引言:輝門動力總成一直致力于滿足客戶的需求,為整車及相關配套企業提供完善的滿足用戶需求的各種產品,具有創新代表性的MicroTorq雙支點柔性截面低摩擦發動機油封便是其產品的杰出代表。 2015年MicroTorq發動機油封在北美榮獲了PACE美國汽車供應商杰出貢獻獎,以表彰其在創新技術、減排降耗及客戶滿意方面的突出貢獻。
整個汽車行業這幾年都在努力降低油耗、降低排放,對于密封件的供應商來講,新的市場趨勢也會對零部件產生相應的要求。輝門動力總成創新的MicroTorq雙支點柔性截面低摩擦發動機油封為客戶提供了一種降低摩擦的全新方案。通過降低油封本身的拖動扭矩,可以直接降低油封和旋轉件之間的接觸摩擦力,從而達到減小摩擦,降低油耗,減少排放的目的。同時,相對于傳統油封,整個油封結構尺寸設計更小、更具小型化優勢,可以幫助客戶對發動機進一步優化;另一個領先優勢是,該油封可以適應如今新一代發動機對曲軸箱正壓和負壓的瞬時變化要求,比目前其他低摩擦油封具有更出色的抗正/負壓表現。
油封的基本功能
對于油封來講,最基本的功能是要保證把發動機的潤滑油封在發動機里面,不能泄漏出去,其次是要防止外面的異物(粉塵、泥漿等)進入發動機里面,這是油封兩個最基本的功能。常規來講,油封根據1個主唇的結構設計,通常分為彈簧橡膠油封,聚四氟乙烯( PTFE)油封。但是對于油封來說,由于它與旋轉軸相接觸,工作條件非常惡劣,最大的挑戰是在保證其密封性能的前提下,同時保證其工作的耐久性。
過去對于油封只關注其兩大基本功能——保證零泄漏和提升耐久度。但近年來由于排放法規的升級,整車廠都在關注降低摩擦損耗,從而也引發了油封技術的革新,在市場上出現了低摩擦油封產品,以降低油封的摩擦損失。
MicroTorq低摩擦油封
輝門動力總成MicroTorq低摩擦油封正是針對低摩擦損耗的要求所研發的一種創新性的產品。與傳統設計相比,該油封降低摩擦損耗可高達80%,每臺發動機的CO2減排達到1.5g/km. 該發動機油封的結構主要分為4個方面:首先,油封設計有帶加強筋的輔助安裝導向特征,可以幫助客戶正確地將油封安裝到位,以防止在油封安裝中常見出現的翻唇失效,這也是一種防錯的安裝模式;其次,油封具備有靜態密封環,在最靠近發動機內側(油側)設計有1個連續的同心密封環,能夠保證非常好的氣密性,可以高質量的通過整機廠嚴格的在線氣密性檢測;再次,在油封主唇上設計有連續的螺旋線輔助密封,通過泵油效應,可以將發動機內的機油泵送回去;最后,在主唇的末端集成設計了1個防塵唇,可以有效將外界的灰塵、垃圾甚至污水阻擋在發動機曲軸箱外。
輝門動力總成密封件業務全球工程總監SteveDavis:“MicroTorq油封的1個最重要的創新點是輝門的雙支點柔性截面設計”。眾所周知,曲軸在實際運轉過程中并不是以1個非常穩定的同心圓進行運動,在曲軸的運轉過程中會存在頻繁的擺跳,為了保證油封的密封性能,必須增加油封與曲軸的接觸力,在運轉過程中就必然會產生摩擦損失。由于MicroTorq油封采用雙支點柔性截面設計,在發動機所有的運轉工況內,油封主唇與軸圓周面始終保持均勻的密封接觸,因此能夠允許油封在原始設計中適當減小接觸力,以降低系統的整體摩擦損失。而且,由于整個主唇在運轉過程中始終保持接力不變,即使減小原始接觸力也可以有效地防止機油泄漏。在實際專用臺架的測試中,可以發現發動機在采用MicroTorq油封后實際運轉功率損失具有較大的降低。
應對曲軸箱正/負壓環境
在曲軸箱的密封環境里,內部運動件的影響會產生一定的壓力,出于現代發動機排放的要求,甚至有時候會有負壓的產生。在最近的幾年中,無論是正壓值還是負壓值,整車廠的要求都在增大。尤其在負壓情況下,由于油封唇片很薄,負壓會影響到主唇接觸力,直接影響到油封的密封性能。普通油封壓力作用在主唇片上,在正壓的情況下確實能夠保證密封力,比如14 kPa的正壓壓力可以保證其密封要求,但是在負壓情況下,由于負壓會直接將唇片抬起,導致唇片在部分情況下和曲軸處于非接觸狀態,因而產生曲軸箱機油外泄。輝門動力總成密封系統中國區高級工程經理Alian Xie介紹說:在安裝有MicroTorq油封的情況下,主要的負壓集中作用在雙支點截面上,而主唇區域的密封力并沒有受到直接影響,因此也確保MicroTorq油封在發動機全運行工況內能夠與主軸圓周面保持一致的接觸力。
滿足苛刻的耐久試驗要求
不同的整車廠都有自己特定的驗證規范,因此也會油封產品提出的一些特殊要求,比如不同的運行速度要求,不同的偏心量試驗要求,不同的試驗溫度、介質要求,甚至需要在完全無潤滑的干摩擦條件或長時間的低溫狀態下運行,各整機廠對于測試時間的長短要求也不一樣。但是在MicroTorq油封的整個開發過程中,都按照各整機廠的要求通過了全部耐久性測試,有些方面甚至超出了整車廠的期望值。無論是低溫性能還是安裝性能,以及抗曲軸箱壓力性能,MicroTorq油封都表現優異,并且,MicroTorq油封在保證發動機耐久可靠性的情況下,在其他性能方面沒有任何損失。
致力于更多應用領域
MicroTorq油封最早開始應用于乘用車領域,在該產品成功批產后,輝門動力總成正致力于將其應用于更多的發動機領域。目前,輝門公司正在進行重型發動機MicroTorq油封的應用開發,對該油封在設計上進行了一些相應的調整,以適應重型發動機的使用要求,并期待MicroTorq油封在不久的將來取代現有油封的應用。
對于工程機械、船用及其他領域發動機的使用環境來說,油封的工作環境更為惡劣,并且對于油封的防塵具有更高的要求,輝門動力總成為此專門設計了1種適用于MicroTorq油封的輔助防塵唇,同時增加了護套,護套與油封本體之間形成了很復雜的迷宮式結構,可以有效防止外界的灰塵進入到密封主唇內,以保證油封的工作可靠性。
不僅限于北美的汽車公司,輝門公司同時也在和中國一些主流汽車企業合作開展MicroTorq油封的適應性開發和內部測試。據密封系統中國區業務總監Christina Tsai介紹,從2013年年底MicroTorq油封正式量產至今,MicroTorq在全球的業務發展增長非常迅速。近年來,該油封在中國市場的應用也開始快速增長,預計到2021年,該創新型油封在全球的產量規模將達到1000萬只以上,其中有接近1/3的產品會在中國南昌工廠進行生產,以供應中國國內市場。2016年12月,輝門公司MicroTorq油封在中國的第一條生產線將會在南昌工廠安裝到位并陸續交付產品給不同客戶。
結語
對發動機油封來講,MicroTorq油封確實是1個很獨特的、先進的技術和設計,結構上有著突破性的創新。該產品在降低摩擦方面有很大的提升,能夠直接幫助發動機降低燃油耗,減少CO2排放。而雙支點柔性截面的結構設計,也會讓該油封在抗曲軸箱正負壓的能力方面得到顯著提升,與傳統油封相比,整個油封總成的安裝尺寸更有優勢。在極限情況下,MicroTorq油封的尺寸可以做得比現有的彈簧油封和PTFE油封更小。據統計,發動機油封的失效有超過一半的原因是因為安裝不當導致油封早期失效造成的,而MicroTorq油封獨特的輔助安裝特征,可以確保油封被正確的安裝。這也是輝門公司在開發過程中為什么會特別考慮增加這一特征的原因。
關于輝門動力總成上海亞太技術中心
輝門從2006 年開始在本地招聘技術人員,2010年6月份在上海金橋正式成立亞太的技術中心。到目前為止,整個技術中心有超過100名研發人員。其中,90%以上是本地員工,也有從國外引進的技術專家,比如從德國技術中心引入活塞和活塞環的高級工程專家。所以,這是1 個本地和國際結合的團隊,輝門的的目標是由中國的工程團隊來快速響應客戶的各種需求。
在上海的亞太技術中心,除了八大產品線的工程技術團隊之外,還擁有1 個強大的試驗環境。比方說,有精密的測量室,可以做試驗前、試驗后的精密測量,有各個專項的部件試驗室,比如活塞、密封系統、軸瓦、座圈導管和氣門試驗室等。此外,研發中心還有3臺發動機試驗臺架,這對我們的發動機驗證、技術驗證也是十分關鍵的。研發中心的發動機試驗臺架在專項的實驗領域處于國際領先的地位。
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