General Motors разработала новый алюминий для двигателей, который выдерживает 350 °C

Масса ДВС ниже на 15%, топливная экономичность выше на 10%

Эксперты Окриджской национальной лаборатории (ORNL), которая является частью Министерства энергетики США, в сотрудничестве с General Motors завершили тестирование нового поколения алюминиевых сплавов для автомобильных двигателей. Эта разработка уже продемонстрировала свою эффективность на перспективных двигателях серии LMHE (Low-Mass, High-Efficiency — «малый вес, высокая эффективность»).

Новые материалы позволили уменьшить массу двигателя примерно на 15%, одновременно увеличив его топливную экономичность более чем на 10% по сравнению с традиционными конструкциями из чугуна и стандартных алюминиевых сплавов.

Одной из ключевых задач при разработке лёгких двигателей всегда оставалось сочетание невысокой массы и высокой термостойкости. Двигатели тяжёлых пикапов и коммерческих грузовиков подвергаются значительным нагрузкам и работают при высоких температурах, поэтому их блоки и головки цилиндров обычно изготавливаются из прочного, но тяжёлого чугуна. Обычные алюминиевые сплавы значительно легче, но при температурах выше 200 градусов Цельсия начинают терять прочность и устойчивость к длительным нагрузкам.

Для решения данной проблемы инженеры создали два новых материала. Первый сплав, названный ACMZ, предназначен для литых компонентов. Его состав включает алюминий, медь, марганец и цирконий. Благодаря уникальной структуре материала элементы сохраняют высокую прочность даже при нагреве до 350 градусов Цельсия. Именно из этого сплава были изготовлены блок цилиндров и головка экспериментального двигателя.

Второй материал — DuAlumin3D — разработан специально для создания деталей с помощью 3D-печати. Из него были сделаны поршни двигателя. По словам разработчиков, этот сплав сочетает исключительную термостойкость и устойчивость к усталостным нагрузкам, что особенно важно для современных высокофорсированных моторов.

Не менее интересен и сам подход к разработке новых материалов. Обычно создание и внедрение автомобильного сплава занимает от десяти до пятнадцати лет. Исследователи применили современные методы компьютерного моделирования, алгоритмы машинного обучения и ускоренные испытания, что позволило пройти путь от лабораторной идеи до функционирующего двигателя всего за два–четыре года.

Проект уже получил широкое признание в научно-техническом сообществе США. Разработка была удостоена престижной премии R&D 100 Award, которую часто называют своеобразным «Оскаром» в мире технологий и инженерных инноваций.

В General Motors уверены, что новая технология может открыть возможности для создания более лёгких, экономичных и экологически чистых грузовиков следующего поколения. При этом производителям не придётся жертвовать мощностью, надёжностью или ресурсом двигателей, что особенно важно для коммерческого транспорта.