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宝马的轻结构合金材料发动机 |
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| http://cn.newmaker.com
9/11/2005 2:30:00 PM
佳工机电网
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 在付出了极高的研发费用和生产费用之后，宝马公司终于将金属锰作为一种材料用于了水冷发动机中。这种由锰－铝材料结合在一起的新型6缸发动机的机体质量减少了10kg。金属材料锰的比重只有1.74g/cm3，是轻结构设计中的最佳金属材料之一，但长期以来，其较差的机械加工性能、较差的热承载性能以及不易与冷却液接触的特性，使其作为发动机制造中的原材料受到了很大的限制。
宝马公司也不能完全解决这些难题，但是他们聪慧的工程师们却发明了一种方法：将承受工作载荷较大的气缸缸套与冷却水道“结合”成一个铝合金的铸件，即一个被他们称为“组件”的整体。这一组件的高度从曲轴中心到气缸盖，由金属锰材料制造的发动机机体紧紧地包裹着这些缸套水套组件，并在锰合金机体上制成加工油道、支承面和附助部件的安装面，机体的下部是由铝－锰材料制成的油底壳结合面。
由于锰－铝两种材料的膨胀系数不同，受热时会有不同的膨胀量，为此，宝马公司研制开发了一种新的铸造工艺技术专门解决膨胀量不同的问题。液态的金属锰熔液浇铸后“裹住”了铝合金的缸套水套组件，与它们共同冷却。铝合金缸套水套组件圆柱体上的叶片在冷却后形成了可靠的连接。
宝马公司的Landshut铸造厂目前正用强力的压铸机械生产着这种锰－铝机体。压铸机以1000bar（1bar＝105Pa）左右的压力将液态的锰熔液压入60t重的机体铸型中，整个压铸生产过程仅用时0.06s，铸造模型的合模力接近40 MN（相当于4000t压力）。浇铸后10s金属熔液已经凝固，两种材料也已经牢固地结合在了一起。
据宝马公司介绍，这种新的机体比灰铸铁材料的机体轻43％，比铝合金机体轻24％，锰、铝两种材料30%的密度差异在采用了新的铸造工艺技术后得以消除。
锰合金的机体中“隐藏”着铝合金的缸套水套组件
机体作为最大的汽车发动机零件，本身就减轻了10kg的重量，其他可以减重的零部件还有铝合金螺钉等。这些铝合金螺钉不仅重量轻，而且 膨胀系数与机体材料非常接近，具有更好的预紧性能。发动机的缸盖罩同样也是由锰合金制成的。
据宝马公司称，在采用了上述种种措施后，这一新的6缸直列式发动机成为目前重量最轻的发动机了。发动机的总重量为161kg，而发动机的总功率为190 kW，这使得发动机的单位重量功率明显的超出了1kW/kg，是这一档次轿车中最高的。
上述这些数字可以给人们留下深刻的印象，但是我们更要看到，工程师们为了减轻每一公斤重量而付出的极大努力。它们除了必须保证不因重量的减少而影响车辆的安全性、可靠性和驾驶的舒适性，而且在减轻重量的同时，在现代化的轿车中还必须将这些性能进一步提高。
汽车后货箱中的矿泉水容器以及每年仅仅使用几次的车顶行李架等等汽车附助装置，在这次“减重设计”中也全部省略了。减轻汽车重量的任务并不仅仅是汽车设计师的事情，也与每一个汽车消费者息息相关。
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