粉末冶金零件在汽車中的應(yīng)用

　　目前，歐洲平均每輛汽車的粉末冶金制品使用量是14kg，日本為9kg，美國已達(dá)到19.5kg以上，預(yù)計(jì)未來幾年可能達(dá)到22kg。我國目前平均每輛汽車粉末冶金制品的用量卻只有5～6kg，考慮到節(jié)能減排因素，國內(nèi)企業(yè)未來會(huì)更多使用粉末冶金工藝生產(chǎn)汽車零部件。

　　粉末冶金零部件在汽車中的分布情況如圖2所示。其中汽車底盤中有減振器零件、導(dǎo)向器、活塞和低閥座；制動(dòng)系統(tǒng)中有ABS傳感器、剎車片等；泵類零件主要有燃油泵、機(jī)油泵和變速器泵中關(guān)鍵零部件；發(fā)動(dòng)機(jī)中有導(dǎo)管、座圈、連桿、軸承座、可變氣門正時(shí)系統(tǒng)（VVT）關(guān)鍵零部件和排氣管支座等；變速器中有同步轂和行星齒輪架等零件。

　　隨著汽車節(jié)能減排要求的提高，最近幾年，VVT零部件、變量泵和剎車真空助力泵零件，這三大類節(jié)能減排汽車零部件得到了大量的開發(fā)和應(yīng)用。

　　1.VVT粉末冶金零件

　　VVT或VCT（可變凸輪正時(shí)系統(tǒng)），是通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得氣門開起、關(guān)閉的時(shí)間隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率的系統(tǒng)。

　　其原理是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，調(diào)整進(jìn)、排氣量及氣門開合時(shí)間和角度，使進(jìn)入的空氣量達(dá)到最佳，提高燃燒效率，降低排放。其優(yōu)點(diǎn)是省油，功率提升。

　　1980年，阿爾法·羅密歐首次使用VVT技術(shù)；1989年，本田首次使用具有可變氣門升程能力的VVT技術(shù)；2001年，寶馬首次使用VVT技術(shù)取代了傳統(tǒng)的節(jié)氣門。

　　對(duì)該技術(shù)各汽車公司有不同叫法，如豐田的VVT–i，本田的VTEC和i–VTEC，三菱的MIVEC，日產(chǎn)的CVVT，歐美公司的VCT等，都是類似技術(shù)的不同叫法。VVT或VCT系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)——相位器中的核心零部件鏈輪、定子、轉(zhuǎn)子（見圖3）和端蓋等大多采用粉末冶金工藝。

　　VVT技術(shù)的使用推廣，符合國際汽車技術(shù)發(fā)展的趨勢，即節(jié)能、小型化、輕量化和燃油經(jīng)濟(jì)性。按照國內(nèi)某企業(yè)實(shí)際檢測，排量1.3L的經(jīng)濟(jì)型小車，發(fā)動(dòng)機(jī)采用VVT技術(shù)功率可以提升4.6%，節(jié)油18.6%。

　　2.油泵中的粉末冶金零件

　　目前，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵和自動(dòng)變速器油泵大多采用的是定量油泵，定量油泵一般為外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合擺線泵或者內(nèi)嚙合齒輪泵等多種結(jié)構(gòu)。

　　定量油泵，其出油量大小是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增加，二者呈線性關(guān)系。而為了保證低轉(zhuǎn)速時(shí)的最低出油量及高轉(zhuǎn)速時(shí)的最小油壓，機(jī)油泵會(huì)設(shè)計(jì)得較大，這就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布置提出了更高的要求。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)，多余的潤滑油會(huì)從油路中返回，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗增加。而變量油泵會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況，調(diào)節(jié)油壓與油量，從而達(dá)到節(jié)油的目的。

　　研究資料表明，采用定排量機(jī)油泵的發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速>2500r/min時(shí)，有大約50%的帶功機(jī)油直接通過泄壓閥流回機(jī)油泵進(jìn)油腔或者機(jī)油底殼，帶來能量的浪費(fèi)；而采用變量油泵替代定量油泵一般可以節(jié)省燃油2%～5%，CO2排放量減少1%～2%。

　　變排量泵一般有外嚙合齒輪泵、葉片泵和滑片泵等類型的結(jié)構(gòu)。外嚙合齒輪泵如大眾的EA888項(xiàng)目，其中一個(gè)齒輪軸向位置固定，另外一個(gè)齒輪軸向用彈簧隨著壓力調(diào)整，當(dāng)?shù)∷贂r(shí)兩個(gè)齒輪全部嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，油泵的壓力也隨著升高，壓縮彈簧后齒輪嚙合部分變短，從而隨時(shí)調(diào)整油泵的流量，這類泵的齒輪是采用粉末冶金工藝制造的。

　　葉片式變量泵（見圖4）主要由定子、轉(zhuǎn)子和葉片組成，其中定子和轉(zhuǎn)子均為粉末冶金件。葉片式變量泵工作原理是通過壓力調(diào)整偏心距，從而調(diào)整流量。

　　滑片式變量泵原理基本與葉片式變量泵相同，以調(diào)整偏心距來調(diào)整流量。其結(jié)構(gòu)如圖5a所示，其中滑片是鋼件，與滑片連接的是中間套，外面是滑套，中間是轉(zhuǎn)子，這三件都是粉末冶金件（見圖5b）。

　　3.剎車助力真空泵中粉末冶金零件

　　裝有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用點(diǎn)燃式，因此在進(jìn)氣歧管可以產(chǎn)生較高的真空壓力，可以為真空助力制動(dòng)系統(tǒng)提供足夠的真空來源，目前的真空泵大都接在進(jìn)氣歧管處。為了滿足高排放環(huán)保要求而設(shè)計(jì)的汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，在進(jìn)氣歧管處不能提供相同水平的真空壓力來滿足真空制動(dòng)助力系統(tǒng)的要求，因此需要安裝真空泵。

　　對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛，由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用壓燃式，在進(jìn)氣歧管處也不能提供相同水平的真空壓力，所以要安裝真空泵提供真空來源。這種真空泵（見圖6）的動(dòng)力是直接從發(fā)動(dòng)機(jī)上得到的，動(dòng)力通過粉末冶金聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)粉末冶金轉(zhuǎn)子（見圖7）再帶動(dòng)塑料閥片，轉(zhuǎn)子與泵腔有一定的偏心量，閥片的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生真空，最后完成制動(dòng)助力作用。這類真空泵主要是為了滿足高排放要求的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而開發(fā)的，起到了減排作用。

　　結(jié)語

　　隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，及節(jié)能減排要求的提高，越來越多的金屬零件會(huì)采用粉末冶金工藝生產(chǎn)；隨著外資粉末冶金公司不斷的幫助合資整車廠實(shí)現(xiàn)粉末冶金件的本土化生產(chǎn)，國內(nèi)的自主品牌整車廠采用粉末冶金件的范圍會(huì)越來越擴(kuò)大，從而推動(dòng)粉末冶金需求更大量的增長，因此國內(nèi)粉末冶金汽配應(yīng)用的需求會(huì)大于整車市場的增長幅度，但這需要國內(nèi)粉末冶金公司不斷的加強(qiáng)管理水平、投資更好的設(shè)備與人才，才能與外資背景的粉末冶金公司更好的競爭。