缸体材料铝合金好还是铸铁好(缸体材料铝合金好还是铸铁好知乎)

我们常说某发动机是铸铁的，某发动机全是铝的。这里所说的“铸铁”或“全铝”是指发动机缸体的材料。那么什么是气缸体呢？有什么用？铝缸体和铁缸体各有什么优缺点？对汽车有多重要？今天我们就来聊聊发动机缸体的知识。

气缸体，气缸的外壳。气缸是指引导活塞运动的圆柱形空腔。狭义的气缸体是指包裹在气缸周围的外壳。然而，今天的大多数汽车发动机是水冷的。为了具有紧凑的结构，下曲轴箱和气缸体通常铸造在一起以形成气缸体-曲轴箱组。这种组合通常被称为气缸体，泛指广义的气缸体。

气缸是装配发动机的基本部件，发动机的各种零件都安装在气缸上，它保持着运动零件之间准确的位置关系。气缸工作时，工作面与高温高压气体接触，活塞在其中高速往复运动。同时还要承受气体压力、往复惯性力、往复离心力、摩擦力、发动机本身质量等各种冲击力。它必须承受大的温度变化、机械负荷和热负荷。因此，要求气缸体具有足够的刚度和强度，良好的耐热性和导热性，以及良好的耐腐蚀性和耐磨性。当然，质量越小越好。功率重量比越大，发动机越紧凑。

表面上看，气缸体是一个铁块(或铝块)，上面有几个大孔。事实上，它的内部结构极其复杂。缸体内部有纵横交错的水路和油路，各种座孔，隔板等。，并形成大量空腔来储存冷却液和机油。为了润滑曲轴、凸轮轴等轴承，给活塞注入机油散热，这些部位都有配油通道和油嘴，引导机油的流动，保证发动机润滑系统的正常循环。此外，还有引导水流方向的水道、各种阀体、工艺孔等。如果你从中间看缸体，你会发现它的内部像地下宫殿一样复杂。

如此复杂的结构，具有足够的刚度和强度，必须通过金属铸造工艺制造。普通气缸体通常用灰铸铁铸造；为了增加缸体的强度和耐磨性，可在铸铁中加入镍、钼、铬、磷等元素，形成优质合金铸铁。一些高强度柴油机使用强度更高的球墨铸铁或蠕墨铸铁。现在乘用车用的汽油机多是铝合金的。铝镁合金的发动机也有少数，但是铝镁合金的强度略低，而且怕水，所以缸体不能直接接触水，所以应用受到很大限制。

现实中我们讨论最多的是铝合金发动机和铸铁发动机哪个更好。单就机械性能而言，铸铁发动机会更好，机械强度更大，耐热性更好，机械负荷和热负荷更大，耐磨性和耐腐蚀性更强。铝合金发动机最大的优点是重量更轻，散热更好，其他方面不如铸铁。综合因素，其实铸铁发动机略胜一筹。

那么为什么现在大部分乘用车都使用铝合金发动机呢？

众所周知，现在的乘用车大多采用卧式发动机、前轮驱动的结构，发动机安装在前轴的前方。这种结构对前面部分的重量非常敏感。如果车头过重，会对汽车的操控性产生严重影响。最常见的就是转向不足，高速过弯时推头严重。通过减轻发动机重量，可以减轻前部重量，减少推头趋势，提高车辆操控性。使用铝合金发动机可以有效减轻发动机的重量。对于普通家用车使用的小排量发动机，铝合金发动机比铸铁发动机轻10 ~ 20kg，对于普通家用车来说已经是很大的减重成就了。如果是豪华车用的大排量多缸发动机，用铝合金的减重效果更明显，所以豪华车发动机几乎都是铝合金的。

此外，铝合金发动机的成本低于铸铁发动机。

是的，你是对的，老侯也不是。对于车企来说，铝合金发动机比铸铁发动机成本低是事实。

有人说这怎么可能？铝合金比铸铁贵很多，但是做缸体成本更低？这主要是因为:材料成本只占发动机成本的一小部分，其他如设计成本、加工成本才是大头。

铝合金发动机最早用在豪华车上，后来又发布到普通家用车上。这项技术在去中心化的过程中，其开发设计的成本早已分摊在豪华车上，应用到家用车上，设计成本几乎可以忽略不计。在加工成本上，铝合金铸造性能更好，可以铸造更复杂的形状，可以减少后期加工步骤，降低加工成本。还有就是铝合金熔点低，铸造时能耗低，铸件的成品率比铸铁高得多，铸造缺陷少。这样，铝合金缸体的使用成本并不比铸铁缸体高，甚至因使用量大而成本更低。公司宣称的铝合金发动机更贵，其实只是一种风险，旨在让消费者多花钱。

这里有一个特例，就是大众的EA888发动机一直使用铸铁缸体。这主要是因为这台发动机调成了差别很大的高低功率版本，后期改装升级的空间还是很大的。应用在一些性能车或者改装车上，铸铁缸体可以满足强度的需求。另外，奥迪车型的发动机都是纵向排列，对重量不太敏感，铸铁的使用对操控性影响不大，所以大众坚持用这种铸铁缸体。其实这也是一种分摊成本的手段。如果单独开发铝合金发动机，大众的车会卖得更贵。

前面挖了个坑，说气缸体是组装发动机的基础零件，它保持着运动部件之间准确的位置关系。这个基础有多重要？很多人可能理解不深。下面由老侯简单介绍一下。

众所周知，发动机是非常精密的，而这种精密主要体现在各部分的配合间隙小，各部分之间的运动关系精确。这些零件都是安装在气缸体上的，只有准确的安装位置才能保证准确的运动关系，所以气缸体的几何尺寸精度直接决定了发动机的精度程度。

气缸体是一个机加工零件。在加工过程中，不可避免地会存在尺寸误差，如平面度、平行度、同轴度、垂直度、圆度等。这些机械公差越低，发动机就越精确。比如平整度，平整度越高密封性越好，平整度超差会导致密封不良、漏油、漏水、漏气等。如果气缸轴线与曲轴轴线的垂直度超差，活塞就会偏离气缸，非正常磨损；曲轴和凸轮轴同轴度超差会造成轴跳动，增加振动和磨损，缩短发动机使用寿命等等。因此，气缸体的几何精度非常重要。

那么这个精度是怎么保证的呢？一方面是铸造时模具和砂型的制造技术和精度；另一方面是后期的机械加工技术，比如机床加工和测量技术。这些都非常考验一个国家的基础工业水平，需要工业积累，不可能一蹴而就。经常有人质疑现在的汽车发动机技术已经公之于众。为什么我国生产不出优秀的发动机？其实差距不在设计上，而是被这些基础产业卡住了。最简单的情况，别人的机床精度可以达到0.01mm，而你的只能达到0.05mm，就算把最好的发动机复制给你，你也做不到！另外还有材料，热处理等。，不可复制。所以，中国汽车工业还有很长的路要走！

在我们的日常使用中，气缸体最容易因高温变形而损坏。由于铝合金缸体的强度没有铸铁缸体高，耐热性不好，如果铝合金发动机出现开锅故障，会导致缸体、缸盖变形，后期容易出现各种漏油、漏水、气缸垫等故障，而且很难解决。铸铁发动机相对更好，这也是铸铁发动机更耐用的证据之一。此外，发动机长期使用还会因各种振动和作用力导致缸体变形，导致缸体尺寸超差，各部件之间的配合关系和运动关系被破坏，缩短发动机的使用寿命。很多发动机大修后的使用寿命远不如原机，就是这些基础零件变形造成的。

另外，很重要的一点是，铝合金发动机的防冻液一定要定期更换。铝合金不太耐腐蚀。防冻液中含有防腐剂，可以减少水对铝合金的腐蚀。如果防腐剂耗尽，气缸体被腐蚀，可能会导致内部漏水，降低气缸体的强度。千万不要相信“防冻液永远不要更换”的鬼话。如果是铸铁发动机，耐腐蚀性更好，防冻液更换周期可以更长。