EN
A benzin-közvetlen befecskendezéses (GDI) technológia alapvetően átalakította a modern motorházak belső működési környezetét, és a mindössze egy évtizeddel ezelőtt tervezett szelepházak egyszerűen nem képesek kezelni a GDI hajtásláncok által generált nyomásokat, hőmérsékleteket és gőzterheléseket. A Nansen Auto-nál IATF 16949 tanúsítvánnyal rendelkező mérnöki csapatunk az elmúlt öt év nagy részét arra fordította, hogy GDI-specifikus szelepház-terveket érvényesítsen olyan platformokhoz, mint a Toyota 8AR-FTS 2,0T, a Hyundai/Kia Theta II GDI, valamint a VW/Audi EA888 család. Az 1000+ órás magas hőmérsékleten történő öregedési tesztek és ezrek számára végzett levegőszorosítási ciklusok során megtanultuk, hogy a GDI-szelepházak teljesen más termékkategóriát képeznek – nem egyszerűen enyhén módosított port-injekciós (PFI) alkatrészek.
Az első tényező a hőterhelés. A PFI-motoroknál a szelepház általában 105–115 °C-os hőmérsékletnek van kitéve. A GDI-motoroknál – magasabb kompresszióviszonyuk (11,5:1–13,0:1) miatt, a szegényebb égési keverék és a turbófeltöltéses változatok miatt, amelyek az kipufogógyűrű hőjét visszavezetik a fejbe – a szelepház hőmérséklete rendszeresen 130–140 °C-ra emelkedik, és leállítás után a „forró álló” hőmérséklet-csúcsok 150 °C fölé is elérhetik. Ezért írja elő a Nansen a PA66-GF30-at minimális anyagként, illetve a turbófeltöltéses GDI-alkalmazásokhoz a PA66-GF35-öt vagy a PPA-GF40-et, ahol a folyamatos üzemhőmérsékletnek a hőállósági hőmérséklet (HDT) alatt kell maradnia.
A második tényező a visszaáramló gáz mennyisége. A GDI égés 30-40%-kal több visszaáramló gázt termel, mint egy hasonló PFI motor, és ez a gáz magasabb koncentrációjú égetetlen üzemanyagot, vízpárt és koromot tartalmaz. A PFI-korszakbeli egybaffles PCV kamra 40 000-60 000 km-en belül elárasztja és nyers olajködöt juttat a szívócsőbe, hozzájárulva a jól dokumentált GDI szívószelep-szenképződési problémához. A Nansen szabadalmaztatott többlépcsős baffles terve (a találmányi szabadalmat az Anhui Runming Auto Parts Co., Ltd. birtokolja) labirintusos ütköztetést követő koalizáló hálóval működik, célzottan 3 g/óra alatti olajátvitelt biztosítva 6000 fordulatszámnál — ezt a specifikációt minden új szerszámon ellenőrizzük.
Oldalról oldalra elhelyezve a PFI fedelek általában 110 °C-os folyamatos hőmérsékletre, alap szivárgási értékre, 0,5 bar tömítési nyomásra, egyfokozatú PCV-re és 0,5 mm-es síklenségi tűréshatárra vannak méretezve. A GDI fedeleknek 135 °C-os folyamatos hőmérsékletet, 30–40%-kal magasabb szivárgási értéket, 0,8+ bar tömítési nyomást turbóüzemben, többfokozatú PCV-t és 0,3 mm-es vagy annál jobb síklenségi tűrést kell elviselniük a tömítési peremen. Egy gyakori ipari hiba, ha egy PFI-öntőforma újrahasznosításra kerül, és csupán az anyagot javítják – a tömítési horpadás geometriáját, a támasztópontok és a perem közötti átmeneteket, valamint a szellőzővezetékek elrendezését is újra kell tervezni, különben a alkatrész egyetlen hőciklusos tesztsorozat után szivárogni fog.
Egy valós eset: 2023-ban egy utángyártott alkatrész-kereskedő arra kérte minket, hogy dekódoljunk egy Hyundai Theta 2,4 GDI motorfedéllel kapcsolatos hibát, amely Észak-Amerikában a flottaszolgáltatásban 40 000 km-nél jelentkezett. A szétszerelés során kiderült, hogy az eredeti gyártó (OEM) zajcsendesítő lemez hegesztési varratánál repedés keletkezett a hőfáradtság miatt. Újrafogalmazott terveinkben a hegesztési varratot 8 mm-rel kifelé helyeztük el, a merevítő bordák vastagságát 1,8 mm-ről 2,5 mm-re növeltük, és PA66-GF35 anyagra váltottunk. Az OEM előírásai szerinti 1200 órás, 135 °C-os hőterhelés és további 500 órás rezgés után az alkatrészben nem jelentkezett repedés, és a szivárgási sebesség 0,3 bar nyomáson 0,3 cm³/perc alatt maradt. Ezt az alkatrészt jelenleg 12 országba szállítjuk.
Helyreigazítandó téveszmény: sok vevő úgy gondolja, hogy bármely kompozit szelepfedél „GDI-kompatibilis”, ha az anyag adatlapon magas hődeformációs hőmérséklet szerepel. A hődeformációs hőmérséklet (HDT) önmagában nem elegendő. Döntő fontosságú a üvegszálerősítés iránya a tömítési peremen, a PCV-kamra térfogata az üzemi motorfelület arányában (célpontunk a barrájtérfogat 0,8–1,2%-a), valamint a tömítési horpadás felületi érdessége (Ra) 1,6 mikrométernél finomabb.
A Nansen Auto minden GDI-specifikus tervezését az anhui tartomábeli Si megyében található, 26 666 négyzetméteres létesítményében érvényesíti: levegőszoros teszteléssel (0,1 cm³/perc érzékenység), magas hőmérsékleten történő öregítő kamrákkal (több mint 1000 órán át 135 °C-on), sópermetezéssel (a beillesztett és csavaros elemek tartósságának vizsgálatára) és az OEM-protokoll szerinti rezgésvizsgálattal. Évente 30 százalékos növekedéssel 80-nél több országba szállítunk, és 150-nél több szelepház-modellt kínálunk a Toyota, Hyundai/Kia, VW/Audi, Nissan, Honda és GM GDI-platformokhoz. Mérnöki csapatunk rendszeresen összehasonlítja a GDI-szelepházakat az OEM eredetiekkel, mielőtt a szerszámokat kiadnánk.
GYIK:
GYIK: Kérdés: Használható-e egy PFI-szelepház GDI-motoron? Válasz: Nem ajánlott. A PFI-szelepházak nem rendelkeznek a GDI-körülmények kezeléséhez szükséges hőálló anyagminőséggel, többfokozatú PCV-befogó rendszerrel és megerősített tömítési geometriával. A gyakorlati adatok azt mutatják, hogy a PFI-specifikációjú szelepházak GDI-motorokon általában 30 000–60 000 km után torzulás vagy PCV-elárasztás miatt meghibásodnak.
GYIK: K: Milyen tesztek igazolják a GDI-alkalmazhatóságot? V: Teljes érvényesítési csomag: légzárás 0,3 bar nyomáson, elfogadási/kizárási határérték 0,5 cm³/perc alatt, magas hőmérsékleten történő öregedés 135 °C-on 1000+ órán keresztül, hőmérsékleti sokk ciklusok mínusz 40 °C-tól plusz 150 °C-ig, rezgés az OEM-specifikus PSD-profil szerint, valamint olajátvitel mérése névleges fordulatszámon.
GYIK: K: Melyik anyagminőséget kell alkalmazni a GDI-turbo alkalmazásokhoz? V: PA66-GF35 vagy PPA-GF40 folyamatos üzemhez 130 °C felett. Természetes szívású GDI esetén általában elegendő a PA66-GF30, ha azt erős bordázási mintával kombinálják.
GYIK: K: Hogyan csökkenti a Nansen szabadalmazott elosztóterep-tervezése a szénlerakódást? V: Az olajátvitelt 3 g/óránál kevesebbre korlátozva többfokozatú elosztóterepünk korlátozza az olajgőz mennyiségét, amely eléri a szívócsatornát és a szívószelepek hátsó felületét, így jelentősen csökkentve a szénlerakódások felhalmozódását, amelyek problémát jelentenek a port-injekciós mosás hiányában működő GDI-motoroknál.