[汽车讨论] 解读铸铁和铝缸体发动机的优缺点

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  先以上海大众斯柯达明锐为例,该车型采用的就是铸铁缸体发动机。与之相反,标致307采用的就是全铝发动机。对此,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。明锐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。该发动机是在德国大众FSI发动机的基础上专为中小型车开发的一款发动机,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之一。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低碳的标签。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。

全铝缸体不一定真是“全铝”的。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的全铝缸体发动机,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铝的缺点。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。所以无论是奥迪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。常常会使用“全铝发动机”这一“耀眼”的光环打头阵。但实质是截然不同的。


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。




铸铁和铝缸体发动机的七点区别
一、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。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。


二、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。


三、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。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。

四、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。


五、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。

六、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了,这就削弱了铸铝缸体发动机在生产和加工中的优势。
七、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90kW,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2.1升排量以上发动机的动力要求,而铸铝缸体发动机则很难达到这一要求。


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