輝門公司 (NASDAQ:FDML)正越來越多地使用雙材料缸套技術(shù)，以減少新一代輕型、高載荷汽油發(fā)動機的缸孔變形并提高其性能。該公司的專利混合缸套技術(shù)性能可靠、成本低廉且經(jīng)久耐用，大大降低消耗，尤其對采用小型內(nèi)孔橋和重量優(yōu)化設(shè)計的高輸出鋁制發(fā)動機效果尤為明顯。
“輝門致力于幫助發(fā)動機生產(chǎn)商提高小型發(fā)動機的輸出功率和耐久性，支持其在全球二氧化碳減排戰(zhàn)略中的核心部件開發(fā)，”輝門技術(shù)和創(chuàng)新、動力總成能源事業(yè)部副總裁，Gian Maria Olivetti 表示。“缸孔變形是限制功率和輸出扭矩提高的主要因素，尤其對于輕型鋁制缸體。我們專利的‘混合缸套’提高了缸體和缸套組件的強度和穩(wěn)定性，大幅降低產(chǎn)品重量的同時無損發(fā)動機性能和耐久性。”
與其它等同技術(shù)相比，輝門的“混合缸套”在結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)方面能將缸套更有效地集成于鋁鑄缸體中。該技術(shù)采用傳統(tǒng)的鑄鐵軸套，通過專利工藝將鋁涂層涂覆于軸套外部。該鑄鐵軸套擁有優(yōu)良的摩擦學(xué)特性并與低成本環(huán)組相容。
用這種方法制造缸套的外表面有利于與鋁制缸體的表面形成機械互鎖。缸套涂層為 AlSi12 合金，其熔點低于鋁制發(fā)動機主體，使兩種材料之間形成優(yōu)異的金屬間結(jié)合力。為滿足系列化生產(chǎn)對成本和堅固性的要求，涂層采用先進(jìn)的絲弧熱噴鍍技術(shù)涂覆，確保每個缸套的整個長度和外周都獲得一致的覆蓋、厚度和金屬間結(jié)合力。涂層表面粗糙度得到良好控制，以形成凹陷和微孔隙，在涂層和缸體鑄造材料之間形成極為堅固的金屬過渡區(qū)。
“與其它等同技術(shù)相比，采用混合缸套技術(shù)的發(fā)動機在運轉(zhuǎn)中的缸孔變形減少三分之二，”Olivetti 補充。“最大二階缸孔變形可低至相應(yīng)內(nèi)鑄缸套的 11%，同時在負(fù)載運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，氣缸變形最多可減小三倍。因此，油耗減少最高達(dá) 40%。”
與其他同等設(shè)計相比，輝門的“混合缸套”最多可提高熱傳輸效率 達(dá)30%，降低氣缸壁溫 40°C (104°F)。同時，動態(tài)強度也有所提高;在周期性壓力波動測試中，“混合缸套”在高達(dá) 200 巴的壓力下運行良好，而標(biāo)準(zhǔn)缸套在 100 巴下就會出現(xiàn)裂痕。
“輝門的混合缸套還允許發(fā)動機制造商減少相鄰氣缸間的距離，改善產(chǎn)品封裝;使用混合缸套后，壓鑄發(fā)動機缸孔間的材料壁厚度最少可以達(dá)到 3 毫米，”Olivetti 補充說。“如果兩個氣缸之間鉆有水道，混合缸套技術(shù)能夠限制裂口的形成，使冷卻劑僅能到達(dá)缸套涂層。而使用常規(guī)缸套，液體則可滲入缸套和鑄件之間的結(jié)合處，到達(dá)曲軸箱并污染潤滑油。”
輝門的混合缸套由其位于德國弗里德貝格的動力總成能源制造廠生產(chǎn)。該技術(shù)入圍 2012 年汽車新聞 PACE 獎決賽。
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