“全鋁發(fā)動機”似乎成為了廠商們拿來宣傳的科技亮點，然而大多數(shù)人所認為的“全鋁發(fā)動機”真的完全是鋁合金打造的嗎？

● 揭秘汽車“全鋁發(fā)動機”驚天“騙局”！

輕，毋庸置疑是鋁材料的一大特點，汽車上所用的鋁其實都是以鋁合金形式存在的，因為純鋁是很軟的，而鋁合金卻能達到很高的強度。全鋁發(fā)動機、鋁合金輪圈、全鋁車身、鋁合金懸架……為了輕量化，如今工程師們把汽車上很多曾經(jīng)的鋼鐵部件都替換成了鋁合金材料，而全鋁發(fā)動機更是越來越普及，其中也包括如上汽、江淮、比亞迪等等不少中國品牌。

從1866年德國工程師尼古拉斯·奧托（Nikolous Otto）發(fā)明了四沖程內(nèi)燃機開始，打造發(fā)動機所用的材料和工藝都在不斷地進化，如今鋁合金已成為了汽車發(fā)動機上常見的材質(zhì)。對于普通消費者來說，或許并不知道發(fā)動機內(nèi)部是什么，“全鋁發(fā)動機”是完全由鋁合金零件組成的嗎？顯然，如軸承、正時齒鏈、起動機、氣門、氣門彈簧等等部件不可能是鋁合金。

- 鋁合金缸體和缸蓋是什么？

簡單來說，支撐發(fā)動機主體骨架的腔體就是發(fā)動機的缸體，它的上方便是缸蓋。缸蓋一方面與活塞、缸體組成汽油燃燒的燃燒室，另一方面可以用來安裝固定正時系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)等部件。缸體和缸蓋是發(fā)動機中重量占比最大的一部分，所以從輕量化的角度來說，它們是車企們最愿意開刀的一部分。

早期缸體和缸蓋大部分都是由鑄鐵材質(zhì)制造的，雖然鑄鐵缸體和缸蓋具有較高的強度和耐磨性，且成本相對較低，但如今在鋁合金材質(zhì)面前早已失去了霸主地位。從鑄鐵換成鋁合金，不僅能夠大幅降低重量，還能改善發(fā)動機的冷卻性能，對整車的動力性和燃油經(jīng)濟性都有一定的提升。

 

相比鑄鐵材質(zhì)，鋁合金材質(zhì)雖然在成本上不占優(yōu)勢，但隨著目前大批量、規(guī)模化生產(chǎn)，這對于車企來說或許已不再是太大的問題，因此，“全鋁發(fā)動機”也成為了當今的主流。

- “全鋁發(fā)動機”為什么要加上引號？

之所以我們給“全鋁發(fā)動機”加上了引號，因為廠商們的宣傳和人們普遍的認知并不是完全準確的，即便是按大多數(shù)人的認知邏輯——缸體和缸蓋是鋁合金材質(zhì)的發(fā)動機就可以稱為全鋁發(fā)動機，目前來看，缸體中鑄鐵材質(zhì)的曲軸軸承座和缸套依然不能完全被鋁合金材質(zhì)所替代。

作為缸體的一部分，曲軸軸承座使用了鑄鐵材質(zhì)，嚴格意義上來講，缸體就不能算作完全的鋁合金缸體了。鋁合金的特性決定了它不能勝任下軸承座的工作，而受力相對較小的上軸承座則可以使用更輕量化的鋁合金材質(zhì)。除此之外，缸體上的缸套也是不能使用鋁合金的部件之一。

“拉缸”是我們常常聽到的一種發(fā)動機故障，所說的“缸”就是發(fā)動機的氣缸，導致拉缸的原因有很多，比如由于冷卻液缺失、機油量過低、氣缸內(nèi)進入異物或者活塞環(huán)故障等問題，最終都有可能損壞氣缸內(nèi)壁，從而汽車不能再正常行駛甚至熄火。這里提到的氣缸內(nèi)壁，一般來說就是發(fā)動機的缸套，而即便是廠商們口中的“全鋁發(fā)動機”，缸套卻不是鋁合金材質(zhì)，大多仍為鑄鐵材質(zhì)。

 

缸套一定是鑄鐵材質(zhì)的嗎？鑄鐵缸套曾經(jīng)是發(fā)動機內(nèi)不可或缺的一部分，然而有一天，電弧噴涂技術出現(xiàn)了，某些發(fā)動機內(nèi)竟然看不到缸套了。

寶馬最新的B系列發(fā)動機、新款福特野馬Shelby GT350上的5.2L V8發(fā)動機（Voodoo）、新款日產(chǎn)英菲尼迪Q50上的3.0T V6發(fā)動機（VR30DETT）等均取消了傳統(tǒng)的鑄鐵缸套，采用這種電弧噴涂技術，氣缸內(nèi)壁被噴涂上一層合金涂層或者其它復合材料，涂層一般只有0.2-0.3mm厚，除了耐磨性和導熱性有了提升，相比鑄鐵缸套也更能提高輕量化水平。

基于對輕量化水平的追求，廠商們似乎對鋼鐵材質(zhì)嫉惡如仇，想法設法地將它們替換成鋁合金，或者干脆像鑄鐵缸套一樣被取消掉。那么除了發(fā)動機的缸體和缸蓋上大量采用鋁合金外，如今還有哪些發(fā)動機部件逐漸淘汰了鋼鐵材質(zhì)呢？

2 哪些鋼鐵部件被替代了？

● 那些被鋁合金替換掉的鋼鐵部件

- 渦輪增壓器也能是鋁的！？

加裝渦輪增壓系統(tǒng)是提升發(fā)動機性能的一種手段，在壓榨發(fā)動機動力的背后，渦輪增壓器和排氣歧管則需要耐受上千攝氏度的高溫，這對于鋁合金的材質(zhì)機理來說顯然是破壞性的，所以目前大多數(shù)發(fā)動機雖然在缸體和缸蓋等部分選用了輕量化的鋁合金，但渦輪增壓器依然為鑄鐵材質(zhì)。然而，在人們都堅信渦輪增壓器必須是笨重“鐵疙瘩”的時候，有一家企業(yè)對渦輪增壓器的輕量化追求卻耿耿于懷。

寶馬最新的B系列發(fā)動機（B38、B48、B58等）將排氣歧管和渦輪增壓器融為一體，材質(zhì)是鋁合金，沒錯就是鋁合金。難道鋁合金材料能夠耐受上千攝氏度的高溫了嗎？

寶馬的鋁合金渦輪增壓器來自于“好基友”大陸集團，這家供應商是第一個將鋁合金材質(zhì)的渦輪增壓器應用于汽車。加入水冷系統(tǒng)后，不僅能讓鋁合金材質(zhì)滿足溫度要求，還能讓整個增壓器殼體受熱均勻，防止局部損害，對增壓效果也有一定積極影響。寶馬與大陸合作開發(fā)渦輪增壓器的意義遠不止于此，要知道目前很多汽油發(fā)動機的渦輪增壓器技術都是由柴油機上過渡而來的，而此次合作代表了寶馬針對汽油發(fā)動機而從零開發(fā)了渦輪增壓器。

“鋁合金渦輪增壓器+水冷系統(tǒng)”的方案無疑會讓寶馬發(fā)動機的輕量化水平和燃效都有提升，但較高的成本問題也是讓寶馬糾結的一點，好在寶馬的B系列發(fā)動機遵循了模塊化生產(chǎn)的原則，不管是三缸的1.5T B38、四缸的2.0T B48，還是六缸的3.0T B58都能共享很多技術和硬件，所以未來成本或許不再是大問題。

- 不只是減重——活塞及活塞連桿

活塞是發(fā)動機中最不容易的一位小兄弟，它忍受著最惡劣的工作環(huán)境——高溫、高壓以及燃料的腐蝕性，而且還與氣缸壁不斷地發(fā)生著摩擦打斗，所以發(fā)動機對這位小兄弟的身板要求很高，它的強度、剛度、耐高溫性、耐磨性、耐腐蝕性等都必須能夠扛住這樣惡劣的環(huán)境。

鑄鐵是最經(jīng)濟實惠的材質(zhì)選擇，高強度和高溫對于鑄鐵材質(zhì)的活塞及活塞連桿來說都是小菜一碟。然而它的缺點也比較明顯，由于鑄鐵材料的質(zhì)量相對較大，所以活塞在往復運動時，發(fā)動機要克服活塞及活塞連桿本身的慣性力也較大。

● 發(fā)動機哪些鋼鐵零部件還不能被替換？

前面我們看到很多發(fā)動機零部件都被鋁合金替代了，那鋼鐵材質(zhì)真的會被完全淘汰嗎？目前來看，顯然是不能。鋁合金在強度、耐高溫、疲勞特性等方面仍然與鋼鐵材質(zhì)有著差距，所以這也是為什么發(fā)動機的零部件不能完全由鋁合金來打造的原因。

- 曲軸必須是鋼鐵材料？

曲軸也是一個比較悲催的角色，其相當于一個轉換力的工具，它一邊忍受著自身的離心力和往復慣性力，一邊承受著活塞連桿瘋狂地上下運動，將活塞連桿的推動力轉換成扭矩并向外輸出。它旋轉的速度也就是發(fā)動機的轉速，一般來說乘用車的發(fā)動機轉速能達到8000-9000rpm，甚至更高，可想而知，曲軸也必須是一個不怕重活、累活的漢子。

目前，鋁合金材料的強度、耐疲勞性還難以滿足發(fā)動機的需求，曲軸只有鍛鋼和鑄鋼兩種材料，鍛造工藝比鑄造工藝生產(chǎn)的曲軸在強度上要更高，所以現(xiàn)在的汽車發(fā)動機曲軸大多采用了鍛鋼。當然，無論是鍛造曲軸和鑄造曲軸，最后都需要機加工來最終成形。

- 不能輕量化的零件？——飛輪

在任何一臺汽車發(fā)動機上，你都能看到一個很大的鋼制輪盤，這就是飛輪，從尺寸上也能看出它的重量不輕。然而在發(fā)動機融入大量鋁合金的今天，飛輪為什么沒有被“輕量化”呢？

因此，具有足夠的轉動慣量是飛輪必備的條件。質(zhì)量越大，轉動慣量越大，為了讓發(fā)動機結構更緊湊，鋼鐵材質(zhì)顯然要比鋁合金更合適。

另外，除了發(fā)動機的曲軸、凸輪軸和飛輪，其實還有很多鋁合金不能代替的鋼鐵部件，例如正時齒鏈、氣門以及氣門彈簧等等，所以現(xiàn)階段來看，發(fā)動機上還不能完全淘汰鋼鐵材質(zhì)，未來想要提升輕量化水平，除了改變材料外，或許我們還能從結構設計方面下手。

● 總結

輕量化水平無疑是發(fā)動機甚至整車制造中一直追求的重點，如今鋁合金已經(jīng)替代了曾經(jīng)看似不可能被替代的鋼鐵部件，隨著材料技術的發(fā)展，鋁合金在材料強度上已經(jīng)有了很大的提升，尤其是鍛造鋁合金，但耐熱性和疲勞特性依然是與鋼鐵不在一個級別的，所以為了讓鋁合金在發(fā)動機上體現(xiàn)出輕量化優(yōu)勢，所以廠商們不得不在其他方面相應的增加技術彌補，例如寶馬的鋁合金渦輪增壓器需要額外一套的水冷系統(tǒng)。廠商們口中的“全鋁發(fā)動機”并非是所有鋼鐵零部件換成了鋁合金材質(zhì)，在某些部分鋼鐵材質(zhì)依然是最佳的選擇，想要提升整車的輕量化水平，或許還更多的解決方案。

而我司作為一家自1992年創(chuàng)立的致力于服務鍛造、壓鑄等汽車相關行業(yè)的脫模劑廠家，自生產(chǎn)的鋁輪轂鍛造脫模潤滑劑、鋁合金壓鑄脫模劑、鋁合金鑄造涂料等自推出市場以來廣受好評，配合汽車制造廠商們努力為“中國制造”做出貢獻。