我們經常說某款發動機是鑄鐵的，某款發動機是全鋁的。這裡面所說的“鑄鐵”或者“全鋁”是指發動機氣缸體的材質。那麼什麼是氣缸體呢？它究竟有什麼用呢？鋁缸體和鐵缸體都有什麼優點和缺點？它對汽車有多重要？今天我們就來說說發動機氣缸體方面的知識。

氣缸體，氣缸的殼體。氣缸是指引導活塞運動導向的圓柱形空腔，狹義上的氣缸體就是指包裹在氣缸外面的那個殼體。不過現在的汽車發動機大多是水冷的，為了結構緊湊，通常把下曲軸箱與氣缸體鑄造在一起，構成氣缸體-曲軸箱組，通常把這個組合體也稱為氣缸體，這是指廣義上的氣缸體。

氣缸體是組裝發動機的基礎件，發動機各種零部件都安裝在它的上面，并由它來保持各運動件相互之間的準确位置關系。氣缸體在工作時，工作表面與高溫高壓的燃氣接觸，活塞在其中做高速往複運動，同時還要承受氣體壓力、往複慣性力、往複離心力、摩擦力以及發動機本身質量引起的各種沖擊力，要經受較大的溫度變化，要承受較大的機械負荷和熱負荷。所以，要求氣缸體具有足夠的剛度和強度，并且具有良好的耐熱性和導熱性，以及良好的耐腐蝕能力、耐磨性等。質量當然是越小越好，功率重量比越大，發動機越緊湊。

從表面上來看，氣缸體就是一個有幾個大窟窿的鐵塊子（或者鋁塊子），實際上它的内部結構極其複雜。在氣缸體内部，有着縱橫交錯的水道和油道，有各種座孔、隔闆等，并形成大量的空腔，用來儲存冷卻液和機油。為了給曲軸、凸輪軸等軸承潤滑，為了給活塞噴油散熱，在這些部位還有分油道和機油噴嘴，引導機油的流向，保證發動機潤滑系統循環正常。此外，還有引導水流方向的水道、各種閥體、工藝孔等。如果把氣缸體從中間鋸開，你會發現它的内部就像一座地下宮殿一樣複雜。

如此複雜的結構，還要有足夠的剛度和強度，就必須使用金屬鑄造工藝來制造。 普通的氣缸體，一般是用灰鑄鐵鑄造的；為了增加缸體強度、提高耐磨性，可以在鑄鐵中添加鎳、钼、鉻、磷等元素，形成優質合金鑄鐵；有些高強化柴油機使用了強度更高的球墨鑄鐵或者蠕墨鑄鐵。而現在乘用車使用的汽油發動機，大多采用鋁合金鑄造。也有少部分發動機使用了鋁鎂合金鑄造，但是鋁鎂合金強度略低，并且比較怕水，缸體不能直接與水接觸，所以在應用上受到了很大的限制。

現實中我們讨論最多的，就是鋁合金發動機和鑄鐵發動機哪一個更好。如果單從機械性能方面來說，鑄鐵發動機會更好一些，它的機械強度更大，耐熱性更好，可以承受更大的機械負荷和熱負荷，耐磨、耐腐蝕能力更強；而鋁合金發動機最大的優點就是重量更輕，散熱性更好，其它方面都不如鑄鐵。綜合各方面因素來看，其實是鑄鐵發動機略勝一籌。

那麼為什麼現在大多數的乘用車都使用鋁合金發動機呢？

大家知道，現在的乘用車大多使用發動機橫置、前輪驅動的結構，發動機安裝在前軸的前方。這種結構型式，對車頭部位的重量非常敏感。如果車頭過重，對汽車的操控性有嚴重的影響，最常見的就是轉向不足，在高速過彎時嚴重推頭。而降低發動機的重量，就可以降低車頭部位的重量，減小推頭的趨勢，提升汽車操控性。使用鋁合金發動機，就可以有效地降低發動機的重量。對于普通家用車使用的小排量發動機來說，鋁合金發動機比鑄鐵發動機輕10~20公斤，這對普通的家用車來說，已經是非常大的減重成績了。如果是豪車使用的大排量多缸發動機，使用鋁合金減重效果更加明顯，所以豪車發動機幾乎都是鋁合金的。

此外還有一點，就是鋁合金發動機成本比較鑄鐵發動機更低。

是的，你沒看錯，老侯也沒有說錯，對于車企來說，确實是鋁合金發動機成本比較鑄鐵發動機更低。

有人說這怎麼可能呢？鋁合金比鑄鐵貴那麼多，做成氣缸體成本反而低呢？這主要是因為：材料成本僅占發動機成本的一小部分，其它的比如設計成本、加工成本等才是大頭。

鋁合金發動機最早都是應用在豪車上的，後來才下放到普通家用車上。在這個技術下放的過程中，其開發設計成本早已經在豪車上分攤完畢，應用到家用車上，設計成本幾乎可以忽略不計了。在加工成本方面，鋁合金的鑄造性能更好，可以鑄造出更複雜的造型，這樣就可以減少後期的加工步驟，降低加工成本；還有就是鋁合金熔點低，鑄造時消耗的能源費用低，鑄造的成品率也比鑄鐵高很多，鑄造缺陷更少。這樣綜合計算下來，使用鋁合金氣缸體成本并不比鑄鐵氣缸體更高，甚至由于使用量大成本更低。車企宣稱的鋁合金發動機成本更高，隻不過是一種苦肉計罷了，目的是讓消費者花更多的錢。

這裡有一個特例，就是大衆家的EA888發動機，一直都使用鑄鐵缸體。這主要是因為，這款發動機被調校成差異較大的高低功率版本，同時還有較大的後期改裝升級餘地，被應用在某些性能車或者改裝車上，使用鑄鐵氣缸體可以滿足對強度的需求。此外，奧迪車型發動機都是縱向布置的，對重量不是太敏感，使用鑄鐵對操控性影響也不大，所以大衆就把這個鑄鐵氣缸體堅持了下來。其實這也是分攤成本的一種手段，如果單獨開發一個鋁合金發動機，大衆家的車會賣得更貴。

前面挖了一個坑，說氣缸體是組裝發動機的基礎件，由它來保持各運動件相互之間的準确位置關系。這個基礎有多重要呢？很多人可能理解得不是很深刻。下面老侯簡單給大家說一說。

大家都知道發動機是非常精密的，這個精密主要就體現在各部位的配合間隙小，各零部件之間的運動關系精确。而這些零部件都是安裝在氣缸體上的，隻有安裝位置精确，才能保證運動關系精确，所以氣缸體的幾何尺寸精度就直接決定了發動機的精密程度。

氣缸體是一個機械加工件，在加工過程中，必然會有尺寸誤差，比如平面度、平行度、同軸度、垂直度、圓度等。這些機械公差越低，發動機越精密。比如平面度，平面度越高，密封性越好，平面度超差會導緻密封不良，漏油、漏水、漏氣等；氣缸軸心與曲軸軸心垂直度超差，會導緻活塞偏缸，異常磨損；曲軸、凸輪軸同軸度超差，會造成軸跳動，增大振動與磨損，縮短發動機使用壽命，等等。所以氣缸體的幾何尺寸精度是非常重要的。

那麼這個精度是如何保證的呢？一方面是在鑄造時，模具、砂型的制作工藝與精度；另一方面，就是後期的機械加工工藝，比如機床加工，測量技術等。這些都非常考驗一個國家的基礎工業水平，并且需要工業積累，并不是可以一蹴而就的。經常有人質疑說現在的汽車發動機技術都已經公開了，為什麼我們國家還制造不出來優秀的發動機？其實差距并不在設計上，而是被這些基礎工業卡住了脖子。最簡單的例子，人家的機床精度可以達到0.01mm，你的隻能達到0.05mm，就是把最優秀的發動機給你仿制，你也做不出來啊！此外，還有材料、熱處理等，也是仿制不來的。所以，我國的汽車工業，還是任重道遠的！

在我們日常使用中，氣缸體最容易發生的損傷就是高溫變形。由于鋁合金氣缸體強度不如鑄鐵氣缸體高，并且耐熱性也不好，所以如果鋁合金發動機如果發生過開鍋的故障，就會造成氣缸體、氣缸蓋變形，後期很容易出現各種漏油、漏水、呲缸墊等故障，并且很難解決。而鑄鐵發動機相對會好一些，這也是鑄鐵發動機更耐用的證據之一。此外，發動機長時間使用也會由于各種振動、各種力的作用而導緻氣缸體變形，進而導緻氣缸體尺寸超差，各種零部件之間的配合關系和運動關系被破壞，發動機使用壽命縮短。很多發動機大修後使用壽命遠不如原廠發動機，就是因為這些基礎件變形造成的。

此外還有非常重要的一點，就是鋁合金發動機一定要定期更換防凍液。鋁合金是不太耐腐蝕的，防凍液中有抗腐蝕劑，可以減輕水對鋁合金的腐蝕。如果抗腐蝕劑消耗殆盡，氣缸體被腐蝕，可能會造成内部漏水、氣缸體強度下降等。千萬不要相信“防凍液永遠不用更換”的鬼話。如果是鑄鐵發動機的話，耐腐蝕性更好一些，防凍液更換周期可以更長。

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