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铸铁缸体、全铝缸体 究竟孰优孰劣 上篇

| @andywoo996
摘要

全铝缸体真的就比铸铁缸体更好吗?显然没有那么简单。就算是全铝缸体也是分高低贵贱的!

想必铸铁缸体和全铝缸体这两个词大家都不会陌生,不过这两个词的本质区别,不仅仅是发动机缸体采用什么材料制造那么简单。

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制造发动机缸体时除了要考虑重量、成本等因素,最重要的还是要考虑到强度和耐用性,而缸体的这两个特性和使用什么材料制造并没有直接关系。

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在判定铸铁缸体、全铝缸体哪个更先进之前,我们首先要了解一下发动机缸体的内部结构。早期汽车发动机很多都采用风冷式冷却方式,缸体就是一个带有体积很大散热片的铸件,保时捷911在996车系之前使用的都是这种缸体。

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不过风冷式汽车发动机需要结构复杂的冷却散热系统,环境适应能力也较差,很快就被结构紧凑的水冷系统所取代。

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水冷式发动机不仅需要水箱、冷却管路、水泵这些循环冷却液的装置,还需要在气缸内壁与缸体外壳之间设计出冷却水道,为了实现冷却液的正常循环,就需要在缸体平面上设计出冷却水道的开口。

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这些开口的排列方式和大小,可直接影响到活塞、连杆机构高速运转时对缸体所造成的冲击程度,所以根据冷却水道不同的设计,可分为开放式、半封闭式和封闭式冷却水道。

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开放式冷却水道是全铝缸体最常见的设计,完全环绕着缸筒的冷却水道开口,使气缸壁和缸体外壳之间完全没有任何支撑结构,完全可以将缸筒“浸泡”在冷却液里,从外观上看呈现为“8”字形。这种设计的优点是冷却效率高、发动机重量轻,缺点自然就是缸体强度有所不足。

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所以常用于自然吸气或低增压发动机,代表发动机有本田的大部分机型、丰田ZR、GR系列发动机、宝马的N46、52、54系列机型、保时捷自然吸气水平对置发动机、斯巴鲁EJ205涡轮增压发动机。

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这种铝合金缸体设计并不属于新技术,铃木G、K系列和本田D系列发动机,在上世纪80年代就已经广泛使用了。大众EA111系列1.4TSI发动机为了适应双增压系统的要求改用了铸铁缸体,但却也采用了开放式冷却水道的设计。

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半封闭式冷却水道可以说是强化版的开放式水道,可以使全铝缸体的强度得到一定的提高,这种设计通常出现在涡轮增压车型上,不过只有很少的发动机采用这种“亡羊补牢”的技术。

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最具代表性的就是斯巴鲁的EJ207、EJ255 2.5升和三菱EVO X的4B11涡轮增压发动机,不过仍无法承受1.0bar以上的增压值,在不做缸体强化的动力改装之后,缸体发生破裂的案例并不在少数。

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封闭式冷却水道是铸铁缸体最常用的设计,仅在缸体平面上设有面积很小的冷却水道开口,活塞、连杆机构运转时对缸体的冲击力可以得到均匀的吸收,在高增压状态下缸垫的密封性也更强。

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由于铸铁材料自身强度较高,不仅强度更高、更耐用,提升动力的潜力也明显高于常见的全铝缸体,不过缺点是冷却效率有所不足,对冷却系统的性能要求较高。对于涡轮增压发动机而言,铸铁缸体的可靠性和耐用性还是比较理想的,所以奥迪CXXX、大众EA113、EA888系列四缸涡轮增压发动机,一直采用的是封闭式水道铸铁缸体。

相关标签: EA113 EA888 EJ207
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