汽車發(fā)動機設(shè)計中輕量化的主要方法有哪些？

汽車發(fā)動機設(shè)計中輕量化的主要方法包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料創(chuàng)新。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，有氣缸蓋集成排氣歧管、瘦身連桿、空心凸輪軸、缸體鑄造油道、3D 打印優(yōu)化結(jié)構(gòu)、曲軸和活塞輕量化等多種方式。材料創(chuàng)新方面，則有用鋁合金、鎂合金替代鑄鐵，缸孔噴涂技術(shù)，蠕墨鑄鐵缸體缸蓋的運用，以及非金屬材料如玻纖增強復(fù)合材料、塑料的合理使用。這些方法助力發(fā)動機實現(xiàn)更好的輕量化。

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，每一項舉措都蘊含著工程師們的智慧。氣缸蓋集成排氣歧管，將原本獨立的排氣歧管整合其中，不僅降低了排放、節(jié)省了油耗，還能有效減輕發(fā)動機重量，讓整車重心降低，為車輛的操控穩(wěn)定性加分。瘦身連桿，以 EA888 發(fā)動機連桿為例，在保證強度與剛性的關(guān)鍵前提下，對多處進行精準去重和優(yōu)化，實現(xiàn)了“輕裝上陣”。

空心凸輪軸，加工式、鑄造、組裝式三種方式各有千秋，像上汽大眾 EA888 采用的組合式空心凸輪軸，能減輕質(zhì)量 25 - 30%，既降低了成本，又達成了輕量化目標。缸體鑄造油道作為新型發(fā)動機的發(fā)展方向，借助組芯、立澆工藝，巧妙減小缸體質(zhì)量。3D 打印技術(shù)在發(fā)動機結(jié)構(gòu)優(yōu)化中嶄露頭角，雷諾卡車公司新發(fā)動機借此減少零部件數(shù)量，降低重量。曲軸和活塞的輕量化同樣不容忽視，上汽大眾、天津一汽夏利等在曲軸減重上成果豐碩，Borgo Nova 公司為 BMW 開發(fā)的特色活塞，讓活塞也踏上輕量化之路。

材料創(chuàng)新的舞臺上，鋁合金、鎂合金逐步替代鑄鐵材料，高強度結(jié)構(gòu)鋼在部分零部件上發(fā)揮作用。缸孔噴涂技術(shù)這一鋁合金加工工藝創(chuàng)新，為降低發(fā)動機重量立下汗馬功勞。蠕墨鑄鐵缸體缸蓋，雖加工困難，但力學(xué)性能優(yōu)越，能讓發(fā)動機輕 9%左右。非金屬材料的應(yīng)用更是錦上添花，玻纖增強復(fù)合材料油底殼、塑料進氣歧管，從細微處助力發(fā)動機輕量化。

總之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化與材料創(chuàng)新雙管齊下，多種方式相互配合，共同推動汽車發(fā)動機在輕量化道路上不斷前行，為汽車性能提升和節(jié)能減排帶來積極影響 。