汽车用中冷器进出气防滑脱硅胶管开发及应用.pdf

技术应用
JISHUYINGYONG
院年用中器进出气防滑脱
胶管发及应用
口文/司福贵马圣龙叶邵松安东(中国重汽集团技术发展中心)
本文介绍了汽车柴油发动机新型中冷器进出气硅胶管所具有的减震性好、防滑脱、易装配
等特点。通过对产品结构设计、材料和成型工艺研究,成功开发出了完全能够代替传统结构的
新型中冷器进出气硅胶管,通过对所研制胶管的全面性能测试、装配工艺和使用情况评价,新
重」型胶管完全满足产品的技术性能和使用要求,达到vOLO等国外同类产品的水平
ぞ车1前言
汽车柴油发动机的进气及进气中冷系统(空一空中冷
一般由空气滤清器、中冷器及其连接管路等构件组成(如图
1所示),输气管路必须采用橡胶管与钢管连接,借助橡胶
良好的柔韧性,可以方便管路布局和装配,并提高输气管路
系统缓冲振动的能力。新鲜空气通过空气滤清器过滤和涡轮
增压器增压后,对于高增压比的发动机而言,气体温度可高
达210℃甚至达230C以上,经中冷器冷却后进入发动机,
从而提高了新鲜空气的密度,使发动机可以吸进更多的空气
并能喷入更多的燃油,促进燃烧更为充分,达到降低燃油消
耗和排放、提高发动机功率的目的
废气排放新鲜空气
图2传统的中冷器硅胶管与钢管连接形式
Tr
常温
但是这种连接方式的胶管长时间使用后会出现以下问
题
1)胶管因为自身的老化容易变形,造成胶管管体出
现早期裂纹,缩短使用寿命;
(2)胶管减震与吸震性较差。发动机强烈的震动加速
中冷
了胶管的老化变形;由于震动,胶管和钢管之间的卡箍松动,
图1发动机进气管路分布示意图
连接不牢靠,出现胶管脱落,致使车辆无法行驶。
商用车发动机空一空中冷系统输气管路上的中冷器进出
针对以上问题,中国重汽技术中心开发了一种可以防止
硅胶管过去长期采用钢管直接插入硅胶管管体内,端部通过胶管变形、缓冲发动机震动、连接更加牢固的汽车中冷器进
卡箍连接钢管的起箍端(见图2)。
出气胶管(见图3)。
减至2-3层,不仅减轻了胶管重量,而且大大提高了胶管
减震与吸震性能。
(3)为进一步提高胶管减震与吸震性能,将胶管设计为
多波纹结构,沟槽中加上钢圈,可以提高胶管耐内压性能。
(4)二种新型结构中冷器进出气胶管,胶管与钢管连接
方式为通过U型环状卡箍夹紧连接。
(5)为提高胶管的气密性、耐油性与阻燃性,胶管可内
付含氟的胶层。
图3新型结构硅胶管之一
1、们管
2技术要求
2、U型环状卡箍
根据中冷器进出气硅胶管实际使用工作状况的要求,将
胶管的气密性、耐高温老化性、抗爆破压力和各层间粘合力
外环
5、纤锥布
4项作为关键性考察指标是必须的。其中主要技术参数如下:
6、内环
2.1常态性能
65图4新型结构一硅胶管示意图
硬度65±5A;拉伸强度≥7Mpa;扯断伸长率(内胶层
/外胶层)≥20096/300%:压缩永久变形≤30%
2.2气密性试验
在0.2Mpa气体压力下,每秒钟内气泡不超过2个。
2.3耐热老化试验
重
在200C等级温度下经过168h要求:硬度变化:0~+
图5新型结构一硅胶管装配示意图
型
8A;拉伸强度变化率≤25%;扯断伸长率变化率≤25%;爆3.3产品配方设计
汽
破压力≥1.0Mpa
鉴于聚合物与橡胶特殊的物理及化学性能,结合氟车
2.4层间粘合力
硅偶联剂的特点进行合理的配方设计,确保氟聚合物与硅橡
胶一胶与胶布粘合力≥1.8NV/mm。
胶、橡胶与填充补强剂等能有机的形成均匀的“海岛”结构。
3产品开发
其中硅胶与氟聚合物比例按9:1或8:2控制,即硅胶是连
3.1材料选择
续“海”相、氟聚合物及其他配合剂是分布于“海”相中的“岛”
1.1胶种
相,从而使成品达到相关的性能要求,其理化性能符合各汽
中冷器进出气胶管采用硅橡胶成型生产,由于硅橡胶的车主机厂中冷器用硅胶管的要求
分子主链由硅原子和氧原子交替组成(-Si-O-Si-),这
内氟外硅共混胶通常可以采用酚类硫化体系进行硫化成
种硅氧键的键能大于通用橡胶ーC-C-键的键能,因而型,但为了改善单独酚类硫化体系时对内氟外硅硫化橡胶存
使之具有出色的耐高低温性能,如苯基硅胶不仅能够在超过在交联密度低、粘附力低、热撕裂强度低、硫化返原和喷霜
200℃温度下连续使用,还可承受-100C低温环境,在所有等向题。添加适当的气相白炭黑、耐热添加剂还能够进一步
橡胶中硅橡胶有着最为宽广的工作温度范围,弹性优异。提高内氟外硅橡胶管的耐老化性能,延长使用寿命,其中无
3.1.2骨架材料(见表1)
机氧化物Fe2O3既是耐热添加剂又是增粘剂。内氟外硅胶管
表1新型结构硅胶管骨架材料一览表
由内胶层、纤维层与外胶层所组成,在设计产品结构时,考
序号
项目
结构
结构二
虑到内胶层垢优异的密闭性与耐油性,故仅在胶管的内胶层
纤维布
芳纶
芳纶
内环
不锈钢
46号钢中使用了内氟外硅层。内氟外硅参考配方(见表2)。
外环
铝合金
20号钢
表2内氟外硅胶管参考配方
钢圈
不锈钢
不锈钢
序号「原材料名称原材料规
比例
3.2产品结构设计(见图4、图5)
格或产地」内胶层贴胶层外胶层
(1)为增强胶管的减震与吸震性,管体厚度由传统的
4白CB日本3~8
5酚类硫化剂」浙江1~31~21~2
5~6mm减薄至3.5-4mm,可节约40%左右的材料。
6色母料
自制
(2)因芳纶布具有强度高、耐高温性能十分优异,长
7防喷霜剂
上海1~3
1~3
期使用,强降很小,柔软性极强,布层可由传统的4~5层
(下转34页)
27