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为什么进气歧管首选增强尼龙材料?

进气歧管是发动机最关键的部件之一,其核心功能是为发动机各缸提供充足而均匀的混合气,因此它是影响发动机动力性和油耗的关键因素。发动机周边的塑料化普及率最高的部件就是进气歧管,PA是目前国内外众多汽车厂家的首选材料。本文,就为你解答为何PA会成首选。

目录

1.塑料进气歧管的特点

2.塑料进气歧管的技术要求

3.塑料进气歧管的首选——尼龙增强材料


1.塑料进气歧管的特点

目前,国内外的汽油机90%都采用塑料进气歧管,主要是因为塑料进气管有以下几个优点。

1)轻量化

质量只有铝制进气歧管40%,减轻了发动机整体重量,从而节省了燃油和整车机动性能。

2)性能提高

塑料进气歧管由于是注塑成型,内壁十分光滑,对提高进气充量很有帮助,由于塑料进气歧管的导热性低于铝制进气歧管,使气体受热膨胀率较低,提高了气体的密度,使气体进入燃烧室的温度降低,这不仅仅改善了热启动性,还提高了发动机的效率和扭矩。

3)成本降低

塑料材质的产品成本低于铝制产品,生产方式多采用注塑成型,振动摩擦焊接工艺,成型工艺少,从而生产效率高,合格率也相对较高。

4)设计自由度大

产品复杂,采用分片式设计制造的塑料进气歧管

5)环保

塑料进气歧管的内壁光滑、进气流畅,可使得燃料得以充分燃烧,废气的产生可以下降,减少有害废气的排放,塑料废旧部件可回收利用。

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图1 尼龙材料进气歧管


2.塑料进气歧管的技术要求

塑料进气歧管要求材料必须具有耐高温、强度高以及尺寸稳定性、化学稳定性和热老化稳定性优良等方面的特点。

(1)耐高温:塑料进气歧管与发动机缸盖直接连接,发动机缸盖温度可达130 ~150℃。因此,要求塑料进气歧管材料能承受180℃的高温。

(2)高强度:塑料歧管安装在发动机上,要承受汽车发动机振动负荷、节气门和传感器惯性力负荷、进气压力脉动负荷等,还要保证在发动机发生异常回火时不被高压脉动压力爆破,因此要求所使用的塑料具有很高的强度。

(3)尺寸稳定性:进气歧管与发动机的连接尺寸公差要求很严格,歧管上各传感器、执行器等安装也要很准确。

(4)化学稳定性:塑料进气歧管在工作时直接接触汽油和防冻冷却液,汽油是很强的溶剂,冷却液中的乙二醇也会对塑料性能产生影响,因此,塑料进气歧管材料化学稳定性要求很高,需要经过严格测试。

(5) 热老化稳定性:汽车发动机处于很苛刻的环境温度下工作,工作温度在30~ 130℃往复变化,塑料材质必须能保证歧管的长期可靠性。

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图2 高表面质量进气歧管(凯美瑞、东风)

3.塑料进气歧管的首选——增强尼龙材料

增强尼龙材料的优点:

  1. 良好的注塑加工性能

  2. 良好的振动摩擦焊接性能

  3. 优异的焊接气密性

  4. 抗爆破性能优秀

  5. 长期耐老化、耐高温性能好

  6. 通过特殊配方处理,耐冷冻液性能好

目前,能同时满足塑料歧管技术条件的,首选材料是尼龙。尼龙的优点是耐高温、化学稳定性好,纯尼龙收缩率比较大,耐乙二醇的性能也不太好,并且吸水性太强,吸水后尼龙的强度会下降近40%。但加入25%-35%GF的增强PA6或PA66,尼龙的收缩率得到明显改善,并且对于内部含冷却水管道的,可采用抗乙二醇的尼龙配方。

增强尼龙材料进气歧管最主要的优点是成本较低,质量较轻、综合性能优越。对于尼龙材料而言,其导热性比铝低,燃油喷嘴和进入的空气温度较低,不仅可以改善热启动性能,提高发动机的功率和扭矩,同时冷启动时可以一定程度避免管内热量散失,加快提高气体温度,而且尼龙进气歧管内壁光滑,可减小空气流动阻力,从而改善发动机的性能,并且长期高温条件下,热力学性能稳定。

举例:PA+30%GF在150℃条件下,进行1000小时的热老化试验。

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图2 PA+30%GF材料150℃条件下1000小时热老化测试数据分析(图 源于意普万尼龙科技)

从图中,我们可以看出经过1000小时老化,缺口冲击强度仍然能保持12.5KJ/M2;拉伸强度仍可保持在180MPa以上,拉伸模量依然可以保持在8800MPa,对于进气歧管热老化性能的技术要求,PA+30%GF这款材料是完全可以满足的。

除了PA6+GF增强材料合适做进气歧管,PA66+GF增强材料也非常适合做进气歧管,如涡轮增压发动机进气歧管,采用PA66+GF材料性能更加优异。但总的来说,PA+GF增强材料在进气歧管选材上,不管国内还是国外,都还是首要的选择。


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