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某天晚上我写文章呢,突然看到车友群里,有车友在说“铝发动机大部分快到10万公里就差不多出问题,就怕拉缸,烧机油,缸体不能镗缸,差不多就废了。现在的企业为了追求轻量化,都用铝,但都太嫩”……我觉得很好奇,询问从哪里看到这种说法的。
得到的回答是:DOU音上某位叫“X团长”的大师说的。他甚至还给我看了网上的一个流传已久的文章的截图。——我贴出来给大家看看!内容主要说“铝发动机”更怕高转速,寿命会缩短——看完后我是怒火中烧!这都是一些什么乱七八糟的鬼话?按他的意思,现在的车都要慢慢开,不能拉高转速?
在这个“信口开河的年代”,当专家是真容易啊!随便出来说几句就能收获一片赞誉和粉丝,厉害!既然谈到了“铝合金发动机”,我就来把事情的来龙去脉说清楚,看看那些网上的“专家”究竟是一知半解呢,还是真的懂行!
铸铁发动机皮实耐用
蠕墨铸铁性能优异
以往传统的发动机缸体大多都是铸铁打造,早期主要是以灰口铁为主。也就是我们所说的“生铁”(刹车盘就是这材质)。灰口铁铸造性能好(铁水粘度低,流动很快,所以便于铸造)、力学指标也不错,硬度强度方面都很合适,因此在汽车发动机缸体制造中应用很普遍。
但是灰口铁耐磨性方面表现稍微差一点,因此以往的铸铁缸体发动机,也有“缸套”的。缸套一般使用高磷耐磨铸铁制成。上世纪90年代末,欧美和日本成功解决了蠕墨铸铁的铸造工艺问题(这种“蠕墨铸铁”的铁水流动性较差),而后蠕墨铸铁开始在发动机领域越用越多。
因为蠕墨铸铁同时具备灰口铁的高导热能力、球墨铸铁的高强度/高韧度、而且耐磨性能甚至超过高磷耐磨铸铁,因此用蠕墨铸铁制造发动机,就无需缸套了。整个缸体都是蠕墨铸铁一次铸造成型,这就叫做“无缸套铸铁缸体”。
一开始在柴油机上大量运用,因为效果良好,可靠稳定,后来在轿车柴油机上也大量使用。用蠕墨铸铁制造的柴油机功率大、重量轻,皮实耐用。当年进口的大众柴油机可都是这材料!(当然,我国在这方面依然比较弱…,即使是现在依然如此)
为了轻量化,铝合金成主流
70年代雪佛兰失败的“铁涂层”
蠕墨铸铁方方面面的性能都很好,但是太重了,毕竟铁的比重是7.9克/立方厘米。现代化轿车发动机为了追求轻量化,大量使用铝合金材料制造缸体,毕竟铝的比重才2.7克/立方厘米而已。通常用在汽车发动机缸体生产的铝合金牌号是A380/A390压铸铝。
但是铝合金本身比较“嫩”(硬度严重不足)因此在耐磨方面简直是完全没法用(硬度越低,耐磨越差)。想要发动机轻量化,同时又要足够耐磨,这个矛盾怎么解决呢???——简单啊!在铝合金表面涂上一层“铁涂层”,问题不就解决了???
1970年代美国雪佛兰就是这么干的!但是既然是“涂层”肯定厚度很薄,所以实际用起来效果未必好,涂层一旦刮坏,连修的余地都没有——最要命的是:成本太贵了!贵到连雪佛兰都承受不了!效果不算出色,还死贵,于是雪佛兰放弃了“铁涂层”。
“铝缸体+铁缸套”非常靠谱
廉价而成熟,是绝对主流!
“铁涂层”又昂贵又不靠谱,雪佛兰放弃之后,转而想到一个“很土但很管用的办法”:在铝合金缸体里套入一个厚度在2~3毫米左右的“铁缸套”,早期“铁缸套”一般用高磷耐磨铸铁制造,现在的“铁缸套”几乎都是蠕墨铸铁/球墨铸铁。
“铝缸体+铁缸套”既解决了发动机轻量化的需求,又彻底避开了铝合金不耐磨的问题,可谓是一举两得!一来技术难度低,成本不高,二来即使气缸拉伤,也可以通过更换铁缸套的办法修复,缸体也不会报废。
用最简单的办法搞定了复杂的问题,效果靠谱成本还贼低,企业当然非常欢迎咯!所以大多数轿车/SUV的汽油发动机上都沿用了这种“铝缸体+铁缸套”方案。可以说这个方案是目前的“主流”。
现代化特种涂层“无缸套”
技术也越来越多见了
显然您一定已经看出来了:某些媒体所说的“铁涂层”说法并不准确!——然而随着发动机进一步的轻量化要求,如今这几年,全铝发动机“无缸套”的新品又越来越多了:最早是保时捷的“多孔硬铬镀层”技术(这个技术源自坦克滑膛炮的炮管内壁涂层工艺);
而以丰田-雅马哈体系为代表的技术流派,是直接在铝合金缸体上电氧化出来一层高硬度氧化铝(刚玉);而德系则主要采用等离子高温喷涂工艺,当年雪佛兰没搞定的“铁涂层”又回来了。——目前,大众的EA211发动机、1.4L-TSI发动机、宝马B系列发动机、日产VR30等发动机,缸体都是“无缸套”设计,都在用特种涂层。
“无缸套”发动机至少15万
公里,闭着眼轻松闯过!
那这样说,是不是意味着这些“新世代”发动机就很不耐磨?缸体容易磨坏而导致发动机报废?呵呵,按照网上某些媒体的说法“金属电镀层通常厚度仅仅5微米,很容易磨掉”,因此新型“无缸套”全铝发动机寿命很短……
但事实上,上面提到的那些专用于气缸的涂层,厚度大多都在0.2~0.3毫米之间,也就是2~3张A4纸的厚度(办公室里的A4纸标准厚度是0.1毫米)——这个厚度对于涂层来说简直的厚到令人发指了!
这一类发动机比起传统铁钢套机器,寿命确实差很远,但是只要你不暴力驾驶,正常保养,随随便便15万公里是毫无压力的。完全不存在所谓的“10万公里就废掉”那么耸人听闻的事情!——今天的科普就是这样了,在“信口开河的时代”里我们依然保持一份较真的态度!
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