發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化技術(shù)解析

劉丹丹

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 ，安徽 合肥 230601）

前言

首先，節(jié)能減排，不僅僅要體現(xiàn)在節(jié)能上，還要體現(xiàn)在減排上。石油是現(xiàn)代汽車的主要能源，所以汽車設(shè)計(jì)、制造和使用的重要任務(wù)是節(jié)約燃油、提高燃油經(jīng)濟(jì)性。減輕汽車裝備的質(zhì)量, 實(shí)現(xiàn)汽車車身及零部件的輕量化, 是降低油耗最有效的重要措施之一。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的含義

發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化在機(jī)械化產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛，尤其在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)中，輕量化是其節(jié)能減排的重要措施之一。其節(jié)能主要體現(xiàn)在大量的節(jié)省了汽車能源石油，而減排就是在其氣體的釋放上，能夠盡可能的減少污染性氣體的釋放。當(dāng)然，所謂輕量化，顧名思義，就是在其裝備質(zhì)量上進(jìn)行降低，但是需要在保證其強(qiáng)度和安全性的前提下進(jìn)行，汽車的石油能耗等能盡可能的降低，而且對(duì)于空氣污染性氣體也能有效的控制。當(dāng)然，對(duì)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化而言，能耗的有效控制是其直接影響因素。當(dāng)然，在影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的因素上也有很多。比如說(shuō)汽車行駛過(guò)程中受到的阻力，直接的影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。另外，除了發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化能夠有效的改善能耗問(wèn)題之外，其對(duì)汽車的質(zhì)量分布也有一定的改善和調(diào)節(jié)作用，舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)汽車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)往往在重量上會(huì)比較沉，汽車的前橋部分會(huì)比例失調(diào)。所以，在進(jìn)行汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的處理上也對(duì)其整體功能，質(zhì)量等分布也有細(xì)致的分析。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的優(yōu)勢(shì)

首先，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化來(lái)說(shuō)，其對(duì)于汽車領(lǐng)域來(lái)說(shuō)有非常大的優(yōu)勢(shì)。首先，就是節(jié)能減排，通過(guò)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化進(jìn)行考慮，能夠選擇出適合汽車生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)材料，節(jié)能方向上，就是對(duì)石油等材料進(jìn)行節(jié)約，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化處理，石油材料甚至?xí)嬖谝粋€(gè)回收處理，即使沒(méi)有回收處理裝置，其使用的效率比較高，單位面積上浪費(fèi)石油的量會(huì)比較少，這也是輕量化實(shí)現(xiàn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。減排方向，雖然石油等材料通過(guò)燃燒會(huì)產(chǎn)生各種各樣不同的氣體，其中不乏有對(duì)空氣有毒有害氣體，比如說(shuō)二氧化硫，一氧化碳等等，對(duì)于空氣污染性氣體，一般進(jìn)行空氣凈化，在發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理上考慮安裝空氣過(guò)濾裝置，或者改變其材料燃燒途徑。另外，通過(guò)類似于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比，也能考慮到汽車整體質(zhì)量分布的不均勻，進(jìn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅僅有局部的改良，而且整體上也有調(diào)節(jié)和改善。另外，也能直接促進(jìn)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)性能穩(wěn)步上升，直接帶動(dòng)了汽車領(lǐng)域的發(fā)展。比如說(shuō)灰鑄鐵材料，其摩擦學(xué)性能非常好，進(jìn)而在比較適合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄造和加工，一般很少有材料能夠超過(guò)灰鑄鐵，另外，其生產(chǎn)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的整體工作效率非常強(qiáng)，而且，其材料的剛性非常強(qiáng)，制造的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命比較長(zhǎng)，發(fā)生腐蝕或者損壞的可能性比較小，受到環(huán)境影響也比較小，比如說(shuō)一般不會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。當(dāng)然，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)嘗試?yán)煤芏嗖煌陌l(fā)動(dòng)機(jī)材料，比如說(shuō)鋁鎂合金，雖然其摩擦性能也比較強(qiáng)，但鋁合金相比鎂合金來(lái)說(shuō)，密度會(huì)比較小，而且導(dǎo)熱性，鑄造能力上也不如鎂合金，但是這兩種合金材料都有一個(gè)弊端就是成本費(fèi)用比較高，而且材料尤其在改善結(jié)構(gòu)上，成本上升的更高。

3 如何進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化

3.1 采用輕質(zhì)復(fù)合和高強(qiáng)度材料

首先，就是采用輕質(zhì)復(fù)合和高強(qiáng)度的材料，一般輕質(zhì)材料就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)測(cè)試，測(cè)試性能，一般來(lái)說(shuō)，都是輕質(zhì)的材料其性能優(yōu)化比較好，比如說(shuō)柴油材料一般沒(méi)有汽油材料好，一般原材料選擇汽油材料，而且產(chǎn)生的有毒有害氣體會(huì)比較少。復(fù)合材料就是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的外部材料，一般選擇復(fù)合的鎂鋁合金等，合金能夠有效的綜合金屬材料的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然，合金之間也要選擇最適合發(fā)動(dòng)機(jī)工作的，輕量化處理上，一般鎂合金會(huì)比鋁合金有更好的效果。高強(qiáng)度材料也是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要保證一定的工作壽命和工作效率，所以，對(duì)于其工作的強(qiáng)度也是有要求的，鎂合金的剛度強(qiáng)度效果都比較良好，而且受到外部環(huán)境的影響比較小，適合發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化改造處理，但是其弊端在于成本比較高。

表1

3.2 車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助集成

另外，就是車身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)個(gè)計(jì)算機(jī)的輔助集成處理。車身的結(jié)構(gòu)也就是汽車的整體化處理，一般在汽車設(shè)計(jì)構(gòu)造的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)是最先考慮的，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)確定材料和大小形狀之后，會(huì)直接對(duì)汽車的前橋軸荷造成影響，一般車身會(huì)有比較大的質(zhì)量分布，質(zhì)量分布明顯不均勻。而且，如果不進(jìn)行輕量化處理，整個(gè)汽車的形狀，包括車的零件構(gòu)造都會(huì)顯得非常的笨重。其行駛過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生非常大的阻力，間接增加了汽車的質(zhì)量。當(dāng)然，這也是發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理的一個(gè)目的。對(duì)于計(jì)算機(jī)集成化處理因?yàn)楝F(xiàn)在處理信息化時(shí)代，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)汽車的整體構(gòu)造進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)Ｐ吞幚恚热缯f(shuō)利用CAD，CAM等就能直接實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化設(shè)計(jì)。對(duì)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理，在最初階段，是通過(guò)計(jì)算汽車的一些零件規(guī)模，還有相關(guān)容量，甚至是汽車的行駛速度等，但是，計(jì)算這些會(huì)存在一定的誤差，如果沒(méi)有不斷進(jìn)行技術(shù)更新，發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理進(jìn)程的會(huì)比較慢。利用計(jì)算機(jī)輔助集成化處理，將整個(gè)汽車模型建立在計(jì)算機(jī)上，通過(guò)具體的標(biāo)注，整體的設(shè)計(jì)非常的精細(xì)，計(jì)算機(jī)也能夠自動(dòng)識(shí)別誤差，直接的縮短了汽車的開發(fā)周期，研發(fā)的投入也會(huì)迅速的減少，工作的效率也能夠大幅度增加。

3.3 豐富輕量化制造工藝

其次，就是豐富輕量化的制造工藝。通過(guò)以前的輕量化處理方式比較單一，選擇的材料，處理的手段受到很多的因素的影響，而且因循守舊，沒(méi)有過(guò)多的更新。比如說(shuō)對(duì)于設(shè)計(jì)材料上的選擇和利用，塑料在近年來(lái)的發(fā)展前景很被看好。通過(guò)塑料可以應(yīng)用于很多的汽車內(nèi)外裝飾上，比如說(shuō)儀表盤，擋泥板，行李倉(cāng)蓋等。直接也增加了汽車的格調(diào)。另外，除了美化作用，發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理也直接改完了功能化零件，例如其發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等，可以說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化處理上，豐富其制造工藝，不僅僅在于材料的原則上，包括處理手段上，可以是利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輕量化處理等等。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化發(fā)展前景

如今，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理來(lái)看，雖然其發(fā)展前景很被看好，但是實(shí)際情況是，因?yàn)楝F(xiàn)在處于汽車發(fā)展領(lǐng)域的中堅(jiān)時(shí)期，不能對(duì)于新的發(fā)展領(lǐng)域盲目的樂(lè)觀，要知道每一個(gè)成功的技術(shù)都是通過(guò)不斷地實(shí)踐才得以實(shí)現(xiàn)?？梢?jiàn)，現(xiàn)在雖然汽車領(lǐng)域有意將發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理作為下一步的發(fā)展潮流，但是要想徹底實(shí)現(xiàn)仍然需要一定的時(shí)間，技術(shù)不完善的同時(shí)，如果盲目進(jìn)行實(shí)踐，只會(huì)過(guò)分的增加成本，沒(méi)有實(shí)際價(jià)值。輕量化汽車雖然目的是將節(jié)省能源，實(shí)現(xiàn)汽車整體性能優(yōu)質(zhì)化，但是，由于技術(shù)的不成熟，要想實(shí)現(xiàn)一個(gè)汽車的輕量化可能需要耗費(fèi)巨大的成本，這樣的汽車價(jià)格往往會(huì)超出人們的預(yù)算，這不斷沒(méi)有給人們節(jié)省錢，汽車的整體價(jià)格反而增加了，以這樣的額外高價(jià)來(lái)看，油錢可能真的不算什么。

5 結(jié)語(yǔ)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理雖然目前還在實(shí)踐過(guò)程中，但是可以看出，它的技術(shù)應(yīng)用處在一個(gè)發(fā)展的過(guò)程中，在不斷完善發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理工藝的過(guò)程中，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)度和壽命，科學(xué)合理的處理，不僅僅有節(jié)能減排的效果，還能直接改善汽車的整體形態(tài)，避免產(chǎn)生質(zhì)量分布不均勻的現(xiàn)象。雖然汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化處理的完善需要經(jīng)過(guò)一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，但是，倘若其能實(shí)現(xiàn)，一定會(huì)在汽車發(fā)展領(lǐng)域上造成不小的轟動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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