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当今，发动机密封技术的领军厂商从未在如此大的压力下去实现汽车制造商设置的严格目标。到底存在何种压力呢？请随小编一探究竟。
汽车制造商一直在追求小型化、轻量化和更高效的发动机，同时随着当前排放法规的严格实施及对未来技术路线的长期规划，这在无形中对动力总成零部件和子系统以及从事技术开发的工程师施加了更大的压力。
排放法规自身也面临着不同的挑战，其中一项就是大幅减小摩擦。科德宝密封技术公司产品开发战略总监Eberhard Bock教授提到，当前的重要发展趋势是逐步增加气动润滑密封件的使用，其在运转时几乎没有接触及摩擦现象。
科德宝Levitex机械端面密封使用了一个气垫来实现该功能，其减少了燃油消耗量和CO2的排放值。一个轴密封件随着发动机的运作而产生摩擦，但Levitex是随着2个包含高精度微观结构的表面相互作用而运行，其能产生阻止机油泄漏的气膜，而低粘度气膜所引起的摩擦接近于零。
Bock补充道，与当前使用的曲轴密封件相比，气动密封每公里减少的CO2排放值约为0.5～1 g。采用Levitas变速器密封环，会使其具有更显著的排放改善效果。其流体力学界面也能相应减小摩擦，每公里能进一步减小的CO2排放值达0.5 g。同行德国制造商善尔固（KACO）也注意到了气动润滑密封技术的优势。KACO研发副总监AndreasGenesius为此强调，KACO已经开发了一种被称为Evolift的气动润滑密封系统，该系统的摩擦损失值比唇形密封圈还小。
密封泄漏
另一项重大的工程挑战是缩松，超密封（UltraSeal）国际集团董事总经理Gary Lloyd提到，在铸造生产过程中缩松几乎被广泛认为是不可避免的。例如熔融材料的体积、流动、压力、积存的气体及留存的脱模剂等变量，贯穿铸造过程的不同时间段，都能促使缩松现象的产生。
如果缩松形成了一个泄漏途径，流体或气体从零部件就会出现泄漏，从而导致系统效率损失或者甚至零部件失效。失效的零部件在机加过程中是不予接收的，因此增加了总成本，并且减小了产量。
为解决泄漏，需要回溯到生产流程的初期，其源于一个使用一种耐热性和耐化学性聚合物的真空浸渗过程。常见受影响的内燃机零部件包含缸盖、缸体和变速器壳体。最好的结果是，浸渗过程日益集成在生产设备中，或者与加工过程共线进行。
发动机热管理也是一种挑战，现代发动机需比原机型具有更高的热效率，从而导致了更加复杂和精巧的铸造设计。除了较小的、薄壁型的，较高负荷的零部件，汽车行业需要高质量的铸造件以确保其可被接受的疲劳周期。但是设计的基础和缸盖、缸体及变速器部件铸造的必备条件一直没有改变。换句话说，当制造商突破内燃机铸造的设计和量产界限时，只有密封制造商，才能确保复杂铸造件中仅含有少量的缩松。
这些类似的原理促进了其他行业趋势的进一步发展，例如“小型化”。如果曲轴是密封系统的一部分且需要被低摩擦动态密封，这些对KACO并未产生直接影响。在全球市场，KACO看到的是逐步向电动水泵发展的趋势，其能减少内燃机中的能量消耗，当需要进行热管理时，只需打开水泵，所以其并非一直保持运转。从KACO的观点来看，密封系统同样在向电动化发展，因为目前发动机和电池冷却是广受关注的研究课题。
化学世界
在汽车市场中得以日益增长的电动车型和混动车型，其所使用的高精密铸造技术具有关键的辅助作用。电子驱动单元通常被放置于一个铸造壳体内，其整合了冷却系统技术。电池壳体是另一个在改善缩松密封方面颇具潜力的零部件。为确保电池总处在合适的工作温度，需要配备有冷却系统，其通常使用制冷剂或水乙二醇。
在某款全新的电池壳体中，电池被浸入液体中来控制其温度，并且使用了压力密闭结构。在这些日常的铸铝结构中会存在出现缩松现象的风险，也有需求通过铸造浸渗工艺来确保零部件性能。
电动梦想
Bock声称，电机正在逐渐调整其密封表面，既有干式电机，也有以湿式状态运行的电机，遗憾的是，其由一个油雾润滑系统进行润滑，在电机和变速器之间并无密封件的需求。永磁同步电机具有更高的效率、更低的热损失和更高效的冷却，异步电机则需要更好的冷却，这意味着在高功率电机中，旋转轴通常是中空的。冷却系统结构复杂，类似内燃机中的水泵密封圈一样需要机械端面密封。轴颈的截面积可达其4倍之多，而轴转速至少是其2倍以上，这对一个标准的径向轴密封圈而言则明显过大。所以低摩擦的机械端面密封是目前唯一的选择。Bock认为电机方面并无更多的技术改善空间，一台100 kW的电机具有96%～97%的效率，同时也不会有效率为99%的电机。
Lloyd认为无论从事何种类型的发动机，冷却问题仍然较为复杂。在电动汽车和混动汽车的设计方面，类似于诸多传统意义上的铸件，需要同样考虑密封。虽然Lloyd完全同意Bock的观点，但电气化也呈现出其自身所面临的工程挑战。混动和电动传动系统通常包含用来安置电机和电驱单元的铝铸件，靠温度控制来优化电机性能，这意味着铸件通常将会包含较为复杂的冷却系统。
这些铝铸件将会面临与内燃机铸件同样的缩松现象。电驱动力总成的制造商将长期需要专门的密封知识来减少缩松量，以及对定制的独立生产过程需求条件提供浸渗技术。
在铸件上，Genesius看到了其他提升内燃机效率的方式，减轻质量能有效促成更低的排放。例如，直接粘合密封唇的塑料曲轴法兰，与传统铝法兰相比减轻了质量。KACO甚至在最新一代的发动机上发布了一种生物塑料法兰，除了显著的整机质量优化，其材料本身也较为环保。
求同存异
展望未来，更优越的内燃机性能及更低的排放要求旁敲侧击地影响到了汽车行业的密封技术。如果客户需要更高的性能，对KACO而言并无过大差别，因为智能化产品的用途是多种多样的，KACO的通风盖是一个纯橡胶部件，对于任何变速箱都可使用，同时也能匹配新能源汽车的所有减速传动器。换言之，KACO试图采用耐用的标准件来解决问题，其能被应用到不同的传动系统结构中。但当现有的标准件不起作用时，KACO同样可提供专门的解决方案。数月前KACO曾尝试从新技术中产生全新的标准件。
Lloyd认为行业必须聚焦于由其支配的工具，对于未来的汽车设计和开发进程，很明显铸造技术还有一定的发展空间，但是相比以往，其更多地涉及到复杂而精巧的铸件。这意味着未来密封知识将继续对支持动力总成的铸造领域起到关键作用。
感知能力
密封制造商难以承受停滞发展所导致的弊端，且KACO近期开发有一个关于密封技术的新系统。KACO研发副总监AndreasGenesius暗示，基于KACO的触发轮技术，其使用充满铁素体的磁化橡胶来产生信号，KACO当前正在开发一个全新种类的传感器，该系统比霍尔传感器更先进，因此可在未来进一步优化发动机管理，正如此概念适用于直接设计过程。但KACO也能预测到该密封系统能在汽车行业以外的领域中得以应用。
作者： MICHAEL DONLEVY
整理：王少辉
编辑：伍赛特
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