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從歐洲市場看蠕墨鑄鐵技術在汽車發動機中的應用
發布時間:
2016-04-25 00:00
來源:
全球鑄造聯盟
歐洲是柴油機技術全球研究中心,已經見證了蠕墨鑄鐵(CGI)的轉變,成為公認的制造汽缸體的原材料,替代了常用的灰口鑄鐵。這種材料比傳統灰口鐵強度更高,硬度更好,最初是由大型汽車制造廠用于客車生產。然而,現在大型歐洲汽車生產商都采用了這種先進的汽缸體材料。
蠕墨鑄鐵有兩大優點:它的強度意味著工程師可以在更高的汽缸壓力下啟動發動機,從而滿足日益嚴格的尾氣排放要求;如果壓力增加適度,設計師可以減輕發動機的重量,改進其緊湊性。
改善性質的蠕墨鑄鐵將在同等用途中將灰口鐵取而代之。在這種情況下,它可以提高耐久性和延長發動機的使用壽命。在特別惡劣的運行條件下,對刺耳的汽缸體和汽缸蓋進行反復實驗:改進后的蠕墨鑄鐵可以延長它們使用壽命,減少維護成本。
2004年,歐洲柴油機汽車的銷量占新注冊汽車總數的48.5% , 與之相比,2003年只有43.8%。在這個行業里,逐漸發生細微的變化。由于使用了蠕墨鑄鐵汽缸體,奧迪汽車公司和福特汽車公司都開發了功率更大的柴油發動機,提供更優性能。
奧迪汽車公司從1999年開始在3.3升的V8TDI發動機生產中使用蠕墨鑄鐵,從此,奧迪公司開發出2.7升和3升v6柴油發動機,用于其A4、A6和A8型汽車。
福特60度V6 2.7升Lion柴油機具有155kw功率和440Nm的轉矩。配有雙渦輪增壓的發動機用于捷豹S型轎車以及最新的越野路虎運動型多用途汽車。在與PSA標致雪鐵龍集團合作之下,Lion發動機得到進一步的發展。
Lion發動機
在福特產品的投標以保持在尾氣排放規則中的前列位置的過程中,發動機將發揮重要作用。在美國,雙渦輪式發動機已經被用于一種新概念車輛——福特Mercury Meta One 概念車,福特參股的馬自達汽車公司也剛生產了一種新型的“ CrossPort ”運動型多用途汽車,同樣使用了蠕墨鑄鐵作缸體的V6 Lion發動機。一個90度v8發動機也將用于越野陸虎和陸虎攬勝(Range Rover)運動型多用途汽車,并且可能用于福特在美國的輕型載重汽車.
V6 Lion 發動機是在福特在英國達格南的柴油機研發中心進行機械加工和組裝,該中心也組裝v8發動機,達格南還計劃每年生產400000臺其他小型蠕墨鑄鐵柴油發動機。
然而,是什么使得蠕墨鑄鐵成為最具吸引力的原材料,又是什么使它難以大規模的生產呢?福特公司聲稱將要用八年時間去開發它的生產系統以便應付增加的強度和硬度,而英國工廠不得不引進新的生產技術和機械工具。
生產蠕墨鑄鐵要求在每噸鐵水中含有25克鎂,數量必須精確,誤差范圍不能超過鎂含量的土 0.004%。因此,鑄造工業不得不使用專業計算機工藝控制技術才能獲得合適的產品。
許多與汽車工業關系密切的鑄造廠都開發有他們自己生產蠕墨鑄鐵技術,但是使用最廣泛的工藝控制技術是由瑞典SinterCast公司開發的。這家公司與全世界的許多鑄造廠達成協議,其中包括巴西的Tupy公司。這家工廠也是福特和奧迪的v6汽缸體的產地。
Tupy是南美洲最大的鑄造廠,年產量高達440000噸。Tupy銷售量的60%以上是出口到其簽約客戶之中,其中包括康明斯、通用汽車、福特、PSA、戴姆勒克萊斯勒、大眾汽車、依維柯、小松和久保田。該公司還與豐田汽車公司合作為汽油賽車發動機生產一種輕便的蠕墨鑄鐵汽缸體。
然而,不只是汽車制造商能夠利用的蠕墨鑄鐵的優點。歐洲卡車制造商密切關注這項技術的發展,并投資于該技術之中。
具有比普通灰口鐵高出75%的延伸強度,高出40%的彈性模數以及近兩倍的抗疲勞強度,由此可以輕易看出為什么歐洲卡車制造商認準了蠕墨鑄鐵的機會。他們的發動機設計師能夠提高性能,降低尾氣排放量,同時減少發動機的尺寸和重量。大富、歐曼、戴姆勒-克萊斯勒、依維柯以及斯堪尼亞卡車公司全部都采用蠕墨鑄鐵鑄造技術來改進發動機產品性能。
使用蠕墨鑄鐵發動機的新型卡車包括大富和帕卡MX系列。具有12.9升的排量,發動機能夠改進到功率在305到418kw之間,轉矩在2000 到275ONm之間。一個38OkW型發動機已經開發出原型機了,提供25000Nm轉矩。它將在2005年秋季開始銷售。歐曼公司想要從它新型發動機削減100千克重量時,它選擇使用高強度GJV-450可變蠕墨鑄鐵材料作為曲柄軸箱。
戴姆勒-克萊斯勒公司的梅賽德斯-奔馳卡車事業部同樣選擇了蠕墨鑄鐵生產新型v8汽車發動機。梅塞德斯-奔馳工程師聲稱由于使用了蠕墨鑄鐵,該發動機達到了更高的功率密度,變成更為安靜。如果需要更進一步的證據,該公司將認真地選擇材料。梅塞德斯公司也開發了自有的蠕墨鑄鐵工藝控制技術。
梅賽德斯-奔馳s500加長版裝配v800發動機
目前,蠕墨鑄鐵仍然主要用于V結構柴油機。制造商為了獲得原材料、加工效率和規模經濟,在產品技術方面進一步投資,蠕墨鑄鐵對于控制低售價的內燃機而言將是一個可行的選擇。只要做到這一點,將蠕墨鑄鐵用于汽油發動機將不再遙遠。
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