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1、塑料气门室罩盖,柴本忠汽车市场开发巴斯夫（中国）有限公司2008年5月27日,塑料气门室罩盖,内容 为什么使用塑料的气门室罩盖？气门室罩盖目前使用的几种材料塑料气门室罩盖部件的设计要求 气门室罩盖应用的成功案例,为什么使用塑料的气门室罩盖？,气门室罩盖的主要功能：气门室罩盖又称凸轮轴罩盖，上缸罩盖等。主要功能：凸轮轴及其组件防护罩凸轮轴油密封，防漏油。,为什么使用塑料的气门室罩盖？,主要使用的材料：包括金属铝，镁，热固性聚酯等。密封圈密封技术：密封圈嵌入气门室罩盖Carrier gasketsPress-in-placeMolded-in-placeCured-in-place集成功能：可以集
2、成集油器，防护 板，进气系统等。,必须在最大150摄氏度时维持密封能力；塑料气门室罩盖产品在注塑后必须保持平一定的整度；在极端温度条件下，塑料气门室罩盖必须通过制冷剂阻尼测试；噪音和振动性能（NVH）必须好于现有的金属气门室罩盖产品；塑料材料必须具有良好的抗化学性，如发动机机油，变数箱润滑液，润滑脂及其冷却液等。塑料气门室罩盖必须抗各种冲击，如机械工具的撞击等。,塑料气门室罩盖的技术要求,汽车行业金属塑料化的趋势,气门室罩盖材料的发展,各种气门室罩盖材料的比较,优势,缺陷,中等,气门室罩盖材料的相对重量的比较,Source:3rd Plastic Engine Part Forum 2000
3、by ASK System engineering Kunststofftechnik,气门室罩盖材料的发展,气门室罩盖材料生产成本的比较,Source:3rd Plastic Engine Part Forum 2000 by ASK System engineering Kunststofftechnik,气门室罩盖材料的发展,已验证的技术减少了二次加工操作焊接,喷涂，机械加工等降低成本成的模块化设计降低了整个系统的成本集成化设计油气分离其，挡油板,进气系统,点火系统，以及点火线圈等减重环保聚酰胺材料的可回收性,塑料气门室罩盖应用发展的动力,塑料气门室罩盖应用在欧洲的快速发展塑料气门室罩盖
4、应用在北美发展也在慢慢赶上潜在成本可以降低30%重量可以降低30%-50%集成其它功能性部件后的总成本可以比金属件降低50%巴斯夫成功应用塑料进气歧管的材料聚酰胺的牌号为Ultramid Ultramid A3WG7(nylon 66,35%GF)Ultramid A3WGM53(nylon 66,25%GF,15%Mineral)Ultramid B3WG6(nylon 6,30%GF),1996 Renault 4 Cylinder,1994 Opel 2.0 L 集成油气分离器的气门室罩盖,塑料气门室罩盖应用发展的动力,机械性能(静态和动态负载条件下)-高刚性和高强度-高韧性-低蠕变-具
5、有机械阻尼性热性能-温度升高条件下，具有长期尺寸稳定性-在(-40C to 130C)温度范围内，材料的稳定性和耐冷热变化性-耐热发动机油的热老化性化学性-耐化学品（热油，洗涤剂，汽油等）光学性能-极好的外观,气门室罩盖材料的技术要求,BASF气门室罩盖材料Ultramid Polyamide,密封 密封温度范围为-40C 和+130C 之间，最高可达 150C 热膨胀的变化 热油热循环测试,结构 发动机振动引起的动力负载需要优化结构设计，如集成比较重的部件（如.线圈盖),噪音 设计最小化发动机发出的噪音,耐化学性 耐各种不同的介质和流体(热油,热水/甘油,洗涤剂,汽油等.),外观 无喷涂的发
6、动机部件要求高的表面质量,1998 BMW 3.0-liter L6 DI Diesel,气门室罩盖材料部件的技术要求,重要区域固定的螺栓跨距一般 100 mm螺栓区域的高机械负载法兰/密封区域的结构刚性法兰的平整度/翘曲平整面的结构硬度,1,5,3,x,2,4,1,2,3,4,5,泄漏,气门室罩盖材料部件的技术要求,1,5,3,x,2,4,结构解决方案固定螺栓跨度的最小化通过螺栓设计或金属件插入在螺栓区域最小化机械负载优化法兰设计的结构刚性最小化翘曲优化平面的结构刚性,1,2,3,4,5,CAE(BASF),OEM,Supplier,CAE(BASF),CAE(BASF),改进刚性设计，双壁
7、设计,初始设计,气门室罩盖材料部件的技术要求,BASF 塑料气门室罩盖的概念研究:法兰变形和密封压力分布,距离螺栓中心的距离 mm,法兰变形比较：聚酰胺和铝,聚酰胺/铝,aluminum,polyamide,s,密封压力,p,MPa,距离螺栓中心的距离,s,mm,优化前的压力分布,-320,密封压力,p,MPa,距离螺栓中心的距离 mm,优化后的压力分布,F,1,bolt,F,2,bolt,F,1,bolt,F,2,bolt,F,1,bolt,+F,2,bolt,F,1,bolt,+F,2,bolt,BASF 塑料气门室罩盖的概念研究:法兰变形和密封压力分布,距离螺栓中心的距离 mm,密封压力
8、的分布(螺栓跨度 160 mm)对密封刚性的影响,密封压力 p MPa,BASF 塑料气门室罩盖的概念研究:密封性能对密封压力的影响,例子:密封刚性对密封压力的影响,2,4,-320,密封圈的类型介绍,Source:Glckler Sealing Systems GmbH,气门室罩盖的设计建议 密封功能的法兰,Good:Try to achieve minimumoffset:screw gasket-lineBetter:Shift“load vector”of screwinto“main-axes”of flange-cross-section(avoid twisting),(*),(
9、*)以上数值是Ultramid A3WGM53在温度100C的条件下的值,概念设计结构硬度的变化,(*)常数最大变形量是根据螺栓受力调整,塑料气门室罩盖的设计建议 密封作用的法兰,BASF 气门室罩盖设计的概念研究气缸头的固定,各种传统的螺栓紧固系统具有一定范围（可调节或受限制）的CHC-法兰压缩,气缸头金属,BASF 气门室罩盖设计的概念研究 发动机噪音辐射的研究,部件的噪音辐射来自内部的噪音源（如阀）和动力受激（如发动机振动）,内部噪音-部件的相互反射-通过壁的传递-结构件的传递快慢,符号,噪音源/噪音影响,塑料气门室罩盖表面/动力变形,结构余量,发动机受激,内部噪音源(如阀),动力受激(
10、发动机振动),部件发出的噪音,部件的噪音辐射来自内部的噪音源（如阀）和动力受激（如发动机振动）,内部噪音源（如阀)动力受激(如发动机振动)内部噪音-结构件的相互反射-透过部件壁的传递-结构件传递的快慢部件发出的噪音,符号,噪音源/噪音的影响,BASF 气门室罩盖设计的概念研究 发动机噪音辐射的研究,BASF 气门室罩盖设计的概念研究气门室罩盖的固定,塑料气门室罩盖-法兰振动/隔离噪音的螺栓固定系统（悬浮系统）,新的趋势:塑料和橡胶密封组件注塑在一起，(和BWM CHC)的隔离组件注塑在一起，以降低成本。,成功案例,下部:喷涂,车型号:Omega,Senator发动机:柴油机1.8L/2.0L,
11、L4 供应商:热塑性材料材料:Ultramid A3WG5,BASF 实例 Opel,1994Opel 气门室罩盖(CHC)集成油气分离器,中部:油气分离设计,上部:无喷涂,BASF 实例 Renault,车型:Megane发动机:汽油机 F7R2.0L,L4,16V 供应商:MGI材料:Ultramid A3HG7,1996Renault 集成油气分离器和点火装置的气门室罩盖(coils,wires,plugs),气门室罩盖材料Ultramid PA66-GF25-M15,Ultramid 进气模块BMW 3.0-liter L6 DI Dieseljointly made by Bosch
12、,Mark IV,IBS-Brocke,Joma,SOP 1998,BASF 实例BMW(M47 and M57),1998BMW CHC 集成模块由材料 Ultramid A3WGM53,集成功能:-发动机挥发油气-油气分离-空气过滤-空气流量计-进口噪音阻尼-进入气门室罩盖的空气槽（改进涡流）,BASF Experience:BMW(M47 and M57),Cylinder head cover for BMW 3.0-liter L6 DI Diesels,made by Bosch from Ultramid A3WGM53,SOP 1998,集成3步集成油器分离器分离曲轴箱中泄漏的
13、油气混合物,集成空气滤清器底座,集成空气进气端口,Mass air flow metermade of UltradurB 4300 G6,BASF 实例BMW(M47 and M57),Cylinder head cover for BMW,Cylinder head cover for BMW 535d3.0-liter L6 DI Diesel,200 kW(272 HP)made by Bosch Ultramid A3WGM53SOP 2005,集成分步油器分离器,传感器界面,集成进气口（旋转通道）,挡油板油气分离器,一级旋风分离,二级旋风分离,压力控制阀,主机厂Toyota/Daihatsu应用气门室罩盖 进气歧管发动机/车型1.0L L3 紧凑型车Yaris,Vitz,Echo材料Ultramid B3WG6 BGVW,BASF 实例Toyota/Daihatsu,主机厂Hyundai应用气门室罩盖 发动机L4 DOHC材料Ultramid 5268GHSB BK102,BASF 实例Hyundai,创新性潜在降低部件成本潜在减少开发时间,高,BASF是您的发展伙伴,BASF 具有能满足技术要求和成本要求的材料Ultramid已成功应用于气门室罩盖BASF 有技术经验去开发气门室罩盖,气门室罩盖Ultramid 总结,
