применения втулок, точность отверстий под палец. Компания Federal-Mogul разработала уникальный процесс, использующий высокоточную электроэрозионную обработку (HPEEM), которая позволяет, удалив точное количество материала, получить высокоточную геометрию отверстия под поршневой палец и, как следствие, увеличить допустимую рабочую нагрузку и надежность поршня.

Стальные поршни могут также иметь покрытие EcoTough Diesel®, снижающее трение, которое используется и для алюминиевых поршней. Кроме того, компания Federal-Mogul разработала покрытие для защиты камеры сгорания в днище поршня. Оно представляет собой слой хрома с содержанием наноалмазов для отражения тепловой энергии, уменьшения нагарообразования и эрозии кромки камеры сгорания.

«Являясь лидером сегмента стальных и алюминиевых поршней для высоконагруженных дизельных двигателей, мы можем предложить оптимальное решение для каждого клиента без необходимости поиска компромисса, основываясь исключительно на специфических требованиях конкретной сферы применения», — отметил г-н Шнайдер.

Компания Federal-Mogul представит ассортимент своих поршней на выставке коммерческого транспорта IAA, которая пройдет в Ганновере с 23 сентября по 2 октября 2014 г. (зал 13, стенд С28).