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歧管汽车发动机塑料进气歧管专用料运用状况和进展走势

收藏本文 2024-03-24 点赞:10400 浏览:36745 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:综述了国内外汽车发动机塑料进气歧管的发展史、性能、原料树脂和发展趋势。重点介绍了采用尼龙6、尼龙66、聚邻苯二酰胺、间规聚苯乙烯/尼龙共混物等树脂在国内外进气歧管的应用现状,并根据中国汽车工业及相关工业现状,阐述我国汽车发动机塑料进气歧管专用料的发展趋势。
关键词:进气歧管;尼龙6;尼龙66;聚芳酰胺;发展趋势
Plastic air intake manifold of car engines application status and development trend
Abstract: Review the history, performance, resin for raw material and development trend of foreign plastic car engine Air Intake Manifolds(AIM). Highlight the domestic and overseas application status of the intake manifold resins such as Nylon 6, Nylon 66, Polyphthalamide, Syndiotactic polystyrene/Nylon blend etc. And according to the car and the related industrial situation in China, the paper describes the development trend of the plastic car engine intake manifold.
Keywords: manifold; Nylon 6; Nylon 66; aromafic polyamides; development trend

进气歧管(Air Intake Manifolds, AIM)是发动机进气系统中最重要的部件之一,其核心功能是为发动机各气缸提供充足而均匀的混合气,因此它对发动机的动力性和油耗有着非常大的影响。此外,进气歧管还为发动机电喷系统中的主要传感器和执行器提供结构支撑。进气压力传感器、温度传感器、喷油器、油轨、碳罐、可变进气阀、节气门体、怠速控制、刹车助力等均被安装在进气歧管上,是形状复杂的中空制品。
传统的进气歧管一般采用铸铁或铝合金材料,以铸铝材料为主,金属进气歧管存在制造工艺方面的困难,其成品率很难保证,同时存在表面粗糙,空气阻力大、质量大的缺点。1990年,德国宝马公司率先采用熔芯法成功地生产出塑料进气歧管,之后,塑料进气歧管以其重量轻、成本低、性能好等特点迅速取代了金属进气歧管,成为新型发动机的首选。

1.塑料进气歧管优点及材料性能要求

1.1 塑料进气歧管优点

a.在重量方面,由于塑料进气歧管一般采用尼龙材料,其比重约为铝合金材料的50%,管壁厚度一般为2.5~3mm,而铝合金进气歧管的壁厚一般大于4mm。因此,塑料进气歧管的重量相对要轻很多,通常仅为铝合金进气歧管的40%左右。
b.在动力性方面,由于塑料进气歧管的内壁比较光滑,空气阻力小,同时塑料的热传导率低于铸铝,使进入进气歧管的空气热膨胀率增加很小,提高了进气充量,有助于汽油在发动机缸内的充分燃烧,进而提高了发动机的效率,与铝合金进气歧管相比,发动机的动力性可提高3%~5%。
c.在经济性方面,塑料进气歧管能带来良好的气流,从而使发动机的经济性和排放都能得到明显改善。
d.在整体结构设计方面,设计自由度大,并可实现多零件的集成和整体成型。
e.在成本方面,虽然进气歧管所使用的塑料材料与铝合金材料的成本基本相同,但由于塑料进气歧管能够一次成型,成型后的合格率高,而铸造而成的铝合金进气歧管毛坯的成品率要低很多,且其机加工费用也相对较高,因此塑料进气歧管的生产成本通常比铝合金进气歧管低20%~35%。

1.2进气歧管材料性能要求

塑料进气歧管要求材料必须具有耐高温、强度高以及优良的尺寸稳定性、化学稳定性和热老化稳定性等方面的特点。a.耐高温。由于进气歧管与发动机缸盖直接连接,而发动机缸盖常处于130℃~150℃的工作环境中,因此,要求所使用的塑料材料必须能够承受170℃的高温。b.高强度。进气歧管不仅需要承受发动机的振动负荷、节气门和传感器的惯性力负荷以及进气压力脉动负荷,还要保证在发动机发生异常回火现象时不至于被高压脉动压力所爆破,因此要求所使用的塑料材料具有很高的强度。c.尺寸稳定性。为了保证进气歧管与发动机连接处的尺寸公差达到规定的要求,同时保证进气歧管上各传感器、执行器元件能够准确安装,要求所使用的塑料材料必须具有良好的尺寸稳定性。d.化学稳定性。由于进气歧管直接与汽油、防冻液、冷却液等腐蚀性溶剂接触,尤其是冷却液中的乙二醇对塑料的性能影响很大,因此要求塑料材料必须具有良好的化学稳定性,在使用前通常要对材料进行严格的测试。e.热老化稳定性。由于发动机的工作温度常常在-30℃~130℃之间反复变化,其工作条件非常恶劣,因此为了保证进气歧管能够长期可靠地工作,所选用的塑料材料必须具有优良的热老化稳定性。
2塑料进气歧管发展过程
塑料进气歧管的进展不仅有赖于新材料的开发,而且新的加工方式也至关重要,其焊接方法也带动和促进相应材料的开发。德国BA公司与许多公司合作成功开发去芯成型法(lost core process)制备进气歧管,推进了制备复杂的进气歧管的工业化应用。1972年,保时捷(Porsche)汽车公司选用BA公司的尼龙树脂,生产出第一个塑料进气歧管。1990年,宝马(BMW)汽车公司用35%玻纤增强尼龙66制备的进气歧管用于2升和2.5升6缸发动机,BA公司为此开发了专用的尼龙66牌号,并进行振动分析、声响性能和注射成型工艺等研究工作。1994年GM公司在美国首次开始系列生产全塑进气歧管,同年韩国Hundai公司采用去芯成型法生产尼龙进气歧管。但由于去芯成型法成型工艺复杂、成本高、生产效率低,逐渐被其他新工艺替代。1988年后低成本的振动焊接法连接的Multi-shell法得到广泛应用,即目前使用较多的注塑成型(或吹塑成型)与振动焊接法相结合。而BMW公司的4缸和6缸直接注柴油发动机,研究和设计人员利用塑料良好的加工性,一体化制备气缸头罩、空气过滤器或排气止逆阀和进气歧管,不仅比铸铝有经济上优势,而且从生态上讲,塑料也比金属有很大的优点。
3塑料进气歧管专用料

3.1尼龙6和尼龙66

塑料进气歧管的首选材料是尼龙。尼龙具有较好的机械性能、韧性、自润滑性、耐磨性、耐化学品性、气体阻隔性、耐油性,而且还具有无毒、易着色、美观等优点,但其缺点是收缩率较大,吸水率高,耐乙二醇性能低等,因此,人们通过化

摘自:本科毕业论文致谢词www.udooo.com

学和物理改性来克服其吸水率高,耐乙二醇性能低的缺点,采用添加25%~35%玻纤,改善其收缩率,制得PA6和PA66增强尼龙。
3.

1.1尼龙6和尼龙66性能比较

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