发动机铸铁和铝合金哪个好
汽车发动机缸体材料铝合金和铸铁材料各有利弊。
在过去发动机缸体都是铸铁材质的,因为铸铁件有很好的抗腐蚀性和防锈能力,同时也有很好的耐磨性,缸体强度好,有抗压不易变形等优点,所以很多大型发动机还是使用铸铁缸体,并且一直被使用至今。
铝合金材质的缸体优势在于重量更低,散热效率更好,降低车辆的重量就相当于节省燃油了,所以越来越多的小型车辆都是在使用铝合金缸体。但是铝合金缸体耐磨性不足,需要安装缸套来提高发动机使用寿命,铝合金缸体的造价也比铸铁的要高一些。由于铝合金材质强度不高,所以在大型的柴油发动机上很少使用。
缸体冷却方式
为了保证气缸表面能在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。冷却方式有两种:一种用冷却液来冷却(水冷);另一种用空气来冷却(风冷)。
汽车发动机上采用较多的是水冷却。发动机用水冷却时,气缸周围和气缸盖中均有充入冷却液的空腔,称为水套,气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。发动机用空气冷却时,在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片,以增加散热面积,保证散热充分。一般风冷发动机的缸体与曲轴箱是分开铸造的。
当然是发动机铸铁寿命寿命长啦,详细资料如下:1、铸铁寿命要长些,铸铁汽缸有着极佳的刚性表现,高耐热、硬度高不易变形等优点,铸铁在导热性部分的表现较铝合金材质差,因此在相同工作温度中铸铁的温度也会比较高;2、铁的密度要比铝的密度高,铁比铝更加坚固,同样排量尺寸的发动机,用铁的发动机潜力更大,可以用更强的涡轮增压,因为铁的强度更高。另外,铁质发动机要比铝制发动机更加耐磨,因为铁比铝更硬;3、铸铁缸套铝制汽缸算是目前最常见的汽缸产品,铝合金有着优异的导热性,以便于将铸铁缸套所发出的热传导出去,结合铸铁缸套其高耐热、硬度高等特性的铝质汽缸,克服了本身铝材不耐磨的缺点目前此种汽缸被广泛运用在市售车款&改装品上。
发动机是将化学能转化为机械能的机器,它的转化过程实际上就是工作循环的过程,简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料,产生动能,驱动发动机气缸内的活塞往复的运动,由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄,围绕曲轴中心作往复的圆周运动,而输出动力的。
1、机体:是发动机各部机件的装配基体。它包括气缸盖、气缸体、下曲轴箱(油底壳)。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分。机体的许多部分又分别是其它系统的组成部分。
2、曲柄连杆机构:是发动机借以产生并传递动力的机构,通过它把活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。它包括活塞、活塞销、连杆、带有飞轮的曲轴和气缸体等。
4、燃料供给系统:汽油机燃料供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、空气滤清器、化油器、进气管、排气管、排气消音器等。其作用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸,以备燃烧,并将燃烧生成的废气排出发动机。
5、冷却系统:主要包括水泵、散热器、凤扇、分水管和气缸体以及气缸盖里的水套。其功用是把高热机件的热量散发到大气中去,以保证发动机正常工作。
6、润滑系统:包括机油泵、限压阀、润滑油道、集滤器、机油滤清器和机油散热器等。其功用是将润滑油供给摩擦件,以减少它们之间的摩擦阻力,减轻机件的磨损,并部分地冷却摩擦零件,清洗摩擦表面。
依照历史的发展,最先出现的是铸铁发动机,然后才是铝合金发动机。铸铁发动机制造工艺相比铝合金技术要求更低,但是不代表铸铁发动机比铝合金发动机差,其实两种材质发动机各有优势。
铸铁发动机:优点是,制造技术条件低,且工艺成熟,铸铁发动机在实际工作过程中,能够承受高温高压的工作环境。不足是,发动机重量过重,散热不及铝合金好。
铝合金发动机:优点是,重量轻,有效降低发动机自重,散热好,另外,制造工艺要求相比略高,制造成本比铸铁发动机贵。不足是,发动机在工作时受热易变形,造成缸内壁和活塞匹配度在长时间运行下间隙变大,动力泄漏较大。另外铝合金发动机不可过分压榨发动机的动力。但是现在经过技术的改良,铝合金发动机的耐高温性也不比铸铁差。
铝合金的缸体好。当前,汽油发动机的缸体分铸铁和铸铝两种。在柴油发动机中,铸铁缸体占绝大部分。近年来,随着汽车工业快速发展,轿车迅速进入普通百姓的生活,同时,车辆的节油性能逐渐受到重视。
铝合金的缸体的优点
1、减轻发动机的重量,可以省油。采用铸铝缸体,可以减轻发动机的重量。
2、从使用来看,铸铝缸体的优势就是重量轻,通过减轻重量实现省油。在同等排量的发动机中,使用铝缸体发动机,能减轻20公斤左右的重量。汽车的自身重量每减少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。
3、除了重量上的差别以外,在生产过程中,铸铁缸体和铸铝缸体也有很多不同。铸铁生产线占地面积大,对环境污染大,加工工艺复杂而铸铝缸体的生产特点恰好相反。从市场竞争的角度来说,铸铝缸体具有一定的优势。
扩展资料
发动机气缸体
水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,
称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。
气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。
为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。
参考资料来源:百度百科:发动机
现在汽车缸体材料,主要是铸铁和铝合金两种材料,关于汽车缸体材料铝合金和铸铁哪个好,这个不是绝对的,但是两者各有优缺点。
铝合金材料的优点:
1、重量轻是相对于铸铁的最大优势,减轻重量可以让汽车更省油。在同排量发动机中,采用铝制缸体发动机,可减轻约20公斤的重量。汽车重量减轻10%,油耗可降低6%至8%
2、散热效果好,提高工作效率,使用寿命长
铝合金材料的缺点:
1、与铸铁相比,铝合金原材料成本高很多是最大的缺点
2、在结构强度和耐蚀性上,铝合金的耐磨性比铸铁差
铸铁材料的优点:
1、低成本、低价格、成熟的制造工艺
2、气缸强度和耐磨耐蚀性能优于铝合金,发动机输出更好
铸铁材料的缺陷:
1、铸铁生产线占地面积大,环境污染大,加工工艺复杂
2、散热性能差,发动机重量过大
由于两者的优缺点不同,铸铁材料的气缸体被广泛使用,大多数柴油机采用铸铁制成。一些高端汽车发动机可能由铝合金制成。
其实选择哪种材质的发动机,对日常用车没有太大影响。不过铝合金发动机迎合了当前节能、环保、轻量化的趋势,价格稍贵一些。铸铁发动机虽然技术不先进,但有自己的优势,更便宜、更耐用。同样排量的铝合金块能承受100kw,铸铁块能承受200kw。
铸铁发动机虽然比较落后,缺点很多,但也有它的优点。铸铁发动机缸体比铝合金具有更高的硬度、抗变形能力、高压、高温、耐腐蚀,成本更低。控制成本是许多汽车制造商一直在做的事情,这就是为什么即使落后于他们仍然存在的原因。但随着环保和轻量化需求的增加,铝合金发动机可能会慢慢取代铸铁发动机,这是汽车发展的必然趋势。
其实几乎所有的发动机缸盖都是全铝的,因为铝缸盖的散热性能最好。铸铁发动机的气缸盖其实是铝合金做的,但气缸体是铸铁做的。
铸铁发动机的缸体与全铝发动机相比,热负荷能力更强,更有利于提高发动机功率。比如1.5L排量的铸铁发动机,在涡轮增压的作用下,实际上可以满足2.0L排量的动力需求。然而,全铝发动机不能满足这样的要求。目前只有少数高档车会使用全铝发动机。
此外,全铝发动机在工作时容易与水发生反应,其耐腐蚀性远不如铸铁缸体,铝缸体的强度也远低于铸铁缸体。所以,基本上所有的涡轮增压发动机都是铸铁气缸。值得一提的是,铸铁缸体还具有铝制发动机所不具备的改装强度。
总的来说,相比之下,全铝发动机最大的优势在于:
相同排量下,全铝发动机重量比铸铁发动机轻20公斤左右。此外,全铝发动机的散热效果远优于铸铁发动机,可以提高发动机的工作效率,有助于延长发动机的使用寿命。
目前,几乎所有的发动机活塞都是采用铝合金,要是气缸壁材料也都是全铝的,那铝与铝之间的摩擦系数要大很多,从而会影响发动机的性能。这就是为什么全铝发动机的缸体内为什么总嵌有铸铁缸套的原因。 其实,综上所述,全铝发动机具有易加工、质量轻、散热性好等特点。而铸铁发动机的优势则体现在耐高压、耐高温、耐腐蚀、抗变形以及成本低等。 在整个生产过程中,铸铁发动机和铸铝发动机也是有些很多不同的制作工艺。铸铁的缸体生产线比较大,并且对于环境的污染也是很大的,加工工艺也会更复杂一些,而铸铝缸体的生产特点恰恰相反,制作工艺相对容易些。@2019
全铝发动机相比好,同排气量的全铝发动机会比铸铁发动机在净重上轻20KG上下,虽然这个数据信息并不是很大,但是一般那样的车型,还会在车身材料,例如悬挂系统材料等车身结构材料进行轻量设置,以降低全车净重。汽车的自身重量每降低10%,汽柴油耗费就减少6%-8%,同时还会提高车辆的操纵性能。
许多高端车型用全铝发动机的原因:因为铝的比重比较轻,因而铝的单位体积结构强度就需要低于生铁,因此铝缸盖的容积通常会比生铁的要大一些,那就很难达到生铁缸盖的紧密与小容积了。铝很容易与点燃时产生的水产生化学变化,因而,耐蚀性远不及生铁缸盖,尤其对环境温度气体压强都更高要求的增加模块更是如此。同时因为容积缘故,当汽车的模块容积规定较钟头,应用铝缸盖就很难达到生铁缸盖的强度。还有,生铁和铝的物理特性取决于生铁缸盖的动摩擦因数是好于全铝发动机的,因此从使用期限上来讲,铸铁发动机也是要好于全铝发动机的。
铝汽车发动机还容易高温下跟水产生化学变化。因此铸铁发动机合适改造,是很多高增加模块的唯一挑选,如果你对抗压强度并不看重,只需要家庭用就够,那样全铝发动机就更合适家庭用,还有,便是排热性上,全铝发动机制冷性能好,可以减少异常燃烧的发生概率,一样空气压缩比,铝缸盖比生铁缸盖可以用更低标号的车用汽油。
假如你针对发动机修理层面比较在意,建议你挑选铸铁发动机,由于铝制的发动机一旦发生炸缸、敲缸这类问题,便是问题,维修费十分价格昂贵但铸铁发动机就不一样了,铸铁发动机基本上难以出现这样的难题,即便是换镗缸和气缸套都是非常容易。
实际上铝合金型材发动机和铸铁发动机,并没有哪一种更强,二种材料仅含有不一样特点而已。现阶段技术发展趋势,早已解决掉铝合金型材发动机的薄弱点难题。而我们在汽车购买时,不用担心和顾忌哪一种材质的汽车发动机更强,毕竟现在并不是汽车发动机材料危害一款车的时代了,反而是车辆综合性安装难题。
铝的轻,发展方向在这里传统的发动机无论是缸体还是缸盖都是采用铸铁的,但是铸铁有着许多先天的不足,例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等,所以,许多发动机厂商都在寻找更适合的材料制造发动机的构成部件。
轻量化材料:首先我们从材料的轻量化来讨论新型发动机材料的优势。
1、全铝缸盖和缸体
我们日常所说的全铝发动机是指缸盖和缸体都是铝合金制造的发动机。而缸盖是铝合金,缸体是铸铁的发动机,一般我们还是称作铸铁发动机。现在,全铝发动机已经在大量的车型上被采用,在国外,罗孚的k系列发动机,宝马的M52直列六缸发动机,日产的VQ发动机,捷豹的-AJ-V8发动机、奔驰的V6和V8发动机、通用的LS1和北极星V8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等等都是采用铝合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步采用全铝发动机,如国产铃木系列的发动机G13、K14等。甚至包括一些国产发动机也采用铝合金材质了,最著名的就是东安动力开发的468发动机,这款发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上,获得了很大的成功。
很早以前的汽车发动机就开始大规模采用全铝缸盖了。缸盖的重量并不大,所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻,而是因为它有更好的散热性能。随着发动机技术的发展,四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与一起的两气阀发动机相比,每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量,采用全铝缸盖是最好的解决办法。
出于成本的考虑,气缸体采用全铝设计比气缸盖要晚得多。气缸体是发动机上最重的部分,因而使用铝合金材料可以减轻发动机的重量,从而达到减轻整车重量的目的。这一点对于前置前驱车型来说,显得尤为可贵,当然在另一方面,由于材料价格和加工工艺的区别,采用铝合金缸体的发动机会增加一些成本。
2、树脂或镁作为材料的进气管
在发动机的构成上,复杂的进气管是另外一个很重的部件。特别如今流行的更复杂的可变长度的进气管,其重量相当可观。刚开始的时候,人们采用铝合金来作为进气管的替代材料,后来许多汽车制造商开始采用具有热塑性的66号尼龙,或者其他耐热的可塑性材料制造进气管。因为这些复合材料的有许多优点:价钱便宜、重量轻、内臂平滑(从而空气流动好、气阻小),因此它对于汽车制造商来说是很理想的进气管材料。
但是这些复合材料也有让人很头痛的缺陷,它很容易产生一些细小的裂纹,这种裂纹导致高速进气时会在进气管里产生令人不快的噪音,所以许多高档的豪华车都没有采用这种材料制造进气管。例如奔驰就选择了镁合金——这种材料比铝更轻,尽管它比较昂贵,而且耐高温能力有限。贵不是主要问题,因为要知道,前提是装配在豪华车上,对于豪华车来说,性能的提高比成本相对来说要更重要。耐热能力有限也不要紧,因为进气管的温度并不高。镁合金是金属材质的,空气在镁合金制造的进气管内流动,要比在塑料的噪音要小的多。
也有一些车采用了非常少见的材料,例如TVR和法拉力V8采用的是一种称作凯福拉(Kevlar)的材料来制造进气管,它能获得更轻的重量,而且进气噪音与金属进气管相当。这些都是很少采用的特例,就不多讨论了。
摩擦力和运动惯性的优化:除了轻量化,新型材料在摩擦力和运动惯性方面同样具有很大的优势。
1、铝活塞和钢制气缸套
发动机的响应性与发动机部件的运动惯性是分不开的,发动机的运动部件包括曲轴、活塞、连杆等。由于曲轴要求瞬间强度非常高,所以只能采用高强度钢来制造。
活塞就没有曲轴这样的局限了,在高转速发动机上,通常都是用铝合金来制造活塞。更轻的活塞重量能产生更高的发动机转速,从而能获得更大的动力输出。
使用铝合金来制造活塞,成本并不是非常昂贵,主要问题是出在摩擦阻力上。在发动机运转的时候,活塞与气缸壁之间肯定会产生摩擦。而铝和铝直接的摩擦系数是很高的,它比铝和铸铁之间的摩擦系数要高得多。这样一来,如果全铝缸体配合全铝活塞,发动机运转的时候摩擦阻力就会非常大,这显然是不可取的,这也就是为何许多发动机使用铝合金活塞,但必须使用铸铁缸体的原因。但如果为了采用全铝缸体而采用铸铁活塞,那显然是更得不偿失的。
那如何解决这一矛盾呢?
目前最主流的解决办法,就是在铝制的气缸体内镶一个钢制的气缸套,让铝合金活塞不会与铝制的气缸壁相接触。这种设计可以解决这一矛盾,当然也会增加一些成本。
这种方法在70年代中期首先被雪佛兰Vega所采用。它的发动机采用全铝设计,在铝合金的气缸体内镶上了一个铸铁的缸套,当然活塞同样也是用铝合金制造的。它的摩擦阻力比全铸铁的发动机要小得多,因此它的动力得到了很大程度的提高。不仅如此,这台发动机还能获得更轻的重量和更小的运劲惯性,改善了车子的加速性、操控性和经济性。后来,这种方法被许多配备了高转速发动机的汽车所采用。
还有一个解决办法,就是采用增强型金属纤维气缸套(FRM)。本田在它的NSX3.2升发动机上采用了这个技术。它的成本和升功率在铸铁缸体和镶缸套之间。这种解决办法,是在全铝的缸体上直接把金属纤维加热融化以后,通过特殊工艺把金属粒子渗透到气缸壁上,就仿佛在气缸壁上电镀了一层厚度只有0.5毫米的金属纤维。与铸铁缸体相比,它能产生更低的摩擦阻力,因而改善了转速和功率。同时,金属纤维是直接渗透到气缸缸体里的,所以它的强度非常大(相当于整个缸体的强度)。
2、钛合金连杆
钛是一种重量很轻,强度很大的材料,而且价格非常昂贵,一般只在航空领域采用。但是,这种航空材料最终还是被应用在了汽车上,不过仅限于高性能的运动轿车,因为只有这些汽车才会为了提高性能而不计成本的采用尽可能适合的材料。兰博基尼的Diablo、法拉力的F355/360M/550M、还有保时捷的911GT3等都采用钛合金来制造连杆,以提高发动机的转速。
3、锻造工艺
锻造是一种非常传统的制造工艺,但是它不能在高强度和轻量化之间取得很好的平衡。在本田的TypeR和其他高性能汽车上,经常采用锻造工艺来制造活塞、曲轴和连杆。
由于锻造需要用手工完成,因此需要花费巨大的人工成本。锻造高温的金属能让更多的矿物质渗透到金属粒子当中去,因而改善了零件的强度和耐热性,最终有利于发动机的转速提高和动力输出。同时,锻造还能改善一些部件的摩擦系数,例如采用锻造工艺制造的活塞就能更好的减小表面的摩擦系数。