汽车碳纤维复合材料发动机部件

汽车及总成部件

汽车碳纤维复合材料发动机部件

在未来的几十年中，为满足更高的燃油经济性要求和排放标准，汽车制造商将继续对汽车轻量化进行研究，但轻量化的实现不能以安全性、性能或耐久性为代价。

在汽车设计和制造中，随着轻量化的需求越来越多，关于动力总成方面的轻量化技术将面临挑战，主要是由于材料和制造方面的限制。多材料轻量化汽车（MMLV）是由麦格纳国际公司和福特汽车公司合作开发的美国能源部项目。该项目是为了研究一辆可乘坐5人轿车的轻量化潜力，以保证其性能和安全性。对原型车进行了制造，并进行了整车测试。通过对商业上可用的材料和生产工艺进行设计，使该款整车质量减轻了364kg（23.5%），其1.0L 3缸发动机产生了明显的环境效益，并减少了燃料消耗。

福特汽车公司曾与多家材料供应商合作设计应用于发动机的轻量化材料，使发动机罩盖和油底壳质量明显减轻，并保证发动机有足够强度来支撑发动机的其它部件。凸轮轴承采用碳纤维复合材料和新型的分缸头设计，其有足够强度来支撑凸轮轴。

该项目开发设计出了原型长碳纤维热固性复合材料发动机部件，使发动机罩盖质量减轻24%，油底壳质量减轻33%，同时也保证了发动机部件的结构要求。PF30/5%碳纤维材料应用于发动机凸轮轴复合，可使气缸盖质量减轻15%。PF30/5%碳纤维复合材料是一种可回收材料，既环保又安全。未来的设计将考虑碳纤维复合材料的含量对汽车部件强度和轻量化的影响。

未来的设计需要通过进一步的测试来证明碳纤维复合材料的强度性能。这些测试也能为汽车部件的优化设计、成型和制造提供经验。

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

编译：王维