宝马镁铝合金发动机的黯然退市

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1、宝马镁铝合金发动机的黯然退市  发布日期：2012-11-14  浏览次数：52   [ 进入技术论坛 ]更多1核心提示：在铝合金缸体已经十分成熟的应用在量产车上时，工程人员却依然在追求轻量化的道路上乐此不疲，其中宝马的镁铝合金缸体就是此目标  在铝合金缸体已经十分成熟的应用在量产车上时，工程人员却依然在追求轻量化的道路上乐此不疲，其中宝马的镁铝合金缸体就是此目标下的产物。它不仅仅是增加了金属镁那么简单，而且缸体材料也不是人们所理解的由镁和铝组成的合金那样，实际上，这背后隐藏着一些颇有意思的奥妙与玄机以及你所不知道

2、的事实。   衡量一台发动机可以有很多指标：峰值功率、峰值扭矩、最高转速、升功率等等，但是在我们疯狂崇拜动力参数的同时不可忽略一台发动机的重量。减低重量意味着可以降低车辆的油耗，同时在适当的位置减低重量还可以提升车辆的动力性和灵活性，所以这也凸显出发动机轻量化的重要性，特别是对于追求运动性与操控性的汽车品牌来说，每一公斤的减重都是工程人员所孜孜以求的。镁铝合金缸体最早由宝马量产并应用在自家的直列六缸自然吸气发动机N52上，按照官方的说法，这台发动机采用了镁铝合金复合式曲轴箱。我相信很多人可能会认为这种曲轴箱是由镁、

3、铝两种金属通过某种特殊的金属工艺融合在一起形成的合金组成，而实际上并非如此。   三种金属的特性对比 熔点密度膨胀系数 镁 648.9℃1.74g/cm³ 0.0026%/℃ 铝 660℃2.70g/cm³0.0023%/℃铁 1535℃7.86g/cm³ 0.0011%/℃     我们首先还是先来了解一下发动机结构的新材料——镁。按照元素周期表，金属镁排在铝的前面，其密度也仅有铝的2/3，所以无论镁还是镁合金都比广泛应用于发动机上的铝合金更轻。通常，纯镁并不适合做结构材料，作为结构材料应用的镁主要还是以镁合金或

4、者镁铝合金的形式存在。   镁合金是以镁为基础加入其它元素组成的合金，其特点是：密度小，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，同时镁合金还存在着很好的铸造特性，可以制造出各种较为复杂的压铸件，同时它还具有很好的切削特性，所以单从这几点来看，它非常适合做发动机结构的材料。    镁铝合金在第一次世界大战时最先被德国使用，它是用镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成。但是今天我们谈到的这台宝马N52发动机的镁铝合金缸体则并不是通过此种方法制成的。考虑到耐磨等金属特性，发动机的某些部位是无法使用镁材料的，比如气缸表面，所以N

5、52发动机的缸体采用了复合式的结构设计。其中缸体的内层由硅铝合金材料铸造而成，在此基础上，再在它的外层浇铸镁合金材料。   准确的说，它是由两种合金拼接而成的，而并不是先将两种金属进行物理或者化学的融合，再放到模具里进行浇铸，同时为了提高整体的强度，N52发动机的缸体采用了两件式的设计，其中上部件为刚才提到的镁铝合金复合式结构，下部件也就是底板结构为镁合金材质打造。● 如何防止不同金属间的电化学腐蚀   N52发动机的缸体为复合式镁铝合金，气缸盖则采用了铝合金材质，而气缸盖罩又采取了镁合金材质。由于镁是一种普通金属

6、，所以镁与发动机机中常用的铁和铝三者之间很容易发生电化学腐蚀，当镁与铝或者铁的接触面被水打湿时，就会出现所谓的接触腐蚀。   为了很好的解决这个问题，N52发动机在气缸盖与缸体之间设计了一个带有密封唇的密封垫（车主可以留意观察一下），该凸出的密封唇就是为了防止灰尘和水进入到接缝处，从而防止其接触到金属部件。虽然通过各种措施来减小电化学腐蚀现象的发生，但是在复杂的用车环境下，镁铝合金的复合式结构在寿命上依然无法媲美传统的铝合金缸体。   除了防腐蚀的问题外，工程人员还要解决不同金属的膨胀系数不同所可能导致的问题。我们

7、知道发动机的工作温度通常会有很大的跨度，所以也要考虑到组合在一起的不同金属之间的膨胀系数的问题。镁和铝的膨胀系数几乎相同，而且它们都是铁的两倍，由于膨胀系数差别较大，所以常规的钢制螺栓不能使用，发动机在由冷态到热态的转变过程中会出现螺栓松动的可能，而解决办法就是N52发动机在一些特殊部位使用了铝制螺栓。● 宝马全新的增压发动机已不再使用镁铝合金缸体    有很多车主在讨论宝马的增压发动机是否还在使用镁铝合金缸体，在这里可以明确的告诉大家，宝马现今的N54双涡轮增压发动机和普遍搭载在3系、5系等车型上的采用单涡轮双涡

8、管技术的N55发动机以及直列四缸的N20发动机都再次回归到传统的铝合金缸体，这主要是因为加入涡轮增压系统之后，由于驱动力矩较大，缸体需要单一一种材料制成，像N52上的复合式结构难以在强度上满足设计的需求。全文总结：    发动机缸体的重量在整机重量中占有较大的比重，从它入手进行轻量化的改进通常可以收到良好的效果。宝马的工程人员将两种合金通过物理的方法连结在一