Novos assentos e guias de alta condutividade térmica da Federal

Aug 01, 2023

A transferência de calor aprimorada reduz as temperaturas da válvula em até 70°C

Notícias fornecidas por

10 de agosto de 2017, 11h15 ET

Compartilhe este artigo

BURSCHEID, Alemanha, 10 de agosto de 2017 /PRNewswire/ -- A Federal-Mogul Powertrain lançará novos materiais para sedes de válvulas e guias com condutividade térmica aprimorada no IAA Show 2017 em Frankfurt, Alemanha. Adequados para produção em série, os novos materiais de alta condutividade térmica (HTC) e revestimento de material de interface térmica (TIM) podem reduzir as temperaturas do cabeçote da válvula em até 70°C, permitindo melhor combustão e emissões mais baixas.

"As temperaturas extremas das válvulas experimentadas nos motores reduzidos altamente reforçados de hoje podem levar à redução da vida útil da válvula e temperaturas críticas da guia da válvula e vedação da haste, resultando na necessidade de ligas de aço de válvula caras. Se o tempo de ignição tardio for usado para reduzir a detonação e o enriquecimento for protegendo os componentes de temperaturas críticas, as emissões de CO2 aumentam", explicou Gian Maria Olivetti, diretor de tecnologia da Federal-Mogul Powertrain. "Ao reduzir as temperaturas do cabeçote da válvula, ajudamos a eliminar esses problemas e, ao desenvolver tecnologias adequadas para produção em série, somos capazes de oferecer suporte a aplicações de mercado de massa." O HTC também pode contribuir para obter uma distribuição de temperatura circunferencial mais uniforme no inserto da sede da válvula e no material do cabeçote ao redor, eliminando pontos quentes locais para o benefício da redução do desgaste e diminuição da distorção relacionada à temperatura.

Como uma melhor transferência de calor significa válvulas mais frias

O inserto da sede é o caminho de calor primário da cabeça da válvula para a camisa de resfriamento da cabeça do cilindro. Ao conduzir mais calor para longe da cabeça da válvula, os novos materiais da sede reduzem a temperatura na parte mais quente da câmara de combustão e diminuem a temperatura do gás no final do curso de compressão: melhorando a resistência à detonação e permitindo uma faixa mais ampla de avanço da ignição para permitir a otimização da combustão. Os materiais também permitem a redução das emissões de CO2, eliminando a necessidade de enriquecimento de combustível como meio de resfriamento. Para ligas de cabeça de válvula de escape, cada redução de 20°C na temperatura anula a necessidade de uma atualização para a próxima especificação de liga mais cara.

A guia da válvula é o principal caminho de calor da haste da válvula até o cabeçote. Ao conduzir mais calor para longe da haste da válvula, o novo material da guia da válvula reduz as temperaturas locais abaixo dos limites críticos nos quais as vedações da haste da válvula e o óleo lubrificante começam a quebrar.

Materiais HTC para maior dissipação de calor

Os materiais HTC da Federal-Mogul Powertrain são formulações de metal em pó usadas em inserções e guias de sede, e as especificações são altamente configuráveis. As sedes das válvulas empregam infiltração de cobre para melhorar a transferência de calor; as guias de válvula, que recebem temperaturas mais baixas e requerem porosidade para reter o óleo, usam uma combinação sutil de partículas de cobre livres e ligas de cobre interconectadas finas. No caso de inserções de sede de válvula compostas de camada dupla, o material secundário da inserção não é mais simplesmente um 'transportador' de baixo custo para a camada de sede funcional que entra em contato com a cabeça da válvula; serve a um propósito de engenharia, conduzindo mais calor para longe da cabeça da válvula.

Revestimento TIM – um diferencial

O revestimento TIM da Federal-Mogul Powertrain melhora muito a transferência de calor através do limite entre o inserto ou guia do assento e o cabeçote do cilindro, preenchendo os espaços intersticiais entre as irregularidades das superfícies opostas. Isso elimina os minúsculos bolsões de ar que normalmente interrompem o caminho do calor e melhora a conformabilidade contra a superfície do cabeçote. Os materiais HTC podem reduzir a temperatura da válvula, mas os resultados dos testes mostram que em alguns motores o revestimento TIM pode oferecer uma redução significativamente maior, pois atua como uma ponte térmica, removendo a barreira entre os dois componentes. Um revestimento à base de cobre, o TIM precisa de uma sequência adequada de pré-tratamentos para ser eficaz e exigiu um desenvolvimento significativo da Federal-Mogul Powertrain para garantir boa adesão mesmo em superfícies porosas, sem prejudicar o benefício da condutividade térmica.