Quali sono i vantaggi dei motori interamente in alluminio rispetto ai motori in ghisa?

2021-12-10

Il blocco cilindri del motore a benzina è diviso in ghisa e alluminio pressofuso. Confronta i vantaggi e gli svantaggi del cilindro in alluminio e del cilindro in ghisa:
1) Peso

Il peso specifico dell'alluminio è inferiore a quello della ghisa e il blocco cilindri in alluminio è molto più leggero con la premessa di soddisfare i requisiti di resistenza. Il motore è leggero, il che ha un effetto positivo sulla distribuzione del peso del veicolo, e anche il peso del veicolo è più leggero. Pertanto, a questo punto, dominano i cilindri in alluminio.

2) Volume

Per lo stesso motivo, il peso specifico dell'alluminio è piccolo e la resistenza strutturale dell'alluminio per unità di volume è inferiore a quella della ghisa, quindi i cilindri di alluminio hanno solitamente un volume maggiore. Il monoblocco dell'EA113/EA888 ha una distanza da centro a cilindro di 88 mm, mentre la versione esistente ha un diametro del cilindro fino a 82,5 mm. Fatta eccezione per il canale dell'acqua di raffreddamento, la parete del cilindro è in realtà piuttosto sottile. In questo modo l'intero motore risulta molto compatto e di piccole dimensioni. I cilindri in alluminio sono più difficili da ottenere questo effetto. A questo punto predomina il monoblocco in ghisa. [Supplemento: la resistenza alla trazione della ghisa duttile può essere superiore a 1000 MPa, mentre la resistenza alla trazione della lega di alluminio aeronautico 7075 è 524 MPa, la densità del ferro è 7,85 e la densità dell'alluminio è 2,7. Pertanto, per ottenere la stessa resistenza, il volume della lega di alluminio deve essere aumentato di circa uno. Volte, ma il peso è più leggero di circa il 40%]

3) Resistenza e robustezza alla corrosione

L'alluminio reagisce facilmente chimicamente con l'acqua prodotta durante la combustione e la sua resistenza alla corrosione non è buona quanto quella dei blocchi cilindri in ghisa, soprattutto per i motori sovralimentati con temperatura e pressione più elevate. E la conclusione precedente sul volume, d'altra parte, quando i requisiti di volume del motore sono relativamente piccoli, di solito è difficile ottenere la resistenza del blocco cilindri in ghisa con il blocco cilindri in alluminio. Pertanto, molti motori ad alta sovralimentazione utilizzano blocchi di ghisa, come (prima della nona generazione) 2.0L I4 da 286 CV di EVO (4G63), che sono sempre blocchi di ghisa. È noto anche il suo elevato limite di modificabilità. Se viene utilizzato un cilindro in alluminio, potrebbe non essere facile. A questo punto predomina il monoblocco in ghisa.

4) Costo

Il costo è naturalmente che il cilindro in alluminio è più costoso e non c'è nulla da spiegare. A questo punto predomina il monoblocco in ghisa.

5) Resistenza all'esplosione e dissipazione del calore

L'alluminio conduce il calore più velocemente, quindi ha buone prestazioni di raffreddamento, che possono aiutare il motore a ridurre la probabilità di combustione anomala. Allo stesso rapporto di compressione, i motori con cilindri in alluminio possono utilizzare benzina di qualità inferiore rispetto ai motori con cilindri in ghisa. A questo punto, il monoblocco in alluminio è dominante.

6) Coefficiente di attrito

Per ridurre l'inerzia delle parti alternative e aumentare la velocità di rotazione e la velocità di risposta, la maggior parte dei pistoni utilizza come materiale la lega di alluminio. Se anche la parete del cilindro è in alluminio, il coefficiente di attrito tra alluminio e alluminio è relativamente elevato, il che influisce notevolmente sulle prestazioni del motore. La ghisa non ha questo problema. A questo punto dominano i blocchi cilindri in ghisa. [Supplemento: alcuni motori cosiddetti "interamente in alluminio" utilizzano anche canne dei cilindri in ghisa]
Insomma:

Vantaggi dell'alluminio: leggerezza, buona dissipazione del calore;
Vantaggi del ferro: economico e durevole.