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行业信息

ThinKing - 凸轮轴模块重量减轻20%

由纤维增强型热固性材料制造,通过改变设计,减轻了内燃机的重量,制造时更加环保,并降低了装配成本。德国马勒集团的工程师们与德国弗劳恩霍夫化学技术研究所和其他合作伙伴一起成功地开发了这种轻量化组件。该产品获得了德国巴符州2020年6月份ThinKing轻量化创新奖。

一目了然:
- 重量轻:与传统的铝制结构相比,重量减轻了0.6千克,这相当于减轻了20%左右的重量;
- 从生产到使用,在多个方面实现了气候友好;
- 具有成本效益:功能集成、整体设计和改进的制造工艺;
- 更安静:由于采用了塑料材质,提高了噪音阻尼。

根据德国弗劳恩霍夫化学技术研究所的科学家们的说法,塑料凸轮轴模块的制造比其轻金属同类产品要容易得多。此外,与传统组件相比,重量节省了约0.6千克。
在选择塑料时,项目合作伙伴最终选择了高强度的纤维增强型双酚A,因为它们能够很好地承受高温、机械和化学负荷,如合成发动机油和冷却剂造成的负荷。

更好的驾驶动力和更低的消耗
由于由纤维增强型热固性材料和铝嵌件制成的凸轮轴模块位于内燃机传动系统的上部安装空间,因此材料轻量化具有双重积极作用。一方面,轻量化可以降低能耗,从而减少二氧化碳的排放;另一方面,可以降低车辆的重心,提高车辆的行驶动力。

多种材料保护气候
该组件在制造过程中已经对环境友好,因为纤维含量高的塑料的比铝的二氧化碳碳足迹要低。但是,凸轮轴模块不能没有铝,因此,这个产品是多材料轻量化的典范。由于所使用的热固性塑料的刚度仅为铝材料的四分之一,所以,凸轮轴的轴承座被设计得更加坚固。此外,钢制凸轮轴并不直接在轴承座中运行,而是在铝制的嵌件中运行。这些都承担了凸轮轴轴承高受力点的直接力。

生产成本优势
在注塑过程中直接插入铝嵌件,这样整体部件可以一步到位,无需额外的装配,基本接近最终轮廓形状。加工循环周期时间在120到140秒之间。对于塑料凸轮轴模块来说,不需要像铝压铸件那样进行大量的后续处理。同样,发动机工厂的装配工作也大大减少。

良好的阻尼性能
塑料具有良好的阻尼性能。因此可以很好地优化凸轮轴模块的声学行为。这对于汽车制造商来说是一个很重要的优势,因为最好的NVH性能(噪音、振动、粗糙度)是一个明显的竞争优势。

顺利通过首次测试
在最先进的四冲程内燃机的发动机测试台上进行了600个小时的拖拉测试后,示范样品的功能被证明是完美无缺的。在即将进行的燃烧测试的帮助下--即在燃料发动机运行的真实条件下--考虑到燃烧过程中的气体力,现在可以测试其功能和NVH行为。

项目合作伙伴马勒公司和相关合作伙伴戴姆勒股份公司、SBHPP/Vyncolit N.V.和Georges Pernoud对目前的结果感到满意。在进一步测试成功后,有可能转入批量生产。该项目由德国联邦经济部资助。

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