連邦政府の新しい高熱伝導性シートとガイド

Aug 01, 2023

熱伝達の改善により、バルブ温度が最大 70°C 低下します。

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2017 年 8 月 10 日、東部標準時午前 11 時 15 分

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ブルシャイト、ドイツ、2017年8月10日 /PRNewswire/ -- フェデラルモーグルパワートレインは、ドイツのフランクフルトで開催される2017 IAAショーで、熱伝導率が向上したバルブシートとガイド用の新素材を初公開します。 量産に適した新しい高熱伝導率 (HTC) 材料とサーマル インターフェイス マテリアル (TIM) コーティングにより、バルブ ヘッドの温度を最大 70°C 下げることができ、燃焼の改善と排出量の削減が可能になります。

「今日の高度にブーストされたダウンサイジングエンジンで経験する極端なバルブ温度は、バルブの疲労寿命の低下やバルブガイドとステムシールの臨界温度の低下につながる可能性があり、その結果、高価なバルブ鋼合金が必要になります。ノッキングと濃縮を低減するために遅い点火タイミングを使用すると、コンポーネントを臨界温度から保護すると、CO2 排出量が増加します」と、フェデラル モーグル パワートレインの最高技術責任者であるジャン マリア オリベッティ氏は説明しました。 「バルブヘッドの温度を下げることでこれらの問題を解決し、量産に適した技術を開発することで大量市場のアプリケーションをサポートできるようになります。」 HTC はまた、バルブ シート インサートと周囲のシリンダー ヘッド素材の円周方向の温度分布をより均一にすることにも貢献し、局所的なホット スポットを排除して、摩耗の軽減と温度関連の歪みの軽減に貢献します。

熱伝達の向上がバルブの冷却を意味する

シートインサートは、バルブヘッドからシリンダーヘッド冷却ジャケットへの主要な熱経路です。 新しいシート材料は、バルブヘッドからより多くの熱を逃がすことにより、燃焼室の最も高温の部分の温度を下げ、圧縮行程の終わりのガス温度を下げます。これにより、耐ノック性が向上し、より広範囲の点火進角が可能になります。燃焼の最適化が可能になります。 この材料は、冷却手段としての燃料濃縮の必要性を排除することにより、CO2 排出量の削減も可能にします。 排気バルブヘッド合金の場合、温度が 20°C 低下するごとに、次のより高価な合金仕様にアップグレードする必要がなくなります。

バルブ ガイドは、バルブ ステムからシリンダー ヘッドまでの主な熱経路です。 新しいバルブ ガイド素材は、バルブ ステムからより多くの熱を逃がすことにより、局所的な温度をバルブ ステムのシールと潤滑油の劣化が始まる臨界閾値以下に下げます。

熱放散を強化する HTC 素材

フェデラル モーグル パワートレインの HTC 材料は、シート インサートとガイドの両方に使用される粉末金属配合であり、仕様は高度に構成可能です。 バルブシートには銅の浸透を採用し、熱伝達を改善します。 バルブガイドは低温にさらされ、オイルを保持するために多孔性が必要であり、遊離銅粒子と微細に相互接続された銅合金の微妙な組み合わせが使用されています。 二層複合バルブシートインサートの場合、インサートの二次材料は、もはやバルブヘッドに接触する機能シート層の単なる低コストの「キャリア」ではありません。 バルブヘッドからより多くの熱を逃がすことにより、工学的な目的を果たします。

TIM コーティング – 差別化要因

フェデラル モーグル パワートレインの TIM コーティングは、対向する表面の凹凸の間の隙間を埋めることにより、シート インサートまたはガイドとシリンダー ヘッドの間の境界を越える熱伝達を大幅に改善します。 これにより、通常は熱経路を遮断する微細なエアポケットが排除され、シリンダーヘッド表面に対するなじみ性が向上します。 HTC 材料はバルブ温度を低下させる可能性がありますが、一部のエンジンでは、TIM コーティングが熱橋として機能し、2 つのコンポーネント間の障壁を取り除くため、大幅に大幅な温度低下を実現できることがテスト結果で示されています。 銅ベースのコーティングである TIM は、効果を発揮するために適切な一連の前処理が必要であり、熱伝導率の利点を損なうことなく、多孔質の表面でも良好な接着を確保するには、フェデラル モーグル パワートレインによる大幅な開発が必要でした。

「量産用の TIM コーティングの開発に成功したということは、その技術を当社の顧客がすぐに採用できることを意味します」と、フェデラル モーグル パワートレインの研究開発担当バルブ シートおよびガイド グループ ディレクターのデニス クリストファーソン氏は述べています。 「TIM コーティングは、シリンダー ヘッドとインサート間の境界を横切る熱の流れを改善することにより、HTC の熱伝達の利点を完全に実現することを可能にします。」

テスト結果による裏付け

ドイツのブルシャイトにあるフェデラル・モーグル・パワートレインのテストセンターで、最先端の高評価の直噴ターボガソリンエンジンを対象に実施されたテストでは、新素材の有効性が実証されました。 HTC と TIM テクノロジーを組み合わせることで、入口バルブ ヘッドのピーク温度が 26 ～ 32°C 低下しました。 排気バルブヘッド温度の改善はさらに顕著でした。 中実のバルブではピークが最大 70℃低下し、中空のナトリウム充填バルブでは最大 67℃低下しました。 テスト結果は、Federal-Mogul Powertrain の高度な熱シミュレーション プログラムからの予測を相関付けるために使用されています。 これらにより、エンジン設計が初期の​​コンセプト段階にあるだけでも、将来のアプリケーションを正確に評価し、最適な材料を選択することができます。

HTC および TIM 材料は量産準備が整っており、バルブ シート インサートとガイドのサンプル コンポーネントは複数の顧客で予備テストを受けています。 フェデラル モーグル パワートレインは、2018 年に生産開始予定で最初の候補となりました。主に高評価のガソリン用途を対象としていますが、高性能ターボ ディーゼルや大型ディーゼル エンジンの排気バルブ シートやガイドにも同様に有益である可能性があります。 フェデラル・モーグル・パワートレインは、ホール 4.1 のブース E33 で 9 月 12 日から 15 日まで (プレスおよびトレード日のみ) 開催される IAA ショーで、他の多くの製品とともに新素材を展示します。

フェデラル・モーグルについて

フェデラル・モーグル LLC は、自動車、小型、中型、大型の商業用、船舶、鉄道、航空宇宙、発電および産業市場における車両および機器の世界のメーカーおよびサービス業者に製品およびサービスを提供する世界有数のサプライヤーです。 同社の製品とサービスは、燃費の向上、排出ガスの削減、車両の安全性の向上を可能にします。

フェデラル・モーグルは 2 つの独立した事業部門を運営しており、それぞれの部門に最高経営責任者がフェデラル・モーグルの取締役会に報告します。

フェデラル・モーグル・パワートレインは、自動車、ヘビーデューティー、産業および輸送用途向けのオリジナル機器パワートレイン・コンポーネントおよびシステム保護製品を設計および製造しています。

フェデラル モーグル モーターパーツは、世界の自動車アフターマーケットで世界で最も有名な 20 以上のブランドを通じて幅広い製品ポートフォリオを販売および流通すると同時に、ブレーキ、ワイパー、さまざまなシャーシ コンポーネントなどの製品を OEM 自動車メーカーに提供しています。 同社のアフターマーケット ブランドには、ANCO® ワイパーが含まれます。 Beck/Arnley® プレミアム OE 品質の部品と液体。 BERU®* 点火システム; Champion® 照明、点火プラグ、ワイパー、フィルター。 Interfil® フィルター。 AE®、Fel-Pro®、FP Diesel®、Goetze®、Glyco®、National®、Nüral®、Payen®、Sealed Power®、および Speed-Pro® エンジン製品。 MOOG® シャーシコンポーネント。 Abex®、Ferodo®、Jurid®、Wagner® のブレーキ製品と照明。

フェデラル モーグルは 1899 年にデトロイトで設立され、ミシガン州サウスフィールドに世界本社を置いています。 当社は 24 か国に約 53,000 人の従業員を擁しています。 詳細については、www.federalmogul.com をご覧ください。

※BERUはボルグワーナー・ルートヴィヒスブルクGmbHの登録商標です。

接触：

ウルスラ・ヘルスターン

フェデラルとモーグルのパワートレイン通信

+49 (611) 201 9190

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出典 フェデラルモーグルパワートレイン

http://www.federalmogul.com