聚酰胺在渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用
聚酰胺在渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用
近年來(lái)，渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在歐洲客車市場(chǎng)中已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)大的份額，在全球其他地區(qū)也不斷贏得市場(chǎng)的青睞，這是因?yàn)樵鰤簻u輪在保證能量輸出不減少的情況下，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸更小。這大大提高了燃料的燃燒效率，降低了排氣係統(tǒng)中未燃燒的燃料總量。目前，隨著渦輪增壓技術(shù)在不斷進(jìn)步，新的子係統(tǒng)被不斷引入，從整個(gè)係統(tǒng)中獲取更大功能和環(huán)境效益的努力仍在繼續(xù)。其中，渦輪增壓中可變渦輪葉片技術(shù)的引進(jìn)便是此類技術(shù)的一大進(jìn)步。該技術(shù)通過(guò)控製流量速率，使發(fā)動(dòng)機(jī)在從加速到以*高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中能維持高功率。借助於位於渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪前的導(dǎo)向葉片，通過(guò)改變?nèi)肓鹘呛蜏u輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的入口速率來(lái)調(diào)節(jié)渦輪輸出即可達(dá)到上述目的。利用一個(gè)簡(jiǎn)單的“開(kāi)/關(guān)”製動(dòng)器便可控製葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)。在更複雜的情況下，還可引入變動(dòng)控製係統(tǒng)，通過(guò)齒輪、直流電機(jī)、引擎控製單元(ECU)及傳感器來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
安裝VTG的渦輪機(jī)
但是，由於渦輪增壓會(huì)產(chǎn)生高溫，再加上發(fā)動(dòng)機(jī)艙尺寸的不斷變小，使得部件和係統(tǒng)設(shè)計(jì)師們必須選用更高性能的材料以使各部件達(dá)到規(guī)定的要求。無(wú)疑，渦輪係統(tǒng)，尤其是使用了VTG技術(shù)的渦輪係統(tǒng)為聚酰胺（PA46）這類高性能工程塑料提供了發(fā)揮其作用的應(yīng)用機(jī)會(huì)。PA46擁有**的高溫耐受性，能夠經(jīng)受超過(guò)200℃的環(huán)境溫度，並且在如此高的溫度下仍可保持良好的硬度、抗疲勞性和耐摩擦性。此外，出眾的流動(dòng)性和可塑性使其在加工工藝上也具有優(yōu)勢(shì)。因此，PA46成為渦輪係統(tǒng)中某些應(yīng)用的理想材料。目前，DSM工程塑料正致力於將其Stanyl PA46應(yīng)用於該技術(shù)領(lǐng)域中。
聚酰胺46已經(jīng)被廣泛用於中冷器的封罐 ，相比於傳統(tǒng)使用鋁製封罐的方法能節(jié)省高達(dá)30％的成本
中冷器封罐
相比於傳統(tǒng)的鋁製中冷器封罐，由StanylPA46製成的封罐可節(jié)省高達(dá)30％的成本。與鋁材或者其它的熱塑性塑料相比，使用StanylPA46不僅能降低20%～30%的重量，而且具有*高的單位重量強(qiáng)度。它使中冷器的端蓋可經(jīng)卷邊後固定於封罐上，不僅節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間，還節(jié)省了在采用鋁端蓋時(shí)不可避免的焊接成本。由於StanylPA46具有傑出的流動(dòng)特性，可以在低壓情況下，使用單個(gè)澆口來(lái)注滿較長(zhǎng)的中冷器封罐。這意味著可以減少熱變形，並且擁有更好的表麵，從而可以降低係統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。在注塑過(guò)程中，無(wú)需更多的投入即可把支架集成到端蓋上，*終固定在車體上。在氣體從渦輪壓縮機(jī)傳輸?shù)街欣淦鬟M(jìn)氣管道的過(guò)程中，壓縮空氣可達(dá)到200℃的高溫，3bar的壓力。
進(jìn)（排）氣管道
在傳統(tǒng)的渦輪增壓係統(tǒng)中，所用的各種進(jìn)（排）氣管道通常為：鑄造成型管道，或者液壓成型的鋁製管道，或者是內(nèi)嵌織物的矽橡膠管道。這些材料製成的管道不僅昂貴，而且無(wú)法整合支架或傳感器。采用Stanyl PA46材料，通過(guò)雙模焊接成型技術(shù)，使得所製成的管道比使用鋁或矽橡膠要便宜得多。與鋁管道相比，可節(jié)省成本高達(dá)50％，而且重量更輕。與矽橡膠管道相比，PA46管道的優(yōu)點(diǎn)是：管道的交叉部分可適應(yīng)不同的空間，而矽橡膠管道的交叉部分隻能是圓形；PA46可循環(huán)利用，而矽橡膠組件不可再利用。相比於其他熱塑性塑料，Stanyl PA46傑出的抗疲勞特性確保了*終產(chǎn)品具有更高的**係數(shù)。目前，DSM工程塑料已成功地用Stanyl PA46開(kāi)發(fā)出了2個(gè)熱空氣管道。在滿足客戶特定設(shè)計(jì)要求的前提下，還降低了係統(tǒng)的成本。
彎管將渦輪壓縮機(jī)和空氣管道連接起來(lái)。使用StanylPA46製成的管道能提供鋁彎管不具備的優(yōu)點(diǎn)。組件不僅可以一次模塑成型，還可以被直接焊接到渦輪壓縮機(jī)上麵，由此可見(jiàn)StanylPA46具有超強(qiáng)的耐熱性
由PA46注塑成型的傳感器能在150℃～160℃的恒溫下持續(xù)長(zhǎng)達(dá)5000h。
即使與具有腐蝕性的ATF油相混合，其可耐受的峰值溫度仍高達(dá)170℃～180℃
驅(qū)動(dòng)係統(tǒng)
StanylPA46所具有的高耐熱性，高溫下的硬度保持力，以及**的耐磨損性和低摩擦性能等，使其也非常適用於可變渦輪增壓係統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)係統(tǒng)。通常，VTG發(fā)動(dòng)機(jī)的端蓋包括尾架和碳刷架，並可作為齒輪減速裝置的基座。使用StanylPA46，可一次注塑成型具有這三種功能的耐高溫集成部件。
一般，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，位於端蓋碳刷架區(qū)域的溫度在短期內(nèi)可高達(dá)280℃～290℃，此時(shí)碳刷架一旦變形或熔化，就會(huì)乾擾碳刷，使得發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。StanylPA46的熱變形溫度高達(dá)290℃，與其他熱塑性塑料相比，更易承受這個(gè)峰值溫度。
以100萬(wàn)次循環(huán)作為疲勞壽命，Stanyl PA46能夠承受比其他材料多50%～100%的壓力
在旋轉(zhuǎn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)（REA）的齒輪減速裝置中，通過(guò)齒輪係統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，從而改變渦輪葉片的位置。此時(shí)，齒輪在高頻率和高溫（高於150°C）環(huán)境下運(yùn)作。由於Stanyl PA46能夠在這樣的高溫下保持原有的硬度，並顯示出**的耐磨性，使得製成的齒輪具有**的承受力和使用壽命。
傳感器
在發(fā)動(dòng)機(jī)輸入和葉片運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，需要通過(guò)一係列傳感器來(lái)監(jiān)控壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速以及葉片的位置。為此，對(duì)傳感器的功能性要**，在230℃的峰值溫度下保持尺寸的穩(wěn)定性，並對(duì)自動(dòng)變速具有耐受性，還要避免在使用過(guò)程中油經(jīng)過(guò)螺紋而滲漏。由StanylPA46製成的傳感器完全滿足了這些要求，其能在峰值溫度下保持原有的硬度，並具有抗蠕變和減輕壓力的能力。
ECU外殼
目前，引擎控製單元(ECU)使用了複雜的微處理器技術(shù)，其表麵裝置通過(guò)回流焊接法焊接於PCB上。此方法的峰值溫度高達(dá)265℃，因此要求ECU外殼材料必須能夠耐受此溫度。StanylPA46憑借其較高的熱變形溫度（HDT）以及出眾的韌性，成為此應(yīng)用的理想材料，它不僅節(jié)約了成本，還迎合了節(jié)省空間的表麵組裝方法的需求。
在與渦輪增壓器技術(shù)相關(guān)的解決方案中，DSM工程塑料的Stanyl使得降低係統(tǒng)成本成為可能。目前，DSM工程塑料正致力於在此領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展：提高各組件的溫度耐受性並減少其對(duì)空間的需求。該公司擁有一支全球性的、專注於渦輪部件開(kāi)發(fā)的團(tuán)隊(duì)，並且還為這項(xiàng)研究設(shè)立了專項(xiàng)基金，此舉將為汽車製造商以及係統(tǒng)提供商帶來(lái)*大利益。
