新气缸套是怎样炼成的

本文转自：三明日报

新气缸套是怎样炼成的

——三明学院新近获得的省科技奖项目采访记

高浩（左二）在指导学生实操

新研发的气缸套

●本报记者 朱丹宇 实习生 林嘉敏 文/图

省政府日前发布《福建省人民政府关于2021年度省科学技术奖励的决定》，三明学院机电工程学院院长高浩教授主持完成的“超高强度超低摩擦高效内燃机灰铸铁气缸套制造关键技术及应用”科研成果获2021年度福建省科技进步奖三等奖。

项目针对高效发动机对气缸套的要求，通过产、学、研、用创新合作，经过十年持续攻关，研发出了气缸套超高强度灰铸铁新材料、超低摩擦内孔表面网纹织构、数字化工程制造装备等。首次将灰铸铁抗拉强度提高到611兆帕，缸环摩擦系数降低到0.063，实现了气缸套制造技术的重大突破，引领我国内燃机气缸套行业节能减排技术显著提升。

新气缸套在研发过程中，有哪些难点，创新点，应用前景如何？带着这些疑问，记者采访了高浩。

闯出来的高地

我国努力实现碳达峰、碳中和的大环境，对内燃机行业而言，减少尾气排放、降低油耗是业界孜孜以求的目标。“十年前，国内大多采用单工位铸造机，能耗高、生产效率低、质量不稳定、产品加工余量大，而且原材料浪费严重。”高浩说。高效内燃机因此成为我国科研人员竞相追逐的高地。

高浩长期从事绿色铸锻数字化装备研究工作，是福州大学、西安理工大学、福建省农林大学硕士生导师，福建省铸造行业协会副会长，他的团队曾承担国家级项目3项，省级项目6项，获得省部级科学技术进步奖二等奖5项、三等奖5项，研发高效内燃机是他长期的科研工作方向之一。

“研发高效内燃机，必须提高热效率。”高浩的主攻方向很明确。在世界范围内，热效率超过50%的内燃机屈指可数，阻碍内燃机效率的直接因素包括燃料未能充分燃烧、零部件摩擦损耗等。

气缸套是内燃机的心脏，它的性能和质量直接决定了内燃机的节能性、可靠性和尾气排放等，是内燃机配件中要求最高、最核心的零部件。“内燃机压缩、排气、吸气、做功4个主要过程都是在气缸套里完成的。”高浩介绍。

项目一经立项，就作为中央投资重点产业振兴和技术改造专项资金支持的重点项目，省里对项目研发非常重视，并全力给予支持。

“我们立足三明，但又不局限于三明。”高浩说。整个研发过程不仅有三明学院、三明市铸造行业协会等三明本地机构参与，还有来自河南、福建本省的高校、机械铸造研究所、气缸套生产企业等共同参与，通过产、学、研、用创新合作，持续研发攻关。

从“350”到“611”

通过加压可以使气缸套内燃料燃烧更加充分，减少未燃尽颗粒物排放。而传统气缸套无法满足高爆压的工作需求，如何提高气缸套耐压值成为高浩技术团队面临的难点之一。气缸套在工作过程中，少不了活塞与缸套内壁摩擦，进而导致能量损失，如何减小摩擦成为高浩团队研发面临的又一难题。

光是将国标350兆帕提至600兆帕，团队就花了3年时间。

“350兆帕是我国的灰铸铁材料抗压强度上限，美国是414兆帕。也就是说，我们要达到的抗压强度比国标上限还要高出近1倍，当时大家都认为是不可能完成的事。”高浩坦言。在最紧张的攻坚时期，研发团队连续2个月守在车间，吃住行全在一起，不断熔化、浇铸材料，反复找问题，反复想办法，只为找到一种能满足高压强度的铸造工艺。

高浩对科研的专注，也让家人颇有微辞。“我妻子到现在都还不断念叨着‘不顾家’‘不为自己的身体着想’。”嘴上埋怨，但家人在心底还是支持高浩工作，明白他研究的课题意义非凡。节假日在单位加班已是高浩的常态，甚至大年初一也义无反顾地泡在实验室。家人的默默支持也成了他不断前进的动力。

记者问：“如此艰苦的过程，有没有想过放弃？”“我们只能前进，不能后退！”高浩教授坚定地说，“这些事情我们不做，迟早会有人去做。创新其实就是一个不断试错的过程，既然已经失败了那么多次，为什么不再坚持一下呢？”

经过十年攻关，项目首次将灰铸铁抗拉强度提高到611兆帕，缸环摩擦系数降低到0.063，燃油经济性提高了5%，电力消耗减少了43%，吨铸造成本降低了43%，生产效率提高了345%，尾气排放最大减少25%，实现了气缸套制造技术的重大突破，促进了我国内燃机气缸套行业节能减排技术的提升。

开启应用

中国工程院院士王玉明认为，这一项目整体技术达到国际先进水平。其中超高强度、超低摩擦两项技术工艺处于世界领先地位。

目前，新气缸套项目产品已在聚兴（福建）机械股份有限公司、福建汇华集团东南汽车缸套有限公司推广应用，并向全国辐射，应用到了全球最大的缸套企业中原内配。依托这一技术，福建省的几家气缸套制造商产品也配套了潍柴动力、玉柴机器、一汽锡柴、东风康明、戴姆勒奔驰等全球内燃机知名制造商，受到好评。