EN
Snížení hmotnosti: jak plastové kryty ventilů motoru umožňují celkové zlehčení systému
Výhoda hustoty materiálu: PPA-GF30 vs. hliník (1,35 vs. 2,7 g/cm³)
Přepnutí z hliníku na skleněným vláknem vyztužený polyftalamid (PPA-GF30) využívá významný rozdíl v hmotnosti mezi těmito materiály. Již samotná hustota vypovídá vše: hustota PPA-GF30 činí přibližně 1,35 gramu na kubický centimetr oproti 2,7 gramu na kubický centimetr u hliníku. To znamená, že výrobci mohou snížit hmotnost krytu ventilů přibližně o 40 až 50 procent. Pro srovnání: plastové kryty obvykle váží 0,6 až 0,8 kilogramu, zatímco jejich hliníkové protějšky váží 1,2 až 1,5 kilogramu. Lehčí komponenty se přímo promítají do lepšího výkonu i zlepšené spotřeby paliva. Podle výzkumu publikovaného organizací SAE International minulý rok snížení celkové hmotnosti automobilu o 10 procent zvyšuje úspornost paliva o 6 až 8 procent. Ještě lákavější je, že tento materiál odolává extrémním teplotám pod kapotou bez praskání nebo deformace. Navíc se, na rozdíl od hliníku, nekoroduje, takže není nutné provádět dodatečné kroky, jako je aplikace speciálních povlaků nebo ochranných úprav proti rezivění.
Rovnost výkonu: tepelná stabilita, odolnost a výhody z hlediska hluku, vibrací a drnčení moderních plastových krytů ventilového rozvodů
Skutečnosti tepelného řízení: nepřetržitý provoz až do teploty 180 °C s vyztuženým polyftalamidem (PPA)
Materiály PPA-GF30 jsou navrženy tak, aby odolávaly dlouhodobým podkapotovým podmínkám a vydržely i trvalé teploty až 180 °C. Ve srovnání s hliníkem, který šíří teplo po celé své struktuře, má PPA mnohem nižší tepelnou vodivost – přibližně 0,25 W na metr kelvin. Tato vlastnost ve skutečnosti pomáhá teplo udržet, aby se nepřenášelo na sousední součásti, a zajišťuje menší teplotní rozdíly po povrchu jakékoli součásti, ve které je tento materiál použit. Zkoušky prováděné podle normy ISO 16750-4 ukazují, že tyto materiály nezkrouhují, nestlačují těsnění ani se mechanicky nerozpadají ani po 5 000 hodinách vystavení maximálním provozním teplotám. Materiál zůstává dostatečně stabilní, aby si zachoval svůj tvar i těsnicí schopnost po celou dobu své životnosti, což usnadňuje návrh motorových prostorů a snižuje potřebu složitých řešení tepelného managementu, která by jinak byla nutná.
Potlačení NVH: Vlastní tlumení termoplastů snižuje hluk ventilového rozvodu na vysokých frekvencích o 3–5 dB(A)
Kryty ventilů z termoplastů nabízejí výhody snížení hluku díky svým molekulárním tlumicím vlastnostem. Tyto kryty pohlcují vibrace o vysoké frekvenci vznikající nárazy ventilového ústrojí a harmonickými kmity rozvodového hřídele, zatímco kovové kryty tyto vibrace obvykle odrazují zpět do motorového prostoru. Při skutečných měřeních se úroveň hluku typicky sníží o přibližně 3 až 5 dB(A), což znamená, že řidiči vnímají vnitřek vozu jako asi o 40 % tišší. Výrobci tak již nemusí instalovat dodatečné izolační podložky ani akustickou pěnu. Potlačení hluku funguje okamžitě po montáži, čímž se snižuje počet potřebných součástí a zjednodušuje se proces montáže. Velmi výhodné je také to, že tlumení zůstává stálé i při kolísání teplot během provozu. Elastomerní součásti se často po opakovaných cyklech zahřívání a ochlazování rozkládají nebo ztvrdnou, ale termoplastové kryty spolehlivě plní svou funkci i po dlouhou dobu.
Výrobní a udržitelnostní výhody plastových krytů ventilů motoru
Integrace návrhu: složitost jednodílné součásti, vestavěné funkce a snížení počtu montážních kroků
Proces vstřikování do forem nabízí konstruktérům možnosti, které nejsou s tradičními litými kovovými díly dosažitelné. Vezměme si například ventilové kryty z PPA-GF30 – tyto součásti mohou být vyrobeny jako jediný celek přímo z formy a zároveň obsahovat prvky, jako jsou systémy pro odvádění plynů, montážní příruby, výstupky pro senzory, oddělovače oleje a dokonce i funkce pro uchycení těsnění. To znamená, že výrobci již nemusí sestavovat čtyři až sedm samostatných kovových dílů. Potřebuje se méně šroubů, žádné dodatečné těsnění a rozhodně méně specifikací utahovacího momentu při montáži. Celková doba montáže se podle většiny odhadů zkrátí přibližně o 30 %. Teplotní testy ukázaly, že tyto vstřikované díly zachovávají svůj tvar v průběhu času a zůstávají zcela netěsné. A protože je přiléhavost mezi plastovým krytem a hlavou válce velmi přesná, vzniká mnohem méně míst, kde by mohly vzniknout netěsnosti, ve srovnání se starými, složitými vícedílnými kovovými konstrukcemi, se kterými dílny dříve musely pracovat.
Recyklovatelnost na konci životnosti a nižší zahrnutá energie oproti litinovému hliníku
Uzavírací kryty motorových ventilů z plastu nabízejí celou řadu velmi výrazných výhod z hlediska udržitelnosti po celou dobu jejich životního cyklu. Použitý materiál PPA je ve skutečnosti mechanicky recyklovatelný a v mnoha současných programech vrácení vozidel v automobilovém průmyslu dosahujeme míry zpětného získávání nad 85 %. Co se však opravdu vynikajícím způsobem uplatňuje, je výrazně nižší energetická náročnost jejich výroby ve srovnání s tradičním litím z hliníku. Mluvíme o redukci spotřeby primární energie o 45 až 60 procent, neboť zpracování probíhá při teplotě kolem 300 °C namísto 660 °C nutné pro hliník, navíc po formování téměř není vyžadována žádná obráběcí úprava. Analýzy životního cyklu ukazují, že samotná tato nižší energetická náročnost šetří přibližně 12 kilogramů ekvivalentu CO2 na jednotku. A pokud do výpočtu zahrneme i emise ušetřené během provozu vozidla díky nižší hmotnosti, ukazuje se, že uhlíková stopa plastových uzavíracích krytů ventilů je o 22 % menší než u jejich hliníkových protějšků. Tyto závěry potvrdilo výzkumné studie publikované loni v časopisu Sustainable Materials Journal.