小小活塞環(huán)裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，論個(gè)頭很不起眼；論樣子，一個(gè)個(gè)帶著缺口的圓環(huán)著實(shí)普通。這些只是表象，活塞環(huán)上的精妙不容易被發(fā)現(xiàn)。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)升級，發(fā)動(dòng)機(jī)更新?lián)Q代的周期越來越短。為使發(fā)動(dòng)機(jī)更加符合節(jié)能減排要求，作為核心部件的活塞環(huán)也需節(jié)能減排。

材料求精

　　在活塞的外側(cè)，附著承擔(dān)密封、控油、支撐和傳熱4項(xiàng)重任的活塞環(huán)。如今，國Ⅲ以上發(fā)動(dòng)機(jī)多配三環(huán)組。第一、二道環(huán)主要負(fù)責(zé)密封，第三道環(huán)負(fù)責(zé)控油，三環(huán)各司其職又互相配合，環(huán)環(huán)相扣?；钊h(huán)要做到盡職盡責(zé)與其本身的材料密切相關(guān)?；钊h(huán)材料發(fā)展經(jīng)歷3個(gè)過程，自然吸氣時(shí)代使用普通合金鑄成；渦輪增壓時(shí)代使用多元合金鑄成；國Ⅳ、國Ⅴ發(fā)動(dòng)機(jī)使用鋼制材料，這是迄今為止，國內(nèi)活塞環(huán)行業(yè)里頂尖的材料，其中包括合金鋼和不銹鋼。

　　衡量活塞環(huán)材質(zhì)優(yōu)劣有兩個(gè)重要指標(biāo)，分別是彈性模量和抗溫強(qiáng)度。鋼質(zhì)活塞環(huán)具備較高的彈性模量和抗溫強(qiáng)度，單個(gè)鋼環(huán)可以做得很薄，不僅可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的需求，也使其與缸套的接觸面縮小，實(shí)現(xiàn)高面壓、低彈力，減少摩擦功損失。高抗溫強(qiáng)度利于活塞環(huán)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)的高溫環(huán)境下延長壽命。隨著國家排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，鋼制活塞環(huán)成為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低燃油耗和排放的首選材料。為跟隨發(fā)動(dòng)機(jī)升級的腳步，儀征雙環(huán)活塞環(huán)有限公司（簡稱儀征雙環(huán)）率先斥資購買模具設(shè)備，組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)，從日本進(jìn)口鋼制材料，為主機(jī)廠配套鋼制活塞環(huán)。

“面子”做足

　　在活塞環(huán)行業(yè)，表面處理技術(shù)具有極高的含金量，只有做好“面子工程”才有可能領(lǐng)跑行業(yè)。儀征雙環(huán)聯(lián)合科研單位合力開發(fā)了幾種行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的表面處理技術(shù)，應(yīng)對現(xiàn)行變化的同時(shí)，儲備未來需求。實(shí)施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)后，儀征雙環(huán)利用鉻基鉆石復(fù)合電鍍（CDC）代替了鉻基陶瓷復(fù)合鍍（CCC）。二者的區(qū)別在于利用金剛石微分代替鉻基陶瓷涂層中的陶瓷顆粒，耐磨性及抗拉缸能力大幅提升，這項(xiàng)技術(shù)一般用于汽油機(jī)及國Ⅲ以上柴油機(jī)第一道活塞環(huán)和油環(huán)。同樣用于國Ⅲ以上柴油機(jī)和汽油機(jī)的物理氣象沉積技術(shù)（PVD），提高拉缸性的同時(shí)，在高溫下的表現(xiàn)非常穩(wěn)定，耐腐蝕性也很好。盡管成本會提高40%~50%，但相應(yīng)的動(dòng)力性和壽命會提高3倍以上。如今很多發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的三包期延長到50萬~100萬公里，活塞環(huán)自然也要“穿上”提高耐磨性、延長壽命的“保護(hù)外套”，不能讓發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部位“掉鏈子”。

　　端面閃鍍（SFC）是儀征雙環(huán)研發(fā)的第三種表面處理技術(shù),主要用于第一道氣環(huán)下端面，增強(qiáng)下端面的耐磨性?；钊h(huán)的外沿面和下端面是密封盒耐磨的關(guān)鍵部位，使用端面閃鍍可以幫助其守住大門。只有以密封為前提，才能做到低排放和低燃油耗，如果密封做不好，出現(xiàn)漏氣和拉缸等現(xiàn)象，將會影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。為打好提前量，繼續(xù)在表面處理技術(shù)上做足儲備，儀征雙環(huán)和蘭州物理研究所原始工作站和揚(yáng)州市院士組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研制出行業(yè)內(nèi)非常領(lǐng)先的表面處理技術(shù)——內(nèi)金剛石鍍（DLC）。這是一種具有自潤滑特性的技術(shù)，可以自動(dòng)避免拉缸情況出現(xiàn)。目前，濰柴、上柴等的高排放標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品配備使用此技術(shù)的活塞環(huán)。儀征雙環(huán)產(chǎn)品室主任楊勇介紹，DLC和PVD/CCC/ CDC配合使用效果會更佳。

結(jié)構(gòu)雕琢

　　結(jié)構(gòu)上的雕琢用于第三道油環(huán)，油環(huán)主要用途是控油，因此有很多分布均勻的油孔。

　　如果油環(huán)采用鋼制材料，可以輕松實(shí)現(xiàn)高面壓和低彈力，但成本也會隨之上升，用戶不容易接受。針對用戶對經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品的需求，儀征雙環(huán)開發(fā)出小油孔油環(huán)。長孔油環(huán)的油孔直徑是小油孔油環(huán)的幾倍以上。這樣的設(shè)計(jì)增加了油環(huán)的抗折斷性，可以減小刮油刃的厚度，從而降低摩擦功損失（Po(面壓)=Ft（組合彈力）/2×h5（刮油刃）當(dāng)面壓一定時(shí)，刮油刃減小，可以降低組合彈力，從而降低摩擦功損失）。

　　活塞環(huán)看似簡單，實(shí)際上一個(gè)氣環(huán)要經(jīng)歷50道工序才能進(jìn)入裝配。發(fā)動(dòng)機(jī)升級對活塞環(huán)的工藝要求變得更加“苛刻”。應(yīng)對市場變化，有科研實(shí)力的企業(yè)著眼技術(shù)創(chuàng)新，比肩國際。據(jù)悉，儀征雙環(huán)每年的研發(fā)費(fèi)用占銷售額的5%~5.5%。其可以分得國Ⅲ以上65%的市場份額也就不足為奇了。

　　活躍在行業(yè)內(nèi)的一些“山寨”企業(yè)仍忙于依葫蘆畫瓢，產(chǎn)品精髓差之千里。保持產(chǎn)品一致性很考驗(yàn)企業(yè)實(shí)力，小的企業(yè)可以抄襲一件產(chǎn)品，但產(chǎn)品一致性很難保證。這跟先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)水平有很大關(guān)系。衡量產(chǎn)品一致性的標(biāo)準(zhǔn)有業(yè)內(nèi)被稱為過程能力，能力越高，一致性越穩(wěn)定，但過高會增加企業(yè)生產(chǎn)成本。楊勇介紹說，“儀征雙環(huán)的過程能力Cpk值達(dá)到1.67以上，保證較好的一致性的同時(shí)，避免了生產(chǎn)成本大幅增加”。

　　如今，節(jié)能減排的呼聲越來越高，并且蔓延到各個(gè)行業(yè)。在剛剛結(jié)束的第十屆內(nèi)燃機(jī)展上，中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會常務(wù)副理事長兼秘書長邢敏表示，在內(nèi)燃機(jī)行業(yè)里，節(jié)能減排仍是主旋律。作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，活塞環(huán)做輕、做優(yōu)、做強(qiáng)，有助于使發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排之路走得更加順暢。