汽車及總成部件

汽車碳纖維復合材料發(fā)動機部件

在未來的幾十年中，為滿足更高的燃油經(jīng)濟性要求和排放標準，汽車制造商將繼續(xù)對汽車輕量化進行研究，但輕量化的實現(xiàn)不能以安全性、性能或耐久性為代價。

在汽車設計和制造中，隨著輕量化的需求越來越多，關(guān)于動力總成方面的輕量化技術(shù)將面臨挑戰(zhàn)，主要是由于材料和制造方面的限制。多材料輕量化汽車（MMLV）是由麥格納國際公司和福特汽車公司合作開發(fā)的美國能源部項目。該項目是為了研究一輛可乘坐5人轎車的輕量化潛力，以保證其性能和安全性。對原型車進行了制造，并進行了整車測試。通過對商業(yè)上可用的材料和生產(chǎn)工藝進行設計，使該款整車質(zhì)量減輕了364kg（23.5%），其1.0L 3缸發(fā)動機產(chǎn)生了明顯的環(huán)境效益，并減少了燃料消耗。

福特汽車公司曾與多家材料供應商合作設計應用于發(fā)動機的輕量化材料，使發(fā)動機罩蓋和油底殼質(zhì)量明顯減輕，并保證發(fā)動機有足夠強度來支撐發(fā)動機的其它部件。凸輪軸承采用碳纖維復合材料和新型的分缸頭設計，其有足夠強度來支撐凸輪軸。

該項目開發(fā)設計出了原型長碳纖維熱固性復合材料發(fā)動機部件，使發(fā)動機罩蓋質(zhì)量減輕24%，油底殼質(zhì)量減輕33%，同時也保證了發(fā)動機部件的結(jié)構(gòu)要求。PF30/5%碳纖維材料應用于發(fā)動機凸輪軸復合，可使氣缸蓋質(zhì)量減輕15%。PF30/5%碳纖維復合材料是一種可回收材料，既環(huán)保又安全。未來的設計將考慮碳纖維復合材料的含量對汽車部件強度和輕量化的影響。

未來的設計需要通過進一步的測試來證明碳纖維復合材料的強度性能。這些測試也能為汽車部件的優(yōu)化設計、成型和制造提供經(jīng)驗。

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

編譯：王維