汽車碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)部件

汽車及總成部件

汽車碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)部件

在未來(lái)的幾十年中，為滿足更高的燃油經(jīng)濟(jì)性要求和排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商將繼續(xù)對(duì)汽車輕量化進(jìn)行研究，但輕量化的實(shí)現(xiàn)不能以安全性、性能或耐久性為代價(jià)。

在汽車設(shè)計(jì)和制造中，隨著輕量化的需求越來(lái)越多，關(guān)于動(dòng)力總成方面的輕量化技術(shù)將面臨挑戰(zhàn)，主要是由于材料和制造方面的限制。多材料輕量化汽車（MMLV）是由麥格納國(guó)際公司和福特汽車公司合作開發(fā)的美國(guó)能源部項(xiàng)目。該項(xiàng)目是為了研究一輛可乘坐5人轎車的輕量化潛力，以保證其性能和安全性。對(duì)原型車進(jìn)行了制造，并進(jìn)行了整車測(cè)試。通過(guò)對(duì)商業(yè)上可用的材料和生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，使該款整車質(zhì)量減輕了364kg（23.5%），其1.0L 3缸發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了明顯的環(huán)境效益，并減少了燃料消耗。

福特汽車公司曾與多家材料供應(yīng)商合作設(shè)計(jì)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化材料，使發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和油底殼質(zhì)量明顯減輕，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠強(qiáng)度來(lái)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的其它部件。凸輪軸承采用碳纖維復(fù)合材料和新型的分缸頭設(shè)計(jì)，其有足夠強(qiáng)度來(lái)支撐凸輪軸。

該項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)出了原型長(zhǎng)碳纖維熱固性復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)部件，使發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋質(zhì)量減輕24%，油底殼質(zhì)量減輕33%，同時(shí)也保證了發(fā)動(dòng)機(jī)部件的結(jié)構(gòu)要求。PF30/5%碳纖維材料應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸復(fù)合，可使氣缸蓋質(zhì)量減輕15%。PF30/5%碳纖維復(fù)合材料是一種可回收材料，既環(huán)保又安全。未來(lái)的設(shè)計(jì)將考慮碳纖維復(fù)合材料的含量對(duì)汽車部件強(qiáng)度和輕量化的影響。

未來(lái)的設(shè)計(jì)需要通過(guò)進(jìn)一步的測(cè)試來(lái)證明碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度性能。這些測(cè)試也能為汽車部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)、成型和制造提供經(jīng)驗(yàn)。

Neal J.Corey et al.SAE 2015-01-1239.

編譯：王維