鑄鐵氣缸體的輕量化設(shè)計(jì)

減輕發(fā)動機(jī)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(jī)氣缸體作為發(fā)動機(jī)最重要的部件，其質(zhì)量直接影響發(fā)動機(jī)的質(zhì)量。研究利用薄壁鑄鐵代替鋁作為發(fā)動機(jī)氣缸體的材料，將其運(yùn)用到4缸渦輪增壓汽油機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)。由于柴油機(jī)和汽油機(jī)的發(fā)展趨勢是小型化，因此應(yīng)逐步提升發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力穩(wěn)步提升。

在概念設(shè)計(jì)階段，不同的設(shè)計(jì)變量（如質(zhì)量、成本和可制造性等）對發(fā)動機(jī)性能有很大的影響。對氣缸體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了5種概念設(shè)計(jì)：發(fā)動機(jī)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(jì)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(jì)能夠達(dá)到最佳的整體評價指標(biāo)?；阼T鐵的高強(qiáng)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(jī)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(jìn)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(jiān)