Silnik aluminiowy a silnik żeliwny

22

Jaką zaletą są silniki aluminiowe w porównaniu z silnikiem żeliwnym, poza faktem rdzewienia i zmniejszenia masy.

Producenci lubią pochwalić się nowymi silnikami aluminiowymi. Czy to naprawdę coś znaczy dla klienta?

Czy powinienem kupić nieco mocniejszy silnik żeliwny czy mniej wydajny silnik aluminiowy?

engine engine-theory

— Shobin P.
źródło

Mój 1996 Jaguar miał aluminiowy blok. To nie jest nowa rzecz. Nie jestem też pewien, czy istnieją zalety wagowe, przynajmniej nie w starszych. Bloki stalowe miały większą wytrzymałość na objętość użytego materiału. Teraz dni konstrukcja materiału jest prawdopodobnie znacznie lepsza, więc mogą zdjąć ciężar bez utraty siły. Myślę, że pytanie dotyczy stosunku mocy do masy. Jeśli żelazko z silnikiem jest o 10% mocniejsze, ale o 20% cięższe, nic nie zyskałeś.

— TafT

2

Jeśli silnik wytwarza o 10% więcej mocy, ale jest o 20% cięższy, WYGRYWASZ w normalnym samochodzie, ponieważ samochód może być tylko o 5% cięższy, a zatem będzie miał szybszy czas od zera do 100K.

— Autystyczny

1

@Autystyczny samochód z lżejszym silnikiem może być bardziej zwrotny, lepiej się manewrować i mieć lepszy rozkład masy, więc może faktycznie być szybszy w zakrętach, co może oznaczać, że na niektórych drogach czasy od punktu do punktu są krótsze. Stare silniki Twin Spark w Alfie Romeo wykorzystywały bloki stopów. Oznaczało to, że zużywali więcej oleju, ponieważ zginali się przy dużym użyciu, ale sposób, w jaki te samochody były obsługiwane, był ostry jak brzytwa.

— Steve Matthews,

@TafT: Masz rację, że to nic nowego, Hillman Imp z 1963 roku miał silnik aluminiowy.

— RedGrittyBrick

@Autystycznie, jeśli odwołujesz się do mojego komentarza z 10%, ostrożnie sformułowałem go jako „Jeśli twój samochód z żelaznym silnikiem jest o 10% mocniejszy, ale o 20% cięższy”, tak że mówiłem o masie i mocy całego samochodu, a nie tylko silnik. Przepraszam, jeśli to nie było wystarczająco jasne. Jak inni wskazywali, gdzie zmienia się również ciężar, prowadzenie samochodu, więc nie zawsze jest tak proste, ponieważ cięższe oznacza wolniejsze przyspieszenie lub większą przyczepność, nawet bez zmiany mocy.

— TafT

19

Podałeś już główną przyczynę bloków aluminiowych, jaką jest zmniejszenie masy. To samo rozumowanie doprowadziło Forda do produkcji ciężarówek serii F z aluminiowym nadwoziem: zmniejszenie masy oznacza lepszą oszczędność paliwa. Obecnie większość producentów stosuje aluminium w różnych miejscach, aby zmniejszyć całkowitą masę pojazdu. Jeśli chodzi o rdzewienie, zwykle nie jest to problem na żeliwnych blokach, ponieważ jego życie spędza się pod osłoną. Tylko wtedy, gdy pozostanie w żyłach, cierpi ten los.

Ponieważ zmniejszasz masę z przodu pojazdu, w większości przypadków może to również zapewnić lepsze odchylenie od masy. W przypadku pojazdów, które zajmują się wyśrodkowaniem ciężaru pojazdu (tj .: Korweta), zdjęcie 110 funtów z przodu samochodu (kiedy przeniosły się na silnik LS1 i warianty) bardzo pomogło w tym przejściu (przeniesienie skrzyni biegów do pomógł również tył samochodu). Może to zapewnić lepsze podejście do pokonywania zakrętów i pomóc w manierach o nadmiernej / niskiej sterowności.

Istnieją trzy główne zalety (o których myślę) w stosunku do bloku żeliwnego w porównaniu do bloku aluminiowego:

Stabilność wymiarowa: aluminium rośnie podczas procesu ogrzewania bardziej niż żelazo. Dlatego w blokach aluminiowych muszą być wbudowane dodatkowe środki ostrożności, aby przeciwdziałać temu warunkowi i zapobiegać problemom.
Brak tulei cylindrowych : jeśli kiedykolwiek chcesz odbudować blok aluminiowy, w którym tuleje cylindrowe są wznoszone, należy je wymienić. Jest to duży koszt obróbki w porównaniu do konieczności wiercenia cylindrów w bloku żeliwnym.
Koszt: Żeliwo jest stosowane w przemyśle od wielu lat i jest dość łatwe do wyprodukowania. Z drugiej strony aluminium kosztuje znacznie więcej w przypadku rafinacji rudy boksytu. Tylko w samych materiałach koszt jest większy. Następnie spójrz na koszt tulei cylindrowych i specjalnych procesów odlewania, które należy zastosować, aby uzyskać prawidłowy blok aluminiowy, a koszt idzie jeszcze wyżej. Występuje jednak pewien kompromis w procesie nagrzewania (nie wymaga tyle energii, aby stopić aluminium kontra żeliwo), a aluminium jest łatwiejsze do obróbki (mniejsze zużycie obrabiarki / osprzętu przeciwko żeliwu) .

Nie jestem pewien, dlaczego uważasz, że dowolny blok żeliwny będzie mocniejszy niż jakikolwiek blok aluminiowy? Wszystko zależy od silnika, na który patrzysz i od tego, co producent zrobił w dziedzinie wydajności. Jeśli próbujesz tylko porównać oba, jest to decyzja, którą musisz podjąć samodzielnie.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
źródło

Ładnie napisz jak zwykle, nie mówię, że żeliwo jest mocniejsze, biorąc pod uwagę wybór między dwoma silnikami dla konkretnego modelu, na przykład jeden samochód ma 1-litrowy silnik żeliwny o mocy 70 KM, a drugi to pełne aluminium o mocy 64 KM , który byłby lepszy wybór? biorąc pod uwagę, że oba koszty są takie same dla konsumenta?

— Shobin P.

1

@Anarach - nie wiem, że ani ja, ani nikt nie potrafię odpowiedzieć na pytanie. Spójrz na inne czynniki związane z silnikami, takie jak przebieg paliwa. Dowiedz się, co oznacza dla Ciebie najwięcej. Czy to jest, czy waga, wydajność? Bloki żeliwne zwykle wytrzymają dłużej niż aluminium, ale zależy to również od tego, kto produkuje silnik. To naprawdę bzdura.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

5

Kolejną zaletą żeliwa jest to, że łatwiej go zaprojektować. Kiedy pracowałem dla dostawcy firmy samochodowej, każdego roku przerzucaliśmy kilka żeliwnych bloków na proste „czy coś spieprzyliśmy?” testowanie i kilka aluminiowych bloków dla „co tym razem poszło nie tak ?” testowanie.

— Mark

Chciałbym dodać, że bloki aluminiowe mogą się przekręcać podczas intensywnego użytkowania, co może prowadzić do większego zużycia oleju niż równoważny blok żeliwny. Moja stara ojcowie Alfa Romeo 155 2.0 Twinspark była znana z tego, że zużywała do pół litra oleju w jednym BARDZO entuzjastycznym przejeździe 50 mil, podczas gdy moja Lancia Dedra 2.0 SE (ten sam podstawowy samochód, ale z silnikiem Fiat / Lancia Twincam) nie cierpiała z powodu gdziekolwiek w pobliżu tego poziomu zużycia oleju.

— Steve Matthews

@ SteveMatthews - Myślę, że miałoby to więcej wspólnego z projektowaniem niż z wyginaniem. Aluminium jest dość sztywne. Tak sztywny, że sprawia, że taśmy naprężające są łatwiejsze niż żeliwo. Nie mówię, że się mylisz, po prostu mówię, że może być tutaj o wiele więcej zaangażowanych niż tylko to, z czego wykonany jest blok.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

8

Pod względem właściwości materiału odlew aluminiowy będzie zwykle lżejszy dla uzyskania równoważnej wytrzymałości i powinien być łatwiejszy do schłodzenia.

Wiele wad aluminium sprowadza się do problemów produkcyjnych. Odlewy aluminiowe są potencjalnie podatne na defekty i chociaż aluminium jest miękkie, nie jest tak łatwe w obróbce jak żeliwo, szczególnie w zakresie tolerancji wymaganych dla silnika. Podobnie jego miękkość oznacza, że wszelkie powierzchnie nośne muszą być formowane z wkładkami (tuleje cylindrowe zostały już wspomniane w innej odpowiedzi), a nie tylko obrabiane z odlewu. Z tego samego powodu powierzchnie współpracujące, takie jak głowice cylindrów i połączenia kolektorów, są bardziej podatne na uszkodzenia podczas montażu i konserwacji, podobnie jak gwinty podatne na zdzieranie i zatarcie.

Dla porównania, żeliwo ma tę szczególną właściwość, że można tworzyć hartowane powierzchnie w odlewach poprzez umieszczenie płyt chłodzących w formie, aby utworzyć odporne na zużycie powierzchnie łożysk. Żeliwo ma również doskonałą stabilność wymiarową i dobre właściwości pochłaniania wibracji.

Chociaż uważamy aluminium za „nie rdzewiejące”, korozja może stanowić duży problem w blokach aluminiowych. Jednym z powodów jest to, że kontakt aluminium i stali może powodować korozję galwaniczną, co jest szczególnym problemem, gdy masz takie rzeczy jak tuleje cylindrowe i kołki, które muszą być wykonane ze stali.

— Chris Johns
źródło

5

Z praktycznego punktu widzenia

Mój 04 VW GTI ma aluminiowy blok i turbosprężarkę, a jedną rzeczą, o której należy pamiętać, jest aluminium bardziej miękkie niż żeliwo i łatwiej jest go rozebrać lub zabliźnić. Mam doświadczenie z pierwszej ręki w rozbijaniu otworów na kołki w turbosprężarce do dolnej rury. Czasem żałowałeś, że to żeliwo. Wyobrażam sobie również, że byłoby bardziej podatne na problemy z kompresją z powodu szybszego niszczenia niż żeliwo.

Tylko moje punkty spod maski.

Dodatkowa waga przed samochodem słyszana w Nowej Anglii jest prawdopodobnie bardziej korzystna, ponieważ powinna pomóc w trakcji na drodze w śliskich warunkach.

— Devin Gleason Lambert
źródło

W rzeczywistości twój GTI miał szary żeliwny blok. Głowa, do której przyłącza się turbo / kolektor, to AL.

— draksia

Och, wow, zawsze myślałem, że to aluminium. W każdym razie nadal uważam, że moja odpowiedź wciąż jest ważna.

— Devin Gleason Lambert

W śliskich warunkach chcesz mieć większy ciężar na tylnych kołach, a nie na przednim kole (tam, gdzie zwykle znajduje się silnik).

— Dmitrij Grigoriew

Jeśli jest to pojazd z napędem na tylne koła, tak. jeśli jest to pojazd z napędem na przednie koła, umieść ciężar z przodu. Dlatego ciężarówki z napędem 2WD umieszczają worki z piaskiem z tyłu, aby pomóc w trakcji w zimie.

— Devin Gleason Lambert

Czy mówisz o ciężarówkach bez abs?

— Dan Z

4

Istnieje również zagęszczone żelazo grafitowe, pojazdy używają tej nowej alternatywy od 2004 roku. Pozwala to cząsteczkom tworzyć gęstszą matrycę po schłodzeniu, co zapewnia zalety żelaza (znacznie dłużej) i aluminium. zapalniczka.)

— Jerome Wiley Segovia
źródło

Witamy w Mechanics.SE! Chociaż zgadzam się z twoją oceną, nie jestem pewien, jak to właściwie odpowiada na pytanie o aluminium w żeliwie?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1

Pomaga w zapewnieniu kontekstu i być może informuje plakat, że istnieją dodatkowe informacje, których mogliby nie mieć, zadając pierwotne pytanie. Jak pytanie o podział demokratyczno-republikański w Senacie. A potem ktoś pisze: „no cóż, być może nie wiedziałeś o tym, ale tak naprawdę jest dwóch senatorów zarejestrowanych jako Niezależni”.

— Jerome Wiley Segovia

Rozumiem skąd pochodzisz. Pamiętaj jednak, że Stack Exchange dotyczy odpowiedzi na pytanie PO. Ponieważ OP nie pyta o alternatywy dla aluminium lub żeliwa, twoja odpowiedź nie ma tutaj miejsca ... nie ma znaczenia dla łańcucha odpowiedzi. Proszę sobie uświadomić, że nie wyrzucam cię z powodu twojej odpowiedzi, po prostu próbuję pomóc ci zrozumieć, jak działa Stack Exchange. Więcej informacji na temat odpowiadania na pytania można znaleźć w Centrum pomocy .

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

3

Silniki aluminiowe mają również lepsze przenoszenie ciepła, co może zmniejszyć gorące punkty silnika i tendencję do stukania.

Gdy limit mocy jest stukany silnikiem, co często ma miejsce, silniki aluminiowe o tych samych specyfikacjach / wymiarach byłyby bardziej odporne na stukanie i mogłyby mieć większą moc. Na przykład, przy większej odporności na stukanie, jedną z najczęściej wykonywanych czynności jest zwiększenie kompresji / doładowania / wyprzedzenia zapłonu w celu zwiększenia mocy wyjściowej silnika.

Jeśli wszystkie ustawienia silnika pozostaną takie same, na przykład gdy regulacja silnika nie zostanie dostosowana do zmiany materiałów, żeliwo prawdopodobnie zwiększy niewielką moc. Dzieje się tak, ponieważ żeliwna komora spalania kradnie mniej ciepła podczas procesu spalania, a więcej ciepła zostanie zaoszczędzone na rzeczywistą pracę.

Mocniejszy blok silnika z żeliwa byłby korzystny w pewnych szczególnych okolicznościach, w których silnik jest ograniczony siłą częściową zamiast stukania, taki jak silnik z metanolem o wymuszonym indukcyjnym niskim sprężeniu z dużymi ilościami doładowania i azotem.

— Netduke
źródło

2

Czy możesz lepiej zakwalifikować swój drugi akapit? Wygląda na to, że mówisz, że aluminiowy blok jest w stanie wytworzyć więcej mocy niż żelazny blok?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1

Powiedziałbym, że jest to raczej niedokładne, głowice cylindrów AL zdecydowanie zmniejszają prawdopodobieństwo wystąpienia gorącego punktu w porównaniu do żeliwa, ale w bloku nie powinno to naprawdę mieć żadnej różnicy, prawie cały blok jest zakryty tłokiem, gdy dociera do gorąca część. Również AL w przeważającej części mają żeliwne wkładki.

— draksia

Oczywiście mieszanie elementów silnika z aluminium i żeliwa miałoby inne wyniki. Nie porównuję tutaj tylko bloku silnika lub poszczególnych elementów ... przez silnik aluminiowy mam na myśli aluminiową głowicę i blok, a przez silnik żeliwny zakładam, że oznacza to żelazne głowice i blok.

— Netduke

@draksia: Wygląda na to, że większość niemieckich producentów wybiera Alusil w kierunku silników bez wkładki . Nie jestem pewien, dlaczego więcej producentów nie dołącza do tej imprezy, wydaje się, że byłoby to o wiele prostsze niż wciskanie wkładek.

— TMN

Historycznie było wiele problemów z powłokami nikasil lub alusil. Zasadniczo też nie są one wymienne.

— draksia

2

Jak już wspomniano wcześniej: aluminium jest lżejsze (sg 2,5 zamiast 7,8 kg / l) ma lepszą przewodność cieplną, ale jest droższe w produkcji, ale tańsze w recyklingu. Odlew aluminiowy można naprawić przez spawanie, nawet przykłady odlanych i spawanych wyjść silników. (Silniki V8 do V6 ampułkowane przez Rovera Metro do rajdów w latach osiemdziesiątych) Normalne żeliwo (żeliwo szare płytkowe) jest tańsze, łatwiejsze do odlewania, ma niższe właściwości mechaniczne i lepsze tłumienie drgań. Żeliwo jest trudne do naprawy przez spawanie. Żeliwo sferoidalne jest znacznie mocniejsze, ale ma znacznie niższą zdolność tłumienia drgań mechanicznych. (tyłek wciąż odlany z aluminium). Z biegiem lat dokonano przeniesienia ze wszystkich silników z żeliwa szarego (nawet z żeliwnymi tłokami) (całkowita pojemność cylindra 40 KM / litr) do żeliwnych bloków cylindrów z głowicami aluminiowymi (50-60 KM / L, do wszystkich silników aluminiowych (blok cylindrów plus głowica) do 80 KM / L (silniki atmosferyczne) Obecnie istnieje tendencja do przechodzenia na żeliwo sferoidalne ze względu na koszty i komfort) W samochodach o wysokich osiągach silniki aluminiowe (do 140 KM / l atmosferyczne) nadal są ulubionymi ze względu na oszczędność masy i wydajność chłodzenia, dzięki czemu koszty są mniej istotne. Z pozdrowieniami, Jurgen Prinsen, inżynier metalurgiczny i spawalniczy, Petrolhead i właściciel kilku włoskich samochodów (Alfa Romeo (bokserki, proste 4 silniki Nord i silniki V6 Busso) i Ferrari 456 (silnik 5.5L V12 116B) ze względu na oszczędność masy i wydajność chłodzenia, dzięki czemu koszty są mniej istotne. Z pozdrowieniami, Jurgen Prinsen, inżynier metalurgiczny i spawalniczy, Petrolhead i właściciel kilku włoskich samochodów (Alfa Romeo (bokserki, proste 4 silniki Nord i silniki V6 Busso) i Ferrari 456 (silnik 5.5L V12 116B) ze względu na oszczędność masy i wydajność chłodzenia, dzięki czemu koszty są mniej istotne. Z pozdrowieniami, Jurgen Prinsen, inżynier metalurgiczny i spawalniczy, Petrolhead i właściciel kilku włoskich samochodów (Alfa Romeo (bokserki, proste 4 silniki Nord i silniki V6 Busso) i Ferrari 456 (silnik 5.5L V12 116B)

— Jurgen Prinsen
źródło

0

Z punktu widzenia pojemności cieplnej silniki żeliwne zajmą więcej czasu na ogrzanie, ale także więcej czasu na ochłodzenie. Powiedzmy, że zatrzymasz silnik po jeździe i uruchomisz go ponownie za kilka godzin, blok żeliwny będzie znacznie cieplejszy niż stopowy, a jeśli zrobisz to wiele razy, będziesz miał znacznie mniej rozgrzania / ochłodzenia cykli, co jest lepsze dla żywotności silnika. Jest to jeden z czynników wpływających na żywotność silnika żeliwnego w porównaniu do podobnych silników aluminiowych.

— oryades
źródło