密歇根州奥本希尔斯市——尽管最近的焦点是电力传动系统,但汽车制造商还没有准备好在老式的内燃机上认输。工程师们正在研究如何在不牺牲性能的情况下,利用2.0升涡轮增压四缸发动机等小型发动机提高效率。

要做到这一点,就需要使用更多的压力(升压)和更高的压缩比。然而,这样做会在汽缸盖中产生更多的热量,这在内燃机中是温度最高的。

一个主要的挑战是克服传统用于气缸盖的铝合金的强度和热极限。这些合金被称为319和356级,在华氏392度以上开始严重削弱。

FCA和橡树岭国家实验室认为他们有解决办法。他们最近开发了一种新的铝合金,其强度可达572华氏度。

除了在高温下保持坚固之外,这种新合金还可以使用现有的技术进行铸造和加工,成本仅比目前的材料高出7%。

这种被称为16HT或ACMZ的新合金可以帮助工程师缩小气缸盖上的“桥”区域,即阀门、火花塞和直接喷油器之间的金属区域。缩小桥架可以腾出空间来安装更大的气门,甚至是第二个火花塞,让工程师能够灵活地调整发动机,以达到性能和效率的平衡。

ACMZ与当今的汽车铝合金有一个关键区别——它不使用硅作为增强部件。ACMZ使用的是铜。

FCA高级动力系统工程高级经理格雷格•布莱克(Gregg Black)表示:“用铜制成的铝合金并不新鲜。”“然而,它们价格昂贵、产量低,而且尚未在汽车工业中使用,因为铸件在凝固过程中容易产生小裂纹,这一问题被称为热裂。

布莱克说:“当我们专注于铜的时候,其他业内人士几乎对我们一笑置之,说我们永远不可能做到这一点。”“我们知道有竞争,包括在橡树岭国家实验室工作的其他团队,但我们在这方面胜过所有人。”

ACMZ出现在生产引擎中还需要几年时间。但是,已经有100多个缸盖用这种合金铸造,采用的是目前的生产设计。一些原型也经历了数百小时的测功机测试。

用ACMZ制造的铸件已经在当前生产气缸盖所用的相同设备上进行了加工,以证明新合金与当今的制造技术兼容。布莱克表示,ACMZ生产过程中唯一可能发生的变化是在铸件铸造后对热处理炉进行精炼。