解析汽車用帶渦輪增壓器的中冷（lěng）器進出氣膠（jiāo）管的

解析汽車用帶渦輪（lún）增壓器（qì）的中冷器進出氣膠管的

帶渦輪增（zēng）壓器的汽車發動機的進氣及（jí）出氣中冷係統，一般由空（kōng）氣濾清器、渦輪增壓器、中（zhōng）冷（lěng）器及其連接（jiē）管路等構件組成，輸氣管路必須采用橡膠管與鋼（gāng）管或橡膠管與（yǔ）吹塑（sù）管或直接（jiē）帶波紋的吹塑管連接，借助橡膠或帶波紋的（de）吹（chuī）塑管良好的柔韌（rèn）性與減振性，既可（kě）以方便管路布局和裝配，又能顯著提高輸（shū）氣管路係（xì）統緩（huǎn）衝振動的能力。新鮮空氣通過空氣濾清器過濾和渦輪增壓器增壓後，介（jiè）質氣體經壓縮會（huì）較大幅度溫升，溫度一般將達到150℃～200℃之間，但（dàn）對於高增壓比的發動機（jī）而言，氣體溫（wēn）度可超（chāo）過200℃，甚（shèn）至達275℃以上。氣體介質經中冷器（qì）冷卻後又降到60℃以下（xià），從（cóng）而（ér）提高了（le）新鮮空氣的密度，使發動機可以吸進更多的空氣，並能噴入更多的燃油，促進燃燒更為充分，達到降低燃油消耗和排放、提高發動機功率的目的。

隨著汽車工業的發展和越來越苛刻的環保要求，汽車發動機使用（yòng）介質和（hé）環境中含油和含醇（chún）的燃燒氣體通過曲軸（zhóu）箱通風管（guǎn）進入整個發動機係（xì）統。雖然發動機普（pǔ）遍采取了油氣分（fèn）離技術，油氣（qì）分離器分為（wéi）二類（lèi），一類為開式結構，另一類為閉式（shì）結構，開式結構指未分（fèn）離的油（yóu）氣是直（zhí）接排放的，不再進（jìn）入整個進氣係統，而閉式（shì）結構的未分離的油氣沒有直接排放（fàng），需再循環進入整個進氣係統，如吉利FE-3/4等車型采用的（de）1.3T渦輪增壓發動機采用的就是閉式油氣分離技術，即曲軸箱係統（tǒng）產生的油氣經油氣分離器（qì）後再通（tōng）過空氣濾清器出氣膠管再進入發動機進氣係統。油氣分離器（qì）分（fèn）離技術不一，分離效果是太不一樣的，其中國產油氣分離器分離效果較好的（de）僅能達到50%，國外如博世產油氣分離器分離效果最高能達到80%，即仍（réng）有20%～50%含油氣體將再循環進入進氣係統（tǒng），以避免大（dà）部份油氣的直接排放而汙染環境。

由（yóu）於渦輪增壓器出氣膠管即中（zhōng）冷器的進氣膠管在使（shǐ）用過程（chéng）中溫度高達150℃～275℃，如何保證中冷器進出氣係（xì）統用橡（xiàng）膠連（lián）接軟管不會因高溫油氣產（chǎn）生早期溶脹、爆管、高溫老化後（hòu）和低溫彈性（xìng）較（jiào）低而（ér）造成的管口密封不嚴漏氣漏油（yóu）等質量問題，從而影響車輛的正常運行，是一個值得研究與分析的課題。

一、中冷器進氣膠管

中冷器進氣膠管使用溫度（dù）高達（dá）150℃～275℃，其材料必須滿足優異的（de）高低溫性、良好的（de）耐油性及（jí）耐氣候性。

（一）橡膠材料的（de）選擇

在應用廣泛（fàn）的（de）橡膠品種中，常見的有天然橡（xiàng）膠、丁苯橡膠、丁（dīng）腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯（lǜ）化丁基（jī）橡膠、矽（guī）橡膠、丙烯酸酯（zhǐ）橡膠（jiāo）、氟矽橡膠、氟橡膠。

三元乙（yǐ）丙橡膠、氯化丁基橡膠均比（bǐ）較適合用於長期使用120℃、短（duǎn）時使用150℃條件下耐熱老化技術（shù）要（yào）求的製品，顯然不適應於中冷器進氣膠管（guǎn）。而矽橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟矽橡膠、氟橡膠耐高溫都達到（dào）了150℃及以上，其均可作為中冷器進氣膠（jiāo）管。

在矽橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟矽橡膠、氟橡膠等具有優異耐（nài）高（gāo）溫料中，唯一不具備良好耐油性的材（cái）料為矽橡膠，但矽橡（xiàng）膠又是這四種材（cái）中價格最便宜的，其中丙烯酸酯（zhǐ）橡膠、氟矽橡（xiàng）膠、氟橡膠價格分（fèn）別是矽膠的2倍、17倍、6倍左（zuǒ）右。這樣在閉式（shì）結構油氣分離係統中的中冷器進氣（qì）膠管中橡膠材料如果（guǒ）選擇氟矽橡膠、氟橡膠（jiāo），不具備成本優勢，但丙烯酸酯橡膠耐高溫（wēn）僅175℃左（zuǒ）右，僅適用於小馬力即排氣量1.5T的發動（dòng）機上。

采取高分子材料改性與結構化差異設計是一（yī）條十分有效的途徑。如利用PVC改性用於改（gǎi）善NBR的耐臭氧性能、耐氣候（hòu）性、耐屈撓性（xìng）及耐（nài）溫（wēn）性能；利用EPDM改進PP的增韌性等；利（lì）用不同材料對膠管進行複合結構設（shè）計是（shì）較常（cháng）見的，如三複合油管（guǎn）（FPM+ECO+ECO）。

將耐高（gāo）溫且價格便宜的矽膠與耐油性優異的氟（fú）矽橡膠（jiāo）、氟橡膠進行共混改性，即膠管的內襯耐油的膠層、其它部份為矽膠（jiāo）的“內氟外矽”結構，達到既（jì）滿足發動（dòng）機使用要求，同時又可降低成本的目的，是一種在國（guó）內外還未普遍采用的（de）技（jì）術。

氟矽聚合物（FVMQ或FPM/VMQ或氟（fú）樹脂與矽膠（jiāo）的共混改性（xìng）物等）既具有矽橡膠（jiāo）（VMQ）十分優異的耐高低性（xìng）能（néng）及綜合性能，同時具（jù）有丙烯酸酯橡膠（AEM）較好的耐油性能。FPM/VM內氟外矽膠管結構就是（shì）在膠管（guǎn）的內層膠複合成型一至（zhì）二（èr）層FVMQ或FPM/VMQ或氟樹脂與矽膠的共混改性物，中間層與外膠層仍采用矽橡膠（VMQ）的一種新型結構，解決了傳統矽膠管耐油性不佳及AEM、ACM膠管耐高低溫（wēn）性欠佳的問題，同時（shí）又能滿足（zú）汽車用中冷器進出氣（qì）連接軟管越來苛刻使用條件的新型結構的高分子製品。大（dà）眾TL52600和通用GMW15408等均對FPM/VMQ膠管的主要（yào）技術指標如層間粘合力等進行了具體要求（qiú）。

（二）增強層（céng）材料選擇

膠管的增強層主要承受管體的脈衝壓力。在高溫下，必須使用耐高（gāo）溫性能優異（yì）的芳（fāng）綸纖維。芳綸有對位結（jié）構與間（jiān）位結構（gòu），美國杜邦公司Kevlar與Nomex芳綸纖維在汽車膠管上應用最為（wéi）廣泛。芳綸纖維在300℃左右甚（shèn）至更高的溫度下可長期使用，強力保持率可高達70%以上。

（三）膠管結構

FPM/VM內氟外矽膠管（guǎn）結構一般為（wéi）內黑（hēi）外紅，此顏色組合在商用車上普遍使用，考慮到乘（chéng）用車發動（dòng）機機倉部件顏色的（de）一致性及加工的通用性，大部份要求外（wài）部為黑色。

FPM/VM內氟外矽（guī）膠管結構為（wéi）FPM內膠層+芳綸增強纖維層+VMQ外膠層（céng）。

二、中冷器出氣膠管

中冷器進（jìn）氣膠管使用溫度一（yī）般為60℃左右，其材料以良好（hǎo）的耐油性及耐氣（qì）候性（xìng）為宜。

（一（yī））橡膠材料的選擇

常規橡膠均可滿（mǎn）足使（shǐ）用（yòng）溫度與環境要（yào）求，但僅有NBR、NBR/PVC、CR、CM、CIIR、AEM、ACM、FPM、FVMQ等（děng）能同時完全滿足閉（bì）式結構油氣分（fèn）離係統中冷器出氣膠管的耐油特別是（shì）柴油機的要求。

EPDM在開（kāi）式結（jié）構的油氣分離係統中用於中冷器（qì）出（chū）氣膠管已（yǐ）推廣至國內幾乎所用商用車主機（jī）廠，但（dàn）根據具體使用可靠性來看，非異形膠管可靠性較高，但（dàn）異性模壓膠管出現過批量爆管（guǎn）等質（zhì）量（liàng）事故而不得不進行材質更改，同時還（hái）未見其（qí）在閉式結構（gòu）的油氣分離係統中應用，主要是EPDM的耐油性不能滿（mǎn）足使用要求。

氯化丁基（jī）橡膠工藝性能和物性較差，特別是撕裂性較差（chà）、與布層粘合力較差（chà），帶來管體減震與吸震性降低，容易形成膠管（guǎn）層（céng）間分離，造成膠管早期破壞，且價格偏貴。

以NBR為（wéi）內膠層、NBR/PVC為外膠（jiāo）層結（jié）構的膠管雖然（rán）可以滿足耐油（yóu）及耐氣候性（xìng）要求，但（dàn）當膠管環境溫（wēn）度較高時，其耐氣候性較差，在氣流的脈衝振（zhèn）動過程中（zhōng），膠管會早期疲勞，造成爆管。

CR橡（xiàng）膠具有規整的分子排列和（hé）可逆的結晶性能，因（yīn）此以其製成的橡膠製品具有良（liáng）好（hǎo）的穩定（dìng）性和耐老化性，也（yě）通滿（mǎn）足耐油性（xìng）要求，但CR存在工加工藝性較差（chà），主要體現為混煉、壓片（piàn）、壓延及擠出過程中的粘輥、尺寸穩定性差等。同時CR還存在低溫性（xìng）不好。

根據（jù）國內外（wài）相關技術資料及應（yīng）用實例，目前（qián）無論是從性能還是從成本（běn）等方麵考慮，在中冷器出（chū）氣係統上使用CM橡膠具有（yǒu）極大的優勢。

氯化聚（jù）乙烯（xī）橡膠（CM）是一種飽和橡膠，有優（yōu）秀的耐熱（rè）氧老化、臭氧老化、耐（nài）酸（suān）堿、化學藥品（pǐn）性能。

為保證乘用車整車的可靠性，乘用車中冷器出氣膠管也有采（cǎi）用AEM、ACM與FPM/VMQ內氟外（wài）矽結構，其中FPM/VMQ內氟外（wài）矽膠管中的（de）矽膠可使用低成本的（de）國產沉（chén）澱法矽膠達到降低（dī）成本的目（mù）的。

（二）增強層材料選擇

滿足中冷（lěng）器出氣膠管使用要求的（de）纖維材料有：芳綸、滌綸（lún）、錦綸、維綸、玻（bō）璃纖維等。從性價比（bǐ）考慮，常規采用的一般為滌（dí）綸、錦綸、維綸，但擠出膠管結（jié）構必須采用芳綸纖維。

（三）膠管結構

中冷器出氣膠管有擠出（針織（zhī）、纏繞、編（biān）織）結構與夾布（bù）結構二種。

三、結語

汽車用帶渦輪增壓器的中冷器進（jìn）出氣膠管的結構與技術，隨著（zhe）汽車工業的（de）發展，已由傳統的材料向新型改性材料方向發展，高可靠性、低成本的高分（fèn）子材料的應用，同（tóng）時又推（tuī）動了汽車工業的進一步發展。新型的FPM/VM內氟外矽膠管及CM膠管是帶渦輪增壓器（qì）的中冷器進出氣膠管的先進技術，在國內外近二年才開始規模應用，如上海通用、奇瑞轎車、華晨轎車、長安轎車已（yǐ）批量使用，具有非（fēi）常巨大的前景，同時也為吉（jí）利（FE/FC/NL/KC）等相關（guān）車型產（chǎn）品的改進提供了強有（yǒu）力的技（jì）術（shù）參考與（yǔ）支（zhī）撐。