鑄鐵氣缸體的輕量化設(shè)計

鑄鐵氣缸體的輕量化設(shè)計

減輕發(fā)動機部件的質(zhì)量對于減少CO2排放、降低燃油消耗等起著重要的作用。發(fā)動機氣缸體作為發(fā)動機最重要的部件，其質(zhì)量直接影響發(fā)動機的質(zhì)量。研究利用薄壁鑄鐵代替鋁作為發(fā)動機氣缸體的材料，將其運用到4缸渦輪增壓汽油機上，以實現(xiàn)發(fā)動機的輕量化設(shè)計。由于柴油機和汽油機的發(fā)展趨勢是小型化，因此應(yīng)逐步提升發(fā)動機結(jié)構(gòu)應(yīng)力穩(wěn)步提升。

在概念設(shè)計階段，不同的設(shè)計變量（如質(zhì)量、成本和可制造性等）對發(fā)動機性能有很大的影響。對氣缸體結(jié)構(gòu)進行了5種概念設(shè)計：發(fā)動機鋁缸體結(jié)構(gòu)改為薄壁鑄鐵結(jié)構(gòu)、改變氣缸蓋螺栓的不同布局、帶深裙部活塞的變形、鋁制油底殼上部分升高的短裙部變形，以及帶/不帶主軸承鑲嵌的鋁制底座的變形。對氣缸體結(jié)構(gòu)的5種概念設(shè)計比較表明，采用帶有深裙部活塞、短氣缸蓋螺栓的優(yōu)化薄壁鑄鐵氣缸體設(shè)計能夠達到最佳的整體評價指標。基于鑄鐵的高強度特性和內(nèi)孔式氣缸套，使得鑄鐵氣缸體的長度從87mm減少到84.5mm，這樣發(fā)動機總長度可減少12mm，鑄鐵氣缸體的質(zhì)量可減輕4.4kg。通過減輕曲軸、油底殼、氣缸蓋和凸輪軸的質(zhì)量，可進一步減輕氣缸體的質(zhì)量1.9kg。

刊名：MTZ（英）

刊期：2015年第3期

作者：Helfried Sorger et al

編譯：孫堅