● 那些被鋁合金替換掉的鋼鐵部件

- 渦輪增壓器也能是鋁的�,。�

　　加裝渦輪增壓系統(tǒng)是提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種手段，在壓榨發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的背后,，渦輪增壓器和排氣歧管則需要耐受上千攝氏度的高溫，這對于鋁合金的材質(zhì)機(jī)理來說顯然是破壞性的,，所以目前大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)雖然在缸體和缸蓋等部分選用了輕量化的鋁合金,，但渦輪增壓器依然為鑄鐵材質(zhì)。然而,，在人們都堅(jiān)信渦輪增壓器必須是笨重“鐵疙瘩”的時(shí)候,，有一家企業(yè)對渦輪增壓器的輕量化追求卻耿耿于懷。

　　寶馬最新的B系列發(fā)動(dòng)機(jī)（B38,、B48,、B58等）將排氣歧管和渦輪增壓器融為一體，材質(zhì)是鋁合金,，沒錯(cuò)就是鋁合金,。難道鋁合金材料能夠耐受上千攝氏度的高溫了嗎？

　　寶馬的鋁合金渦輪增壓器來自于“好基友”大陸集團(tuán),，這家供應(yīng)商是第一個(gè)將鋁合金材質(zhì)的渦輪增壓器應(yīng)用于汽車,。加入水冷系統(tǒng)后，不僅能讓鋁合金材質(zhì)滿足溫度要求,，還能讓整個(gè)增壓器殼體受熱均勻,，防止局部損害,，對增壓效果也有一定積極影響。寶馬與大陸合作開發(fā)渦輪增壓器的意義遠(yuǎn)不止于此,，要知道目前很多汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器技術(shù)都是由柴油機(jī)上過渡而來的,，而此次合作代表了寶馬針對汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而從零開發(fā)了渦輪增壓器。

　　“鋁合金渦輪增壓器+水冷系統(tǒng)”的方案無疑會(huì)讓寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化水平和燃效都有提升,，但較高的成本問題也是讓寶馬糾結(jié)的一點(diǎn),，好在寶馬的B系列發(fā)動(dòng)機(jī)遵循了模塊化生產(chǎn)的原則，不管是三缸的1.5T B38,、四缸的2.0T B48,，還是六缸的3.0T B58都能共享很多技術(shù)和硬件，所以未來成本或許不再是大問題,。

- 不只是減重——活塞及活塞連桿

　　活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)中最不容易的一位小兄弟,，它忍受著最惡劣的工作環(huán)境——高溫、高壓以及燃料的腐蝕性,，而且還與氣缸壁不斷地發(fā)生著摩擦打斗,，所以發(fā)動(dòng)機(jī)對這位小兄弟的身板要求很高，它的強(qiáng)度,、剛度,、耐高溫性、耐磨性,、耐腐蝕性等都必須能夠扛住這樣惡劣的環(huán)境,。

　　鑄鐵是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材質(zhì)選擇，高強(qiáng)度和高溫對于鑄鐵材質(zhì)的活塞及活塞連桿來說都是小菜一碟,。然而它的缺點(diǎn)也比較明顯,，由于鑄鐵材料的質(zhì)量相對較大，所以活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),，發(fā)動(dòng)機(jī)要克服活塞及活塞連桿本身的慣性力也較大,。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)哪些鋼鐵零部件還不能被替換？

　　前面我們看到很多發(fā)動(dòng)機(jī)零部件都被鋁合金替代了,，那鋼鐵材質(zhì)真的會(huì)被完全淘汰嗎,？目前來看，顯然是不能,。鋁合金在強(qiáng)度,、耐高溫,、疲勞特性等方面仍然與鋼鐵材質(zhì)有著差距,，所以這也是為什么發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件不能完全由鋁合金來打造的原因。

- 曲軸必須是鋼鐵材料,？

　　曲軸也是一個(gè)比較悲催的角色,，其相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換力的工具,，它一邊忍受著自身的離心力和往復(fù)慣性力，一邊承受著活塞連桿瘋狂地上下運(yùn)動(dòng),，將活塞連桿的推動(dòng)力轉(zhuǎn)換成扭矩并向外輸出,。它旋轉(zhuǎn)的速度也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般來說乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能達(dá)到8000-9000rpm,，甚至更高,，可想而知，曲軸也必須是一個(gè)不怕重活,、累活的漢子,。

　　目前，鋁合金材料的強(qiáng)度,、耐疲勞性還難以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,，曲軸只有鍛鋼和鑄鋼兩種材料，鍛造工藝比鑄造工藝生產(chǎn)的曲軸在強(qiáng)度上要更高,，所以現(xiàn)在的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸大多采用了鍛鋼,。當(dāng)然，無論是鍛造曲軸和鑄造曲軸,，最后都需要機(jī)加工來最終成形,。曲軸制造過程視頻如下：

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- 不能輕量化的零件,？——飛輪

　　在任何一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上,，你都能看到一個(gè)很大的鋼制輪盤，這就是飛輪,，從尺寸上也能看出它的重量不輕,。然而在發(fā)動(dòng)機(jī)融入大量鋁合金的今天，飛輪為什么沒有被“輕量化”呢,？

　　因此,，具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是飛輪必備的條件。質(zhì)量越大,，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊,，鋼鐵材質(zhì)顯然要比鋁合金更合適,。

　　另外，除了發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸,、凸輪軸和飛輪,，其實(shí)還有很多鋁合金不能代替的鋼鐵部件，例如正時(shí)齒鏈,、氣門以及氣門彈簧等等,，所以現(xiàn)階段來看,，發(fā)動(dòng)機(jī)上還不能完全淘汰鋼鐵材質(zhì)，未來想要提升輕量化水平,，除了改變材料外,，或許我們還能從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面下手。

● 總結(jié)

　　輕量化水平無疑是發(fā)動(dòng)機(jī)甚至整車制造中一直追求的重點(diǎn),，如今鋁合金已經(jīng)替代了曾經(jīng)看似不可能被替代的鋼鐵部件,，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，鋁合金在材料強(qiáng)度上已經(jīng)有了很大的提升,，尤其是鍛造鋁合金,，但耐熱性和疲勞特性依然是與鋼鐵不在一個(gè)級別的，所以為了讓鋁合金在發(fā)動(dòng)機(jī)上體現(xiàn)出輕量化優(yōu)勢,，所以廠商們不得不在其他方面相應(yīng)的增加技術(shù)彌補(bǔ),，例如寶馬的鋁合金渦輪增壓器需要額外一套的水冷系統(tǒng)。廠商們口中的“全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)”并非是所有鋼鐵零部件換成了鋁合金材質(zhì),，在某些部分鋼鐵材質(zhì)依然是最佳的選擇,，想要提升整車的輕量化水平，或許還更多的解決方案,。（文/圖 汽車之家 夏志猛）

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