发动机轻量化技术解析

刘丹丹

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 ，安徽 合肥 230601）

前言

首先，节能减排，不仅仅要体现在节能上，还要体现在减排上。石油是现代汽车的主要能源，所以汽车设计、制造和使用的重要任务是节约燃油、提高燃油经济性。减轻汽车装备的质量, 实现汽车车身及零部件的轻量化, 是降低油耗最有效的重要措施之一。

1 发动机轻量化的含义

发动机轻量化在机械化产品中应用非常广泛，尤其在汽车的发动机中，轻量化是其节能减排的重要措施之一。其节能主要体现在大量的节省了汽车能源石油，而减排就是在其气体的释放上，能够尽可能的减少污染性气体的释放。当然，所谓轻量化，顾名思义，就是在其装备质量上进行降低，但是需要在保证其强度和安全性的前提下进行，汽车的石油能耗等能尽可能的降低，而且对于空气污染性气体也能有效的控制。当然，对于汽车的发动机轻量化而言，能耗的有效控制是其直接影响因素。当然，在影响汽车发动机轻量化的因素上也有很多。比如说汽车行驶过程中受到的阻力，直接的影响发动机的工作效率。另外，除了发动机轻量化能够有效的改善能耗问题之外，其对汽车的质量分布也有一定的改善和调节作用，举例来说，对于一个汽车的柴油发动机和汽油发动机进行对比，柴油发动机往往在重量上会比较沉，汽车的前桥部分会比例失调。所以，在进行汽车的发动机轻量化的处理上也对其整体功能，质量等分布也有细致的分析。

2 发动机轻量化的优势

首先，对于发动机轻量化来说，其对于汽车领域来说有非常大的优势。首先，就是节能减排，通过对于发动机轻量化进行考虑，能够选择出适合汽车生产的发动机材料，节能方向上，就是对石油等材料进行节约，通过发动机的轻量化处理，石油材料甚至会存在一个回收处理，即使没有回收处理装置，其使用的效率比较高，单位面积上浪费石油的量会比较少，这也是轻量化实现的一个标准。减排方向，虽然石油等材料通过燃烧会产生各种各样不同的气体，其中不乏有对空气有毒有害气体，比如说二氧化硫，一氧化碳等等，对于空气污染性气体，一般进行空气净化，在发动机轻量化处理上考虑安装空气过滤装置，或者改变其材料燃烧途径。另外，通过类似于汽油发动机和柴油发动机的对比，也能考虑到汽车整体质量分布的不均匀，进行进行调节，不仅仅有局部的改良，而且整体上也有调节和改善。另外，也能直接促进汽车的发动机性能稳步上升，直接带动了汽车领域的发展。比如说灰铸铁材料，其摩擦学性能非常好，进而在比较适合汽车发动机的铸造和加工，一般很少有材料能够超过灰铸铁，另外，其生产制造的发动机气缸体的整体工作效率非常强，而且，其材料的刚性非常强，制造的发动机寿命比较长，发生腐蚀或者损坏的可能性比较小，受到环境影响也比较小，比如说一般不会发生热胀冷缩的现象。当然，在汽车发动机生产的过程中，会尝试利用很多不同的发动机材料，比如说铝镁合金，虽然其摩擦性能也比较强，但铝合金相比镁合金来说，密度会比较小，而且导热性，铸造能力上也不如镁合金，但是这两种合金材料都有一个弊端就是成本费用比较高，而且材料尤其在改善结构上，成本上升的更高。

3 如何进行发动机轻量化

3.1 采用轻质复合和高强度材料

首先，就是采用轻质复合和高强度的材料，一般轻质材料就是根据实验进行比对测试，测试性能，一般来说，都是轻质的材料其性能优化比较好，比如说柴油材料一般没有汽油材料好，一般原材料选择汽油材料，而且产生的有毒有害气体会比较少。复合材料就是针对发动机的外部材料，一般选择复合的镁铝合金等，合金能够有效的综合金属材料的优势，当然，合金之间也要选择最适合发动机工作的，轻量化处理上，一般镁合金会比铝合金有更好的效果。高强度材料也是针对发动机来说，发动机需要保证一定的工作寿命和工作效率，所以，对于其工作的强度也是有要求的，镁合金的刚度强度效果都比较良好，而且受到外部环境的影响比较小，适合发动机轻量化改造处理，但是其弊端在于成本比较高。

表1

3.2 车身结构优化设计和计算机辅助集成

另外，就是车身的结构优化设计个计算机的辅助集成处理。车身的结构也就是汽车的整体化处理，一般在汽车设计构造的时候，发动机会是最先考虑的，因为发动机确定材料和大小形状之后，会直接对汽车的前桥轴荷造成影响，一般车身会有比较大的质量分布，质量分布明显不均匀。而且，如果不进行轻量化处理，整个汽车的形状，包括车的零件构造都会显得非常的笨重。其行驶过程中会产生非常大的阻力，间接增加了汽车的质量。当然，这也是发动机轻量化处理的一个目的。对于计算机集成化处理因为现在处理信息化时代，通过计算机网络对汽车的整体构造进行检验模型处理，比如说利用CAD，CAM等就能直接实现汽车的轻量化设计。对于汽车的发动机轻量化处理，在最初阶段，是通过计算汽车的一些零件规模，还有相关容量，甚至是汽车的行驶速度等，但是，计算这些会存在一定的误差，如果没有不断进行技术更新，发动机轻量化处理进程的会比较慢。利用计算机辅助集成化处理，将整个汽车模型建立在计算机上，通过具体的标注，整体的设计非常的精细，计算机也能够自动识别误差，直接的缩短了汽车的开发周期，研发的投入也会迅速的减少，工作的效率也能够大幅度增加。

3.3 丰富轻量化制造工艺

其次，就是丰富轻量化的制造工艺。通过以前的轻量化处理方式比较单一，选择的材料，处理的手段受到很多的因素的影响，而且因循守旧，没有过多的更新。比如说对于设计材料上的选择和利用，塑料在近年来的发展前景很被看好。通过塑料可以应用于很多的汽车内外装饰上，比如说仪表盘，挡泥板，行李仓盖等。直接也增加了汽车的格调。另外，除了美化作用，发动机轻量化处理也直接改完了功能化零件，例如其发动机的相关系统，冷却系统等，可以说，在发动机的轻量化处理上，丰富其制造工艺，不仅仅在于材料的原则上，包括处理手段上，可以是利用计算机软件进行轻量化处理等等。

4 发动机轻量化发展前景

如今，对于发动机轻量化处理来看，虽然其发展前景很被看好，但是实际情况是，因为现在处于汽车发展领域的中坚时期，不能对于新的发展领域盲目的乐观，要知道每一个成功的技术都是通过不断地实践才得以实现。可见，现在虽然汽车领域有意将发动机轻量化处理作为下一步的发展潮流，但是要想彻底实现仍然需要一定的时间，技术不完善的同时，如果盲目进行实践，只会过分的增加成本，没有实际价值。轻量化汽车虽然目的是将节省能源，实现汽车整体性能优质化，但是，由于技术的不成熟，要想实现一个汽车的轻量化可能需要耗费巨大的成本，这样的汽车价格往往会超出人们的预算，这不断没有给人们节省钱，汽车的整体价格反而增加了，以这样的额外高价来看，油钱可能真的不算什么。

5 结语

汽车发动机轻量化处理虽然目前还在实践过程中，但是可以看出，它的技术应用处在一个发展的过程中，在不断完善发动机轻量化处理工艺的过程中，保证了发动机的强度和寿命，科学合理的处理，不仅仅有节能减排的效果，还能直接改善汽车的整体形态，避免产生质量分布不均匀的现象。虽然汽车发动机轻量化处理的完善需要经过一个漫长的过程，但是，倘若其能实现，一定会在汽车发展领域上造成不小的轰动。

参考文献

[1] 李虹玉.轻量化汽车车身设计[J].轻型汽车技术,2008（03）.

[2] 华润兰.论汽车轻量化对汽车发展的影响[J].汽车工程,2010（02）.