A modern alumíniumból készült motor szelepfedelek jelenleg általában az űrállomásoknál is használt 6061-T6 ötvözetet használnak. Ezeket a CNC gépeken nagy pontossággal, kb. 0,1 mm-es tűréssel megmunkálják, így biztosítva az egységes falvastagságot. Ellentétben a hagyományos öntési módszerekkel, amelyek bizonyos területeken gyenge pontokat hagynak, ez a technológia teljesen megszünteti ezeket a problémás zónákat. Érdekes, hogy mennyivel erősebbek ezek az alkatrészek a műanyag alternatíváikhoz képest. A tavalyi évből származó jelentések szerint körülbelül háromszoros szilárdságot nyújtanak egységnyi tömegre vetítve. Ne feledjük el azonban a nyomásállóságot sem. A tömör alapanyagból (billet) készült fedelek több mint 20 000 psi nyomást is elbírnak, ami különösen fontos a változtatható szelepvezérlésű rendszereknél, ahol az oldalirányú erők normál motorműködés közben komoly problémát jelenthetnek.
Az alumínium körülbelül 15-ször gyorsabban vezeti el a hőt, mint a műanyag, így segít fenntartani az állandó hőmérsékletet akkor is, ha sokszor ismétlődő fűtési és hűtési ciklusokon megy keresztül, körülbelül 40 °C és 150 °C között. Az elmúlt évben a Thermal Management Journal-ben publikált kutatás szerint turbófeltöltős motorok fedeleként használva az alumínium körülbelül kétharmaddal csökkenti a tömítések kopását a műanyag alkatrészekhez képest. Miért? Az alumínium hőtágulási együtthatója körülbelül 23 mikrométer/méter/fok Celsius, ami viszonylag jól illeszkedik a szabványos alumínium motorblokkokhoz. Ez azt jelenti, hogy lényegesen kisebb az esélye annak, hogy a fedél deformálódjon, amikor a motor hideg időjárásban első alkalommal indul, ami gyakran okoz problémát a műanyag alkatrészeknél.
| Ingatlan | Alumínium | Öntött vas | Plasztik |
|---|---|---|---|
| Törésszigorúság | 275 MPa | 150 MPa | 85 MPa |
| Hőciklusok a meghibásodásig | 1,000,000+ | 500,000 | 100,000 |
| Repedésterjedési sebesség | 0,002 mm/ciklus | 0,005 mm/ciklus | 0,15 mm/ciklus |
Ahogy dokumentálva van a Nemzetközi Gépkocsimérnöki Folyóirat (2023), az alumínium kiemelkedően alkalmas a közvetlen befecskendezésű motorokra jellemző magas rezgési környezetekben. Míg a műanyag burkolatok 2–3 év alatt rideggé válnak a hőingadozás hatására, az alumínium nyolc éves üzemeltetés után is megtartja ütésállóságának 95%-át.
Az alumínium szelepfedelek a BMW B58-as és a Ford EcoBoost motoroknál sokkal jobban bírják a hőterhelést, mint műanyag megfelelőik. A tesztek azt mutatják, hogy 150 ezer mérföld folyamatos üzemeltetés után körülbelül 40 százalékkal kevesebb hőfeszültség éri őket. A 2023-ban kiadott Legújabb Teljesítménymotor-jelentés eredményei szerint az NC-marású alumínium alkatrészek használatával drasztikusan csökkent az olajszivárgás. A felületek egyszerűen jobban zárnak összességében. Ne feledkezzünk meg a zajcsökkentésről sem. Ezek a fémburkolatok valójában körülbelül 18 decibellel csökkentik a kellemetlen, 400 és 600 hertz közötti magas frekvenciájú rezgéseket az alakított acél változatokhoz képest. Ez kevesebb problémát jelent hosszú távon, valamint érezhetően csendesebb utasteret is eredményez.
Amikor a motorok nagy terhelés alatt működnek, a motorháztér belső hőmérséklete meghaladhatja a 250 Fahrenheit fokot (kb. 121 Celsius fok). Ilyen hőmérsékleten a komponensekre jelentős terhelés nehezedik, ezért a hőmérséklet megfelelő kezelése elengedhetetlenné válik. Az alumínium szelepfedelek segítenek e probléma kezelésében, mivel lényegesen gyorsabban vezetik el a hőt, mint más anyagok. Tesztek szerint ezek a fedelek 15–20 százalékkal csökkentik a motorháztér hőmérsékletét a szokásos értékekhez képest. A SAE International 2022-ben közzétett kutatása szerint, amely a motorháztér alatti hőfelhalmozódást vizsgálta, az alumíniumra történő áttérés körülbelül 23 százalékkal csökkenti a gyújtótekercsek környezetében felhalmozódó hőt. Ez különösen fontos, amikor az autók dugóban állnak, vagy folyamatosan megállnak és újraindulnak. Az alumínium hatékonyságának oka az atomi felépítésében rejlik. Egyszerűen fogalmazva, az alumínium kb. háromszor gyorsabban vezeti el a hőt, mint a műanyag, ezért egyre több gyártó építi be terveibe.
Az alumínium hővezetése körülbelül 205 watt/méter Kelvin, ami több mint tízszer magasabb, mint a nylon alapú műanyagoké, amelyek csupán 0,2 és 0,4 W/mK közötti értéket érnek el. Turbófeltöltős motorok esetén a műanyag alkatrészek általában akkor kezdenek el deformálódni, amikor a hőmérséklet eléri a 300 Fahrenheit fokot (körülbelül 149 Celsius fokot). Az alumínium azonban akkor is megtartja alakját, amikor a hőmérséklet igazán magas, kb. 600 F-ig (vagy durván 316 °C-ig) is. Annak köszönhetően, hogy az alumínium nehezebben deformálódik, üzem közben kevesebb olajszivárgás lép fel, továbbá a gyertyák zavartalanul működnek a túlzott hőterhelés okozta problémák nélkül.
Az alumínium szelepfedelek segítenek megakadályozni, hogy a hő egy bizonyos ponton felhalmozódjon, ezzel védelmet nyújtva fontos alkatrészeknek, mint például a gyújtótekercseknek és az üzemanyag-befecskendezőknek, így azok nem kopnak el túl gyorsan. Amikor termikus elemzéssel vizsgáltuk a teljesítményorientált motorokat, körülbelül 18 Fahrenheit fokos hőmérsékletsüllyedést tapasztaltunk az olaj hőmérsékletében más anyagokhoz képest. Ez nagyjából 4 százalékkal csökkenti a súrlódási veszteséget a motor belsejében. A jobb hőmérséklet-szabályozás tisztább égést eredményez, így az egész rendszer hatékonyabban működik. Emellett csökkenti a kipufogórendszer-alkatrészek, például a katalizátorok terhelését, amelyek jelentős stresszhatásnak vannak kitéve, ha túl magasra emelkedik a hőmérséklet a motorháztető alatt.
Az alumínium szelepfedelek lényegesen merevebb rögzítési felületet nyújtanak a műanyag alternatívákkal szemben, csökkentve az alkatrészdeformálódást körülbelül 60%-kal. Ez jelentős különbséget jelent a szelepvezérlés stabilitásának fenntartásában üzem közben. A növekedett merevség hozzájárul a megfelelő vezérműtengely-igazolás megtartásához, ami különösen fontos pontos szelepidőzítés eléréséhez a modern közvetlen befecskendezéses motoroknál. Érdekes, hogy ezek a fedelek egyben csökkentik a rezgéseket is, miközben támogatják az újabb gyújtórendszereket. Valós világban végzett tesztek teljesítményorientált motorokon azt mutatták, hogy a gázpedál-reakció javulása körülbelül 20%-os a hagyományos acél kialakításokhoz képest, így népszerű választássá váltak az olyan gépkocsigyártási mérnökök körében, akik megbízhatóságot és gyors reakciót keresnek.
Amikor a kellemetlen, magas frekvenciájú rezgések elnyeléséről van szó, a 6061-T6 alumínium acéllemezhez képest meglehetősen lenyűgöző teljesítményt nyújt, a tesztek szerint körülbelül 40%-kal jobbat. Ez különösen fontos turbófeltöltős motoroknál, ahol a belső nyomás rendkívül magas lehet, sőt néhány esetben működés közben meghaladhatja a 2500 psi-t. Ennek gyakorlati haszna? A vezetők jelentősen kevesebb zajt észlelnek a belső térben. A tesztek azt mutatták, hogy a frekvencia 1000 és 4000 Hz között akár 12 decibellel is csökkenhet, ami pont abba a tartományba esik, ahol a legtöbb ember az unalmas motorzúgást érzékeli autópályán való haladás közben. Mit jelent ez a mindennapi vezetésben? Érezhetően csendesebb utazást, így a hosszabb út is kevésbé terheli a fület.
Az alumínium súlyhoz viszonyított szilárdsága lehetővé teszi, hogy a szelepfedelek akkor is kifogástalanul működjenek, amikor a motorok 8000 fordulat/perc fölé pörögnek – jóval túlhaladva azt a 6500-as határt, ahol a műanyag már eldeformálódik. Ezek a fémből készült fedelek hibátlanul teljesítenek akkor is, ha a motorháztér hőmérséklete eléri a forró 300 Fahrenheit fokot (kb. 149 °C), megelőzve az olajszivárgásokat és sértetlenül átvészelve a kiemelkedően intenzív versenyzési helyzeteket. A tömegkülönbség szintén fontos szempont. Minden alumínium fedél valahol 1,8 és 2,4 fonttal (kb. 0,8–1,1 kg) könnyebb a más alternatíváknál, csökkentve ezzel a motoron belüli forgó tömeget. Sportautók esetében ez jobb gyorsulási teljesítményt jelent, mivel kevesebb tömeg gátolja a haladó mozgást.
Szerzői jog © 2025, Hangzhou Nansen Autoalkatrészek Kft. — Adatvédelmi irányelvek
EN
