铸铝与铸铁发动机，孰优孰劣？

发表于 2014-1-8 22:27:09

本帖最后由茶色于 2014-1-8 22:28 编辑

在新能源车全面普及以前，还是以内燃机车为主。而内燃机发动机可以在材料选择和节能技术、提高效率、动力性与经济性等方面深挖洞。
在发动机材料方面，目前主要归结于缸体和缸盖，而主要又归结于缸体，因为缸盖几乎都是铝制的，主要为了散热，铝比铁（或钢铁）散热效率高，这也是音响功放等也用铝散热的原因。

铸铝与铸铁发动机，孰优孰劣？其实，大家纠结的不是缸盖，而是缸体，缸体分成了所谓两大系列，即铝制和铁制（钢铁），当然有些还不是全铝，包括一些合金，如铝镁合金等等。车价在十几万元以下的铝制发动机，铝制缸体仍然有一部分使用铸铁材料，特别是气缸，因为铁比铝耐磨。

为了叙述方便，以下简称铝制和铁制材料。

一、铝制和铁制的特点比较

1）重量

铝的比重比铁要轻，满足强度要求的前提下，铝缸体要轻许多。如三菱EVO的第10代用的是4B11T铝制发动机，重量比第9代4G63铸铁发动机轻了12公斤。

发动机轻，意味着整车重量也轻，减轻重量可省油。在同等排量发动机中，车重量每减少10％，燃油消耗可降低6％～8％。

2）体积

铝比重轻，同质量的铝制缸体的体积通常比铁制缸体的体积大些。如大众的EA113、EA888的缸体气缸中心88mm，而已有的缸径可以到82.5mm，除去冷却水通道实际上气缸壁相当薄。这样，整个发动机就很紧凑，体积小。铝缸体反而难以达到这样的效果。

3）耐腐蚀性和强度
铝耐腐蚀性不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高的增压引擎更是如此。而且前边提到的关于体积的结论，反过来说支撑了这一看法：当发动机体积要求比较小时，使用铝缸体通常难以达到铸铁缸体的强度。所以高增压的引擎很多都采用铸铁缸体，比如10代前EVO的4G63，始终都是铸铁缸体。

三菱著名4G63发动机，虽然体重较大，散热性能不好，但其优越的耐高温、耐高压特性，使2.0T的EVO涡轮增压爆发出很大的功率和扭矩出来，而且对那些心潮澎湃的年轻人来说，掀起了一轮又一轮改装狂潮。有的功率调到了360马力，甚至有的改装至500、600马力，扭矩超过400NM。凭借强劲的心脏，EVO创造了辉煌的传奇历史，成为车迷心中难以割舍的情愫。10代EVO采用4B11T铝制发动机，虽然数据和效果也很好，但因发动机选材的不同，因此改装潜力大不如以前了。

同理，大众高尔夫R和尚酷R也是用EA113铸铁发动机，也是基于铸铁耐高温、耐高压比铝强的重要主要原因，而不是因为技术落后和省钱。

再同理，国产奥迪2011款Q5用的也是铁制缸体EA888发动机。铸铁发动机更有利于在保护发动机安全前提下的爆发最大功率155KW和350牛米最大扭矩出来。

总之，铸铁发动机的改装极限之高也是基于耐高温、耐高压的性能。而铝制改装不太容易做到。这一点上铸铁发动机占优。但这不是说，铝制发动机就不能在功率和扭矩做得更大，如大众辉腾W12、奥迪A8、奔驰AMG、宝马7系（其实，它全系都是铝制的）等等都是铝制（包括合金）。所以，在铝制基础上增加一些金属（如镁等），发动机综合性能要比铁制要好。这是一种不可回避的趋势。

4）经济性
一般而言，铝制比铁制缸体贵。但是也不尽然。如果从散热性而配置的系统来看，铸铁发动机的散热性能比全铝合金发动机要差很多，它就需要额外的代价。

为什么大众2、4气门低速发动机采用铸铁缸体？因为它转速低、热量少，对高速发动机来说，散热是个问题。但是转速低是相对的，它也要散热，为其配备散热系统，所以大众也要配水冷、风冷等系统，尽管铝制发动机也配这个系统，但前者要求更高些，成本也就低不了哪去了，总算下来，未必便宜。

高转速发动机热量大，对散热要求高，要是散热不好就容易爆缸或缩短寿命，这就是为什么高转速发动机用铝合金的原因之一，但它本身散热要好于铸铁，总算下来说未必贵多少。所以，日系发动机多为铝制的，也就不奇怪了。

5）抗爆性、散热

铝导热快，所以冷却性能好，可减少非正常燃烧的发生概率，同样压缩比，铝缸体比铸铁缸体使用更低标号的汽油。

6）摩擦系数

现在的引擎，为了降低往复运动部件的惯性，提高转速和响应速度，活塞大多使用铝合金、铸铁等作为材料。如果气缸壁也是铝的。铝和铝之间的摩擦系数是比较大的，这样引擎的性能就受很大影响。

全铝发动机缸体不一定真是“全铝”的。从以上第3点和第6点出发可找到答案。为克服这些缺点，铝缸体通常也使用铸铁的或者钢制的气缸内衬。设想一下，EA888采用的82.5mm缸径，汽缸中心间距只有88mm，如果再除去冷却水通道和铸铁缸衬，那么铝制气缸壁是不是太薄了呢？而且，EA888的CG 25灰铸铁，实际上是比通常的铸铁已经轻了很多，整个EA888缸体重量是33kg。而Audi 3.1L FSI V6的全铝缸体也是同样的重量。但是要知道，3.1L FSI是非常昂贵的引擎，因为它是真正全铝，没有铸铁或者钢制缸衬的，它在气缸内壁部分使用了硅铝合金来克服前面说的缺点。这样，它就比一般的铝缸体要更轻。而这种工艺是非常昂贵的，你不可能指望EA888这种级别的发动机采用这个技术。而且，这种技术也难以耐受增压后的工作环境，目前增压的发动机，即便是铝缸体，也必有缸衬，除非昂贵到Touareg V10TDI那台柴油机的程度（它是全铝引擎，也没有铸铁缸衬，汽缸内壁是采用一种金属离子喷镀工艺处理过的）。所以，如果EA888采用普通结构的铝缸体，那么节省的重量不会超过10公斤，而体积反而会更大。而EA888总重只有150公斤左右，所以这不超过10公斤的减重似乎意义不大。反过来，铸铁缸体带给EA888的更高的增压极限就更有实际意义了。

二、轻一定是科技吗？

只要不被风撂倒，时速在60-90KM/H范围内，一般的车处于最省油状态，这是十几万车的所谓卖点，问题是谁没有在120KM/H以上开过车(如超车、避让等)？稳定和车速是一对矛盾，安全与车速、体重与安全、安全与经济也是的。该轻就轻，不该轻就不能轻。有些车把该轻的和不该轻的都轻了，这就将矛盾对立的一面尖锐化了。

欧美车普遍都重，但这不等于说重就一定是科技。轻又安全、稳定、经济，才是科技，否则，是巫术。
既对立又统一的才是好的科技。

所以，铝制与铁制发动机各有千秋你。铸铁也好，铝制也罢，在合适的时间，合适的地点，用在合适的车子上才是好的科技。

账号		自动登录	找回密码
密码			注册