铸铁气缸体的轻量化设计

铸铁气缸体的轻量化设计

减轻发动机部件的质量对于减少CO2排放、降低燃油消耗等起着重要的作用。发动机气缸体作为发动机最重要的部件，其质量直接影响发动机的质量。研究利用薄壁铸铁代替铝作为发动机气缸体的材料，将其运用到4缸涡轮增压汽油机上，以实现发动机的轻量化设计。由于柴油机和汽油机的发展趋势是小型化，因此应逐步提升发动机结构应力稳步提升。

在概念设计阶段，不同的设计变量（如质量、成本和可制造性等）对发动机性能有很大的影响。对气缸体结构进行了5种概念设计：发动机铝缸体结构改为薄壁铸铁结构、改变气缸盖螺栓的不同布局、带深裙部活塞的变形、铝制油底壳上部分升高的短裙部变形，以及带/不带主轴承镶嵌的铝制底座的变形。对气缸体结构的5种概念设计比较表明，采用带有深裙部活塞、短气缸盖螺栓的优化薄壁铸铁气缸体设计能够达到最佳的整体评价指标。基于铸铁的高强度特性和内孔式气缸套，使得铸铁气缸体的长度从87mm减少到84.5mm，这样发动机总长度可减少12mm，铸铁气缸体的质量可减轻4.4kg。通过减轻曲轴、油底壳、气缸盖和凸轮轴的质量，可进一步减轻气缸体的质量1.9kg。

刊名：MTZ（英）

刊期：2015年第3期

作者：Helfried Sorger et al

编译：孙坚