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鑄鋁與鑄鐵發動機,孰優孰劣?
在新能源車全面普及以前,還是以內燃機車為主。而內燃機發動機可以在材料選擇和節能技術、提率、動力性與經濟性等方面深挖洞。
在發動機材料方面,目前主要歸結于缸體和缸蓋,而主要又歸結于缸體,因為缸蓋幾乎都是鋁制的,主要為了散熱,鋁比鐵(或鋼鐵)散熱效率高,這也是音響功放等也用鋁散熱的原因。
鑄鋁與鑄鐵發動機,孰優孰劣?其實,大家糾結的不是缸蓋,而是缸體,缸體分成了所謂兩大系列,即鋁制和鐵制(鋼鐵),當然有些還不是全鋁,包括一些合金,如鋁鎂合金等等。車價在十幾萬元以下的鋁制發動機,鋁制缸體仍然有一部分使用鑄鐵材料,特別是氣缸,因為鐵比鋁耐磨。
為了敘述方便,以下簡稱鋁制和鐵制材料。
一、鋁制和鐵制的特點比較
1、重量
鋁的比重比鐵要輕,滿足強度要求的前提下,鋁缸體要輕許多。如三菱EVO的第10代用的是4B11T鋁制發動機,重量比第9代4G63鑄鐵發動機輕了12公斤。發動機輕,意味著整車重量也輕,減輕重量可省油。在同等排量發動機中,車重量每減少10%,燃油消耗可降低6%~8%。
2、體積
鋁比重輕,同質量的鋁制缸體的體積通常比鐵制缸體的體積大些。如大眾的EA113、EA888的缸體氣缸中心88mm,而已有的缸徑可以到82.5mm,除去冷卻水通道實際上氣缸壁相當薄。這樣,整個發動機就很緊湊,體積小。鋁缸體反而難以達到這樣的效果。
3、耐腐蝕性和強度
鋁耐腐蝕性不及鑄鐵缸體,尤其對溫度壓強都更高的增壓引擎更是如此。而且前邊提到的關于體積的結論,反過來說支撐了這一看法:當發動機體積要求比較小時,使用鋁缸體通常難以達到鑄鐵缸體的強度。所以高增壓的引擎很多都采用鑄鐵缸體,比如10代前EVO的4G63,始終都是鑄鐵缸體。
三菱4G63發動機,雖然體重較大,散熱性能不好,但其*的耐高溫、耐高壓特性,使2.0T的EVO渦輪增壓爆發出很大的功率和扭矩出來,而且對那些心潮澎湃的年輕人來說,掀起了一輪又一輪改裝狂潮。有的功率調到了360馬力,甚至有的改裝至500、600馬力,扭矩超過400NM。憑借強勁的心臟,EVO創造了輝煌的傳奇歷史,成為車迷心中難以割舍的情愫。10代EVO采用4B11T鋁制發動機,雖然數據和效果也很好,但因發動機選材的不同,因此改裝潛力大不如以前了。
同理,大眾高爾夫R和尚酷R也是用EA113鑄鐵發動機,也是基于鑄鐵耐高溫、耐高壓比鋁強的重要主要原因,而不是因為技術落后和省錢。
再同理,國產奧迪2011款Q5用的也是鐵制缸體EA888發動機。鑄鐵發動機更有利于在保護發動機安全前提下的爆發zui大功率155KW和350牛米zui大扭矩出來。
總之,鑄鐵發動機的改裝極限之高也是基于耐高溫、耐高壓的性能。而鋁制改裝不太容易做到。這一點上鑄鐵發動機占優。但這不是說,鋁制發動機就不能在功率和扭矩做得更大,如大眾輝騰W12、奧迪A8、奔馳AMG、寶馬7系(其實,它全系都是鋁制的)等等都是鋁制(包括合金)。所以,在鋁制基礎上增加一些金屬(如鎂等),發動機綜合性能要比鐵制要好。這是一種不可回避的趨勢。
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