铝合金和铸铁缸体对比.doc

谈谈铸铁和铝合金缸体优缺点  
引擎的材料方面，通常人们常谈论到主要是缸体和缸盖的材料，比如常说的全铝引擎，就是指缸体和缸盖都是用铝合金铸造。

当今的引擎，缸盖不是铝合金的已经很少了，美国的Ford Taurus的155hp 3.0L OHV V6是铸铁缸盖（Taurus另有3.0L DOHC全铝V6版本），除了这个老古董，盲刀我一时还真是想不起来别的了。所以缸盖我们就不讨论了。

说说缸体。刚才说到全铝引擎缸体自然是铝合金制造的，其实不全对。大部分“全铝”引擎也要使用铸铁缸衬，原因后面讲。我们先看看铝缸体和铸铁缸体各自的优缺点。

1）重量
铝的比重比铸铁要轻，满足强度要求的前提下，铝缸体要轻许多。比如，同为Chrysler的引擎，同样的2V OHV结构，Viper SRT10的8.3L全铝V10的引擎重量实际上和300C的5.7L铸铁缸体V8差不多。 引擎轻，就可以对整车的重量分布发挥积极的影响，整车质量也轻些。所以，这一点上铝缸体占优。

2）体积
同样的原因，铝的比重轻，单位体积的铝结构强度要小于铸铁，所以铝缸体通常体积反而大些。EA827/EA113/EA888的缸体气缸中心距88mm，而已有的版本缸径可以到82.5mm，除去冷却水通道实际上气缸壁相当薄。这样，整个引擎就很紧凑，体积小。铝缸体较难达到这样的效果。这一点上铸铁缸体占优。

3）耐腐蚀性和强度
铝容易和燃烧时产生的水发生化学作用，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。而且前边关于体积的结论，反过来说，当你的引擎体积要求比较小时，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EVO的286hp 2.0L I4 (4G63)，就始终都是铸铁缸体。它的改装极限之高也是有口皆碑的。如果使用铝缸体，基本上不太容易。这一点上铸铁缸体占优。

4）成本
成本自然是铝缸体要贵，没什么可解释的。这一点上铸铁缸体占优。

5）抗爆性
铝的导热更快，所以冷却性能好，可以帮助引擎减少非正常燃烧的发生概率，同样的压缩比，铝缸体引擎可以比铸铁缸体引擎使用更低标号的汽油。这一点上铝缸体占优。

6）摩擦系数
现在的引擎，为了降低往复运动的部件的惯性，提高转速和响应速度，活塞大多使用铝合金作为材料。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了。铸铁就没有这样的问题。这一点上是铸铁缸体占优。

回想一下，一开始盲刀就提到，全铝引擎缸体不一定真是“全铝”的。其实说到这里，从第3点和第6点出发您就能够找到答案。为了克服这些缺点，铝缸体通常也要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，如果在除去冷却水通道和铸铁缸衬，那么铝制的气缸壁是不是就太薄了呢？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。但是你要知道，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，因为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这种级别的引擎采用。而且，这种技术也难以耐受增压后的工作环境，目前增压的引擎，即便是铝缸体，也必有缸衬，除非是昂贵到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，“贵”就一个字）。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10kg，而体积反而会更大。而EA888总重只有150+kg，所以这不超过10kg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。

当前，汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝两种。在柴油发动机中，铸铁缸体占绝大部分。近年来，随着汽车工业快速发展，轿车迅速进入普通百姓的生活，同时，车辆的节油性能逐渐受到重视。减轻发动机的重量，可以省油。采用铸铝缸体，可以减轻发动机的重量。 
    从使用来看，铸铝缸体的优势就是重量轻，通过减轻重量实现省油。在同等排量的发动机中，使用铝缸体发动机，能减轻20公斤左右的重量。汽车的自身重量每减少10％，燃油的消耗可降低6％～8％。据最新资料，国外汽车自身重量与过去相比减轻了20％～26％。从节油的角度看，铸铝发动机在节油方面的优势颇受人们关注。 
    除了重量上的差别以外，在生产过程中，铸铁缸体和铸铝缸体也有很多不同。铸铁生产线占地面积大，对环境污染大，加工工艺复杂；而铸铝缸体的生产特点恰好相反。从市场竞争的角度来说，铸铝缸体具有一定的优势。由于铸铝缸体有这样的优势，自然资源贫乏的日本就主要发展铸铝缸体的发动机。但丰田公司在中国生产的发动机绝大部分是铸铁缸体发动机，原因之一就是中国的原材料并不像日本那样紧缺。从现在的情况看，市场上铝材的价格并不低，这就削弱了铸铝缸体发动机在生产和加工中的优势。 
    铁和铝的物理性能不同。铸铁的缸体热负荷能力更强，在发动机的升功率方面，铸铁的潜力更大。打个比方，一台1.3升排量铸铁发动机的输出功率可以超过70kW，而一台铸铝发动机的输出功率只能达到60kW。据了解，1.5升排量铸铁发动机通过涡轮增压等技术，可以达到2.0升排量发动机的动力要求，而铸铝缸体发动机则很难达到这一要求。 
    铝制缸体发动机内部仍然有一部分使用铸铁材料，特别是气缸，要使用铸铁材料。铸铝与铸铁在燃料燃烧后热膨胀率不统一，就是通常所说的变形一致性出现问题，这是铸铝缸体在铸造工艺上的一个难题。在发动机工作时，配装有铸铁气缸的铸铝缸体发动机就要满足密封要求。如何解决这个难题，是铸铝缸体企业特别关注的问题。

善于推销产品的厂商在推广自己的汽车产品时，常常会使用“全铝发动机”这一“耀眼”的光环打头阵。有鉴于此，我们就看到，无论是奥迪A8、标致307；还是骐达、雨燕都将其发动机的亮点锁定在全铝缸体这一材质上。有鉴于此，一些被“忽悠”的车友在购买轿车时也就多了一层选择：全铝发动机。不可否认，全铝发动机在材质，散热性等方面确实优于铸铁发动机，但更多的时候，全铝发动机却相比较于铸铁发动机不尽如人意。
    首先是体积。由于铝的比重较轻，因此铝的单位体积结构强度就要小于铸铁，所以铝缸体的体积通常会比铸铁的要大一些，很难达到铸铁缸体的紧凑与小体积。
    其次是耐腐蚀性及强度。众所周知，铝容易与燃烧时产生的水发生化学反应，因此，耐腐蚀性远不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高要求的增压引擎更是如此。在加上已经阐述过的有关于体积的结论，因此，当汽车的引擎体积要求较小时，使用铝缸体就很难达到铸铁缸体的强度。所以说，高增压的引擎大多采用铸铁缸体。在这两方面，全铝发动机明显要逊色于铸铁缸体发动机。
    再次是发动机的摩擦系数。现在的轿车引擎，为了降低往复运动的部件惯性，通常会提高转速和响应的速度，活塞也大多使用铝合金作为材料。如果气缸壁采用铝材料。铝和铝之间的摩擦系数就比较大。为此，引擎的性能就会大大受到影响，相反，铸铁发动机就不会产生如此的问题，因此在这方面，铸铁缸体也是优于全铝发动机的。
    需要说明的是，企业常说的全铝发动机是指缸盖和缸体都是铝合金制造的发动机。而缸盖是铝合金，缸体是铸铁的发动机，仍被称作为铸铁发动机。但事实上，早在很多年以前，汽车厂家的发动机就已经大规模地采用全铝缸盖了。由于缸盖本身的重量并不大，所以汽车制造商热衷于它并非是由于它的重量轻，而是由于它具有良好的散热性能。随着发动机技术的飞速发展，四气阀结构成为了发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，因此采用全铝缸盖是最好的解决办法。
    出于成本的考虑，气缸体采用全铝的设计要比气缸盖要晚得多。气缸体是发动机上最重的部分，因而使用铝合金材料可以减轻发动机的重量，从而达到减轻整车重量的目的。这一点对于前置前驱的轿车来说，显得尤为可贵。然而，殊不知，材质的变化需要更多成本的支出，由于材料价格和加工工艺的不同，采用铝合金缸体的发动机自然会比铸铁发动机的价格要高出一截。在这一诉求点上，显然是铸铁缸体的发动机占优。特别是当轿车的级别仅仅只局限于A级车时，当轿车的价格刚刚过10万元或者尚未及10万元之时。
    采访中，多位业内人士明确表示，在10万元及以下级别的A级轿车中，拥有全铝发动机未必就是好事。其理由除了上述之外，更多地来自于成本与价格。
    俗语称，“从南京到北京，买得没有卖得精。”在一款10万元甚至更低级别的轿车中装载全铝发动机，如果企业要想保持一定的利润，必然会在轿车的其他配置方面有所减少。在专业人士的眼中，羊毛必然出在羊身上，与其让这些经济型、舒适型的“非奢侈品”使用全铝发动机，倒不如像一些务实的轿车企业一样，在装载经得起打磨的铸铁发动机的同时，在产品的舒适度，主动、被动安全配置上多下点功夫，使其产品更具有竞争力。
    以6月上市的上海大众斯柯达明锐为例，该车型采用的就是传统的铸铁发动机。与之相反，诸如标致307的某些型号轿车采用的就是全铝发动机。对此，有网友质疑，斯柯达明锐在发动机方面是不是就技不如人呢？
    答案当然是否定的。正如前面所述，作为一款刚刚跃上十万元级别的A级轿车，明锐虽然搭载的虽然不是全铝发动机,但性能和技术遥遥领先于同级别车。如刚上市不久的1.6升排量明锐轿车，该发动机就是在德国大众FSI发动机的基础上专为中小型车开发的一款新型机，曾在POLO劲情、劲取等轿车上使用并获得客户的广泛认可。其所拥有的“进排气管优化设计”、“E-Gas电子油门技术”、”壳体滤芯分离式设计”、“Bosch ME7.5.20发动机控制系统”、“凸轮轴驱动静音链条”等五大技术亮点，使这款发动机成为了30万元以下轿车中最具有竞争力的发动机型号。发动机在低转速时所爆发出的充沛动力，即适合城市工况，又符合中国人的驾驶习惯。此外，低能耗、低维护费用的特点也为这款发动机贴上了节能降耗的标签。特别是该发动机“低转速高扭矩”的显著特性保证了车辆在起步加速时的动力充沛。
    也正是由于采用了这款性能超群，价格又合理的发动机，才使得该车型在主动、被动安全配置方面、以及其他内饰方面的装载有所超前，比如说，多重主动安全系统(ABS+EBD+MSR+MASR)，除了ABS，明锐1.6L车型还为用户准备了EBD、MSR、MASR，它们一同为明锐1.6L的用户提供了安全的驾驶保障。比如说，数字式无盲区PDC倒车雷达；比如说，LED侧面转向灯（集成于外后视镜）；比如说，智能电子滚码防盗系统；比如说，CAN-BUS电子智能管家等等。林林总总，都让这款轿车在配置上更加地务实与真诚，从而使该轿车成为当前最为畅销的A级车之一。