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全低温钢管发动机在大量的车型上被采用

全低温钢管发动机在大量的车型上被采用

  • 所属:低温钢管
  • 时间:2016-09-07 14:37:28
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低温钢管

时下人们在选购汽车的时候,经常会听到许多厂商推广宣传他们的“全低温钢管发动机”。众所周知,传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的,但是铸铁有着许多先天的不足,例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等,所以,许多发动机厂商都在寻找更适合的材料制造发动机的构成部件。低温钢管、镁合金则是理想的现代汽车发动机轻量化材料首选。
  为了降低燃料消耗,轿车铸件朝着轻量化、精确化、强韧化和复合化方向发展,而扩大低温钢管合金的应用是轿车工业的重要发展趋势。目前几乎全部轿车缸盖都采用高强度低温钢管合金生产,预计有更多的缸体也将采用低温钢管合金生产。
  低温钢管汽缸体、汽缸盖 大家日常所说的全低温钢管发动机是指缸盖和缸体都是低温钢管合金制造的发动机。而缸盖是低温钢管合金,缸体是铸铁的发动机,一般大家还是称作铸铁发动机。很早以前的汽车发动机就开始大规模采用全低温钢管缸盖了。缸盖的重量并不大,所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻,而是因为它有更好的散热性能。随着发动机技术的发展,四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比,每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量,采用全低温钢管缸盖是最好的解决办法。出于成本的考虑,气缸体采用全低温钢管设计比气缸盖要晚得多。气缸体是发动机上最重的部分,因而使用低温钢管合金材料可以减轻发动机的重量,从而达到减轻整车重量的目的。这一点对于前置前驱车型来说,显得尤为可贵,当然在另一方面,由于材料价格和加工工艺的区别,采用低温钢管合金缸体的发动机会增加一些成本。
  现在,全低温钢管发动机已经在大量的车型上被采用,在国外,罗孚的k系列发动机,宝马的M52直列六缸发动机,日产的VQ发动机,捷豹的AJ V8发动机、奔驰的V6和V8发动机、通用的LS1和北极星V8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等等都是采用低温钢管合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步采用全低温钢管发动机,如国产铃木系列的发动机G13、K14等。甚至包括一些国产发动机也采用低温钢管合金材质了,最著名的就是东安动力开发的468发动机,这款发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上,获得了很大的成功。美国GM企业采用全低温钢管缸套,法国车的低温钢管汽缸盖已达100%,低温钢管汽缸体已达45%。美国福特企业NGT货车发动机汽缸盖、Zeta4缸机、ModularV6/V8机、克莱斯勒企业新V6发动机缸体和缸盖都使用低温钢管合金材料。克莱斯勒企业Jeep5缸机、3.8升V6和道奇货车发动机改用低温钢管合金缸盖。日本的日产汽车企业在Maxima车上使用了新型的VQ系列V6发动机,其特点是在制造这种发动机的铸低温钢管缸体时,使用了高压模铸工艺。这种工艺可改善浇注,增加强度,尤其适于薄壁汽缸,该缸体比原来的缸体轻50%以上。此外,在动力系统中使用低温钢管材的零部件还在扩大。在日本和欧洲的发动机中使用铸低温钢管油底壳,可改善刚性结构、降低NVH。日产企业VQ和丰田企业的Lexus IMZ-FEV6发动机均使用了铸低温钢管油底壳。通用企业也在5.7LCorvetteV8发动机上使用这种油底壳。此外,日产企业VQ汽缸还采用了低温钢管气门挺杆。由于低温钢管的再生效果显著,本田企业在美国的制造厂还将回收低温钢管用于发动机零件的制造上。
  
  低温钢管制活塞 发动机的响应性与发动机部件的运动惯性是分不开的,发动机的运动部件包括曲轴、活塞、连杆等。由于曲轴要求瞬间强度非常高,所以只能采用高强度钢来制造。活塞就没有曲轴这样的局限了,在高转速发动机上,通常都是用低温钢管合金来制造活塞。更轻的活塞重量能产生更高的发动机转速,从而能获得更大的动力输出。使用低温钢管合金来制造活塞,成本并不是非常昂贵,主要问题是出在摩擦阻力上。在发动机运转的时候,活塞与气缸壁之间肯定会产生摩擦。而低温钢管和低温钢管之间的摩擦系数是很高的,它比低温钢管和铸铁之间的摩擦系数要高得多。这样一来,如果全低温钢管缸体配合全低温钢管活塞,发动机运转的时候摩擦阻力就会非常大,这显然是不可取的,这也就是为何许多发动机使用低温钢管合金活塞,但必须使用铸铁缸体的原因。但如果采用全低温钢管缸体和铸铁活塞,那显然更得不偿失。为解决这一矛盾,目前最主流的解决办法,就是在低温钢管制的气缸体内镶一个钢制的气缸套,让低温钢管合金活塞不会与低温钢管制的气缸壁相接触。这种设计可以解决这一矛盾,当然也会增加一些成本。这种方法在70年代中期首先被雪佛兰Vega所采用。它的发动机采用全低温钢管设计,在低温钢管合金的气缸体内镶上了一个铸铁的缸套,当然活塞同样也是用低温钢管合金制造的。它的摩擦阻力比全铸铁的发动机要小得多,因此它的动力得到了很大程度的提高。不仅如此,这台发动机还能获得更轻的重量和更小的运动惯性,改善了车子的加速性、操控性和经济性。后来,这种方法被许多配备了高转速发动机的汽车所采用。
  低温钢管基轴承合金 随着汽车发动机向高速、重载、增压强化方向发展,轴承的工作条件更加恶化,因此,对轴承材料提出了更高的要求。低温钢管基轴承合金基本上具备了轴承合金的优点,因此,在汽车发动机上应用日益增多。
  低温钢管基轴承合金是以低温钢管为基体加入锑、锡等合金元素所组成的合金,密度小,导热性和耐蚀性好、抗疲劳强度高。它是一种新型减摩材料,原料丰富,价格便宜,广泛应用于高速、重载下工作的汽车、拖拉机及柴油机轴承等。但它的线膨胀系数大,运转时容易与轴咬合使轴磨损,可通过提高轴颈硬度,加大轴承间隙和降低轴承和轴颈表面粗糙度值等办法来解决。
  按化学成分可分为低温钢管锡系(Al-20%Sn-1%Cu)、低温钢管锑系(Al-4%Sb-0.5%Mg)和低温钢管石墨系(Al-8Si合金基体+3%-6%石墨)三类。低温钢管锑系轴承合金适用于载荷不超过20MN/m2、滑动线速度不大于10m/s工作条件下的轴承。低温钢管石墨系轴承合金具有优良的自润滑作用和减振作用以及耐高温性能,适用于制造活塞和机床主轴的轴承。低温钢管基轴承合金的缺点是膨胀系数较大,抗咬合性低于巴氏合金,同时制造工艺较为复杂。它一般用08钢作衬背,一起轧成双合金带使用。


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