众所周知，柴油发动机必须经历几次具有挑战性的减排工程变革。虽然发动机的尺寸正在减小，但动力需求保持不变，如果没有增加的话。随着这些发动机的变化，燃油经济性受到了影响。Federal-Mogul公司动力传动能源集团工程技术总监Keri Westbrooke表示:“发动机制造商提高燃油经济性的唯一方法就是提高气缸压力，使活塞顶承受更大的物理载荷。”

韦斯特布鲁克说:“传统的铝活塞已经存在了数百年，但无法应对日益增长的物理负载，所以在20世纪80年代，铰接式活塞——一个钢冠和铝体——被创造出来。”仅持续了大约10年，2003年，Federal-Mogul用Monosteel活塞取代了铰接式活塞，以应对持续增长的压力。

由实心钢，两件焊接组件演变成最近发布的Monosteel Magnum活塞。韦斯特布鲁克说:“到目前为止，我们的部分目标是在高机械负荷下生存。”使用的钢铁材料增加了部件的生存能力，但也增加了重量，降低了燃油经济性。

减阻的架构

随着时间的推移，Federal-Mogul活塞结构不断改进，以减轻重量。最近，活塞在活塞裙上开了一个窗口，以减少发动机系统中的摩擦。发动机中活塞的紧密配合，除了活塞环外，也是发动机摩擦和热量的主要来源。“活塞的主要摩擦区域之一是裙摆对孔的摩擦。它产生了很大的阻力。我们对Magnum裙座所做的就是在保持活塞结构完整性和性能的同时，去掉一部分。”

通过减少活塞的接触点，摩擦力减少了17%。活塞通过阻力产生摩擦，也通过活塞的总质量产生摩擦。一个更轻的活塞自动传递更低的摩擦在发动机中，所以只需删除部分裙，往复质量也减少了。

轴承带位于裙摆的顶部和底部，双带活塞裙摆设计，帮助联邦-莫卧儿马格南活塞保持稳定和导向。

整体活塞磨损相对可以忽略不计，因为钢结构使零件的寿命比车辆本身更长。

数千小时的有限元分析(FEA)和发动机测试都是在美国和欧洲的许多测试设施进行的，以确定部件寿命、强度、熔断点和热点。

冷却能力

活塞最热的部分显然是顶部，在临界压力点上，燃料喷射、雾化和燃烧发生在这里。韦斯特布鲁克证实:“多年来，不仅机械负荷和发射压力增加了，而且发动机的温度也在上升。”

一个用于用油冷却活塞的大通道或通道降低了部件温度，同时增加了活塞的结构强度，将其疲劳安全系数(SF)提高到5——通过有限元分析测试证明，该设计是安全的，不太可能断裂——以及环带的整体稳定性。

两件式焊接活塞设计使冷却通道更接近活塞顶部，从而显著降低活塞温度。顶部凹槽的温度降低了20到60摄氏度，而碗边缘的温度降低了50到100摄氏度。

Westbrooke总结道:“我们不仅为公路卡车市场提供Monosteel活塞，还为非公路农业和建筑设备提供活塞，无论机器在公路上行驶还是越野，都能同样实现燃油经济性。”“越野设备市场现在也在关注燃油经济性，因为他们正在向四级最终排放标准攀升。”