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塑料凸轮轴模块减少二氧化碳排放

2020-05-15 09:32:10来源:中塑在线 阅读量:18059

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  【塑料机械网 科技创新】凸轮轴模块是动力传动系统的关键部件,目前仍由铝制成。现在,弗劳恩霍夫化学技术研究所的一个研究小组与他们的合作伙伴合作,成功地利用注射成型工艺,用纤维增强热固性聚合物制造了一个凸轮轴模块。这种轻质的设计元素有助于降低发动机重量和降低装配成本。该模块目前可用作功能演示。
 
  凸轮轴保证内燃机充油循环阀的开关可靠、准确。这些阀门位于凸轮轴模块中,其标准材料仍然是铝金属。但汽车制造商和供应商正在投入巨大的努力,生产轻量化设计的动力传动系统及其部件。
 
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  减轻重量是减少二氧化碳排放有效的方法之一。Pfinztal的弗劳恩霍夫化学技术研究所的研究人员正在支持汽车工业的努力,开发一种由热固性复合材料制成的新型凸轮轴模块。该轻型凸轮轴模块是与马勒集团和相关合作伙伴戴姆勒公司、SBHPP/Vyncolit NV和Georges Pernoud合作实现的。
 
  德国联邦经济事务和能源部(BMWi)一直在为该项目提供资金。在选择合适的聚合物时,项目合作伙伴选择了高强度纤维增强热固性聚合物,因为它们能够承受高温和机械和化学压力,例如合成机油和冷却剂造成的压力。研究所的研究员Thomas Sorg说:“我们提供了有关如何设计符合材料和工艺的组件几何结构的专门知识,以便它们满足所有要求。”
 
  “凸轮轴模块位于气缸盖中,因此通常位于动力总成的上部安装空间。在这种情况下,减轻重量是很有意义的,因为这样做也有助于降低车辆的重心。”
 
  铝铸件在铸造后需要大量的返修,成本高。相反,纤维增强热固性聚合物允许近净形状的制造,因此需要相对较少的返工,这再次降低了生产成本。
 
  此外,在多达50万次的成型周期里,热固性聚合物注射模具的使用寿命明显高于铝高压压铸模。此外,与铝相比,纤维含量高的增强塑料的二氧化碳排放量要低得多,因为轻金属的制造能耗很高。
 
  还有另一个优势:汽车制造商渴望将噪音降至最低。咔哒咔哒的汽车不仅令人讨厌,而且是一个明显的竞争劣势,因此噪音、振动和不平顺性(NVH)特性在用于评估车辆质量的因素列表中名列前茅。聚合物具有良好的阻尼特性。“这使得优化凸轮轴模块的声学性能变得非常容易,”Sorg说。
 
  凸轮轴模块采用带有集成轴承的整体式设计,换句话说,它是整体制造的,因此缩短了发动机制造厂的装配时间。汽车制造商从他们的供应商那里得到一个预装配的模块,只需简单的操作就可以将其安装在发动机上。这样就无需单独、耗时地安装凸轮轴。这种创新的解决方案还具有一个额外的优势:凸轮轴轴承高应力区域的铝嵌件会吸收直接过来的力量。
 
  尽管热固性聚合物的硬度仅为铝的四分之一,但设计措施使研究团队能够使其实现更大程度的变形。在发动机测试台上进行了600小时的测试后,轻量化设计元素在先进的内燃机中展示了完美的功能。在计划的燃油喷射试验的帮助下,项目合作伙伴现在希望能证明其功能性和NVH特性,同时考虑到燃烧过程中的气体力。

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