装甲车的发动机气缸是什么材料的?

我们常说发动机是铸铁的,发动机全是铝的。这里所说的“铸铁”或“全铝”是指发动机缸体的材料。那么什么是气缸体呢?有什么用?铝缸和铁缸各有什么优缺点?对汽车有多重要?今天我们就来聊聊发动机缸体的知识。

气缸体,气缸壳。气缸是指引导活塞运动的圆柱形空腔。狭义的气缸体是指包裹在气缸外面的外壳。然而,目前大多数汽车发动机都是水冷的。为了紧凑,下曲轴箱和气缸体通常铸造在一起,形成气缸体-曲轴箱组,通常称为气缸体,广义上指的是缸体。

气缸体是装配发动机的基本零件,发动机的所有零件都安装在气缸体上,它保持着运动零件之间准确的位置关系。气缸体工作时,工作面与高温高压气体接触,活塞在其中做高速往复运动。同时还承受着气体压力、往复惯性力、往复离心力、摩擦力和发动机本身质量所产生的各种冲击力,还要承受很大的温度变化和机械、热载荷。因此,要求气缸体具有足够的刚度和强度,良好的耐热性和导热性,以及良好的耐腐蚀性和耐磨性。当然,质量越小越好。功率重量比越大,发动机越紧凑。

表面上看,气缸体是一个铁块(或铝块),上面有几个大孔。事实上,它的内部结构极其复杂。缸体内部有纵横交错的水路和油路,各种座孔,隔板等。,并且形成大量空腔来储存冷却剂和机油。为了润滑曲轴、凸轮轴等轴承,也为了给活塞喷油散热,这些部位都有配油通道和油嘴来引导机油的流动,保证发动机润滑系统的正常循环。此外,还有水路,各种阀体和工艺孔,引导水流方向。如果你从中间看气缸体,你会发现它的内部像地下宫殿一样复杂。

如此复杂的结构,具有足够的刚度和强度,必须通过金属铸造工艺制造。普通缸体一般用灰铸铁铸造;为了增加缸体的强度和耐磨性,可在铸铁中加入镍、钼、铬、磷等元素,形成优质合金铸铁;一些高强度柴油机使用强度更高的球墨铸铁或蠕墨铸铁。现在大部分乘用车用的汽油机都是铝合金的。也有少数发动机采用铝镁合金铸造,但铝镁合金强度略低,而且怕水,所以缸体不能直接接触水,所以应用受到很大限制。

现实中我们讨论最多的是铝合金发动机和铸铁发动机哪个更好。如果仅从机械性能来说,铸铁发动机会更好,机械强度更大,耐热性更好,能承受更大的机械负荷和热负荷,耐磨性和耐腐蚀性更强;铝合金发动机最大的优点是重量更轻,散热更好,其他方面不如铸铁。综合各方面因素,铸铁发动机其实略胜一筹。

那么为什么现在大部分乘用车都使用铝合金发动机呢?

众所周知,现在的乘用车大多采用发动机横置前轮驱动的结构,发动机安装在前轴的前方。这种类型的结构对前部的重量非常敏感。如果车头过重,会对汽车的操控性产生严重影响。最常见的就是高速过弯时转向不足,推挤严重。减轻发动机重量可以减轻车头重量,减少推头倾向,提高汽车的操控性。使用铝合金发动机可以有效减轻发动机的重量。对于普通家用车使用的小排量发动机来说,铝合金发动机比铸铁发动机轻10 ~ 20kg,对于普通家用车来说已经是很大的减重成就了。如果是豪华车用的大排量多缸发动机,铝合金的减重效果更明显,所以几乎所有豪华车发动机都是铝合金的。

此外,铝合金发动机的成本低于铸铁发动机。

是的,你没看错,老侯也没看错。对于车企来说,铝合金发动机的成本确实低于铸铁发动机。

有人说这怎么可能?铝合金比铸铁贵得多,但制造气缸体的成本却很低。这主要是因为:材料成本只占发动机成本的一小部分,其他如设计成本、加工成本才是大头。

铝合金发动机最早用在豪华车上,后来才下放到普通家用车上。在这种技术去中心化的过程中,其开发设计成本早已分摊在豪华车上,应用到家用车上,设计成本几乎可以忽略不计。在加工成本上,铝合金的铸造性能更好,可以铸造更复杂的形状,可以减少后期加工步骤,降低加工成本;此外,铝合金熔点低,铸造时能耗低,铸件的成品率远高于铸铁,铸造缺陷少。这样,铝合金缸体的使用成本并不比铸铁缸体高,甚至因为使用量大而更低。车企宣称铝合金发动机成本更高,不过是苦肉计,为了让消费者多花钱。

这里有一个特例,就是大众的EA888发动机一直使用铸铁缸体。这主要是因为这台发动机被调整到了高低功率不同的版本,后期改装升级的空间还是很大的。已应用于部分性能车或改装车,使用铸铁缸体可以满足强度需求。另外奥迪车型的发动机都是垂直排列的,对重量不太敏感,铸铁的使用对操控性影响不大,所以大众坚持用这个铸铁缸体。其实这也是一种分摊成本的手段。如果单独研发铝合金发动机,大众的车会更贵。

前面挖了一个洞,说气缸体是组装发动机的基础部件,用来保持运动部件之间准确的位置关系。这个基础有多重要?很多人可能理解的不是很深。简单说一下吧。

众所周知,发动机是非常精密的,这种精密主要体现在各部分的配合间隙小,各部分之间的运动关系准确。这些零件都是安装在气缸体上的,只有安装位置准确,运动关系才能准确,所以气缸体的几何尺寸精度直接决定了发动机的精度。

气缸体是一个机加工零件。在加工过程中,不可避免地会存在尺寸误差,如平面度、平行度、同轴度、垂直度、圆度等。这些机械公差越低,发动机就越精确。比如平面度,平面度越高密封性能越好,平面度超差会导致密封不好,漏油、漏水、漏气等。气缸轴线与曲轴轴线的垂直度超差,会导致气缸偏心和活塞异常磨损;曲轴和凸轮轴同轴度超差会造成轴跳动,增加振动和磨损,缩短发动机使用寿命等等。因此,气缸体的几何尺寸精度非常重要。

那么这个精度是怎么保证的呢?一方面是铸造时模具和砂型的制造技术和精度;另一方面是后期的机械加工技术,比如机床加工和测量技术。这些都考验着一个国家的基础工业水平,需要工业积累,不是一朝一夕可以做到的。经常有人质疑,汽车发动机技术已经公开了,为什么我们国家造不出优秀的发动机?其实差距不在设计,而是被这些基础产业卡住了。最简单的例子,别人的机床精度可以达到0.01mm,而你的只能达到0.05mm,就算你复制最好的发动机也做不到!另外还有材料,热处理等。,这也是不可能模仿的。所以,中国汽车工业还有很长的路要走!

在我们的日常使用中,最容易损坏的气缸体就是高温变形。由于铝合金缸体的强度没有铸铁缸体高,耐热性不好,如果铝合金发动机不沸腾,会造成缸体、缸盖变形,后期容易出现漏油、漏水、气缸垫等各种故障,而且很难解决。铸铁发动机相对更好,这也是铸铁发动机更耐用的证据之一。此外,发动机长期使用还会因各种振动和力的作用导致缸体变形,从而导致缸体尺寸超差,破坏各部件之间的配合关系和运动关系,缩短发动机的使用寿命。很多发动机大修后的使用寿命远不如原厂发动机,就是这些基础零件变形造成的。

另外,铝合金发动机防冻液一定要定期更换,这一点很重要。铝合金抗腐蚀能力不是很强,防冻液里有一种防腐剂,可以减少水对铝合金的腐蚀。如果缓蚀剂用完了,气缸体会被腐蚀,可能会造成内部漏水,气缸体强度下降。千万不要相信“防冻液从来不需要更换”的鬼话。如果是铸铁发动机,耐腐蚀性更好,防冻液更换周期可以更长。