輝門新型高導熱氣門座圈與導管顯著降低發動機氣門溫度

      輝門動力總成將在法蘭克福 2017 國際商用車及零部件展 (IAA) 上隆重推出可顯著提高氣門座圈和導管熱傳導性的新型材料。這種新型高導熱 (HTC) 材料以及熱介質材料 (TIM) 涂層適合批量生產，能夠使氣門頭部溫度*大降低 70°C，從而優化燃燒效率并減少排放。

"對于如今的高增壓小型發動機來說，如果氣門溫度過高，會導致氣門疲勞壽命縮短以及氣門導管和氣門桿油封的臨界溫度升高，從而需要使用昂貴的氣門合金材料來彌補這一缺陷。如果通過延遲點火時間來減少'爆震' 的發生并通過濃縮燃料來保護組件不達到臨界溫度，又會增加二氧化碳的排放，" 輝門動力總成首席技術官 Gian Maria Olivetti 解釋道，"通過降低氣門頭部溫度可以避免這些問題的出現，而開發適合批量生產的產品則有助于我們及時響應大眾市場的需求。" 此外，HTC 材料還有助于使氣門座圈本身以及汽缸蓋周圍材料的溫度分布更加均勻，從而消除局部熱點，達到減少磨損和降低熱變形的目的。

更好的熱傳導性意味著更冷的氣門

氣門座圈是將燃燒熱量從氣門頭部傳遞到缸蓋冷卻水套的主要路徑。通過將更多的熱量從氣門頭部導出，這種新型氣門座圈材料可以降低燃燒室*熱部分的溫度以及壓縮沖程結束時的氣體溫度，從而提高抗爆震性能，提供一個更寬的提前點火時間范圍以優化燃燒。此外，由于無需通過濃縮燃料來實現冷卻，二氧化碳排放量得到了降低。就排氣門頭部合金材料而言，溫度每降低 20°C，合金的規格和價格就會下降一個等級。

氣門導管則是將燃燒熱量從氣門桿傳遞到缸蓋的主要路徑。這種新型氣門導管材料可將更多的熱量從氣門桿導出，從而使局部溫度降低至臨界閾值以下（溫度一旦達到臨界閾值，氣門桿油封和潤滑油便會出現問題）。

HTC 材料具有更好的散熱能力

輝門動力總成研發的 HTC 材料基于粉末冶金技術，適用于生產氣門座圈和導管，其規格具有高度可配置性。氣門座圈采用滲銅工藝提升熱導性；而氣門導管的工作溫度較低且需要留有孔隙用于存留機油，因此采用的是少量游離銅顆粒和連通性好的銅合金。雙層復合氣門座圈的下層材料不再僅僅充當與氣缸蓋相接的廉價"載體"，而是扮演將更多熱量從氣門頭部導出的角色以滿足工程需求。

TIM 涂層 - 分界層

輝門動力總成研發的 TIM 涂層通過填補配合面上不規則區域之間的空隙，大大提升了座圈和導管與汽缸蓋交界處的熱導性。如此就消除了通常會導致導熱路徑中斷的微小氣泡，并提高了與汽缸蓋表面的貼合性。HTC 材料能夠降低氣門溫度，而根據測試結果，在某些發動機中，TIM 涂層可充當一個熱橋，消除兩個部件之間的導熱障礙，從而使溫度下降更為明顯。銅基涂層 TIM 經過一系列合理的預處理后方可發揮出其效果，輝門動力總成還需要對其開展大量開發工作，以確保即使是在多孔表面也能實現良好的附著性，而不會影響材料的熱導效果。

"成功開發出適合批量生產的 TIM 涂層意味著這項技術能夠快速惠及客戶，" 輝門動力總成氣門座圈和導管研發總監 Denis Christopherson 說道，"TIM 涂層通過增強汽缸蓋和座圈交界處的熱流動，使 HTC 材料的熱導效果得以充分發揮。"

技術得到測試結果的支撐

相關測試在輝門動力總成位于德國布爾沙伊德的測試中心進行，在先進的高功率渦輪增壓直噴汽油發動機上，這兩種新型材料展現出優越的性能。HTC 與 TIM 技術的結合，使進氣門頭部的*高溫度降低了 26°C - 32°C，而排氣門頭部的*高溫度則降低得更加明顯；實心氣門的*高溫度降低 70°C，而中空充鈉氣門的*高溫度降低67°C。以上測試結果已用于驗證輝門動力總成*熱模擬計算。在發動機早期概念設計階段，這使得材料在今后的應用可以得到更準確評估，優化材料方案推薦。

HTC 和 TIM 材料已經具備投產能力，多家客戶正在對樣品進行測試。輝門動力總成首先采用TC 和 TIM 材料的定點項目，并將于2018年開始量產 。盡管這兩種材料的開發是基于高功率汽油發動機的應用，但它們也同樣適用于高性能渦輪增壓柴油機以及重型柴油發動機的排氣門座圈和導管。

在 9 月 12 日 - 15 日舉辦的國際商用車及零部件展上（僅媒體與貿易日），輝門動力總成將在 4.1 號廳 E33 號展位展出這兩種新型材料以及許多其它產品。

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