鑄鐵缸體 全鋁缸體 究竟孰優(yōu)孰劣 上篇
關(guān)鍵詞：缸體 發(fā)布時(shí)間：2015-07-13 點(diǎn)擊數(shù)：1542
想必鑄鐵缸體和全鋁缸體這兩個(gè)詞大家都不會(huì)陌生，不過(guò)這兩個(gè)詞的本質(zhì)區(qū)別，不僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用什么材料制造那么簡(jiǎn)單。
制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體時(shí)除了要考慮重量、成本等因素，*重要的還是要考慮到強(qiáng)度和耐用性，而缸體的這兩個(gè)特性和使用什么材料制造并沒(méi)有直接關(guān)系。
在判定鑄鐵缸體、全鋁缸體哪個(gè)更先進(jìn)之前，我們首先要了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。早期汽車發(fā)動(dòng)機(jī)很多都采用風(fēng)冷式冷卻方式，缸體就是一個(gè)帶有體積很大散熱片的鑄件，保時(shí)捷911在996車系之前使用的都是這種缸體。
不過(guò)風(fēng)冷式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的冷卻散熱系統(tǒng)，環(huán)境適應(yīng)能力也較差，很快就被結(jié)構(gòu)緊湊的水冷系統(tǒng)所取代。
水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)不僅需要水箱、冷卻管路、水泵這些循環(huán)冷卻液的裝置，還需要在氣缸內(nèi)壁與缸體外殼之間設(shè)計(jì)出冷卻水道，為了實(shí)現(xiàn)冷卻液的正常循環(huán)，就需要在缸體平面上設(shè)計(jì)出冷卻水道的開口。
這些開口的排列方式和大小，可直接影響到活塞、連桿機(jī)構(gòu)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)缸體所造成的沖擊程度，所以根據(jù)冷卻水道不同的設(shè)計(jì)，可分為開放式、半封閉式和封閉式冷卻水道。
開放式冷卻水道是全鋁缸體*常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，完全環(huán)繞著缸筒的冷卻水道開口，使氣缸壁和缸體外殼之間完全沒(méi)有任何支撐結(jié)構(gòu)，完全可以將缸筒“浸泡”在冷卻液里，從外觀上看呈現(xiàn)為“8”字形。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是冷卻效率高、發(fā)動(dòng)機(jī)重量輕，缺點(diǎn)自然就是缸體強(qiáng)度有所不足。
所以常用于自然吸氣或低增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，代表發(fā)動(dòng)機(jī)有本田的大部分機(jī)型、豐田ZR、GR系列發(fā)動(dòng)機(jī)、寶馬的N46、52、54系列機(jī)型、保時(shí)捷自然吸氣水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)、斯巴魯EJ205渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
這種鋁合金缸體設(shè)計(jì)并不屬于新技術(shù)，鈴木G、K系列和本田D系列發(fā)動(dòng)機(jī)，在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)廣泛使用了。大眾EA111系列1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)為了適應(yīng)雙增壓系統(tǒng)的要求改用了鑄鐵缸體，但卻也采用了開放式冷卻水道的設(shè)計(jì)。
半封閉式冷卻水道可以說(shuō)是強(qiáng)化版的開放式水道，可以使全鋁缸體的強(qiáng)度得到一定的提高，這種設(shè)計(jì)通常出現(xiàn)在渦輪增壓車型上，不過(guò)只有很少的發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種“亡羊補(bǔ)牢”的技術(shù)。
*具代表性的就是斯巴魯?shù)腅J207、EJ255 2.5升和三菱EVO X的4B11渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，不過(guò)仍無(wú)法承受1.0bar以上的增壓值，在不做缸體強(qiáng)化的動(dòng)力改裝之后，缸體發(fā)生破裂的案例并不在少數(shù)。
封閉式冷卻水道是鑄鐵缸體*常用的設(shè)計(jì)，僅在缸體平面上設(shè)有面積很小的冷卻水道開口，活塞、連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)缸體的沖擊力可以得到均勻的吸收，在高增壓狀態(tài)下缸墊的密封性也更強(qiáng)。
由于鑄鐵材料自身強(qiáng)度較高，不僅強(qiáng)度更高、更耐用，提升動(dòng)力的潛力也明顯高于常見(jiàn)的全鋁缸體，不過(guò)缺點(diǎn)是冷卻效率有所不足，對(duì)冷卻系統(tǒng)的性能要求較高。對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言，鑄鐵缸體的可靠性和耐用性還是比較理想的，所以?shī)W迪CXXX、大眾EA113、EA888系列四缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，一直采用的是封閉式水道鑄鐵缸體。