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小部件大功效 创新性节能减排之发动机油封
小部件大功效 创新性节能减排之发动机油封
2016年10月27日   来源:盖世汽车  作者:
关键词: 节能减排  发动机油封  

    21世纪以来,全球对碳排放的要求愈发提高,汽车行业在这其中尤为重要。一方面,在汽车制造领域,采用节能设计能够显著降低碳排放,达到生产限制标准;另一方面,对于普通客户来说,节能设计可以促使油耗更低,从而真正贯彻节能减排的正确理念。
   
    汽车业节能减排是一个系统设计优化问题。大到发动机,小到一个组装零部件,Federal Mogul(辉门)作为发动机核心部件的领先供应商将节能减排的关注点放在了密封件——油封上。
   
    辉门公司始创于1899年,公司总部位于美国密歇根州的萨斯菲尔德市,是一个全球性汽车零配件制造供应商。近年来,辉门通过研发一款低摩擦油封(其称之为MicroTorq®),为汽车发动机减少功率损耗,节能减排提出了新的解决方案。该MicroTorq® 油封技术在北美荣获2015年度PACE奖,在北美汽车行业,PACE奖意味着高技术含量的批量产品以及节能减排方面所做的贡献,那么一个小小的油封能够起到多大的作用呢?据辉门方面数据,该油封降低摩擦损耗可高达80%,且每台发动机的CO2减排达到1.5 g/km。
   
    真的能达到如此可观的效果吗?要知道,内燃机在工作时,将有超过70%的燃油能量由于伴生作用而损失。而油封作为动态密封件,它的功能一方面是将发动机的润滑油封住不泄露,另一方面是防止发动机外部异物进入。由于跟运转的轴持续接触的原因,油封在工作中会不断产生摩擦扭矩,功率损耗就一直存在。在这方面,辉门研发的MicroTorq®油封技术正是给客户提供一种低摩擦的方案,目标是降低油封本身的摩擦扭矩,减轻小油封和旋转件之间的接触摩擦力,从而达到降低油耗、减少排放的目的。
   
    为进一步理解辉门MicroTorq®油封技术的细节,盖世汽车记者采访了辉门动力总成密封件业务全球工程总监Steve Davis。他介绍到,MicroTorq®油封技术具有五大产品特征。一是易于安装的特性。大部分油封产品出现功能问题最后原因都指向安装错误,MicroTorq®设计了辅助安装的结构特征以提高零件的可安装性。二是静态密封环。主机厂在油封装配进整机后,会做在线气密性检测,检验发动机油封的密封性能,MicroTorq®油封在最靠近发动机内侧(油侧)设置有连续的同心圆密封环,以此保证有效的气密性。三是螺旋线辅助密封,位于主唇上,是一个连续的螺旋线结构。通过泵油效应,把发动机里的油泵送回去,和市面上PTFE油封的原理一样。四是MicroTorq®油封在主唇的末端集成设计了一个防尘唇,采用连续的同心圆密封环,有效把外面的灰尘、垃圾甚至污水挡在发动机曲轴箱外面。五是MicroTorq®油封最重要的一个创新性的设计双支点柔性截面。曲轴在运转过程中并不是非常稳定的围绕一个同心圆进行运动,而是存在摆跳的,MicroTorq®油封两个可以变化的支点,可有效减小旋转轴运转过程的摆跳对油封密封性能的影响, 在发动机运转转范围之内,可保持主唇这一部分的接触密封力维持一致, 从而允许在原始设计的时候可适当减小接触力,接触力变小,摩擦损耗自然减少。而市场上其他的低摩擦油封则不具备这个特性,Steve Davis说到。
   
    很显然,一些细节问题,记者仍然存在疑问:在乘用车以及商用车领域,小型化发动机以及重型发动机领域,MicroTorq®油封的适用性以及优势是什么、成本价格方面又相比市面上普通的低摩擦油封具有竞争力吗?补充一点,MicroTorq®这个产品还有另外一个特殊点,Steve Davis说到。它本身的径向厚度和轴向宽度是比传统油封尺寸可以做到更小,带给客户直接的一个好处是发动机设计上的灵活性。MicroTorq®油封可以迎合客户发动机的设计,为小型化提供了更有利条件。Steve Davis谈到重型发动机时说, 大发动机曲轴的尺寸较大,包括零部件表面的质量、曲轴摆跳的值都会比小汽油机情况更复杂,油封可以通过设计上相应的调整以及集成一套辅助防尘唇以此来适应重型发动机苛刻的使用环境。据Steve Davis透露,辉门目前正在和一家全球性的重型发动机厂商进行合作,试验结果很乐观。价格竞争力方面,Steve Davis说到,不止在中国,过去一年内,我们在各个区域报价的时候,MicroTorq®一直都是非常有竞争力的。
   
    据了解,MicroTorq®油封业务在中国区的布局也在加快,辉门方面将会在今年12月携国内首条MicroTorq®油封生产线在南昌工厂到位,2017年初将递交OTS件供客户考核。到2021年,全球产量将达到1000万以上,其中有接近1/3会在中国南昌工厂生产,供应本地的市场。
   
    当今汽车工业,发动机制造商持续面临严苛的燃油经济性和碳排放强制标准的挑战,他们需要不断对发动机设计进行调整以满足减排要求,行业在此方面需要提出创新性的贡献。

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