Syensqo 的 Ryton? PPS 冷卻管路系列,可有效應對混合動力動力總成在熱管理和封裝方面的挑戰
車輛的電氣化進程正在全球范圍內展開,但不同地區所采用的動力系統類型各異,從全混合動力到電池電動汽車(BEV)不等。對于負責設計混合動力系統的動力總成工程師而言,最大的挑戰之一在于空間布局問題。
內燃機(ICE)動力系統——包括發動機、變速箱和燃油系統——與電動動力系統——由電池、逆變器及電動機構成——的結合,給某些材料帶來了嚴峻的挑戰。
發動機艙內更緊湊的包裝設計受到了發動機技術縮小的沖擊。采用渦輪增壓器和廢氣再循環系統的技術使得特定組件(這些組件位于與上述系統緊密相鄰的位置)的溫度升高。過去,各種熱塑性材料被廣泛應用于冷卻管路中,包括 EPDM、TPV、PA6、PA12 和 PA612。
但這些材料存在一些局限性,如對冷卻劑的長期機械性能保持能力以及較高的工作溫度。另一個局限性在于對外部溫度的機械性能保持能力。此時,像 Ryton? PPS XE 這樣的材料可以發揮重要作用。
Ryton? PPS XE 冷卻劑管路已投入商業應用超過五年,既用于混合動力發動機的冷卻劑管路,也用于正時氣缸通風管路。Ryton? PPS XE-3500(如下圖 1 所示)已取代了由金屬(鋁)和橡膠組成的復合冷卻劑管路。通過整合組件并減少組裝工序,實現了約 40% 的重量節省和約 20% 的成本節約。此外,相較于金屬管而言,另一個顯著優勢在于噪聲傳遞的減少。

圖 1:Ryton? PPS XE-3500制成的冷卻劑管線
#RYTON PPS:R-4-200BL.R-4-230BL.R-4-200NA,R-4-220NA,R-4-240BL.R-4-270BL.R-7-120NA,R-7-120BL.BR111BL.
在評估 Ryton? PPS 時,首要的設計考量之一便是評估其在高溫下暴露于發動機冷卻劑時長期機械性能保持情況。
下圖 2 展示了 Ryton? PPS} 冷卻劑系列產品在暴露于 135 ℃ 的乙二醇和水環境中 3000 小時后的機械性能與化學耐性。

圖 2:Ryton? PPS XE-3500 在指定溫度下對發動機冷卻液具有耐蝕性
發動機冷卻液管路需在高壓條件下運行,且存在出現壓力突升的可能性。壓力變化可能源于溫度的快速變化、發動機負荷的變動或水泵的脈動。如圖 3 中所示,Ryton? PPS XE-3500 在 130 ℃條件下可提供持續 1000 小時的耐爆破壓力性能,同時耐受乙二醇和水分的侵蝕。

圖 3:Ryton? PPS XE-3500 在乙二醇/水混合物中經 1000 小時老化后的爆破壓力
Ryton? XE-3500 可在標準的擠壓和校準線上進行良好加工,同時亦可通過標準熱成型設備被塑造成復雜形狀。除了直管外,還可生產波紋管,以增加組裝的靈活性。除了具備長期耐化學性外,Ryton? XE-3500 還能夠應對因緊鄰渦輪機和廢氣再循環系統而存在的包裝冷卻液管線所導致的外部溫度升高問題。圖 4 展示了 Ryton? XE-3500 在 150 ℃環境下的長期熱老化性能。

圖 4:Ryton? PPS XE-3500 熱老化性能
激光焊接是一種設計促進技術,它既能實現組件的整合,又能簡化裝配過程。采用 Ryton? PPS 材料的激光焊接技術,為將連接器和支架與冷卻管線進行焊接提供了可能性。圖 5 展示了激光焊接連接器和冷卻管線結構的示意圖。
圖 5:激光焊接連接器與 PPS 冷卻管線的組合
總而言之,Ryton? PPS XE-3500 冷卻劑管路具備一系列特性,能夠滿足并適應下一代混合動力動力總成封裝需求。Ryton? PPS 在溫度(135 ℃)下對乙二醇/水具有優異的化學耐受性,同時還能保持熱老化后的機械性能。
此外,Ryton? PPS XE-3500冷卻劑管路具有出色的耐沖擊壓力性能。最后,Ryton? PPS XE系列 可通過常規擠出設備進行加工,并且可利用支架和連接器進行激光焊接,從而消除二次操作、泄漏路徑,并降低成本。