汽车发动机是全铝的好还是铁的好?

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。

汽车发动机的材质都有哪些，不同材质的发动机有何优劣？

摩托车发动机的材料分别如下：

1、活塞：常用材料为铸铁和铝合金，铝合金又可分为铝铜合金（Y合金）和铝硅合金（Lo-Ex合金）；毛坯加工方法可分为铸造和锻造两种。

2、活塞销：通常采用20、15CrA或20Mn2等优质渗碳钢，在强化内燃机中可以高级合金钢；其外表面应采用渗碳淬火或表面感应淬火，为提高疲劳强度可采用冷挤压成型法、双面渗碳、氰化或氮化。

3、活塞环：常用材料为铸铁和钢；表面处理方法有镀铬、镀锡、喷钼及磷化；加工方法有单体浇铸、靠模加工及热固定法。

4、连杆：通常采用中碳钢或合金钢制造?。

5、曲轴：可分为锻造曲轴和铸造曲轴两大类，锻造曲轴常用材料为普通碳素钢（35、40、45、50）和合金钢（35Mn2、40Cr、45Mn2、35CrMoA、42CrMoA、50CrMoA、40CrNi及18Cr2Ni4WA），铸造曲轴常用材料为球墨铸铁QT60-2、可锻铸铁KTZ70-2、合金铸铁及铸钢ZG35等。?

6、配气机构：目前大多数内燃机气门锥角均为45度；进气门常用材料为40Cr，排气门则采用高碳马氏体钢（工作温度不超过650度，如4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等）和奥氏体合金钢（工作温度可达870度，如4Cr14Ni14W2Mo。

7、机体：包括气缸体和曲轴箱体，通常采用铝合金和铸铁制造。

8、气缸盖衬垫：通常有以下型式——整片式硬铝衬垫、层叠式钢片衬垫、波纹式钢片衬垫、铜皮-石棉衬垫、钢片-石棉衬垫及编织钢丝或金属骨架与石棉组成的衬垫，通常中小功率内燃机都采用铜皮-石棉衬垫或钢片-石棉衬垫。

扩展资料：

摩托车动力装置采用的都是内燃机；人们对使用柴油为燃料的发动机习惯称为柴油机，而对使用汽油为燃料的发动机就称汽油机。由于汽油机具有重量轻、体积小、噪音、振动小、起动容易和造价低廉等优点，所以摩托车普遍采用汽油机作为其动力装置。

"发动机"从字面上讲可以理解为产生动力的机械，根据能量转变的方式不同，可分为电力机（电能→机械能）、水力机（水能→机械能）、风力机（风能→机械能）、原子能发动机（原子能→机械能）、热力机（热能→机械能）等。热力机又可分为外燃与内燃式，摩托车发动机就是热力机的一种。

百度百科-摩托车发动机

其实，关于这个问题其实没有太标准的答案。我们知道，汽车发动机由缸盖和缸体组成。全铝发动机是指缸体和缸盖都是铝合金材质的发动要机。而如果缸盖是铝合金，而缸体是铸铁的发动机，依然属于铸铁发动机。不过目前，很多发动机的缸盖材料也由铝制材料代替，其原因并不是看中他的重量轻，更重要的是因为铝制缸盖有更好的散热性能。

当然，我们也可以看到，很多较高级的车型都采用全铝发动机， 其目的就是轻量化。同排量的全铝发动机要比铸铁发动机在重量上轻20公斤左右，虽然这个数据并不是很大，但是一般这样的车型，还会在车身材料，比如悬架材料等车身结构材料进行轻量化设定，以降低整车重量。汽车的自重每减少10%，燃油消耗就降低6%-8%，同时还会提升车辆的操控性能。

但是，全铝发动机也并不是很完美，一方面，由于铝的比重较轻，因此铝的单位体积结构强度就要小于铸铁，所以铝缸体的体积通常会比铸铁的要大一些，那么就很难达到铸铁缸体的紧凑与小体积了。另一方面，铝容易与燃烧时产生的水发生化学反应，因此，耐腐蚀性远不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高要求的增压引擎更是如此。同时因为体积原因，当汽车的引擎体积要求较小时，使用铝缸体就很难达到铸铁缸体的强度。再有，铸铁和铝的物理特性决定了铸铁缸体的摩擦系数是优于全铝发动机的，因此从使用寿命上来讲，铸铁发动机也是要优于全铝发动机的。

因此，现在一些全铝发动机虽然缸体和缸盖是全铝的，但是在缸体内还嵌有铸铁的缸套，因此，活塞运动时，并不是与铝制缸体直接接触，这样也就保证了全铝发动机的使用寿命，而且由于铸铁缸套，对于在气缸内的化学腐蚀，以及铝活塞与铝缸体的较大摩擦系数问题，也得到了很好地解决。