Moteur en aluminium contre moteur en fonte

Vous avez déjà indiqué la raison principale des blocs d'aluminium, à savoir la réduction du poids. C'est le même raisonnement qui a conduit Ford à produire ses camions de série F avec une carrosserie en aluminium : la réduction de poids équivaut à une meilleure économie de carburant. Aujourd'hui, la plupart des constructeurs utilisent l'aluminium à différents endroits pour réduire le poids total du véhicule. En ce qui concerne la rouille, ce n'est généralement pas un problème sur les blocs de fonte car sa durée de vie est passée sous couvert. Ce n'est que lorsqu'il est laissé dans les éléments qu'il subit ce sort.

Puisque vous réduisez le poids à l'avant du véhicule, cela peut dans la plupart des cas fournir un meilleur biais de poids également. Pour les véhicules qui se préoccupent de centrer le poids du véhicule (ex : Corvette), le fait d'enlever 110 livres de l'avant de la voiture (lorsqu'ils sont passés au moteur LS1 et variantes) a beaucoup aidé dans cette transition (le fait de déplacer la transmission à l'arrière de la voiture a également aidé). Cela peut permettre d'améliorer l'attitude dans les virages et aider à corriger les comportements de survirage et de sous-virage.

Il y a trois avantages principaux (auxquels je peux penser) pour un bloc en fonte par rapport à un bloc en aluminium :

• Stabilité dimensionnelle : L'aluminium croît plus que le fer pendant le processus de chauffage. Des précautions supplémentaires doivent donc être intégrées aux blocs d'aluminium afin de contrer cette condition et d'éviter les problèmes.
• Pas de chemise de cylindre : Si vous voulez reconstruire un bloc d'aluminium où les chemises de cylindre sont grillées, il faut les remplacer. C'est 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. Si l'on considère ensuite le coût des chemises de cylindre et des procédés de moulage spéciaux qui doivent être utilisés pour obtenir un bloc d'aluminium correct, le coût est encore plus élevé. Il y a toutefois un certain compromis à faire dans le processus de chauffage (il faut moins d'énergie pour faire fondre l'aluminium que pour la fonte), et l'aluminium est plus facile à usiner (moins d'usure des machines-outils et des dispositifs de fixation que la fonte).
  

Je ne suis pas sûr de savoir pourquoi vous pensez qu'un bloc de fonte donné sera plus puissant qu'un bloc d'aluminium donné ? 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.

En termes de propriétés du matériau, un moulage en aluminium aura tendance à être plus léger pour une résistance équivalente et devrait être plus facile à refroidir.

Une grande partie des inconvénients de l'aluminium sont liés à des problèmes de fabrication. Les pièces moulées en aluminium sont potentiellement sujettes à des défauts et bien que l'aluminium soit mou, il n'est pas aussi facile à usiner que la fonte, surtout en ce qui concerne les tolérances requises pour un moteur. De même, sa souplesse signifie que toute surface de roulement doit être formée avec des inserts (les chemises de cylindre ont déjà été mentionnées dans une autre réponse) plutôt que simplement usinée à partir de la pièce moulée. Pour la même raison, les surfaces d'accouplement comme 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 susceptibles de s'arracher et de se gripper.

En comparaison, la fonte a la propriété particulière de pouvoir créer des surfaces durcies dans une pièce moulée en plaçant des plaques de refroidissement dans le moule pour créer des surfaces de roulement résistantes à l'usure. La fonte a également une excellente stabilité dimensionnelle et de bonnes propriétés d'absorption des vibrations.

Bien que nous pensions que l'aluminium 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 pose un problème particulier lorsque vous avez des éléments comme des chemises de cylindre et des goujons qui doivent être fabriqués en acier.

D'un point de vue pratique, la

Ma 04 VW GTI a un bloc en aluminium et un turbo, et il faut garder à l'esprit qu'un aluminium est plus souple que la fonte et qu'il est plus facile à décaper, ou à cicatriser. J'ai une expérience de première main dans le décapage des trous de goujons allant du turbo au tuyau de descente. Il y a des fois où vous auriez souhaité que ce soit de la fonte. J'imagine aussi qu'il est plus sensible aux problèmes de compression parce qu'il se décompose plus vite que la fonte.

Juste mes points sous le capot.

Aussi, le poids supplémentaire devant le véhicule entendu en Nouvelle-Angleterre est probablement plus avantageux car il devrait aider à la traction sur la route dans des conditions glissantes.

Il y a aussi le fer 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 durable) ainsi que ceux de l'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 sa tendance à cogner.

Lorsque la limite de la puissance est le cognement du moteur, ce qui est souvent le cas, les moteurs en aluminium ayant les mêmes caractéristiques/dimensions seraient plus résistants au cognement et auraient tendance à être capables de plus de puissance. Par exemple, avec une plus grande résistance au cognement, une chose que l'on fait couramment est d'augmenter l'avance à la compression/soufflage/allumage pour augmenter la puissance du moteur.

Si tous les réglages du moteur restent les mêmes, par exemple lorsque le réglage du moteur n'est pas adapté au changement de matériaux, la fonte produira probablement un peu plus de puissance. Cela se produit parce que la chambre de combustion en fonte vole moins de chaleur pendant la 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 résistance des pièces plutôt que par le cliquetis, comme dans le cas d'un moteur à méthanol à faible compression et à induction forcée, avec de grandes quantités de suralimentation et d'azote.

Comme nous l'avons déjà mentionné précédemment : L'aluminium est plus léger (sg 2,5 au lieu de 7,8 kg/l) a une meilleure conductivité thermique, mais il est plus cher à produire, mais moins cher à recycler. L'aluminium coulé peut être réparé par soudage, même les exemples de sorties de moteurs coulées et soudées. (Moteurs V8 à V6 amputés de Rover Metro pour les rallyes des années 80) La fonte normale (fonte grise lamellaire) est moins chère, plus facile à couler, a des propriétés mécaniques plus faibles 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. (bout encore au-dessus de la fonte d'aluminium). Au fil des ans, on est passé de tous les moteurs en fonte grise (avec des pistons en fonte homogène) (40 CV / litre de cylindrée totale) à des blocs cylindres en fonte avec des culasses en aluminium (50-60 CV/L, à tous les moteurs en aluminium (bloc cylindre plus culasse) jusqu'à 80 CV/L (moteurs atmosphériques). Aujourd'hui, on a tendance à passer à la fonte nodulaire pour des raisons de coûts et de confort). Dans les voitures à hautes performances, les moteurs en aluminium (jusqu'à 140 CV/L atmosphériques) sont toujours préférés, en raison des économies de poids et de la capacité de refroidissement, ce qui rend les coûts moins importants. Bien à vous, Jurgen Prinsen, ingénieur métallurgiste et soudeur, Petrolhead et propriétaire de plusieurs voitures italiennes (Alfa Romeo (boxers, 4 moteurs droits Nord- et V6 Busso) et Ferrari 456 (5,5L V12 116B)

Du point de vue de la capacité thermique, les moteurs en fonte mettront plus de temps à chauffer, mais aussi plus de temps à refroidir. Supposons que vous arrêtiez le moteur après l'entraînement et que vous le redémarriez dans quelques heures, le bloc de fonte sera beaucoup plus chaud que celui en alliage, et si vous faites cela plusieurs fois, vous aurez beaucoup moins de cycles de chauffage/refroidissement, ce qui est mieux pour la durée de vie du moteur. C'est l'un des facteurs qui contribuent à la longévité des moteurs en fonte par rapport aux moteurs similaires en aluminium.