节能减排——伊顿推出气门头部中空充钠技术

近年来，研究人员改进了轻质阀门的传热效果，以进一步提高发动机效率并推广使用低镍合金。

在各种车辆中，发动机气门技术起着重要的作用。从飞机、摩托车到商用车，阀门技术已成为发动机满足排放和燃油经济性法规的关键。目前，伊顿汽车集团已逐渐成为技术领先的供应商。公司开发的充钠空心阀可以满足所有汽车制造商的需求。

由于研究人员为阀门的头部选择了中空的解决方案，其质量比传统阀门轻了10%。同时，研究人员为阀门选择了具有更好传热特性的马氏体不锈钢合金，因此其耐热性也更好。来自气门头的热量将传递到气门杆，然后传递到水套，进一步提高燃烧室的温度。

考虑到头部HHV（空心阀）的特性，研究人员可以为头部和阀杆选择成本较低的钢材。与耐热性能相近的其他类型阀门相比，该措施可以提高空中阀门的性价比。

为了保持产品的市场地位，伊顿的研究人员不断优化其阀门技术，以提高其可靠性和耐用性。伊顿的研究人员提到，由于这款最新阀门产品的创新设计，其性能优于其前身。这种阀门具有一系列优点，包括提高汽油发动机的燃油经济性和减少排放。

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创新设计

新设计的阀门能有效降低火面温度，改善汽油机爆燃现象。与传统的杠杆式气阀不同，新型气阀的头部由两个独立的部分组成。在生产过程中，制造商需要将两部分焊接在一起。研究人员优化了阀头腔的容积，可以有效增加内部可容纳的钠含量。腔体结构光滑，具有自由成型的边缘、下部切口和压阻对焊等，以确保阀门运行时内部的液态钠具有最佳的流动性。研究人员将焊接位置设置在远离钠填充腔的位置，可以有效防止钠被氧化，从而保证系统的冷却效果。研究人员没有焊接火面，以提高阀门的耐用性，避免材料的热腐蚀，并防止裂纹。这也保证了暴露在燃烧室中的气门表面不会出现焊接缺陷（气孔和深坑）等问题，这些问题容易爆燃，有导致汽油机故障的潜在风险。

全新的气门设计方案，有效冷却气门火面，同时调节点火提前角和空燃比参数。此外，该方案还可以降低平均有效燃料消耗率（BSFC）并减少排放。

棒材采用传统风门方案，可减少圆角，降低棒材工作温度。伊顿的阀门设计可以通过钠的冷却能力降低火面的工作温度。该解决方案可以进一步改善发动机的爆燃倾向，同时使研究人员能够不断提高新一代汽油发动机的效率。

目前，测试人员已经对新型阀门进行了大量测试，包括焊接疲劳、超速耐久性、滥用动态耐久性、满载耐久性、BSFC测量、温度测量分析和爆燃极限特性等。 方面。

研究人员已经在 4 缸 1.75L 涡轮增压直喷汽油发动机上验证了这种新阀门。研究人员直接将伊顿的新型顶风门与传统的杆式风门进行了对比，评估了汽油机的爆燃极限。

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性能优势

研究人员发现，伊顿新型顶风门的工作温度明显低于传统杆式风门。其中，阀门火面最高温度663℃，阀门圆角673℃。而传统杆中气阀的火面和阀片的最高温度分别为762℃和763℃。伊顿新型顶风门的温度比传统杆式风门的火面低99℃，比杆式低90℃。研究人员通过观察发现，机械应力最大的测量点温度下降了85°C。伊顿新型顶风门传热能力强，可显着降低阀门火面温度。同时，圆角区域较低的温度也相应提高了阀门的疲劳安全系数。

测试人员随后对新头中的气门进行了爆燃极限测试。测试过程是在对汽油机爆燃有重要影响的两种工况下进行的。第一个测试工作点是最高功率工作点。在该工况下，转速为6 000 r/min，功率为176 kW，扭矩为280 N·m。在这个操作点，爆燃的可能性是最高的。在第二个试验工况点，转速为3 500 r/min，功率为109 kW，扭矩为290 N·m。该工作点可用于表示车辆在高速公路上进行瞬态加速的典型情况。通常可以通过实际行驶循环（RDE）规定的行驶循环来监测和评估第二工作点。用于测试的1.75升涡轮增压直喷发动机的气缸盖在每次测试中都配备了一个气门，总共进行了两次测试，以便研究人员可以在新的缸盖中使用气门和传统 精确比较杆中的气门。爆燃极限曲线可以参考最大气缸压力振荡幅度（MAPO，最大振幅压力振荡）和爆燃频率指标来定义。

汽油发动机最高功率的测试结果非常重要。伊顿新风门的爆燃倾向相对较低，当量空燃比λ相对固定。此外，伊顿的新型顶风门允许混合物具有更高的 lambda 值。点火提前角为9°CA时，杆内气门λ值最高为0.9，新风门λ值最高为0.95，MAPO和爆燃频率指标变化不明显。

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