연방정부의 새로운 고열전도 시트 및 가이드

Aug 01, 2023

향상된 열 전달로 밸브 온도를 최대 70°C까지 낮춥니다.

뉴스 제공

2017년 8월 10일 오전 11시 15분(ET)

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버샤이드, 독일, 2017년 8월 10일 /PRNewswire/ -- Federal-Mogul Powertrain은 독일 프랑크푸르트에서 열리는 2017 IAA 쇼에서 열 전도성이 향상된 밸브 시트 및 가이드용 신소재를 선보일 예정입니다. 연속 생산에 적합한 새로운 HTC(고열 전도율) 소재와 TIM(열 인터페이스 소재) 코팅은 밸브 헤드 온도를 최대 70°C까지 낮추어 연소를 개선하고 배기가스 배출을 낮출 수 있습니다.

"오늘날의 고도로 증폭된 소형 엔진에서 경험하는 극단적인 밸브 온도는 밸브 피로 수명 감소와 중요한 밸브 가이드 및 스템 밀봉 온도로 이어질 수 있으며, 결과적으로 값비싼 밸브 강철 합금이 필요하게 됩니다. 노크 및 농축을 줄이기 위해 늦은 점화 시기를 사용하는 경우 Federal-Mogul Powertrain의 최고 기술 책임자(CTO)인 Gian Maria Olivetti는 이렇게 설명합니다. "우리는 밸브 헤드 온도를 낮춤으로써 이러한 문제를 제거하는 데 도움을 주고, 대량 생산에 적합한 기술을 개발함으로써 대중 시장 응용 분야를 지원할 수 있습니다." HTC는 또한 밸브 시트 인서트와 주변 실린더 헤드 재료에 대해 보다 균일한 원주 온도 분포를 얻는 데 기여할 수 있으며, 마모 감소 및 온도 관련 왜곡 감소의 이점을 위해 국지적 핫스팟을 제거합니다.

더 나은 열 전달이 밸브의 냉각을 의미하는 이유

시트 인서트는 밸브 헤드에서 실린더 헤드 냉각 재킷으로 이어지는 주요 열 경로입니다. 밸브 헤드에서 더 많은 열을 전도함으로써 새로운 시트 재료는 연소실의 가장 뜨거운 부분의 온도를 낮추고 압축 행정이 끝날 때 가스 온도를 낮춰 노크 저항을 향상시키고 더 넓은 범위의 점화 진행을 가능하게 합니다. 연소 최적화를 가능하게 합니다. 또한 이 소재는 냉각 수단으로 연료를 농축할 필요가 없으므로 CO2 배출을 줄일 수 있습니다. 배기 밸브 헤드 합금의 경우 온도가 20°C 감소할 때마다 더 비싼 다음 합금 사양으로 업그레이드할 필요가 없습니다.

밸브 가이드는 밸브 스템에서 실린더 헤드까지의 주요 열 경로입니다. 밸브 스템에서 더 많은 열을 전도함으로써 새로운 밸브 가이드 소재는 국지적 온도를 밸브 스템 씰과 윤활유가 분해되기 시작하는 임계값 이하로 낮춥니다.

열 방출 강화를 위한 HTC 소재

Federal-Mogul Powertrain의 HTC 재료는 시트 인서트와 가이드 모두에 사용되는 분말 금속 제제이며 사양은 고도로 구성 가능합니다. 밸브 시트는 열 전달을 개선하기 위해 구리 침투를 사용합니다. 온도가 더 낮고 오일을 유지하기 위해 다공성이 필요한 밸브 가이드는 자유 구리 입자와 미세한 상호 연결된 구리 합금의 미묘한 조합을 사용합니다. 이중층 복합 밸브 시트 인서트의 경우, 인서트의 2차 재료는 더 이상 단순히 밸브 헤드와 접촉하는 기능성 시트 층을 위한 저가형 '캐리어'가 아닙니다. 이는 밸브 헤드에서 더 많은 열을 전도하여 엔지니어링 목적으로 사용됩니다.

TIM 코팅 – 차별화 요소

Federal-Mogul Powertrain의 TIM 코팅은 반대 표면의 불규칙성 사이의 틈새 공간을 채워 시트 인서트 또는 가이드와 실린더 헤드 사이의 경계를 가로지르는 열 전달을 크게 향상시킵니다. 이는 일반적으로 열 경로를 방해하는 미세한 에어 포켓을 제거하고 실린더 헤드 표면에 대한 순응성을 향상시킵니다. HTC 재료는 밸브 온도를 낮출 수 있지만 테스트 결과에 따르면 일부 엔진에서는 TIM 코팅이 열교 역할을 하여 두 구성 요소 사이의 장벽을 제거하므로 훨씬 더 큰 감소 효과를 제공할 수 있는 것으로 나타났습니다. 구리 기반 코팅인 TIM은 효과적이고 열 전도성 이점을 손상시키지 않고 다공성 표면에서도 우수한 접착력을 보장하기 위해 Federal-Mogul Powertrain의 상당한 개발이 필요하기 위해서는 적절한 사전 처리 순서가 필요합니다.