在20世纪90年代中期蠕墨铸铁开发的初始阶段,许多的开发研究都集中在如何降低重量方面。表3列出了由铸造企业和汽车制造业在发动机设计方面取得的、在降低重量方面的成果,表中括号里重量降低的百分数是由汽车制造业发表的并已批量生产。
相对于普通灰口铁,应用蠕墨铸铁后的发动机可获下列诸方面的改进:①在目前相同的工作负荷下可降低壁厚(即降低重量),②在目前的设计情况下可增加工作负荷(增加Pmax),③由于蠕墨铸铁的性质变化较小,可降低安全系数,④降低气缸内径的变形,⑤改善噪声、振动和不平顺性(NVH),⑥缩短螺纹和螺栓的长度。
在20世纪90年代中期蠕墨铸铁开发的初始阶段,许多的开发研究都集中在如何降低重量方面。表3列出了由铸造企业和汽车制造业在发动机设计方面取得的、在降低重量方面的成果,表中括号里重量降低的百分数是由汽车制造业发表的并已批量生产。灰口铁缸体重量列中,以XXX表示的柴油发动机的缸体,虽从未由灰口铁制造过,但汽车制造业宣称,如果那些缸体由普通灰口铁制造,为了满足使用寿命的要求,附加重量是必须的。虽然重量的降低量与原来缸体的尺寸和重量有关,如表3所示,使用蠕墨铸铁后,把原灰口铁缸体的重量降低10%-15%是可达的目标。
自引入共轨燃料喷入技术后,蠕墨铸铁应用于柴油发动机的重点从降低重量转移到降低尺寸和提高功率。在这方面,蠕墨铸铁相对于灰口铁及铝2倍的疲劳强度,可大大地增加发动机的负荷强度。某汽车制造公司的研究证明,1.3L的蠕墨铸铁发动机的性能相当于目前1.8L的灰口铁发动机。为达到上述的指标,Pmax值增加了30%,同时缸体的重量降低了22%。尽管增加了Pmax值,试验台疲劳分析显示,重量降低后的蠕墨铸铁缸体提供更多的安全储备,因而在操作性能方面的进一步提高是可能的。与原来的发动机相比较,用蠕墨铸铁组件组装的发动机在长度上缩短了13%,高度上和宽度上各降低了5%,其重量则降低了9.4%。这个例子说明了蠕墨铸铁在降低发动机的尺寸和增加功率上的双重贡献。
另一个应考虑到的是蠕墨铸铁阻止了气缸内径的变形。因为提高了温度和燃烧压力,气缸内径趋向于弹性膨胀。由于蠕墨铸铁有高的力学强度和刚性。所以它能忍受这些力负荷并维持气缸内径形状。由于变形降低了,环的张力减少了,随之磨擦损耗也减少了。这些优点还包括降低了活塞敲击声,降低了噪声-振动-不平顺性,降低了燃料的消耗,从而换油间隔时间也延长了,降低了由于活塞与壁间的空隙而渗漏,防止了扭矩的损失和改善了尾气质量。表4比较了4个用蠕墨铸铁和灰口铁制造的、相同的柴油发动机气缸内径的变形情况(用百分数表示)。