铝的就比铁的好？说一说你不知道的发动机气缸体知识

我们经常说某款发动机是铸铁的，某款发动机是全铝的。这里面所说的“铸铁”或者“全铝”是指发动机气缸体的材质。那么什么是气缸体呢？它究竟有什么用呢？铝缸体和铁缸体都有什么优点和缺点？它对汽车有多重要？今天我们就来说说发动机气缸体方面的知识。

气缸体，气缸的壳体。气缸是指引导活塞运动导向的圆柱形空腔，狭义上的气缸体就是指包裹在气缸外面的那个壳体。不过现在的汽车发动机大多是水冷的，为了结构紧凑，通常把 下 曲轴箱与气缸体铸造在一起，构成气缸体-曲轴箱组，通常把这个组合体也称为气缸体，这是指广义上的气缸体。

气缸体是组装发动机的基础件，发动机各种零部件都安装在它的上面，并由它来保持各 运动 件相互之间的准确位置关系。气缸体在工作时，工作表面与高温高压的燃气接触，活塞在其中做高速往复运动，同时还要承受气体压力、往复惯性力、往复离心力、摩擦力以及发动机本身质量引起的各种冲击力，要经受较大的温度变化，要承受较大的机械负荷和热负荷。所以，要求气缸体具有足够的刚度和强度，并且具有良好的耐热性和导热性，以及良好的耐腐蚀能力、耐磨性等。质量当然是越小越好，功率重量比越大，发动机越紧凑。

从表面上来看，气缸体就是一个有几个大窟窿的铁块子（或者铝块子），实际上它的内部结构极其复杂。在气缸体内部，有着纵横交错的水道和油道，有各种座孔、隔板等，并形成大量的空腔，用来储存冷却液和机油。为了给曲轴、凸轮轴等轴承润滑，为了给活塞喷油散热，在这些部位还有分油道和机油喷嘴，引导机油的流向，保证发动机润滑系统循环正常。此外，还有引导水流方向的水道、各种阀体、工艺孔等。如果把气缸体从中间锯开，你会发现它的内部就像一座地下宫殿一样复杂。

如此复杂的结构，还要有足够的刚度和强度，就必须使用金属铸造工艺来制造。普通的气缸体，一般是用灰铸铁铸造的；为了增加缸体强度、提高耐磨性，可以在铸铁中添加镍、钼、铬、磷等元素，形成优质合金铸铁；有些高强化柴油机使用了强度更高的球墨铸铁或者蠕墨铸铁。而现在乘用车使用的汽油发动机，大多采用铝合金铸造。也有少部分发动机使用了铝镁合金铸造，但是铝镁合金强度略低，并且比较怕水，缸体不能直接与水接触，所以在应用上受到了很大的限制。

现实中我们讨论最多的，就是铝合金发动机和铸铁发动机哪一个更好。如果单从机械性能方面来说，铸铁发动机会更好一些，它的机械强度更大，耐热性更好，可以承受更大的机械负荷和热负荷，耐磨、耐腐蚀能力更强；而铝合金发动机最大的优点就是重量更轻，散热性更好，其它方面都不如铸铁。综合各方面因素来看，其实是铸铁发动机略胜一筹。

那么为什么现在大多数的乘用车都使用铝合金发动机呢？

大家知道，现在的乘用车大多使用发动机横置、前轮驱动的结构，发动机安装在前轴的前方。这种结构 型式 ，对车头部位的重量非常敏感。如果车头过重，对汽车的操控性有严重的影响，最常见的就是转向不足，在高速过弯时严重推头。而降低发动机的重量，就可以降低车头部位的重量，减小推头的趋势，提升汽车操控性。使用铝合金发动机，就可以有效地降低发动机的重量。对于普通家用车使用的小排量发动机来说，铝合金发动机比铸铁发动机轻10~20公斤，这对普通的家用车来说，已经是非常大的减重成绩了。如果是豪车使用的大排量多缸发动机，使用铝合金减重效果更加明显，所以豪车发动机几乎都是铝合金的。

此外还有一点，就是铝合金发动机成本比较铸铁发动机更低。

是的，你没看错，老侯也没有说错，对于车企来说，确实是铝合金发动机成本比较铸铁发动机更低。

有人说这怎么可能呢？铝合金比铸铁贵那么多，做成气缸体成本反而低呢？这主要是因为：材料成本仅占发动机成本的一小部分，其它的比如设计成本、加工成本等才是大头。

铝合金发动机最早都是应用在豪车上的，后来才下放到普通家用车上。在这个技术下放的过程中，其开发设计成本早已经在豪车上分摊完毕，应用到家用车上，设计成本几乎可以忽略不计了。在加工成本方面，铝合金的铸造性能更好，可以铸造出更复杂的造型，这样就可以减少后期的加工步骤，降低加工成本；还有就是铝合金熔点低，铸造时消耗的能源费用低，铸造的成品率也比铸铁高很多，铸造缺陷更少。这样综合计算下来，使用铝合金气缸体成本并不比铸铁气缸体更高，甚至由于使用量大成本更低。车企宣称的铝合金发动机成本更高，只不过是一种苦肉计罢了，目的是让消费者花更多的钱。

这里有一个特例，就是大众家的EA888发动机，一直都使用铸铁缸体。这主要是因为，这款发动机被调校成差异较大的高低功率版本，同时还有较大的后期改装升级余地，被应用在某些性能车或者改装车上，使用铸铁气缸体可以满足对强度的需求。此外，奥迪车型发动机都是纵向布置的，对重量不是太敏感，使用铸铁对操控性影响也不大，所以大众就把这个铸铁气缸体坚持了下来。其实这也是分摊成本的一种手段，如果单独开发一个铝合金发动机，大众家的车会卖得更贵。

前面挖了一个坑，说气缸体是组装发动机的基础件，由它来保持各运动件相互之间的准确位置关系。这个基础有多重要呢？很多人可能理解得不是很深刻。下面老侯简单给大家说一说。

大家都知道发动机是非常精密的，这个精密主要就体现在各部位的配合间隙小，各零部件之间的运动关系精确。而这些零部件都是安装在气缸体上的，只有安装位置精确，才能保证运动关系精确，所以气缸体的几何尺寸精度就直接决定了发动机的精密程度。

气缸体是一个机械加工件，在加工过程中，必然会有尺寸误差，比如平面度、平行度、同轴度、垂直度、圆度等。这些机械公差越低，发动机越精密。比如平面度，平面度越高，密封性越好，平面度超差会导致密封不良，漏油、漏水、漏气等；气缸轴心与曲轴轴心垂直度超差，会导致活塞偏缸，异常磨损；曲轴、凸轮轴同轴度超差，会造成轴跳动，增大振动与磨损，缩短发动机使用寿命，等等。所以气缸体的几何尺寸精度是非常重要的。

那么这个精度是如何保证的呢？一方面是在铸造时，模具、砂型的制作工艺与精度；另一方面，就是后期的机械加工工艺，比如机床加工，测量技术等。这些都非常考验一个国家的基础工业水平，并且需要工业积累，并不是可以一蹴而就的。经常有人质疑说现在的汽车发动机技术都已经公开了，为什么我们国家还制造不出来优秀的发动机？其实差距并不在设计上，而是被这些基础工业卡住了脖子。最简单的例子，人家的机床精度可以达到0.01mm，你的只能达到0.05mm，就是把最优秀的发动机给你仿制，你也做不出来啊！此外，还有材料、热处理等，也是仿制不来的。所以，我国的汽车工业，还是任重道远的！

在我们日常使用中，气缸体最容易发生的损伤就是高温变形。由于铝合金气缸体强度不如铸铁气缸体高，并且耐热性也不好，所以如果铝合金发动机如果发生过开锅的故障，就会造成气缸体、气缸盖变形，后期很容易出现各种漏油、漏水、呲缸垫等故障，并且很难解决。而铸铁发动机相对会好一些，这也是铸铁发动机更耐用的证据之一。此外，发动机长时间使用也会由于各种振动、各种力的作用而导致气缸体变形，进而导致气缸体尺寸超差，各种零部件之间的配合关系和运动关系被破坏，发动机使用寿命缩短。很多发动机大修后使用寿命远不如原厂发动机，就是因为这些基础件变形造成的。

此外还有非常重要的一点，就是铝合金发动机一定要定期更换防冻液。铝合金是不太耐腐蚀的，防冻液中有抗腐蚀剂，可以减轻水对铝合金的腐蚀。如果抗腐蚀剂消耗殆尽，气缸体被腐蚀，可能会造成内部漏水、气缸体强度下降等。千万不要相信“防冻液永远不用更换”的鬼话。如果是铸铁发动机的话，耐腐蚀性更好一些，防冻液更换周期可以更长。

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