Moteur en aluminium vs moteur en fonte

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Quel est l'avantage que les moteurs en aluminium offrent sur le moteur en fonte en dehors du fait de la rouille et de la réduction de poids.

Les fabricants aiment se vanter de leurs tous nouveaux moteurs en aluminium, cela signifie-t-il vraiment quelque chose pour le client?

Dois-je acheter un moteur en fonte légèrement plus puissant ou un moteur en aluminium moins puissant?

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— Shobin P
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Ma Jaguar 1996 avait un bloc en aluminium. Ce n'est pas nouveau. Je ne suis pas sûr non plus qu'il y ait des avantages de poids, du moins pas dans les plus anciens. Les blocs d'acier avaient une plus grande résistance pour le volume de matériau utilisé. De nos jours, la conception du matériau est probablement bien meilleure, de sorte qu'ils peuvent prendre du poids sans abattre la résistance. Je suppose que la question est le rapport puissance / poids. Si votre voiture à moteur à repasser est 10% plus puissante mais 20% plus lourde, vous n'avez rien gagné.

— TafT

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Si le moteur produit 10% de puissance en plus mais est 20% plus lourd, vous GAGNEZ dans une voiture normale, car la voiture peut n'atteindre que 5% de plus et aura donc un temps zéro à 100K plus rapide.

— Autistic

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@Autistic la voiture avec le moteur plus léger peut être plus agile, mieux gérer et avoir une meilleure répartition du poids, ce qui peut en fait être plus rapide dans les virages, ce qui peut signifier, sur certaines routes, que les temps point à point sont plus rapides. Les anciens moteurs Twin Spark d'Alfa Romeo utilisaient des blocs en alliage. Cela signifiait qu'ils utilisaient plus d'huile car ils fléchiraient sous une utilisation intensive, mais la façon dont ces voitures étaient manipulées était d'une netteté incroyable.

— Steve Matthews

@TafT: Vous avez raison, ce n'est pas quelque chose de nouveau, le Hillman Imp de 1963 avait un moteur en aluminium.

— RedGrittyBrick

@Autistic si vous faisiez référence à mon commentaire avec les 10%, j'ai pris soin de le formuler comme "si votre voiture à moteur en fer est 10% plus puissante mais 20% plus lourde", de sorte que je parlais du poids et de la puissance de la voiture entière non juste le moteur. Désolé si ce n'était pas assez clair. Comme d'autres l'ont souligné, où le poids est également modifié dans la conduite des voitures, ce n'est pas toujours aussi simple que plus lourd signifie une accélération plus lente ou plus d'adhérence même sans changement de puissance.

— TafT

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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: la réduction de poids équivaut à une meilleure économie de carburant. La plupart des constructeurs utilisent aujourd'hui 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 de fonte car sa vie est passée à l'abri. Ce n'est que lorsqu'il est laissé assis dans les éléments qu'il subit ce sort.

Étant donné que vous réduisez le poids à l'avant du véhicule, il peut dans la plupart des cas également fournir un meilleur biais de poids. Pour les véhicules soucieux de centrer le poids du véhicule (ex: Corvette), retirer 110 lb de l'avant de la voiture (lorsqu'ils sont passés au moteur et aux variantes LS1) a beaucoup aidé dans cette transition (déplacer la transmission vers l'arrière de la voiture a également aidé). Cela peut fournir une meilleure attitude dans les virages et aider avec les maniérismes sur / sous-braqués.

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 pendant le processus de chauffage que le fer. Des précautions supplémentaires doivent donc être intégrées dans les blocs d'aluminium afin de contrer cette condition et éviter les problèmes.
Pas de chemises de cylindre : Si jamais vous voulez reconstruire un bloc d'aluminium où les chemises de cylindre sont grillées, elles doivent être remplacées. Il s'agit d'une grosse dépense d'usinage 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 va encore plus haut. Il y a cependant un certain compromis dans le processus de chauffage (ne prend pas autant d'énergie pour faire fondre l'aluminium contre la fonte), et l'aluminium est plus facile à usiner (moins d'usure sur la machine-outil / les accessoires contre la fonte) .

Je ne sais pas pourquoi vous pensez qu'un bloc de fonte donné sera plus puissant que n'importe quel bloc d'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 par vous-même.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Belle rédaction comme d'habitude, je ne dis pas que la fonte est plus puissante, étant donné le choix entre les deux moteurs pour un modèle particulier, par exemple une voiture a un moteur en fonte de 1 litre produisant 70 ch, l'autre est un aluminium complet produisant 64 ch , quel serait le meilleur choix? considérant que les deux coûtent le même prix au consommateur?

— Shobin P

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@Anarach - Je ne sais pas si moi, ni personne, je peux répondre à la question, mais vous. Regardez les autres facteurs impliqués dans les moteurs, tels que la consommation de carburant. Découvrez ce qui compte le plus pour vous. Est-ce cela, ou le poids, la performance? Les blocs en fonte durent généralement plus longtemps que l'aluminium, mais cela dépend également de la personne qui fabrique le moteur. C'est vraiment un tournage de merde.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Un autre avantage de la fonte est qu'elle est plus facile à concevoir. Quand je travaillais pour un fournisseur d'automobiles, nous avions chaque année quelques blocs de fonte pour le simple "avons-nous foutu quelque chose?" tests, et un tas de blocs d'aluminium pour "qu'est-ce qui ne va pas cette fois?" essai.

— Mark

Une chose que j'ajouterais, les blocs d'aluminium peuvent se tordre sous une utilisation intensive, ce qui peut entraîner une consommation d'huile plus élevée qu'un bloc de fonte équivalent. Mon vieux Alfa Romeo 155 2.0 Twinspark de mon père était connu pour utiliser jusqu'à un demi-litre d'huile dans un seul trajet TRÈS enthousiaste de 50 miles alors que ma Lancia Dedra 2.0 SE (même voiture de base mais avec un moteur Fiat / Lancia Twincam) n'a pas souffert de n'importe où près de ce niveau de consommation de pétrole.

— Steve Matthews

@SteveMatthews - Je pense que cela aurait plus à voir avec la conception qu'avec la flexion. L'aluminium est assez rigide. Si rigide, en fait, il augmente plus facilement la tension que la fonte. Je ne dis pas que vous vous trompez, je dis simplement qu'il peut y avoir beaucoup plus d'implication ici que la composition du bloc.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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En termes de propriétés des matériaux, 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 à des 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 d'être simplement usinées hors de la pièce moulée. Pour la même raison, les surfaces de contact telles que les culasses et les connexions de collecteur sont plus susceptibles d'être endommagées lors du montage et de la maintenance et de la même manière pour les filetages sujets au dénudage et au grippage.

En comparaison, la fonte a la propriété particulière que vous pouvez créer des surfaces durcies dans une pièce moulée 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 «non rouillé», la corrosion peut en fait être un gros problème dans les blocs d'aluminium. Une des raisons à cela est que le contact entre l'aluminium et l'acier peut provoquer une corrosion galvanique qui est un problème particulier lorsque vous avez des choses comme les chemises de cylindre et les goujons qui doivent être en acier.

— Chris Johns
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D'un point de vue pratique,

Mon 04 VW GTI a un bloc d'aluminium et un turbo, et une chose à garder à l'esprit: l'aluminium est plus doux que la fonte et est plus facile à dénuder ou à cicatriser. J'ai une expérience de première main en rayant des trous de goujons allant du turbo au tuyau de descente. Parfois, vous souhaitiez que ce soit en fonte. J'imagine également qu'il serait plus sensible aux problèmes de compression en raison d'une dégradation plus rapide que la fonte.

Juste mes points sous le capot.

De plus, 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.

— Devin Gleason Lambert
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En fait, votre GTI avait un bloc en fonte grise. La tête à laquelle le turbo / collecteur se fixe est cependant AL.

— draksia

Oh wow, j'ai toujours pensé que c'était de l'aluminium. Quoi qu'il en soit, je crois toujours que ma réponse est toujours valable.

— Devin Gleason Lambert

Dans des conditions glissantes, vous voulez plus de poids sur les roues arrière, pas sur la roue avant (où le moteur est généralement).

— Dmitry Grigoryev

Si c'est un véhicule à traction arrière, oui. s'il s'agit d'un véhicule à traction avant, mettez le poids à l'avant. C'est pourquoi les camions à 2 roues motrices mettraient des sacs de sable à l'arrière pour aider à la traction en hiver.

— Devin Gleason Lambert

Parlez-vous de camions sans abdos?

— Dan Z

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Il existe également du fer graphite compacté, les véhicules utilisent cette nouvelle alternative depuis 2004. Il permet aux molécules de former une matrice plus dense lors du refroidissement, ce qui offre les avantages du fer (beaucoup plus durable) ainsi que les avantages de l'aluminium (beaucoup plus léger.)

— Jerome Wiley Segovia
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Bienvenue sur Mechanics.SE! Bien que je sois d'accord avec votre évaluation, je ne sais pas comment cela répond réellement à la question de l'aluminium contre la fonte?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Cela permet de fournir un contexte et peut-être d'informer l'affiche qu'il n'y a peut-être pas d'informations supplémentaires lors de la pose de sa question d'origine. Comme poser des questions sur la scission démocrate-républicaine au Sénat. Et puis quelqu'un publie, disant "eh bien, vous ne le saviez peut-être pas, mais il y a en fait deux sénateurs qui sont enregistrés indépendants."

— Jerome Wiley Segovia

Je comprends d'où tu viens. N'oubliez pas, cependant, que Stack Exchange vise à répondre à la question du PO. Étant donné que l'OP ne pose pas de questions sur les alternatives à l'aluminium ou à la fonte, votre réponse n'a pas sa place ici ... elle n'est pas pertinente pour la chaîne de réponse. Veuillez comprendre que je ne vous en veux pas à cause de votre réponse, j'essaie simplement de vous aider à comprendre comment fonctionne Stack Exchange. Veuillez consulter le centre d'aide pour plus d'informations sur la réponse aux questions.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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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 plus puissants. Par exemple, avec plus de résistance aux chocs, une chose courante est d'augmenter la compression / boost / 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 ferait probablement une petite quantité de puissance supplémentaire. Cela se produit car 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 résistance des pièces au lieu de cogner, comme un moteur à méthanol à induction forcée à faible compression avec de grandes quantités de boost et de nitreux.

— Netduke
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Pouvez-vous mieux qualifier votre deuxième paragraphe? Il semble que vous disiez qu'un bloc d'aluminium est capable de produire plus de puissance qu'un bloc de fer?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Je dirais que c'est assez inexact, les culasses AL réduisent définitivement la probabilité d'un point chaud par rapport à la fonte, mais dans le bloc cela ne devrait pas vraiment faire de différence, presque tout le bloc est couvert par le piston quand il arrive à la partie chaude. AL a également pour la plupart des chemises en fonte.

— draksia

Bien sûr, le mélange de composants de moteur en aluminium et en fonte aurait des résultats différents. Je ne compare pas seulement le bloc moteur ou les composants individuels ici ... par moteur en aluminium, je veux dire tête et bloc en aluminium, et par moteur en fonte, je suppose que cela signifie têtes et bloc en fer.

— Netduke

@draksia: Il semble que la plupart des constructeurs allemands s'orientent vers des moteurs sans revêtement utilisant Alusil . Je ne sais pas pourquoi plus de fabricants ne se joignent pas à ce parti, il semble que ce serait beaucoup plus simple que d'appuyer sur les doublures.

— TMN

Historiquement, il y a eu beaucoup de problèmes avec les revêtements de nikasil ou d'alusil. Ils ne sont généralement pas remplaçables non plus.

— draksia

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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 coulés et soudés. (Rover Metro amputé des 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 solide mais a une capacité d'amortissement mécanique beaucoup plus faible pour les vibrations. (crosse encore en fonte d'aluminium). Au fil des ans, le passage de tous les moteurs en fonte grise (avec même des pistons en fonte) (cylindrée totale de 40 ch / litre) aux blocs-cylindres en fonte à culasses en aluminium (50-60 HP / L, à tous les moteurs en aluminium (bloc-cylindres plus culasse) jusqu'à 80 HP / L (moteurs atmosphériques) De nos jours, il y a 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 HP / l atmosphérique) sont toujours préférés, en raison des économies de poids et de la capacité de refroidissement, ce qui rend les coûts moins pertinents. Cordialement, Jurgen Prinsen, ingénieur métallurgiste et soudeur, Petrolhead et propriétaire de plusieurs voitures italiennes (Alfa Romeo (boxers, 4 moteurs droits Nord et moteurs V6 Busso) et Ferrari 456 (moteur 5.5L V12 116B) en raison des économies de poids et de la capacité de refroidissement, ce qui rend les coûts moins pertinents. Cordialement, Jurgen Prinsen, ingénieur métallurgiste et soudeur, Petrolhead et propriétaire de plusieurs voitures italiennes (Alfa Romeo (boxers, 4 moteurs droits Nord et moteurs V6 Busso) et Ferrari 456 (moteur 5.5L V12 116B) en raison des économies de poids et de la capacité de refroidissement, ce qui rend les coûts moins pertinents. Cordialement, Jurgen Prinsen, ingénieur métallurgiste et soudeur, Petrolhead et propriétaire de plusieurs voitures italiennes (Alfa Romeo (boxers, 4 moteurs droits Nord et moteurs V6 Busso) et Ferrari 456 (moteur 5.5L V12 116B)

— Jurgen Prinsen
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Du point de vue de la capacité calorifique, les moteurs en fonte mettront plus de temps à chauffer, mais aussi plus de temps à refroidir. Disons que vous arrêtez le moteur après la conduite et que vous le redémarrez dans quelques heures, le bloc en fonte sera beaucoup plus chaud que l'alliage, et si vous le faites plusieurs fois, vous aurez beaucoup moins d'échauffement / refroidissement cycles, ce qui est meilleur pour la durée de vie du moteur. C'est l'un des contributeurs à la longévité des moteurs en fonte par rapport aux moteurs en aluminium similaires.

— oryades
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