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Moteur en aluminium vs moteur en fonte
Question
Quel est l'avantage des moteurs en aluminium par rapport au moteur en fonte à part le fait de rouiller et de réduire le poids.
Les constructeurs aiment se vanter de leurs tout nouveaux moteurs en aluminium, cela signifie-t-il vraiment quelque chose pour le client ?
Devrais-je acheter un moteur en fonte légèrement plus puissant ou le moteur en aluminium moins puissant ?
Réponse acceptée
Vous avez déjà indiqué la raison principale des blocs en aluminium qui est la réduction de poids. C'est le même raisonnement qui a conduit Ford à produire ses camions de la série F avec une carrosserie en aluminium : une réduction de poids équivaut à une meilleure économie de carburant. La plupart des fabricants utilisent aujourd'hui de l'aluminium à divers endroits pour réduire le poids total du véhicule. En ce qui concerne la rouille, ce n'est généralement pas un problème sur les blocs en fonte car sa vie est passée à l'abri. Ce n'est que lorsqu'il est laissé aux éléments qu'il subit ce sort.
Étant donné que vous réduisez le poids à l'avant du véhicule, cela peut dans la plupart des cas également fournir un meilleur biais de poids. Pour les véhicules soucieux de centrer le poids du véhicule (c'est-à-dire la Corvette), le retrait de 110 lb à l'avant de la voiture (lorsqu'ils sont passés au moteur LS1 et aux variantes) a beaucoup aidé dans cette transition (en déplaçant la transmission vers l'arrière de la voiture a également aidé). Cela peut fournir une meilleure attitude dans les virages et aider avec les manières de sur/sous-virer.
Il y a trois avantages principaux (que je peux imaginer) pour un bloc en fonte par rapport à un bloc en aluminium :
- Stabilité dimensionnelle : l'aluminium pousse plus pendant le processus de chauffage que fait du fer. Des précautions supplémentaires doivent donc être intégrées dans les blocs en aluminium afin de contrer cette condition et d'éviter les problèmes.
- Pas de chemises de cylindre : si vous souhaitez jamais reconstruire un bloc en aluminium où se trouvent les chemises de cylindre toasts, ils doivent être remplacés. Il s'agit d'une dépense d'usinage importante par rapport au simple alésage des cylindres dans un bloc en fonte.
- Coût : La fonte est utilisée dans l'industrie depuis de nombreuses années et est assez facile à produire. L'aluminium, en revanche, coûte beaucoup plus cher à raffiner à partir du minerai de bauxite. Rien que pour les matériaux, le coût est plus élevé. Ensuite, regardez le coût des chemises de cylindre et des procédés de moulage spéciaux qui doivent être utilisés pour obtenir le bloc d'aluminium correct et le coût est encore plus élevé. Il existe cependant un compromis dans le processus de chauffage (ne prend pas autant d'énergie pour faire fondre l'aluminium par rapport à la fonte), et l'aluminium est plus facile à usiner (moins d'usure de la machine-outil/des montages par rapport à la fonte) .
Je ne sais pas pourquoi vous pensez qu'un bloc en fonte donné sera plus puissant que n'importe quel bloc en aluminium ? Tout dépend du moteur que vous regardez et de ce que le fabricant a fait dans le domaine des performances. Si vous essayez simplement de comparer les deux, c'est une décision que vous devrez prendre vous-même.
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En termes de propriétés matérielles, une pièce moulée en aluminium aura tendance à être plus légère pour une résistance équivalente et devrait être plus facile à refroidir.
Beaucoup des inconvénients de l'aluminium sont dus à des problèmes de fabrication. Les pièces moulées en aluminium sont potentiellement sujettes aux défauts et bien que l'aluminium soit mou, il n'est pas aussi facile à usiner que la fonte, en particulier pour les types de tolérances requises pour un moteur. De même, sa douceur signifie que toutes les surfaces d'appui doivent être formées avec des inserts (les chemises de cylindre ont déjà été mentionnées dans une autre réponse) plutôt que simplement usinées à partir du moulage. Pour la même raison, les surfaces de contact telles que les culasses et les raccords de collecteur sont plus susceptibles d'être endommagées lors de l'assemblage et de l'entretien et il en va de même pour les filetages qui sont sujets au dénudage et au grippage.
En comparaison, la fonte a la propriété particulière que vous pouvez créer des surfaces durcies dans un moulage en plaçant des plaques de refroidissement dans le moule pour créer des surfaces d'appui résistantes à l'usure. La fonte a également une excellente stabilité dimensionnelle et de bonnes propriétés d'absorption des vibrations.
Bien que nous considérions l'aluminium comme « ne rouille pas », la corrosion peut en fait être un gros problème dans les blocs d'aluminium. L'une des raisons en est que le contact entre l'aluminium et l'acier peut provoquer une corrosion galvanique, ce qui est un problème particulier lorsque vous avez des éléments tels que des chemises de cylindre et des goujons qui doivent être fabriqués en acier.
D'un point de vue pratique,
Ma 04 VW GTI a un bloc et un turbo en aluminium, et une chose à garder à l'esprit qu'un aluminium est plus doux que la fonte et est plus facile à décaper, ou à cicatriser. J'ai une expérience de première main dans le traçage des trous de goujons qui vont dans le turbo jusqu'au tuyau de descente. Des fois où vous vouliez que ce soit en fonte. De plus, j'imagine qu'il serait plus sensible aux problèmes de compression en raison de sa décomposition plus rapide que la fonte.
Juste mes remarques sous le capot.
En outre, le poids supplémentaire devant le véhicule entendu en Nouvelle-Angleterre est probablement plus un avantage car il devrait aider à la traction sur le route dans des conditions glissantes.
Il existe également de la fonte à graphite compacté, les véhicules utilisent cette nouvelle alternative depuis 2004. Elle permet aux molécules de former une matrice plus dense lors du refroidissement, ce qui offre les avantages du fer (beaucoup plus longue durée) ainsi que les avantages de aluminium (beaucoup plus léger.)
Les moteurs en aluminium ont également un meilleur transfert de chaleur, ce qui peut réduire les points chauds du moteur et la tendance à cogner.
Lorsque la limite de puissance est le cognement du moteur, ce qui est souvent le cas, les moteurs en aluminium avec les mêmes spécifications/dimensions seraient plus résistants aux cognements et auraient tendance à être capables de plus de puissance. Par exemple, avec plus de résistance au cliquetis, une chose courante consiste à augmenter la compression/l'accélération/l'avance à l'allumage pour augmenter la puissance de sortie du moteur.
Si tous les paramètres du moteur restent les mêmes, par exemple lorsque le réglage du moteur n'est pas ajusté pour le changement de matériaux, la fonte produirait probablement un peu plus de puissance. Cela se produit parce que la chambre de combustion en fonte vole moins de chaleur pendant l'événement de combustion, et plus de chaleur serait conservée pour le travail réel.
Un bloc moteur en fonte plus solide serait un avantage dans certaines circonstances particulières où le moteur est limité par la force de la pièce au lieu du cliquetis, comme un moteur au méthanol à induction forcée à faible compression avec de grandes quantités de boost et de nitrous.
Comme déjà mentionné précédemment : l'aluminium est plus léger (sg 2,5 au lieu de 7,8 kg/l) a une meilleure conductivité thermique, mais est plus cher à produire, mais moins cher à recycler. La fonte d'aluminium peut être réparée par soudage, même des exemples de sorties de moteurs moulées et soudées. (Rover Metro a amputé les moteurs V8 à V6 pour les rallyes dans les années 80) La fonte normale (fonte grise lamellaire) est moins chère, plus facile à couler, a des propriétés mécaniques inférieures et de meilleures capacités d'amortissement des vibrations. La fonte est difficile à réparer par soudage. La fonte nodulaire est beaucoup plus résistante mais a une capacité d'amortissement mécanique des vibrations beaucoup plus faible. (butée encore sur fonte d'aluminium). Au fil des ans, le passage s'est fait de tous les moteurs en fonte grise (avec même des pistons en fonte) (cylindrée totale de 40 CV / litre) aux blocs-cylindres en fonte avec culasse en aluminium (50-60 CV/L, à tous les moteurs en aluminium ( bloc-cylindres plus culasse) jusqu'à 80 CV/L (moteurs atmosphériques) De nos jours, il existe une tendance à passer à la fonte nodulaire en raison des coûts et du confort) Dans les voitures hautes performances, les moteurs en aluminium (jusqu'à 140 CV/l atmosphérique) sont encore favori, en raison des économies de poids et de la capacité de refroidissement, ce qui rend les coûts moins pertinents. Cordialement, Jurgen Prinsen, Ingénieur métalurgique et soudage, Petrolhead et propriétaire de plusieurs voitures italiennes (Alfa Romeo (boxers, 4 moteurs Nord en ligne et moteurs V6 Busso) et Ferrari 456 (moteur 5.5L V12 116B)