铝合金材料在汽车发动机上的应用优势和特点

全铝发动机具有重量轻，功率损失小的优点，铝的导热性和散热好，全铝发动机的加工工艺要优于铸铁发动机。但是在实际使用当中，您并不会感觉到有任何区别。现在很多车型依然在使用铸铁缸体，例如大众的迈腾和高尔夫这些车型，均采用了铸铁的缸体，汽缸盖全部为铝合金材质，主要是考虑到成本。在实际使用当中，两种材质的缸体并没有太大的区别，全铝发动机只是在近几年才有的，之前的发动机全部都是铸铁材质的，铸铁材质的发动机与铝制缸体发动机的使用寿命完全一样，请您放心使用；现在很多发动机都是进口的零部件，之后在国内进行组装的。   当前，汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝合金两种。在柴油发动机中，铸铁缸体占绝大部分。从使用来看，铸铝合金缸体的优势就是重量轻，通过减轻重量实现省油。除了重量上的差别以外，在生产过程中，铸铁缸体和铸铝合金缸体也有很多不同。铸铁生产线占地面积大，对环境污染大，加工工艺复杂；而铸铝合金缸体的生产特点恰好相反。 铁和铝合金的物理性能不同。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。铝合金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。铝合金发动机的劣势首先是体积。由于铝合金的比重较轻，因此铝合金的单位体积结构强度就要小于铸铁，所以铝合金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，铝合金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。再次是发动机的摩擦系数。铸铁缸体也是优于全铝合金发动机的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。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，拥有全铝合金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铝合金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。铸铝合金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，这是铸铝合金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合金缸体发动机就要满足密封要求。如何解决这个难题，是铸铝合金缸体企业特别关注的问题。” 

有关专家指出， 除了技术上的难题以外，在同等排量的情况下，虽然铸铝合金缸体发动机比铸铁缸体发动机轻20公斤左右，但相对于整车的重量来说，铸铝合金缸体发动机对减轻车身重量的贡献并不明显。 

 

谈谈铸铁与全铝合金发动机的优点与缺点！ 不要以为铝合金缸体就一定好，铸铁缸体也有自己的好处！！！  

 

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，比如常说的全铝合金引擎，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全铝合金V6版本），除了这个老古董， 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。刚才说到全铝合金引擎缸体自然是铝合金制造的，其实不全对。大部分 “全铝合金”引擎也要使用铸铁缸衬，原因后面讲。我们先看看铝合金缸体和铸铁缸体各自的优缺点。 

 

 1）重量  

铝合金的比重比铸铁要轻，满足强度要求的前提下，铝合金缸体要轻许多。比如，同为 Chrysler的引擎，同样的2V OHV结构，Viper SRT10的8.3L全铝合金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，这一点上铝合金缸体占优。  

 

2）体积  

同样的原因，铝合金的比重轻，单位体积的铝合金结构强度要小于铸铁，所以铝合金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。铝合金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  

铝合金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，使用铝合金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。如果使用铝合金缸体， 基本上不太容易。这一点上铸铁缸体占优。 

 

 4）成本  

成本自然是铝合金缸体要贵，没什么可解释的。 这一点上铸铁缸体占优。  5）抗爆性  

铝合金的导热更快，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，铝合金缸体引擎可以比铸铁缸体引擎使用更低标号的汽油。 这一点上铝合金缸体占优。  

 

 

6）摩擦系数  
节油 全铝发动机 胜出

铝比铸铁轻，在满足强度要求的前提下，铝缸体要轻许多。发动机轻，整车质量也就轻些。

随着车辆的节油性能逐渐受到重视。发动机重量越轻，当然有助于省油。采用铝缸体，便可以减轻发动机的重量。

有数据显示，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％。

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。这一点上铝缸体占优。

耐腐性、强度 铸铁发动机 胜出

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发动机更是如此。所以高增压发动机很多都采用铸铁缸体，比如三菱的EVO发动机就始终都是铸铁缸体，它的改装极限之高也是有口皆碑的。 这一点上铸铁缸体占优。

摩擦系数 铸铁发动机 胜出

现在的发动机，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，这样发动机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。

抗爆性全铝发动机 胜出

铝的导热更快，所以冷却性能好，可以帮助发动机减少非正常燃烧的发生概率，同样的压缩比，铝缸体发动机可以比铸铁缸体发动机使用更低标号的汽油。这一点上铝缸体占优。

功率铸铁发动机 胜出

在发动机的功率方面，铸铁的潜力更大。打个比方，一台1.3升铸铁发动机的输出功率可以超过70kW，而一台全铝发动机的输出功率只能达到60kW。


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，但铸铁发动机也有优势。所以不论是铸铁还是全铝发动机都有自己的特色，还是要看购车者的喜好选择。

 

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。如果气缸壁也是铝合金的。铝合金和铝合金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，一开始我就提到，全铝合金引擎缸体不一定真是“全铝合金”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，铝合金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，那么铝合金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的全铝合金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，因为它是真正全铝合金，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，它就比一般的铝合金缸体要更轻。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，即便是铝合金缸体，也必有缸衬，除非是昂贵到Touareg V10TDI那台柴油机的程度（它是全铝合金引擎，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采用普通结构的铝合金缸体，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。  

 

所以全铝合金的发动机散热性稍微好点,因为成本相应也高,不过大部分情况下都是一种心理感觉,觉得买全铝合金的档次高,实际上是厂家使用后增加利润的方式.从性能和保修上都差不多的。

想必铸铁缸体和全铝缸体这两个词大家都不会陌生，不过这两个词的本质区别不仅仅是制造材料那么简单。制造发动机缸体时除了要考虑重量、成本等因素，最重要的还是要考虑到强度和耐用性，而缸体的这两个特性和使用什么材料制造并没有直接关系。

在判定铸铁缸体、全铝缸体哪个更先进之前，我们首先要了解一下发动机缸体的内部结构。早期汽车发动机很多都采用风冷式冷却方式，缸体就是一个带有体积很大散热片的铸件，保时捷911在996车系之前使用的都是这种缸体。

不过风冷式汽车发动机需要结构复杂的冷却生风系统，环境适应能力也较差，很快就被结构紧凑的水冷系统所取代。

水冷式发动机不仅需要水箱、冷却管路、水泵这些循环冷却液的装置，还需要在气缸壁与缸体外壳之间设计出冷却水道，为了实现冷却液的正常循环，就需要在缸体平面上设计出冷却水道的开口。

这些开口的排列方式和大小，可直接影响到活塞、连杆机构高速运转时对缸体所造成的冲击程度，所以根据冷却水道不同的设计，可分为开放式、半封闭式和封闭式冷却水道。

开放式冷却水道是全铝缸体最常见的设计，完全环绕着缸筒的冷却水道开口，使气缸壁和缸体外壳之间完全没有任何支撑结构，完全可以将缸筒“浸泡”在冷却液里，从外观上看呈现为“8”字形。这种设计的优点是冷却效率高、发动机重量轻，缺点自然就是缸体强度有所不足。

所以常用于自然吸气或低增压发动机，代表发动机有本田的大部分机型、丰田ZR、GR系列发动机、宝马的N46、52、54系列机型、保时捷自然吸气水平对置发动机、斯巴鲁EJ205涡轮增压发动机。

这种铝合金缸体设计并不属于新技术，铃木G、K系列和本田D系列发动机，在上世纪80年代就已经广泛使用了。大众1.4TSI为了适应双增压系统的要求改用了铸铁缸体，但也采用了开放式冷却水道设计。

半封闭式冷却水道可以说是强化版的开放式水道，可以使全铝缸体的强度得到一定的提高，这种设计通常出现在涡轮增压车型上，不过只有很少的发动机采用这种“亡羊补牢”的技术。

最具代表性的就是斯巴鲁的EJ207、EJ255 2.5升和三菱EVO X的4B11T涡轮增压发动机，不过仍无法承受1.0bar以上的增压值，在不做缸体强化的动力改装之后，缸体发生破裂的案例并不在少数。

封闭式冷却水道是铸铁缸体最常用的设计，仅是在缸体平面上设有面积很小的冷却水道开口，活塞、连杆机构运转时对缸体的冲击力可以得到均匀的吸收，在高增压状态下缸垫的密封性也更强。

由于铸铁材料自身强度较高，不仅强度更高、更耐用，提升动力的潜力也明显高于常见的全铝缸体，不过缺点是冷却效率有所不足，对冷却系统的性能要求较高。对于涡轮增压发动机而言，铸铁缸体的可靠性和耐用性还是比较理想的，所以奥迪AXX、大众EA113、EA888系列四缸涡轮增压发动机，一直采用的是封闭式水道铸铁缸体。
为了减轻发动机自重、提高冷却效率，同时保证足够的缸体强度，采用封闭式冷却水道设计的全铝缸体发动机诞生，阿斯顿-马丁、法拉利、兰博基尼在上世纪60年代就已经广泛采用这一技术。

而对于超跑以外的量产车，采用封闭式冷却水道全铝缸体的发动机并不多，宝马也只是在X5M、X6M、全新M5、760Li等高端车型上配备的，S63B44和N74B60发动机的镁合金缸体上使用了封闭式水道设计。奥迪则在RS4、6、8、R8、Gallardo车型中使用的V8、V10发动机上，采用了封闭式水道硅铝镁合金缸体，但主轴承座仍采用传统的铸铁材料。
奔驰也只在SLS、SLR少数超跑上采用了封闭式水道铝合金缸体设计。日产GT-R（R35）装备的VR38DETT，雷克萨斯LF-A装备的1LR-GUE发动机，也采用了类似的缸体设计。

让人出乎意料的是，福特和马自达开发的L系列和GTDI Ecoboost涡轮增压发动机，都使用了封闭式冷却水道的全铝缸体，在缸体强度上具备一定优势，在同等价位车型中还是非常罕见的。

所以说缸体材料、结构、工艺，并不能直接反映出发动机的实际性能，更和汽车的品牌、价位没有必然的联系，厂家采用什么材料、结构、工艺完全取决于自身的技术、车型的用途、市场定位等因素。不过不管是铝镁合金还是硅铝合金缸体，虽然在重量、散热性能等方面具有明显优势，但后期的动力改装潜力仍然是很有限的。

所以在汽车改装市场上，很早就推出了针对于各类铝合金缸体的改装方法和强化套件。其中最简单的就是用于开放式水道缸体的强化水道垫圈，这种看似很像“糖葫芦”形状的铝合金垫圈，可直接嵌在水道开口之上，垫圈上的小孔可使冷却液正常循环。不过这只是很初级的改装方法，可靠性并不是很高。

为了达到最理想的强度，通常都会对铝合金缸体进行彻底的改装。首先要使用高精密度CNC铣床将原厂的缸体彻底切除，并将缸体加工成所需的形状，然后装入铸铁材料加工而成的强化缸套，即可使开放式和半封闭式水道变为，强度大增的封闭式水道铸铁缸体。缸套四周预留出的冷却液循环孔，也比原厂封闭式水道设计的孔更小，缸垫也能更好的达到密封状态。

对于封闭式水道铝合金缸体而言，也有用于强化缸体的专用缸套，首先需要将缸筒内径加大，然后把缸套装入扩大缸径的缸筒内即可。这种强化方法加工相对比较简单，仍使用原厂的冷却水道，不需对冷却系统进行太多强化。这种缸套通常也用于铝合金缸体发动机的大修，如果缸套发生磨损，只要换上新的缸套即可，同时也可以相应加大排气量，这也是一种传统的发动机改装技术。