賓士發表最新鋼製活塞技術 記者：Alegna 2014-08-21

德國賓士車廠在1936年就率先推出全世界第一輛柴油汽車260 D，如今柴油車早已是經濟與高效的代名詞，而現在，他們打算精益求精，特別研發出高科技鋼製活塞，取代使用已久的鋁製活塞，期待可以進一步提高節能效率。

這組活塞預計會使用在E350 BlueTec的V6柴油引擎中，雖然由原本的鋁製活塞換成鋼鐵材質後，整體動力輸出(258hp)不會改變，但平均油耗卻能達到20.0km/L的境界，比原本還進步3%。

原理

之所以放棄單位質量較輕的鋁合金，改採鋼材的活塞，卻仍能讓省油性能提昇的奧秘，就在於工程師利用了一個簡單的熱學原理，也就是：鋼的熱膨脹係數比鋁還低。以線膨脹係數而言，鋼大約只有鋁的一半，也就是同樣的溫度變化下，鋼的長度改變幅度，會大約只有鋁的一半；所以從面的角度來看，鋼就會只有鋁變化值的四分之一。

當鋼製活塞置入鋁製汽缸內，引擎開始點火運轉後持續加熱，原本雙方緊密貼合的空隙就開始出現變化；此時鋁製汽缸壁與鋼製活塞裙之間的空隙面積就會因為雙方線膨脹係數相差2倍的原因，變成原本空隙的4倍之多，因此摩擦力自然就會因此減少。再考慮到活塞和汽缸間的摩擦力，就佔了整個引擎機械運作阻力的40%至50%，所以光是這樣就能讓引擎效能跟著提高。

牽一髮而動全身

然而如果直接更換材質，活塞設計不變的話，實際上搭配會出現問題。因此賓士被迫必須重新設計活塞，將兩者的體積變化納入考量，再搭配現有的奈米缸壁鍍膜技術，以及鍛造活塞的製程，才能讓引擎的總體輸出效率如預期改善。

另外一個設計重點，則是考慮到燃燒狀況的改變，這關係到鋁比鋼的傳熱係數還大，為了達到更好的燃燒效果，必須讓鋼製活塞離燃燒火焰更遠；如果和鋁製活塞相比，新的鋼製活塞的長度就短了13mm。也因為同樣的原因，有了新的鋼製活塞，燃燒室溫度就可以達到更高，這會讓點火的品質更好，加上燃燒過程會縮短，意謂所消耗的柴油就會變少，連帶還能減少廢氣污染量。

最後是鋼製活塞本身的散熱問題，為此活塞散熱通道也必須重新設計，這些都是讓最終必須完全推翻原有設計，必須從零開始設計的原因。

除了以上這些，鋼製活塞可說好處多多，它能夠比鋁容忍更大壓力，也能做成更小的體積，這些都對於現在流行的downsizing引擎很有幫助。對於柴油引擎來說，鋼製活塞能讓燃燒溫度更高，當然對熱效率會有幫助。而較低的熱膨脹係數，就能讓設計師更縮小汽缸壁和活塞環之間的間隙，光是這點就能讓污染物以及未處理的廢氣量減少。

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