⑴ 全鋁發動機和鋼制發動機的優缺點
鋁的輕,發展方向在這里傳統的發動機無論是缸體還是缸蓋都是採用鑄鐵的,但是鑄鐵有著許多先天的不足,例如重量大、散熱性差、摩擦系數高等等,所以,許多發動機廠商都在尋找更適合的材料製造發動機的構成部件。
輕量化材料:首先我們從材料的輕量化來討論新型發動機材料的優勢。
1、全鋁缸蓋和缸體
我們日常所說的全鋁發動機是指缸蓋和缸體都是鋁合金製造的發動機。而缸蓋是鋁合金,缸體是鑄鐵的發動機,一般我們還是稱作鑄鐵發動機。現在,全鋁發動機已經在大量的車型上被採用,在國外,羅孚的k系列發動機,寶馬的M52直列六缸發動機,日產的VQ發動機,捷豹的-AJ-V8發動機、賓士的V6和V8發動機、通用的LS1和北極星V8發動機、標致的2升四缸發動機和通用的新型直列四缸發動機等等都是採用鋁合金製造。國內的許多小排量發動機也逐步採用全鋁發動機,如國產鈴木系列的發動機G13、K14等。甚至包括一些國產發動機也採用鋁合金材質了,最著名的就是東安動力開發的468發動機,這款發動機被配備在哈飛路寶和昌河愛迪爾上,獲得了很大的成功。
很早以前的汽車發動機就開始大規模採用全鋁缸蓋了。缸蓋的重量並不大,所以汽車製造商喜歡它並不是因為它重量輕,而是因為它有更好的散熱性能。隨著發動機技術的發展,四氣閥結構成為發動機的主流設計趨勢。與一起的兩氣閥發動機相比,每缸四氣閥的氣缸蓋比每缸兩氣閥的氣缸蓋在工作時要產生更多的熱量,採用全鋁缸蓋是最好的解決辦法。
出於成本的考慮,氣缸體採用全鋁設計比氣缸蓋要晚得多。氣缸體是發動機上最重的部分,因而使用鋁合金材料可以減輕發動機的重量,從而達到減輕整車重量的目的。這一點對於前置前驅車型來說,顯得尤為可貴,當然在另一方面,由於材料價格和加工工藝的區別,採用鋁合金缸體的發動機會增加一些成本。
2、樹脂或鎂作為材料的進氣管
在發動機的構成上,復雜的進氣管是另外一個很重的部件。特別如今流行的更復雜的可變長度的進氣管,其重量相當可觀。剛開始的時候,人們採用鋁合金來作為進氣管的替代材料,後來許多汽車製造商開始採用具有熱塑性的66號尼龍,或者其他耐熱的可塑性材料製造進氣管。因為這些復合材料的有許多優點:價錢便宜、重量輕、內臂平滑(從而空氣流動好、氣阻小),因此它對於汽車製造商來說是很理想的進氣管材料。
但是這些復合材料也有讓人很頭痛的缺陷,它很容易產生一些細小的裂紋,這種裂紋導致高速進氣時會在進氣管里產生令人不快的噪音,所以許多高檔的豪華車都沒有採用這種材料製造進氣管。例如賓士就選擇了鎂合金——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,因為要知道,前提是裝配在豪華車上,對於豪華車來說,性能的提高比成本相對來說要更重要。耐熱能力有限也不要緊,因為進氣管的溫度並不高。鎂合金是金屬材質的,空氣在鎂合金製造的進氣管內流動,要比在塑料的噪音要小的多。
也有一些車採用了非常少見的材料,例如TVR和法拉力V8採用的是一種稱作凱福拉(Kevlar)的材料來製造進氣管,它能獲得更輕的重量,而且進氣噪音與金屬進氣管相當。這些都是很少採用的特例,就不多討論了。
摩擦力和運動慣性的優化:除了輕量化,新型材料在摩擦力和運動慣性方面同樣具有很大的優勢。
1、鋁活塞和鋼制氣缸套
發動機的響應性與發動機部件的運動慣性是分不開的,發動機的運動部件包括曲軸、活塞、連桿等。由於曲軸要求瞬間強度非常高,所以只能採用高強度鋼來製造。
活塞就沒有曲軸這樣的局限了,在高轉速發動機上,通常都是用鋁合金來製造活塞。更輕的活塞重量能產生更高的發動機轉速,從而能獲得更大的動力輸出。
使用鋁合金來製造活塞,成本並不是非常昂貴,主要問題是出在摩擦阻力上。在發動機運轉的時候,活塞與氣缸壁之間肯定會產生摩擦。而鋁和鋁直接的摩擦系數是很高的,它比鋁和鑄鐵之間的摩擦系數要高得多。這樣一來,如果全鋁缸體配合全鋁活塞,發動機運轉的時候摩擦阻力就會非常大,這顯然是不可取的,這也就是為何許多發動機使用鋁合金活塞,但必須使用鑄鐵缸體的原因。但如果為了採用全鋁缸體而採用鑄鐵活塞,那顯然是更得不償失的。
那如何解決這一矛盾呢?
目前最主流的解決辦法,就是在鋁制的氣缸體內鑲一個鋼制的氣缸套,讓鋁合金活塞不會與鋁制的氣缸壁相接觸。這種設計可以解決這一矛盾,當然也會增加一些成本。
這種方法在70年代中期首先被雪佛蘭Vega所採用。它的發動機採用全鋁設計,在鋁合金的氣缸體內鑲上了一個鑄鐵的缸套,當然活塞同樣也是用鋁合金製造的。它的摩擦阻力比全鑄鐵的發動機要小得多,因此它的動力得到了很大程度的提高。不僅如此,這台發動機還能獲得更輕的重量和更小的運勁慣性,改善了車子的加速性、操控性和經濟性。後來,這種方法被許多配備了高轉速發動機的汽車所採用。
還有一個解決辦法,就是採用增強型金屬纖維氣缸套(FRM)。本田在它的NSX 3.2升發動機上採用了這個技術。它的成本和升功率在鑄鐵缸體和鑲缸套之間。這種解決辦法,是在全鋁的缸體上直接把金屬纖維加熱融化以後,通過特殊工藝把金屬粒子滲透到氣缸壁上,就彷彿在氣缸壁上電鍍了一層厚度只有0.5毫米的金屬纖維。與鑄鐵缸體相比,它能產生更低的摩擦阻力,因而改善了轉速和功率。同時,金屬纖維是直接滲透到氣缸缸體里的,所以它的強度非常大(相當於整個缸體的強度)。
2、鈦合金連桿
鈦是一種重量很輕,強度很大的材料,而且價格非常昂貴,一般只在航空領域採用。但是,這種航空材料最終還是被應用在了汽車上,不過僅限於高性能的運動轎車,因為只有這些汽車才會為了提高性能而不計成本的採用盡可能適合的材料。蘭博基尼的Diablo、法拉力的F355 / 360 M / 550 M 、還有保時捷的911 GT3等都採用鈦合金來製造連桿,以提高發動機的轉速。
3、鍛造工藝
鍛造是一種非常傳統的製造工藝,但是它不能在高強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,經常採用鍛造工藝來製造活塞、曲軸和連桿。
由於鍛造需要用手工完成,因此需要花費巨大的人工成本。鍛造高溫的金屬能讓更多的礦物質滲透到金屬粒子當中去,因而改善了零件的強度和耐熱性,最終有利於發動機的轉速提高和動力輸出。同時,鍛造還能改善一些部件的摩擦系數,例如採用鍛造工藝製造的活塞就能更好的減小表面的摩擦系數。
⑵ 發動機鑄鐵缸體和鋁合金鋼體都有什麼優缺點
鋁合金的散熱快,原因很簡單,鋁合金的傳熱速度高於鑄鐵,這個學過物理的大家都知道,不容易生銹。鋁合金缸體重量比較輕,這樣就在很大程度降低了油耗。而且在散熱方面也比鑄鐵材料有更強的散熱效果。
在摩擦系數上,現在的引擎,為了降低往復運動的部件的慣性,提高轉速的響應速度,活塞一旦使用鋁合金作為材料。如果氣缸壁也是鋁的。鋁和鋁之間的摩擦系數是比較大的,這樣引擎的性能就受很受影響了。鑄鐵就沒有這樣的問題。這一點鑄鐵缸體占優。
⑶ 鋁合金和合金鋼誰的強度更大呢
由於鋁合金和合金鋼的種類很多,很難說哪個硬度更大,需要看具體的種類才有可比性。
鋁合金密度低,但強度比較高,接近或超過優質鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次於鋼。一些鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械性能,物理性能和抗腐蝕性能。硬鋁合金屬AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可熱處理強化.其特點是硬度大,但塑性較差。超硬鋁屬Al一Cu—Mg—Zn系,可熱處理強化,是室溫下強度最高的鋁合金.但耐腐蝕性差,高溫軟化快。鍛鋁合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,雖然加入元素種類多,但是含量少,因而具有優良的熱塑性,適宜鍛造,故又稱鍛造鋁合金。
合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。根據添加元素的不同,並採取適當的加工工藝,可獲得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。
合金鋼種類:通常按合金元素含量多少分為低合金鋼,中合金鋼,高合金鋼;按質量分為優質合金鋼、特質合金鋼;按特性和用途又分為合金結構鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼)等。一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類,它們是:合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼,電工用硅鋼。
⑷ 變速箱鋁合金的好還是駐鐵的好490
引擎的材料方面,通常人們常談論到主要是缸體和缸蓋的材料,比如常說的全鋁引擎,就是指缸體和缸蓋都是用鋁合金鑄造。當今的引擎,缸蓋不是鋁合金的已經很少了,美國的Ford Taurus的155hp 3.0L OHV V6是鑄鐵缸蓋(Taurus另有3.0L DOHC全鋁V6版本),除了這個老古董,盲刀我一時還真是想不起來別的了。所以缸蓋我們就不討論了。說說缸體。剛才說到全鋁引擎缸體自然是鋁合金製造的,其實不全對。大部分「全鋁」引擎也要使用鑄鐵缸襯,原因後面講。我們先看看鋁缸體和鑄鐵缸體各自的優缺點。1)重量鋁的比重比鑄鐵要輕,滿足強度要求的前提下,鋁缸體要輕許多。比如,同為Chrysler的引擎,同樣的2V OHV結構,Viper SRT10的8.3L全鋁V10的引擎重量實際上和300C的5.7L鑄鐵缸體V8差不多。 引擎輕,就可以對整車的重量分布發揮積極的影響,整車質量也輕些。所以,這一點上鋁缸體占優。2)體積同樣的原因,鋁的比重輕,單位體積的鋁結構強度要小於鑄鐵,所以鋁缸體通常體積反而大些。EA827/EA113/EA888的缸體氣缸中心距88mm,而已有的版本缸徑可以到82.5mm,除去冷卻水通道實際上氣缸壁相當薄。這樣,整個引擎就很緊湊,體積小。鋁缸體較難達到這樣的效果。這一點上鑄鐵缸體占優。3)耐腐蝕性和強度鋁容易和燃燒時產生的水發生化學作用,耐腐蝕性不及鑄鐵缸體,尤其對溫度壓強都更高的增壓引擎更是如此。而且前邊關於體積的結論,反過來說,當你的引擎體積要求比較小時,使用鋁缸體通常難以達到鑄鐵缸體的強度。所以高增壓的引擎很多都採用鑄鐵缸體,比如EVO的286hp 2.0L I4 (4G63),就始終都是鑄鐵缸體。它的改裝極限之高也是有口皆碑的。如果使用鋁缸體,基本上不太容易。這一點上鑄鐵缸體占優。4)成本成本自然是鋁缸體要貴,沒什麼可解釋的。這一點上鑄鐵缸體占優。5)抗爆性鋁的導熱更快,所以冷卻性能好,可以幫助引擎減少非正常燃燒的發生概率,同樣的壓縮比,鋁缸體引擎可以比鑄鐵缸體引擎使用更低標號的汽油。這一點上鋁缸體占優。6)摩擦系數現在的引擎,為了降低往復運動的部件的慣性,提高轉速和響應速度,活塞大多使用鋁合金作為材料。如果氣缸壁也是鋁的。鋁和鋁之間的摩擦系數是比較大的,這樣引擎的性能就受很大影響了。鑄鐵就沒有這樣的問題。這一點上是鑄鐵缸體占優。
⑸ 變速車架是碳化鋼的好 還是鋁合金的好
當然是鋁合金的好,一般情況下
車架有
碳鋼
鋁合金
碳纖維,碳纖維的最高端,碳鋼的最低端
⑹ 變速箱外殼鋁的好還是築鐵的好
當然是鋁的好啊,鋁的韌性,散熱,重量,都比鑄鐵有優勢【汽車有問題,問汽車大師。4S店專業技師,10分鍾解決。】
⑺ 鋁合金和白鋼的優缺點
以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。
鋁合金密度低,但強度比較高,接近或超過優質鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次於鋼。
鋁合金分兩大類:鑄造鋁合金,在鑄態下使用
變形鋁合金,能承受壓力加工,力學性能高於鑄態。可加工成各種形態、規格的鋁合金材。主要用於製造航空器材、日常生活用品、建築用門窗等。
鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能,只能通過冷加工變形來實現強化它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等。可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能,它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。
一些鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。
鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁硅合金,鋁銅合金,鋁鎂合金,鋁鋅合金和鋁稀土合金,其中鋁硅合金又有簡單鋁硅合金(不能熱處理強化,力學性能較低,鑄造性能好),特殊鋁硅合金(可熱處理強化,力學性能較高,鑄造性能良好)
鋁合金熔點低,防火性能不如白鋼,但可以通過加鋼襯滿足防火要求。穩固性能比白鋼好。總體上說鋁合金要優於白鋼。
⑻ 鑄鐵變速箱和全鋁合金變速箱哪個耐用
朱鐵變速箱和全鋁合金變速箱相比我覺得應該是全鋁合金變速箱比較耐用。
⑼ 鋁合金還是碳鋼可靠性好
主要看用途,如果是腐蝕環境,鋁合金可靠性高於碳鋼,因為鋁合金耐腐蝕,如果承受的應力比較大,那麼碳鋼肯定可靠性更高一些。