進氣歧管是發動機非常關鍵的部件之一,其核心功能是為發動機各缸提供充足而均勻的混合氣,因此它是影響發動機動力性和油耗的關鍵因素。發動機周邊的塑料化普及率較高的部件就是進氣歧管,PA是目前許多地區眾多汽車廠家的必選材料。本文,就為你解答為何PA會成為必選。
1.塑料進氣歧管的特點
目前,許多地區的汽油機90%都采用塑料進氣歧管,主要是因為塑料進氣管有以下幾個優點。
1)輕量化
質量只有鋁制進氣歧管40%,減輕了發動機整體重量,從而節省了燃油和整車機動性能。
2)性能提高
塑料進氣歧管由于是注塑成型,內壁十分光滑,對提高進氣充量很有幫助,由于塑料進氣歧管的導熱性低于鋁制進氣歧管,使氣體受熱膨脹率較低,提高了氣體的密度,使氣體進入燃燒室的溫度降低,這不僅僅改良了熱啟動性,還提高了發動機的效率和扭矩。
3)成本降低
塑料材質的產品成本低于鋁制產品,生產方式多采用注塑成型,振動摩擦焊接工藝,成型工藝少,從而生產效率高,合格率也相對較高。
4)設計自由度大
產品復雜,采用分片式設計制造的塑料進氣歧管
5)環保
塑料進氣歧管的內壁光滑、進氣流暢,可使得燃料得以充分燃燒,廢氣的產生可以下降,減少有害廢氣的排放,塑料廢舊部件可回收利用。
2.塑料進氣歧管的技術要求
塑料進氣歧管要求材料必須具有耐高溫、強度高以及尺寸穩定性、化學穩定性和熱老化穩定性優良等方面的特點。
(1)耐高溫:塑料進氣歧管與發動機缸蓋直接連接,發動機缸蓋溫度可達130 ~150℃。因此,要求塑料進氣歧管材料能承受180℃的高溫。
(2)高強度:塑料歧管安裝在發動機上,要承受汽車發動機振動負荷、節氣門和傳感器慣性力負荷、進氣壓力脈動負荷等,還要保證在發動機發生異常回火時不被高壓脈動壓力爆破,因此要求所使用的塑料具有很高的強度。
(3)尺寸穩定性:進氣歧管與發動機的連接尺寸公差要求很嚴格,歧管上各傳感器、執行器等安裝也要很準確。
(4)化學穩定性:塑料進氣歧管在工作時直接接觸汽油和防凍冷卻液,汽油是很強的溶劑,冷卻液中的乙二醇也會對塑料性能產生影響,因此,塑料進氣歧管材料化學穩定性要求很高,需要經過嚴格測試。
(5) 熱老化穩定性:汽車發動機處于很苛刻的環境溫度下工作,工作溫度在30~ 130℃往復變化,塑料材質必須能保證歧管的長期可靠性。
3.塑料進氣歧管的必選——增強尼龍材料
增強尼龍材料的優點:
1. 良好的注塑加工性能
2. 良好的振動摩擦焊接性能
3. 優異的焊接氣密性
4. 抗爆破性能好
5. 長期耐老化、耐高溫性能好
6. 通過特殊配方處理,耐冷凍液性能好
目前,能同時滿足塑料歧管技術條件的,必選材料是尼龍。尼龍的優點是耐高溫、化學穩定性好,純尼龍收縮率比較大,耐乙二醇的性能也不太好,并且吸水性太強,吸水后尼龍的強度會下降近40%。但加入25%-35%GF的增強PA6或PA66,尼龍的收縮率得到明顯改良,并且對于內部含冷卻水管道的,可采用抗乙二醇的尼龍配方。
增強尼龍材料進氣歧管主要的優點是成本較低,質量較輕、綜合性能優越。對于尼龍材料而言,其導熱性比鋁低,燃油噴嘴和進入的空氣溫度較低,不僅可以改良熱啟動性能,提高發動機的功率和扭矩,同時冷啟動時可以一定程度避免管內熱量散失,加快提高氣體溫度,而且尼龍進氣歧管內壁光滑,可減小空氣流動阻力,從而改良發動機的性能,并且長期高溫條件下,熱力學性能穩定。
舉例:PA+30%GF在150℃條件下,進行1000小時的熱老化試驗。
經過1000小時老化,缺口沖擊強度仍然能保持12.5KJ/M2;拉伸強度仍可保持在180MPa以上,拉伸模量依然可以保持在8800MPa,對于進氣歧管熱老化性能的技術要求,PA+30%GF這款材料是完全可以滿足的。
除了PA6+GF增強材料合適做進氣歧管,PA66+GF增強材料也非常適合做進氣歧管,如渦輪增壓發動機進氣歧管,采用PA66+GF材料性能更加優異。但總的來說,PA+GF增強材料在進氣歧管選材上,不管國內還是國外,都還是首要的選擇。
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