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“全鋁發(fā)動機”似乎是廠商們推廣的技術亮點。但是，大多數人認為的“全鋁發(fā)動機”真的是鋁合金做的嗎？

不要騙我！“全鋁發(fā)動機”不全鋁？

毫無疑問，輕是鋁材料的主要特征。其實汽車用的鋁都是鋁合金的形式，因為純鋁很軟，而鋁合金可以達到很高的強度。全鋁發(fā)動機、鋁合金輪圈、全鋁車身、鋁合金懸架...為了減輕重量，現在工程師們已經用鋁合金材料代替了汽車中的許多鋼制零件，全鋁發(fā)動機也越來越受歡迎，包括SAIC、江淮、比亞迪等許多中國品牌。

自1866年德國工程師尼科勞斯·奧托發(fā)明四沖程內燃機以來，制造發(fā)動機所用的材料和工藝不斷演變，如今鋁合金已成為汽車發(fā)動機中常見的材料。對于普通消費者來說，他們可能不知道發(fā)動機里面是什么?！叭X發(fā)動機”是否完全由鋁合金零件組成？顯然，軸承、正時齒輪鏈、起動機、閥門、氣門彈簧等部件不能是鋁合金。

-什么是鋁合金缸體缸蓋？

簡單來說，支撐發(fā)動機主機架的腔體就是發(fā)動機的氣缸體，它的上方便是氣缸蓋。一方面，氣缸蓋、活塞和氣缸構成了汽油燃燒的燃燒室，另一方面，它可以用來安裝固定正時系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)等部件。氣缸體和氣缸蓋是發(fā)動機最重要的零件，所以從輕量化的角度來看，它們是車企最愿意要的零件。

早期的氣缸體和氣缸蓋大多由鑄鐵制成。鑄鐵缸體和缸蓋雖然強度和耐磨性高，成本相對較低，但在鋁合金材料面前已經失去了主導地位。由鑄鐵改為鋁合金不僅可以大大減輕重量，還可以改善發(fā)動機的冷卻性能，在一定程度上提高整車的動力性和燃油經濟性。

與鑄鐵相比，鋁合金在成本上并不占優(yōu)勢，但隨著目前的大批量、大規(guī)模生產，可能不再是車企的大問題。因此，“全鋁發(fā)動機”成為了今天的主流。

-為什么引用“全鋁發(fā)動機”？

之所以給“全鋁發(fā)動機”加上引號，是因為廠家的宣傳和人們的普遍認知并不完全準確。甚至按照大多數人的認知邏輯——氣缸體和氣缸蓋都是鋁合金的發(fā)動機，也可以稱之為全鋁發(fā)動機。目前，缸體中鑄鐵制成的曲軸軸承座和氣缸套仍不能完全用鋁合金代替。

作為氣缸體的一部分，曲軸軸承座由鑄鐵制成。嚴格來說，缸體不能算作一個完整的鋁合金缸體。鋁合金的特性決定了它不能勝任下軸承座，而應力相對較小的上軸承座可以用較輕的鋁合金制成。另外，氣缸體上的氣缸套也是不能使用鋁合金的零件之一。

“拉缸”是我們經常聽到的發(fā)動機故障?！皻飧住笔前l(fā)動機的氣缸。拉缸的原因很多，如冷卻液不足、機油量少、異物進入氣缸或活塞環(huán)失效等。，最終可能會損壞氣缸內壁，使汽車無法再正常行駛甚至熄火。這里提到的氣缸內壁一般是發(fā)動機的氣缸套，甚至對于廠家所說的“全鋁發(fā)動機”，氣缸套也不是鋁合金材質，大部分還是鑄鐵材質。

氣缸套必須由鑄鐵制成嗎？鑄鐵氣缸套曾經是發(fā)動機不可缺少的零件。然而有一天，電弧噴涂技術出現了，在一些發(fā)動機上看不到氣缸套。

寶馬最新的B系列發(fā)動機、全新福特野馬謝爾比GT350上的5.2L V8發(fā)動機以及全新日產菲尼迪Q50上的3.0T V6發(fā)動機都取消了傳統(tǒng)的鑄鐵氣缸套。采用這種電弧噴涂技術，氣缸內壁涂有合金涂層或其他復合材料，厚度一般只有0.2-0.3毫米。除了耐磨性和導熱性的提高，與鑄鐵相比，

基于對輕量化的追求，廠家似乎討厭鋼材，想盡辦法用鋁合金來代替，或者干脆像鑄鐵氣缸套一樣取消。那么，除了發(fā)動機缸體、缸蓋大量使用鋁合金外，還有哪些發(fā)動機零部件在逐漸淘汰鋼材？

●鋁合金替代的鋼鐵零件

-渦輪增壓器也可以是鋁制的！？

安裝渦輪增壓系統(tǒng)是提高發(fā)動機性能的一種手段。在擠壓發(fā)動機動力的背后，渦輪增壓器和排氣歧管需要承受數千攝氏度的高溫，這顯然對鋁合金的材料機制具有破壞性。所以目前雖然大部分發(fā)動機在氣缸體和氣缸蓋都采用了輕質鋁合金，但是渦輪增壓器還是采用鑄鐵。然而，當人們堅信渦輪增壓器一定是一個沉重的“鐵塊”時，一家企業(yè)卻苦于追求渦輪增壓器的輕量化。

寶馬最新的B系列發(fā)動機集成排氣歧管和渦輪增壓器，材質是鋁合金，沒錯。鋁合金材料能承受幾千攝氏度的高溫嗎？

寶馬的鋁合金渦輪增壓器來自“好極優(yōu)”大陸集團，是第一家將鋁合金渦輪增壓器應用于汽車的供應商。增加水冷系統(tǒng)后，不僅鋁合金可以滿足溫度要求，而且整個增壓器殼體可以均勻受熱，防止局部損壞，對增壓效果也有一定的積極影響。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機的渦輪增壓技術都是從柴油機過渡而來的，這次合作代表了寶馬從無到有的汽油機渦輪增壓器的發(fā)展。

“鋁合金渦輪增壓器+水冷系統(tǒng)”的方案無疑會提升寶馬發(fā)動機的輕量化水平和燃油效率，但更高的成本也是讓寶馬糾結的一點。好在寶馬的B系列發(fā)動機遵循模塊化生產的原則。無論是3缸1.5T B38、4缸2.0T B48還是6缸3.0T B58，它們都可以共享很多技術和硬件，所以成本在未來可能不是大問題。

-不僅僅是減重-活塞和活塞連桿

活塞是發(fā)動機里最難的小弟弟。它能承受最惡劣的工作環(huán)境——高溫、高壓和燃油腐蝕性，還能與氣缸壁不斷摩擦和戰(zhàn)斗。所以發(fā)動機對這個小哥哥的身體要求很高，它的強度、剛性、耐高溫、耐磨、耐腐蝕都必須能承受這樣惡劣的環(huán)境。

鑄鐵是最經濟的材料選擇，對于鑄鐵制成的活塞和活塞連桿來說，高強度和高溫是小菜一碟。然而，它的缺點也很明顯。由于鑄鐵材質的質量比較大，活塞往復運動時，發(fā)動機要克服活塞和活塞連桿本身的慣性力。

●發(fā)動機哪些鋼制零件不能更換？

我們看到許多發(fā)動機零件已經被鋁合金取代了。鋼材真的會被徹底淘汰嗎？目前來看，顯然不是。鋁合金在強度、耐高溫性和疲勞特性上仍然落后于鋼，所以這也是發(fā)動機零件不能完全用鋁合金制造的原因。

-曲軸一定是鋼做的？

曲軸也是一個很慘的角色，相當于一個轉換力的工具。它承受自身的離心力和往復慣性力，同時承受活塞連桿瘋狂的上下運動，將活塞連桿的驅動力轉化為扭矩輸出到外部。它的轉速也是發(fā)動機轉速。一般來說，乘用車的發(fā)動機轉速可以達到8000-9000轉/分甚至更高?？梢韵胂?，曲軸也一定是一個不怕重活累活的人。

目前，鋁合金材料的強度和抗疲勞性能仍難以滿足發(fā)動機的需求。曲軸材料只有兩種，鍛鋼和鑄鋼。鍛造曲軸的強度高于鑄造曲軸，所以現在汽車發(fā)動機曲軸大多采用鍛鋼。當然，無論是鍛造曲軸還是鑄造曲軸，都需要進行最終的加工才能形成曲軸。曲軸制造過程視頻如下:

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

-不能減輕的部分？飛輪

在任何一臺汽車發(fā)動機上，都可以看到一個很大的鋼制輪盤，這就是飛輪。從尺寸上也可以看出它的重量不輕。但是，在發(fā)動機融入大量鋁合金的今天，飛輪為什么不“輕量化”？

因此，有足夠的轉動慣量是飛輪的必要條件。質量越大，轉動慣量越大。為了使發(fā)動機更緊湊，鋼顯然比鋁合金更合適。

另外，除了發(fā)動機的曲軸、凸輪軸、飛輪之外，其實還有很多鋁合金無法替代的鋼制零件，比如正時齒輪鏈、氣門和氣門彈簧等。所以在這個階段，發(fā)動機上的鋼鐵材料不可能完全被淘汰。為了提高未來的輕量化水平，除了改變材料之外，也許我們可以從結構設計入手。

●總結

輕量化無疑是發(fā)動機乃至整車制造一直追求的重點。現在鋁合金已經取代了鋼鐵部件，而這些部件曾經似乎是無法替代的。隨著材料技術的發(fā)展，鋁合金的材料強度有了很大的提高，尤其是鍛造鋁合金，但其耐熱性和疲勞特性仍不在鋼的水平。因此，為了讓鋁合金在發(fā)動機上展現出輕量化的優(yōu)勢，廠家不得不相應增加其他方面的技術補償。例如，寶馬的鋁合金渦輪增壓器需要一套額外的水冷系統(tǒng)。廠家所說的“全鋁發(fā)動機”，并不是所有的鋼制零件都換成了鋁合金材料，有些零件還是以鋼制材料為最佳選擇。如果想提高整車的輕量化，可能會有更多的解決方案。