Aluminiummotor vs. Gusseisenmotor

Sie haben bereits den Hauptgrund für die Aluminiumblöcke genannt, nämlich die Gewichtsreduzierung. Es ist derselbe Grund, der Ford dazu veranlasst hat, seine LKWs der F-Serie mit einer Aluminiumkarosserie zu produzieren: Gewichtsreduzierung ist gleichbedeutend mit einer besseren Kraftstoffeinsparung. Die meisten Hersteller verwenden heute Aluminium an verschiedenen Stellen, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren. Was das Rosten angeht, so ist dies bei Gusseisenblöcken normalerweise kein Problem, da sie ihr Leben unter einer Abdeckung verbringen. Nur wenn er den Elementen ausgesetzt ist, erleidet er dieses Schicksal.

Da Sie das Gewicht im vorderen Bereich des Fahrzeugs reduzieren, kann dies in den meisten Fällen auch zu einer besseren Gewichtsverteilung führen. Bei Fahrzeugen, bei denen es um die Zentrierung des Fahrzeuggewichts geht (z.B. Corvette), hat das Abnehmen von 110 Pfund an der Vorderseite des Fahrzeugs (bei der Umstellung auf den LS1-Motor und andere Varianten) sehr geholfen (auch das Verlegen des Getriebes an die Rückseite des Fahrzeugs hat geholfen). Dies kann zu einem besseren Kurvenverhalten führen und hilft bei Über-/Untersteuerungsmanierismen.

Es gibt drei Hauptvorteile (die ich mir vorstellen kann) für einen Gusseisenblock gegenüber einem Aluminiumblock:

• Dimensionsstabilität: Aluminium wächst während des Erwärmungsprozesses stärker als Eisen. Daher müssen bei Aluminiumblöcken zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um diesem Umstand entgegenzuwirken und Probleme zu vermeiden.
• Keine Zylinderlaufbuchsen: Wenn Sie jemals einen Aluminiumblock wieder aufbauen wollen, bei dem die Zylinderlaufbuchsen getoastet sind, müssen sie ersetzt werden. Dies ist ein großer Bearbeitungsaufwand im Vergleich zum einfachen Aufbohren der Zylinder in einem Gussblock.
  
• Kosten: Gusseisen wird seit vielen Jahren in der Industrie verwendet und ist relativ einfach zu produzieren. Aluminium hingegen kostet sehr viel mehr, um es aus Bauxit-Erz zu raffinieren. Allein bei den Materialien sind die Kosten höher. Wenn man dann noch die Kosten für die Zylinderlaufbuchsen und die speziellen Gussverfahren betrachtet, die eingesetzt werden müssen, um den Aluminiumblock korrekt herzustellen, steigen die Kosten noch weiter an. Es gibt jedoch einen gewissen Kompromiss beim Erhitzungsprozess (es wird nicht so viel Energie benötigt, um Aluminium im Vergleich zu Gusseisen zu schmelzen), und Aluminium ist einfacher zu bearbeiten (weniger Verschleiß an den Maschinenwerkzeugen/Vorrichtungen im Vergleich zu Gusseisen).
  

Ich bin mir nicht sicher, warum Sie glauben, dass ein Gusseisenblock leistungsfähiger sein wird als ein Aluminiumblock? Das hängt alles von dem Motor ab, den Sie betrachten und was der Hersteller im Bereich der Leistung getan hat. Wenn Sie nur versuchen, die beiden zu vergleichen, ist das eine Entscheidung, die Sie selbst treffen müssen.

In Bezug auf die Materialeigenschaften ist ein Aluminiumgussstück bei gleicher Festigkeit tendenziell leichter und sollte einfacher zu kühlen sein.

Viele der Nachteile von Aluminium liegen in der Herstellung begründet. Aluminiumgussteile sind potenziell fehleranfällig, und obwohl Aluminium weich ist, lässt es sich nicht so leicht bearbeiten wie Gusseisen, insbesondere nicht mit den für einen Motor erforderlichen Toleranzen. Ebenso bedeutet seine Weichheit, dass alle Lagerflächen mit Einsätzen geformt werden müssen (Zylinderlaufbuchsen wurden bereits in einer anderen Antwort erwähnt) und nicht einfach aus dem Guss herausgearbeitet werden können. Aus dem gleichen Grund sind Passflächen wie Zylinderköpfe und Krümmeranschlüsse anfälliger für Beschädigungen bei der Montage und Wartung, und das Gleiche gilt für Gewinde, die anfällig für Ablösungen und Festfressen sind.

Im Vergleich dazu hat Gusseisen die besondere Eigenschaft, dass man in einem Gussstück gehärtete Oberflächen erzeugen kann, indem man Kühlplatten in die Form legt, um verschleißfeste Auflageflächen zu schaffen. Außerdem hat Gusseisen eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität und gute schwingungsdämpfende Eigenschaften.

Obwohl wir denken, dass Aluminium “nicht rostet”, kann Korrosion tatsächlich ein großes Problem bei Aluminiumblöcken sein. Ein Grund dafür ist, dass der Kontakt zwischen Aluminium und Stahl zu galvanischer Korrosion führen kann, was ein besonderes Problem darstellt, wenn Dinge wie Zylinderlaufbuchsen und Bolzen aus Stahl hergestellt werden müssen.

Von einem praktischen Punkt,

Mein 04 VW GTI hat einen Aluminium-Block und Turbo, und eine Sache im Auge zu behalten ein Aluminium ist weicher als Gusseisen und ist leichter zu Streifen, oder Narbe. Ich habe aus erster Hand die Erfahrung gemacht, dass die Bolzenlöcher, die in den Turbo zum Downpipe gehen, abgenutzt sind. Manchmal wünschte man sich, es wäre Gusseisen. Ich könnte mir auch vorstellen, dass es anfälliger für Kompressionsprobleme ist, da es sich schneller abbaut als Gusseisen.

Das sind nur meine Punkte unter der Motorhaube.

Außerdem ist das zusätzliche Gewicht vor dem Fahrzeug, wie man in Neuengland hört, wahrscheinlich eher von Vorteil, da es die Traktion auf der Straße bei rutschigen Bedingungen verbessern sollte.

Es gibt auch verdichtetes Graphit-Eisen, Fahrzeuge haben diese neue Alternative seit 2004 verwendet. Es ermöglicht den Molekülen, beim Abkühlen eine dichtere Matrix zu bilden, die sowohl die Vorteile von Eisen (viel länger haltbar) als auch die Vorteile von Aluminium (viel leichter) bietet.

Aluminium-Motoren haben auch eine bessere Wärmeübertragung, die Hot Spots im Motor und die Klopfneigung reduzieren kann.

Wenn die Leistungsgrenze das Klopfen des Motors ist, was oft der Fall ist, sind Aluminiummotoren mit den gleichen Spezifikationen/Abmessungen klopffester und können tendenziell mehr Leistung erbringen. Bei höherer Klopffestigkeit wird zum Beispiel häufig die Verdichtung/Boost/Zündvorverstellung erhöht, um die Leistung des Motors zu steigern.

Wenn alle Motoreinstellungen gleich bleiben, z. B. wenn das Motortuning nicht an die veränderten Materialien angepasst wird, würde das Gusseisen wahrscheinlich eine kleine Menge mehr Pferdestärken erzeugen. Dies geschieht, weil der Gusseisen-Brennraum während des Verbrennungsvorgangs weniger Wärme entzieht und mehr Wärme für die eigentliche Arbeit erhalten bliebe.

Ein stärkerer Motorblock aus Gusseisen wäre unter bestimmten Umständen von Vorteil, bei denen der Motor durch die Bauteilfestigkeit und nicht durch Klopfen begrenzt wird, wie z. B. bei einem Methanolmotor mit niedriger Verdichtung, der mit großen Mengen an Ladedruck und Stickstoff betrieben wird.

Wie bereits erwähnt: Aluminium ist leichter (sg 2,5 statt 7,8 kg/l), hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit, ist aber teurer in der Herstellung, dafür aber günstiger im Recycling. Aluminiumguss kann durch Schweißen repariert werden, es gibt sogar Beispiele für gegossene und geschweißte Motoren. (Rover Metro amputierte V8- zu V6-Motoren für Rallyes in den achtziger Jahren) Normales Gusseisen (lamellarer Grauguss) ist billiger, einfacher zu gießen, hat geringere mechanische Eigenschaften und bessere Schwingungsdämpfungseigenschaften. Gusseisen ist schwer durch Schweißen zu reparieren. Sphäroguss ist viel stärker, hat aber ein viel geringeres mechanisches Dämpfungsvermögen für Schwingungen. (Stumpf noch über Aluminiumguss). Im Laufe der Jahre ging man von reinen Graugussmotoren (mit gleichmäßigen Graugusskolben) (40PS/Liter Gesamtzylinderinhalt) zu Grauguss-Zylinderblöcken mit Aluminiumköpfen (50-60PS/L, zu reinen Aluminiummotoren (Zylinderblock plus Kopf) bis zu 80PS/L (atmosphärische Motoren). Heutzutage gibt es eine Tendenz, aus Kosten- und Komfortgründen zu Sphäroguss zu wechseln) In Hochleistungsautos sind Aluminiummotoren (bis zu 140PS/L atmosphärisch) immer noch der Favorit, wegen der Gewichtsersparnis und der Kühlkapazität, wodurch die Kosten weniger relevant sind. Mit freundlichen Grüßen, Jurgen Prinsen, Metallurgie- und Schweißtechniker, Petrolhead und Besitzer mehrerer italienischer Autos (Alfa Romeo (Boxer, Reihen 4 Nord-Motoren und V6 Busso-Motoren) und Ferrari 456 (5.5L V12 116B Motor)

Von der Wärmekapazität her gesehen, brauchen Gusseisenmotoren mehr Zeit zum Aufwärmen, aber auch mehr Zeit zum Abkühlen. Sagen wir, Sie stoppen den Motor nach der Fahrt und starten ihn in ein paar Stunden wieder, wird der Gusseisenblock viel wärmer sein als der aus Aluminium, und wenn Sie dies mehrmals tun, haben Sie viel weniger Aufwärm-/Abkühlzyklen, was besser für die Lebensdauer des Motors ist. Dies ist einer der Faktoren für die Langlebigkeit von Gusseisenmotoren im Vergleich zu ähnlichen Aluminiummotoren.