聚酰胺在渦輪增壓柴油發動機中的應用
聚酰胺在渦輪增壓柴油發動機中的應用
近年來，渦輪增壓柴油發動機在歐洲客車市場中已經占據了相當大的份額，在**其他地區也不斷贏得市場的青睞，這是因為增壓渦輪在保證能量輸出不減少的情況下，可使發動機的尺寸更小。這大大提高了燃料的燃燒效率，降低了排氣係統中未燃燒的燃料總量。目前，隨著渦輪增壓技術在不斷進步，新的子係統被不斷引入，從整個係統中獲取更大功能和環境效益的努力仍在繼續。其中，渦輪增壓中可變渦輪葉片技術的引進便是此類技術的一大進步。該技術通過控製流量速率，使發動機在從加速到以*高速度運轉的過程中能維持高功率。借助於位於渦輪機轉輪前的導向葉片，通過改變入流角和渦輪機轉輪的入口速率來調節渦輪輸出即可達到上述目的。利用一個簡單的“開/關”製動器便可控製葉片的運轉。在更複雜的情況下，還可引入變動控製係統，通過齒輪、直流電機、引擎控製單元(ECU)及傳感器來進行驅動。
安裝VTG的渦輪機
但是，由於渦輪增壓會產生高溫，再加上發動機艙尺寸的不斷變小，使得部件和係統設計師們必須選用更高性能的材料以使各部件達到規定的要求。無疑，渦輪係統，尤其是使用了VTG技術的渦輪係統為聚酰胺（PA46）這類高性能工程塑料提供了發揮其作用的應用機會。PA46擁有**的高溫耐受性，能夠經受超過200℃的環境溫度，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，出眾的流動性和可塑性使其在加工工藝上也具有優勢。因此，PA46成為渦輪係統中某些應用的理想材料。目前，DSM工程塑料正致力於將其Stanyl PA46應用於該技術領域中。
聚酰胺46已經被廣泛用於中冷器的封罐 ，相比於傳統使用鋁製封罐的方法能節省高達30％的成本
中冷器封罐
相比於傳統的鋁製中冷器封罐，由StanylPA46製成的封罐可節省高達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*高的單位重量強度。它使中冷器的端蓋可經卷邊後固定於封罐上，不僅節省了生產時間，還節省了在采用鋁端蓋時不可避免的焊接成本。由於StanylPA46具有傑出的流動特性，可以在低壓情況下，使用單個澆口來注滿較長的中冷器封罐。這意味著可以減少熱變形，並且擁有更好的表麵，從而可以降低係統運行中發生滲漏的風險。在注塑過程中，無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傳輸到中冷器進氣管道的過程中，壓縮空氣可達到200℃的高溫，3bar的壓力。
進（排）氣管道
在傳統的渦輪增壓係統中，所用的各種進（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，而且無法整合支架或傳感器。采用Stanyl PA46材料，通過雙模焊接成型技術，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，可節省成本高達50％，而且重量更輕。與矽橡膠管道相比，PA46管道的優點是：管道的交叉部分可適應不同的空間，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*終產品具有更高的**係數。目前，DSM工程塑料已成功地用Stanyl PA46開發出了2個熱空氣管道。在滿足客戶特定設計要求的前提下，還降低了係統的成本。
彎管將渦輪壓縮機和空氣管道連接起來。使用StanylPA46製成的管道能提供鋁彎管不具備的優點。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上麵，由此可見StanylPA46具有超強的耐熱性
由PA46注塑成型的傳感器能在150℃～160℃的恒溫下持續長達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170℃～180℃
驅動係統
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中的驅動係統。通常，VTG發動機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，發動機在工作時，位於端蓋碳刷架區域的溫度在短期內可高達280℃～290℃，此時碳刷架一旦變形或熔化，就會乾擾碳刷，使得發動機停止工作。StanylPA46的熱變形溫度高達290℃，與其他熱塑性塑料相比，更易承受這個峰值溫度。
以100萬次循環作為疲勞壽命，Stanyl PA46能夠承受比其他材料多50%～100%的壓力
在旋轉電動驅動（REA）的齒輪減速裝置中，通過齒輪係統將發動機的旋轉運動轉化為直線運動，從而改變渦輪葉片的位置。此時，齒輪在高頻率和高溫（高於150°C）環境下運作。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
在發動機輸入和葉片運動的過程中，需要通過一係列傳感器來監控壓縮機的轉速以及葉片的位置。為此，對傳感器的功能性要**，在230℃的峰值溫度下保持尺寸的穩定性，並對自動變速具有耐受性，還要避免在使用過程中油經過螺紋而滲漏。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，其表麵裝置通過回流焊接法焊接於PCB上。此方法的峰值溫度高達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，成為此應用的理想材料，它不僅節約了成本，還迎合了節省空間的表麵組裝方法的需求。
在與渦輪增壓器技術相關的解決方案中，DSM工程塑料的Stanyl使得降低係統成本成為可能。目前，DSM工程塑料正致力於在此領域的進一步發展：提高各組件的溫度耐受性並減少其對空間的需求。該公司擁有一支**性的、專注於渦輪部件開發的團隊，並且還為這項研究設立了專項基金，此舉將為汽車製造商以及係統提供商帶來*大利益。
