汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中輕量化的主要方法有哪些？

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中輕量化的主要方法包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料創(chuàng)新。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，有氣缸蓋集成排氣歧管、瘦身連桿、空心凸輪軸、缸體鑄造油道、3D 打印優(yōu)化結(jié)構(gòu)、曲軸和活塞輕量化等多種方式。材料創(chuàng)新方面，則有用鋁合金、鎂合金替代鑄鐵，缸孔噴涂技術(shù)，蠕墨鑄鐵缸體缸蓋的運(yùn)用，以及非金屬材料如玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料、塑料的合理使用。這些方法助力發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更好的輕量化。

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，每一項(xiàng)舉措都蘊(yùn)含著工程師們的智慧。氣缸蓋集成排氣歧管，將原本獨(dú)立的排氣歧管整合其中，不僅降低了排放、節(jié)省了油耗，還能有效減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，讓整車重心降低，為車輛的操控穩(wěn)定性加分。瘦身連桿，以 EA888 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿為例，在保證強(qiáng)度與剛性的關(guān)鍵前提下，對(duì)多處進(jìn)行精準(zhǔn)去重和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了“輕裝上陣”。

空心凸輪軸，加工式、鑄造、組裝式三種方式各有千秋，像上汽大眾 EA888 采用的組合式空心凸輪軸，能減輕質(zhì)量 25 - 30%，既降低了成本，又達(dá)成了輕量化目標(biāo)。缸體鑄造油道作為新型發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向，借助組芯、立澆工藝，巧妙減小缸體質(zhì)量。3D 打印技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中嶄露頭角，雷諾卡車公司新發(fā)動(dòng)機(jī)借此減少零部件數(shù)量，降低重量。曲軸和活塞的輕量化同樣不容忽視，上汽大眾、天津一汽夏利等在曲軸減重上成果豐碩，Borgo Nova 公司為 BMW 開(kāi)發(fā)的特色活塞，讓活塞也踏上輕量化之路。

材料創(chuàng)新的舞臺(tái)上，鋁合金、鎂合金逐步替代鑄鐵材料，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在部分零部件上發(fā)揮作用。缸孔噴涂技術(shù)這一鋁合金加工工藝創(chuàng)新，為降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量立下汗馬功勞。蠕墨鑄鐵缸體缸蓋，雖加工困難，但力學(xué)性能優(yōu)越，能讓發(fā)動(dòng)機(jī)輕 9%左右。非金屬材料的應(yīng)用更是錦上添花，玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料油底殼、塑料進(jìn)氣歧管，從細(xì)微處助力發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化。

總之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化與材料創(chuàng)新雙管齊下，多種方式相互配合，共同推動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在輕量化道路上不斷前行，為汽車性能提升和節(jié)能減排帶來(lái)積極影響 。