ISO 6626-12024 内燃机活塞环第1部分铸铁螺旋弹簧加载控油环标准立项发展报告

内燃机活塞环第1部分：铸铁螺旋弹簧加载控油环标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InternalCombustionEngines—PistonRings—Part1:CoilSpringLoadedOilControlRingsMadeofCastIron摘要关键词：内燃机；活塞环；控油环；铸铁；ISO标准；标准化Keywords:InternalCombustionEngine;PistonRing;OilControlRing;CastIron;ISOStandard;Standardization一、引言活塞环是内燃机中技术含量最高、工作条件最苛刻的零部件之一，被业界称为发动机的“心脏密封件”。在现代内燃机中，活塞环组通常由气环（包括顶环和第二道环）和控油环组成，其中控油环负责刮除气缸壁上多余的润滑油，控制机油消耗并维持气缸内润滑油膜的合理厚度。控油环性能的优劣直接影响发动机的机油消耗量、排放水平及运行可靠性。在各类控油环结构中，螺旋弹簧加载控油环因其结构简单、径向压力分布均匀、适应性好等优点，在中小排量车用发动机和通用小型内燃机中得到广泛应用。该类型控油环由铸铁环体和螺旋弹簧构成，利用弹簧的径向张力使环体外圆面紧密贴合气缸壁，从而实现有效的刮油功能。铸铁材料因其良好的耐磨性、热稳定性和加工工艺性，成为制造该类控油环的首选材料。随着全球对汽车排放和燃油消耗的管控日趋严格，各国纷纷出台更加严格的排放法规和燃油经济性标准。在此背景下，发动机制造商对活塞环的精度、寿命和环保性能提出了更高要求。ISO6626-1作为活塞环领域的重要国际标准，其修订工作受到全球活塞环制造企业、发动机生产企业及检测机构的广泛关注。二、标准立项背景与修订动因2.1产业技术发展的客观需求近十年来，内燃机技术经历了快速发展与深度变革。涡轮增压技术的大规模普及使得发动机的爆发压力和热负荷显著提升，对控油环在高温高压工况下的弹性保持能力和抗变形能力提出了更严格要求。同时，轻量化设计趋势推动了活塞环截面尺寸的不断缩小，如何在减薄环体的同时保证足够的径向压力和结构强度，成为设计制造中的关键技术难题。此外，缸内直喷（GDI）技术的广泛应用显著改变了气缸内的燃烧环境和润滑工况。燃油直接喷射至气缸内部稀释了气缸壁上的润滑油膜，加剧了控油环的工作负担，要求控油环具有更强的刮油能力和更好的适应性。这些技术变革对ISO6626-1所规定的技术指标和验证方法提出了更新需求。2.2排放法规趋严的倒逼作用全球主要汽车市场均出台了日益严格的排放法规。中国实施了国六排放标准，欧洲推进了欧七排放法规的制定工作，美国的EPATier3标准也在持续收紧。这些法规对颗粒物排放（特别是PN粒子数）和CO₂排放提出了极为严格的限制。由于机油消耗是颗粒物排放的重要来源之一，控油环的性能直接关系到发动机能否满足法规要求。据研究数据表明，约有20%至40%的颗粒物排放与机油消耗相关，这使控油环的标准化设计和质量控制变得尤为关键。2.3国际贸易协调的迫切需求活塞环作为典型的国际化配套零部件，全球主要生产企业均需面向多国客户供应产品。不同国家之间若采用不一致的技术标准和检验方法，将给跨区域贸易带来额外成本和技术壁垒。ISO6626-1的修订旨在统一全球铸铁螺旋弹簧加载控油环的设计、检验和验收依据，促进国际贸易便利化，降低因标准差异导致的商务纠纷和质量争议。2.4上一版本标准的技术局限原ISO6626-1标准在技术内容上已无法完全覆盖当前产业发展的需要。一方面，新开发的铸铁材料和表面处理工艺需要纳入标准体系；另一方面，检测手段的进步为更加精确地评价控油环性能提供了技术可能。此外，标准使用过程中反馈的若干技术问题（如尺寸公差定义的模糊性、检验方法可操作性不足等）也需要在修订中加以解决。三、标准编制原则与修订过程3.1编制原则ISO6626-1:2024的编制遵循以下基本原则：一是协调性原则，充分考虑与ISO6620系列（活塞环通用规范）以及其他相关ISO标准的衔接配套，避免标准间的冲突与重复；二是先进性原则，积极采纳行业最新的技术成果和工程实践经验，使标准技术指标反映当前产业技术发展的先进水平；三是经济性原则，在保证产品质量和使用性能的前提下，兼顾制造经济性和检测可操作性；四是全球适用性原则，标准内容充分考虑不同国家和地区在材料供应、制造工艺、检测能力等方面的差异，确保标准的广泛适用性和可实施性。3.2修订过程ISO6626-1:2024的修订工作由ISO/TC22/SC34（道路车辆技术委员会/发动机及其系统分技术委员会）归口管理，具体由WG4工作组负责起草。修订工作自2021年正式启动，经历了以下几个主要阶段：预研阶段（2021年1月—2021年6月）：工作组对原ISO6626-1:2002版本在全球范围内的使用情况进行了系统调研，广泛收集了各成员国标准化机构、活塞环制造企业及发动机生产商的意见和建议，识别出标准需要修订的关键技术问题。工作组草案（WD）阶段（2021年7月—2022年2月）：基于预研成果，工作组组织专家起草了工作组草案。草案重点对材料牌号体系、尺寸系列、技术检验规则等内容进行了全面修订和补充，增加了近年来行业广泛认可的新型铸铁材料。委员会草案（CD）阶段（2022年3月—2022年12月）：工作组草案经ISO/TC22/SC34秘书处审核后，作为委员会草案分发至各成员国征求意见。各成员国在为期三个月的征询期内反馈了大量建设性意见，主要集中在尺寸公差等级的划分、弹簧性能指标的确定以及检验方法可操作性等方面。国际标准草案（DIS）阶段（2023年1月—2023年8月）：工作组在汇总处理各成员国意见的基础上，形成了国际标准草案并进行了投票表决。投票期间，工作组与主要提案国就若干关键条款进行了多轮技术磋商，最终达成了广泛共识。最终国际标准草案（FDIS）阶段（2023年9月—2024年3月）：对DIS阶段收集到的新意见进行技术审议和终稿修改，形成最终国际标准草案，全体成员国投票获得高票通过。正式发布（2024年7月）：经ISO中央秘书处最终编辑和排版，ISO6626-1:2024于2024年7月22日正式发布。四、标准主要技术内容4.1标准范围与适用界限ISO6626-1:2024规定了铸铁螺旋弹簧加载控油环的尺寸特征、材料要求、技术检验规则及标记方法，适用于气缸直径从30mm至200mm的往复式内燃机用铸铁螺旋弹簧加载控油环。该标准不适用于其他类型的控油环（如钢带组合油环）和非铸铁材料的螺旋弹簧加载控油环。4.2术语和定义标准明确了“螺旋弹簧加载控油环”、“径向压力”、“切向张力”、“闭口间隙”等与检验相关的专业术语及其定义，为标准的统一理解和执行提供了基础。4.3尺寸特征标准详细规定了控油环的主要尺寸参数，包括环高、径向厚度、闭口间隙、自由开口尺寸等关键尺寸的标称值、极限偏差及检验方法。标准将尺寸等级划分为D级和E级两个精度等级。D级适用于精密要求的应用场景，E级适用于一般要求的应用场景。在尺寸系列方面，标准给出了气缸直径与环体截面尺寸的推荐配合表，便于设计人员选用。同时，标准还对环体外圆表面的圆柱度、平面度等形位公差提出了具体限制。4.4材料要求标准规定了铸铁螺旋弹簧加载控油环环体可采用的材料类型，包括合金灰铸铁和合金球墨铸铁，并给出了推荐的硬度范围及金相组织要求。与上一版本相比，新标准增加了对材料疲劳强度和高温性能的技术要求，以适应当前发动机更高的热负荷工况。4.5螺旋弹簧技术要求标准对螺旋弹簧的弹簧线径、弹簧外径、有效圈数、自由长度、载荷特性等技术参数进行了规定，并对弹簧材料的抗拉强度、弹性模量及疲劳寿命提出了明确要求。同时，标准对不同结构形式（单弹簧和双弹簧）的适用条件给予了导向性说明。4.6检验规则标准规定了铸铁螺旋弹簧加载控油环的检验分类（型式检验和出厂检验）、检验项目、抽样方案以及合格判定准则。主要检验项目包括外观质量、尺寸精度、硬度、径向压力或切向张力、残余变形等。在检验方法方面，标准引用了ISO6621系列标准中的相关试验方法。五、主要修订与创新点与ISO6626-1:2002相比，ISO6626-1:2024的主要技术变化体现在以下几个方面：（一）材料体系更新。新增了适用于现代高性能发动机的新型合金铸铁材料，扩充了材料牌号的覆盖面，使其能反映当前行业材料技术的最新进展。同时细化了硬度要求和金相组织检验规范，增加了对材料高温性能的技术要求，使材料选择更具导向性。（二）尺寸体系完善。对原来不够清晰的尺寸分段原则进行了调整，使尺寸系列更加科学合理，扩大了标准适用的缸径覆盖范围（由原标准的最大直径160mm扩展至200mm），适应了大缸径发动机的市场需求。（三）检测方法改进。引入了新的无损检测技术和测量方法选项，增加了检验方法的可操作性和可选择性。对径向压力测量方法进行了细化，统一了检测条件和判定准则，有效改善了不同实验室间检测结果的可比性。（四）弹簧要求细化。增加了弹簧疲劳性能的考核条款，明确了不同应用场景下弹簧寿命的最低要求，对双弹簧结构的布置方式和载荷分配给出了参考性建议。（五）明确质量保证要求。明确了制造企业在质量保证体系中应遵循的基本要求，推动产业整体质量管理水平的提升。六、主要修订单位介绍6.1标准归口管理机构ISO6626-1:2024由国际标准化组织下设的ISO/TC22/SC34（道路车辆技术委员会/发动机及其系统分技术委员会）归口管理。SC34负责制定和修订道路车辆用发动机及其系统的相关国际标准，其秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担，共有来自全球30余个国家的标准化机构参与其中。6.2主要起草单位介绍在本标准修订过程中，德国联邦材料研究与检测研究所（BAM）作为主要技术支撑单位发挥了核心作用。BAM是德国联邦政府直属的材料科学与工程研究机构，拥有覆盖金属材料、聚合物材料、复合材料等领域的先进研究设施和检测平台。该机构在活塞环铸铁材料的基础研究和工程应用领域积累了数十年的技术经验和数据资源，在铸铁材料的疲劳行为、摩擦磨损机理及材料微观组织表征等方面具有深厚的研究基础。在本标准修订中，BAM牵头承担了铸铁材料性能验证试验和数据分析工作，负责评估不同铸铁材料在模拟发动机工况下的耐磨性能和热稳定性，为标准的材料条款修订提供了翔实的数据支撑。此外，BAM还参与了检验方法的验证比对工作，为标准的检测方法改进提供了技术依据。来自英国里卡多（Ricardo）咨询公司的技术专家主导了螺旋弹簧疲劳寿命评估方法的修订工作；日本帝国活塞环株式会社（TPR）的工程团队负责了尺寸系列表的技术验证与优化。来自中国内燃机行业协会和国内主要活塞环制造企业的技术专家也全面参与了各阶段的技术讨论和意见反馈工作。七、标准实施的意义与产业影响7.1对内燃机产业发展的推动作用ISO6626-1:2024的发布实施，统一了铸铁螺旋弹簧加载控油环的设计制造和质量验证技术要求，有利于推动全球活塞环产业的技术进步和质量提升。对于制造企业而言，标准提供了明确的技术指导和质量目标，有助于企业优化产品设计、改进制造工艺、降低质量成本。对于发动机生产企业而言，标准的实施为零部件采购和质量验收提供了技术依据，有助于提升整机质量和一致性水平。7.2对国际贸易与技术合作的影响作为国际通用的技术规范，ISO6626-1:2024将促进全球活塞环产品和相关技术的贸易与交流。统一的标准技术要求有助于消除技术性贸易壁垒，降低跨国采购和配套合作中的技术沟通成本，提升供应链效率。7.3对技术创新的引导作用标准的发布将引导企业加强在铸铁材料、表面处理技术、精密加工工艺等方面的创新投入，推动活塞环产品向高性能、长寿命、绿色环保方向发展。同时，标准的修订过程和内容也将为行业技术创新提供方向和坐标。八、结论与展望ISO6626-1:2024《内燃机活塞环第1部分：铸铁螺旋弹簧加载控油环》的正式发布，是国际内燃机零部件标准化工作的又一重要成果。该标准的修订工作充分反映了当前内燃机技术发展的最新趋势和产业需求，在材料体系、尺寸规格、检测方法和技术要求等方面均实现了显著的技术提升。标准的实施将为全球活塞环制造企业提供更加科学、完善的技术规范，对推动产业的技术进步、质量提升和国际合作具有深远影响。参考文献[1]ISO6626-1:2024,Internalcombustionengines—Pistonrings—Part1:Coilspringloadedoilcontrolringsmadeofcastiron[S].Geneva:ISO,2024.[2]ISO6621-4,Internalcombustionengines—Pistonr