新型材料工藝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用

1、氣缸體出于成本的考慮，氣缸體采用全鋁設(shè)計(jì)比氣缸蓋要晚得多。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)上最重的部分，因而使用鋁合金材料可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，從而達(dá)到減輕整車重量的目的。這一點(diǎn)對(duì)于前置前驅(qū)車型來說，顯得尤為可貴，當(dāng)然在另一方面，由于材料價(jià)格和加工工藝的區(qū)別，采用鋁合金缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)增加一些成本。進(jìn)氣管在發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成上，復(fù)雜的進(jìn)氣管是另外一個(gè)很重的部件。特別如今流行的更復(fù)雜的可變長(zhǎng)度的進(jìn)氣管，其重量相當(dāng)可觀。剛開始的時(shí)候，人們采用鋁合金來作為進(jìn)氣管的替代材料，后來許多汽車制造商開始采用具有熱塑性的66號(hào)尼龍，或者其他耐熱的可塑性材料制造進(jìn)氣管。因?yàn)檫@些復(fù)合材料的有許多優(yōu)點(diǎn)：價(jià)錢便宜、重量輕、內(nèi)臂平滑（從而空氣流

2、動(dòng)好、氣阻?。?，因此它對(duì)于汽車制造商來說是很理想的進(jìn)氣管材料。理解：但是這些復(fù)合材料也有讓人很頭痛的缺陷，它很容易產(chǎn)生一些細(xì)小的裂紋，這種裂紋導(dǎo)致高速進(jìn)氣時(shí)會(huì)在進(jìn)氣管里產(chǎn)生令人不快的噪音，所以許多高檔的豪華車都沒有采用這種材料制造進(jìn)氣管。例如奔馳就選擇了鎂合金這種材料比鋁更輕，盡管它比較昂貴，而且耐高溫能力有限。貴不是主要問題，因?yàn)橐?，前提是裝配在豪華車上，對(duì)于豪華車來說，性能的提高比成本相對(duì)來說要更重要。耐熱能力有限也不要緊，因?yàn)檫M(jìn)氣管的溫度并不高。鎂合金是金屬材質(zhì)的，空氣在鎂合金制造的進(jìn)氣管內(nèi)流動(dòng)，要比在塑料的噪音要小的多。鋁活塞和鋼制氣缸套發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)性與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的運(yùn)動(dòng)慣性是分不開

3、的，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件包括曲軸、活塞、連桿等。由于曲軸要求瞬間強(qiáng)度非常高，所以只能采用高強(qiáng)度鋼來制造?；钊蜎]有曲軸這樣的局限了，在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上，通常都是用鋁合金來制造活塞。更輕的活塞重量能產(chǎn)生更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而能獲得更大的動(dòng)力輸出。使用鋁合金來制造活塞，成本并不是非常昂貴，主要問題是出在摩擦阻力上。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，活塞與氣缸壁之間肯定會(huì)產(chǎn)生摩擦。而鋁和鋁直接的摩擦系數(shù)是很高的，它比鋁和鑄鐵之間的摩擦系數(shù)要高得多。這樣一來，如果全鋁缸體配合全鋁活塞，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候摩擦阻力就會(huì)非常大，這顯然是不可取的，這也就是為何許多發(fā)動(dòng)機(jī)使用鋁合金活塞，但必須使用鑄鐵缸體的原因。但如果為了采用全鋁缸

4、體而采用鑄鐵活塞，那顯然是更得不償失的。目前最主流的解決辦法，就是在鋁制的氣缸體內(nèi)鑲一個(gè)鋼制的氣缸套，讓鋁合金活塞不會(huì)與鋁制的氣缸壁相接觸。這種設(shè)計(jì)可以解決這一矛盾，當(dāng)然也會(huì)增加一些成本鈦合金連桿鈦是一種重量很輕，強(qiáng)度很大的材料，而且價(jià)格非常昂貴，一般只在航空領(lǐng)域采用。但是，這種航空材料最終還是被應(yīng)用在了汽車上，不過僅限于高性能的運(yùn)動(dòng)轎車，因?yàn)橹挥羞@些汽車才會(huì)為了提高性能而不計(jì)成本的采用盡可能適合的材料。蘭博基尼的Diablo、法拉力的F355 / 360 M / 550 M 、還有保時(shí)捷的911 GT3等都采用鈦合金來制造連桿，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。鍛造工藝鍛造是一種非常傳統(tǒng)的制造工藝，但是它不能在高強(qiáng)度和輕量化之間取得很好的平衡。在本田的Type R和其他高性能汽車上，經(jīng)常采用鍛造工藝來制造活塞、曲軸和連桿由于鍛造需要用手工完成，因此需要花費(fèi)巨大的人工成本。鍛造高溫的金屬能讓更多的礦物質(zhì)滲透到金屬粒子當(dāng)中去，因而改善了零件的強(qiáng)度和耐