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，美國已達到19.5kg以上，預(yù)計未來幾年可能達到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；制動系統(tǒng)中有ABS傳感器、剎車片等；泵類零件主要有燃油泵、機油泵和變速器泵中關(guān)鍵零部件；發(fā)動機中有導(dǎo)管、座圈、連桿、軸承座、可變氣門正時系統(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（可變凸輪正時系統(tǒng)），是通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對發(fā)動機凸輪的相位進行調(diào)節(jié)，從而使得氣門開起、關(guān)閉的時間隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發(fā)動機功率的系統(tǒng)。

　　其原理是根據(jù)發(fā)動機的運行情況，調(diào)整進、排氣量及氣門開合時間和角度，使進入的空氣量達到最佳，提高燃燒效率，降低排放。其優(yōu)點是省油，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)濟性。按照國內(nèi)某企業(yè)實際檢測，排量1.3L的經(jīng)濟型小車，發(fā)動機采用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)動機機油泵和自動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)動機轉(zhuǎn)速增加而增加，二者呈線性關(guān)系。而為了保證低轉(zhuǎn)速時的最低出油量及高轉(zhuǎn)速時的最小油壓，機油泵會設(shè)計得較大，這就對發(fā)動機艙的布置提出了更高的要求。同時，發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時，多余的潤滑油會從油路中返回，導(dǎo)致發(fā)動機功率消耗增加。而變量油泵會根據(jù)發(fā)動機工作情況，調(diào)節(jié)油壓與油量，從而達到節(jié)油的目的。

　　研究資料表明，采用定排量機油泵的發(fā)動機中，當(dāng)轉(zhuǎn)速>2500r/min時，有大約50%的帶功機油直接通過泄壓閥流回機油泵進油腔或者機油底殼，帶來能量的浪費；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項目，其中一個齒輪軸向位置固定，另外一個齒輪軸向用彈簧隨著壓力調(diào)整，當(dāng)?shù)∷贂r兩個齒輪全部嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時，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)動機的車輛，由于發(fā)動機采用點燃式，因此在進氣歧管可以產(chǎn)生較高的真空壓力，可以為真空助力制動系統(tǒng)提供足夠的真空來源，目前的真空泵大都接在進氣歧管處。為了滿足高排放環(huán)保要求而設(shè)計的汽油直噴發(fā)動機，在進氣歧管處不能提供相同水平的真空壓力來滿足真空制動助力系統(tǒng)的要求，因此需要安裝真空泵。

　　對于柴油發(fā)動機驅(qū)動的車輛，由于發(fā)動機采用壓燃式，在進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）的動力是直接從發(fā)動機上得到的，動力通過粉末冶金聯(lián)軸節(jié)帶動粉末冶金轉(zhuǎn)子（見圖7）再帶動塑料閥片，轉(zhuǎn)子與泵腔有一定的偏心量，閥片的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生真空，最后完成制動助力作用。這類真空泵主要是為了滿足高排放要求的汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機而開發(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越來越擴大，從而推動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。