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其实铸铁发动机和全铝发动机呢,是各有优点和缺点的,我来给大家分别介绍一下任何事物没有完全的好与完全的缺点。
但是人们会认为铸铁发动机会落后,认为全铝发动机会好一些,这个呢是一种误解,
主要问题是全铝发动机的成本较高,自身重量较轻。好处呢就是省油,
缺点相对来说呢,加工难度高。全铝发动机散热呢更好一些,但是作为一个液冷的发动机,散热不是主要问题。
其实现在全铝的发动机更多是用在高端车上,否则呢大车型的钢铁呢,还是用的如墨铸铁。
如面铸铁的主要的优点在于首先是耐用,可以承受的钢压较大制造成本低,而且后期维护呢相对容易和比较简单,球墨铸铁的话它比较耐磨,作为钢钢臂的材料呢是非常耐磨的,而且经济实用。
唯一的缺点就是铸铁发动机呢自身重量较重,一个整个发动机呢会比全铝发动机重。
在现在要求降低油耗降低排量的同时,这个发动机自身的重量呢,其实会使油耗略微增加,其实就这一个缺点而已,所以现在大多数发动机还是用的蠕墨铸铁。
当然了,铸铁发动机还有一个缺点就是容易生锈,但是发动机是一个活动的部件,其实生锈对它影响几乎可以忽略不计了,所以我认为球墨铸铁的主要是可以降低成本。
如果买车来讲呢,主要看买的价位,如果高价位你只能买到全铝的发动机,如果买低价位的极大可能买的是铸铁发动机,所以呢无所谓好坏,我觉得更多的是概念都能够用都能满足需求,但是权力发动机呢后期的维修成本要高,如果要是损坏的话,那么它的配件呢和维修会相对贵很多。
「铸铁&铸铝」发动机的区别很多-全铝机型更理想优秀的 汽车 普遍使用“全铝发动机”,这种发动机叫做内燃式热机,铸铝材料究竟有什么优势呢?
解析这个问题需要了解内燃机的运行原理——「燃」的概念指燃烧燃油产生热能,再将热能转化为机械能;燃烧的过程中会产生推动活塞运转的“推力”,可以理解为分子膨胀碰撞的结果。在产生动能的同时还会产生热能和光能,内燃机的燃烧室内部温度是非常高的;而且还会有很高的压力,这就对机体材料的导热性和强度有很高的要求。
内燃机需要保证机体材料有良好的导热性,这样能够将热能快速的传导指缸盖缸体,通过电子扇从外部、防冻冷却液从内部分别进行降温;其次要保证在高温高压的环境中不会轻易变形,否则内燃机必然会因热胀冷缩而出现缝隙,从而造成漏机油或防冻液等问题。
铸铁材料就具备这些特点:
曾经性能优异的发动机基本都是铸铁材料,原因主要还是同期的铸铝技术不够成熟;其实至今所谓的“全铝发动机”也还是有铸铁零部件的,这是导热性决定的结果,有时候导热性太好也不见得一定是优势。
铸铝发动机有什么优势呢?
质量低主要指轻量化与节油的关系。 汽车 整备质量每降低100公斤,百公里耗油量则可以下降0.5升左右;全铝发动机可以降低20公斤上下,对于节油总还是有些帮助的。至于易加工则是指生产铸铝发动机所需要的生产线建设投入更低,因为加工工艺要简单一些;同时铸铝发动机生产过程中的污染也要低一些,所以这种材料的发动机会成为主流。
「导热性」好指材料吸热热能与散热的能力,铸铁和铸铝的区别很大。
铝的导热性远超铁,也就是说铸铝发动机的散热能力也会理想很多;但是这也带来了热能(动力损耗)的问题,在其他技术参数相同的前提下,使用铸铝的缸盖和缸体的扭矩功率都要低一些,反之高性能的铸铝材料的内燃机,如果用铸铁材料的极限则会更高。
所以即使是所谓的“全铝发动机”也并非所有零部件都是铸铝,为了保证发动机的性能,核心零部件总还是需要铸铁材料的。
全铝发动机的铸铁核心零部件有两种:
活塞如果用铸铝,缸套也用铸铝则两者的摩擦系数比较大,使用寿命自然会降低;为了延长使用寿命就得降低发动机的动力,所以缸套总需要用铸铁,除了极少数高端性能车或赛车会使用铸铝。
曲轴也是铸铁为主,因为球墨铸铁的抗拉强度能超过1000Mpa,而高标准的航空铝合金也不过是524Mpa;曲轴需要足够高的强度,这就是曲轴也需要用铸铁的原因之一。
综上所述,代步 汽车 基本没有“全铝”发动机,只是缸盖和缸体用铸铝,核心零部件还得是铸铁;而如果价格低廉的 汽车 想要有理想的性能,制造成本低一些的铸铁发动机也还是不错的选项,只要扭矩的优势比较突出的话,一二十公斤的重量差也可以通过降低转速来均衡。
所以理论上虽然是铸铝发动机更好,但还要具体到车辆的定位、性能标准、油耗表现来分析,不可一概而论。
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铝的轻,发展方向在这里传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的,但是铸铁有着许多先天的不足,例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等,所以,许多发动机厂商都在寻找更适合的材料制造发动机的构成部件。
轻量化材料:首先我们从材料的轻量化来讨论新型发动机材料的优势。
1、全铝缸盖和缸体
我们日常所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,一般我们还是称作铸铁发动机。现在,全铝发动机已经在大量的车型上被采用,在国外,罗孚的k系列发动机,宝马的M52直列六缸发动机,日产的VQ发动机,捷豹的-AJ-V8发动机、奔驰的V6和V8发动机、通用的LS1和北极星V8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等等都是采用铝合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步采用全铝发动机,如国产铃木系列的发动机G13、K14等。甚至包括一些国产发动机也采用铝合金材质了,最著名的就是东安动力开发的468发动机,这款发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上,获得了很大的成功。
很早以前的汽车发动机就开始大规模采用全铝缸盖了。缸盖的重量并不大,所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻,而是因为它有更好的散热性能。随着发动机技术的发展,四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与一起的两气阀发动机相比,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,采用全铝缸盖是最好的解决办法。
出于成本的考虑,气缸体采用全铝设计比气缸盖要晚得多。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车型来说,显得尤为可贵,当然在另一方面,由于材料价格和加工工艺的区别,采用铝合金缸体的发动机会增加一些成本。
2、树脂或镁作为材料的进气管
在发动机的构成上,复杂的进气管是另外一个很重的部件。特别如今流行的更复杂的可变长度的进气管,其重量相当可观。刚开始的时候,人们采用铝合金来作为进气管的替代材料,后来许多汽车制造商开始采用具有热塑性的66号尼龙,或者其他耐热的可塑性材料制造进气管。因为这些复合材料的有许多优点:价钱便宜、重量轻、内臂平滑(从而空气流动好、气阻小),因此它对于汽车制造商来说是很理想的进气管材料。
但是这些复合材料也有让人很头痛的缺陷,它很容易产生一些细小的裂纹,这种裂纹导致高速进气时会在进气管里产生令人不快的噪音,所以许多高档的豪华车都没有采用这种材料制造进气管。例如奔驰就选择了镁合金——这种材料比铝更轻,尽管它比较昂贵,而且耐高温能力有限。贵不是主要问题,因为要知道,前提是装配在豪华车上,对于豪华车来说,性能的提高比成本相对来说要更重要。耐热能力有限也不要紧,因为进气管的温度并不高。镁合金是金属材质的,空气在镁合金制造的进气管内流动,要比在塑料的噪音要小的多。
也有一些车采用了非常少见的材料,例如TVR和法拉力V8采用的是一种称作凯福拉(Kevlar)的材料来制造进气管,它能获得更轻的重量,而且进气噪音与金属进气管相当。这些都是很少采用的特例,就不多讨论了。
摩擦力和运动惯性的优化:除了轻量化,新型材料在摩擦力和运动惯性方面同样具有很大的优势。
1、铝活塞和钢制气缸套
发动机的响应性与发动机部件的运动惯性是分不开的,发动机的运动部件包括曲轴、活塞、连杆等。由于曲轴要求瞬间强度非常高,所以只能采用高强度钢来制造。
活塞就没有曲轴这样的局限了,在高转速发动机上,通常都是用铝合金来制造活塞。更轻的活塞重量能产生更高的发动机转速,从而能获得更大的动力输出。
使用铝合金来制造活塞,成本并不是非常昂贵,主要问题是出在摩擦阻力上。在发动机运转的时候,活塞与气缸壁之间肯定会产生摩擦。而铝和铝直接的摩擦系数是很高的,它比铝和铸铁之间的摩擦系数要高得多。这样一来,如果全铝缸体配合全铝活塞,发动机运转的时候摩擦阻力就会非常大,这显然是不可取的,这也就是为何许多发动机使用铝合金活塞,但必须使用铸铁缸体的原因。但如果为了采用全铝缸体而采用铸铁活塞,那显然是更得不偿失的。
那如何解决这一矛盾呢?
目前最主流的解决办法,就是在铝制的气缸体内镶一个钢制的气缸套,让铝合金活塞不会与铝制的气缸壁相接触。这种设计可以解决这一矛盾,当然也会增加一些成本。
这种方法在70年代中期首先被雪佛兰Vega所采用。它的发动机采用全铝设计,在铝合金的气缸体内镶上了一个铸铁的缸套,当然活塞同样也是用铝合金制造的。它的摩擦阻力比全铸铁的发动机要小得多,因此它的动力得到了很大程度的提高。不仅如此,这台发动机还能获得更轻的重量和更小的运劲惯性,改善了车子的加速性、操控性和经济性。后来,这种方法被许多配备了高转速发动机的汽车所采用。
还有一个解决办法,就是采用增强型金属纤维气缸套(FRM)。本田在它的NSX3.2升发动机上采用了这个技术。它的成本和升功率在铸铁缸体和镶缸套之间。这种解决办法,是在全铝的缸体上直接把金属纤维加热融化以后,通过特殊工艺把金属粒子渗透到气缸壁上,就仿佛在气缸壁上电镀了一层厚度只有0.5毫米的金属纤维。与铸铁缸体相比,它能产生更低的摩擦阻力,因而改善了转速和功率。同时,金属纤维是直接渗透到气缸缸体里的,所以它的强度非常大(相当于整个缸体的强度)。
2、钛合金连杆
钛是一种重量很轻,强度很大的材料,而且价格非常昂贵,一般只在航空领域采用。但是,这种航空材料最终还是被应用在了汽车上,不过仅限于高性能的运动轿车,因为只有这些汽车才会为了提高性能而不计成本的采用尽可能适合的材料。兰博基尼的Diablo、法拉力的F355/360M/550M、还有保时捷的911GT3等都采用钛合金来制造连杆,以提高发动机的转速。
3、锻造工艺
锻造是一种非常传统的制造工艺,但是它不能在高强度和轻量化之间取得很好的平衡。在本田的TypeR和其他高性能汽车上,经常采用锻造工艺来制造活塞、曲轴和连杆。
由于锻造需要用手工完成,因此需要花费巨大的人工成本。锻造高温的金属能让更多的矿物质渗透到金属粒子当中去,因而改善了零件的强度和耐热性,最终有利于发动机的转速提高和动力输出。同时,锻造还能改善一些部件的摩擦系数,例如采用锻造工艺制造的活塞就能更好的减小表面的摩擦系数。