你知道嗎？并沒有真正的“全鋁發動機”

● 那些被鋁合金替換掉的鋼鐵部件

- 渦輪增壓器也能是鋁的�。�

　　加裝渦輪增壓系統是提升發動機性能的一種手段，在壓榨發動機動力的背后，渦輪增壓器和排氣歧管則需要耐受上千攝氏度的高溫，這對于鋁合金的材質機理來說顯然是破壞性的，所以目前大多數發動機雖然在缸體和缸蓋等部分選用了輕量化的鋁合金，但渦輪增壓器依然為鑄鐵材質。然而，在人們都堅信渦輪增壓器必須是笨重“鐵疙瘩”的時候，有一家企業對渦輪增壓器的輕量化追求卻耿耿于懷。

　　寶馬最新的B系列發動機（B38、B48、B58等）將排氣歧管和渦輪增壓器融為一體，材質是鋁合金，沒錯就是鋁合金。難道鋁合金材料能夠耐受上千攝氏度的高溫了嗎？

　　寶馬的鋁合金渦輪增壓器來自于“好基友”大陸集團，這家供應商是第一個將鋁合金材質的渦輪增壓器應用于汽車。加入水冷系統后，不僅能讓鋁合金材質滿足溫度要求，還能讓整個增壓器殼體受熱均勻，防止局部損害，對增壓效果也有一定積極影響。寶馬與大陸合作開發渦輪增壓器的意義遠不止于此，要知道目前很多汽油發動機的渦輪增壓器技術都是由柴油機上過渡而來的，而此次合作代表了寶馬針對汽油發動機而從零開發了渦輪增壓器。

　　“鋁合金渦輪增壓器+水冷系統”的方案無疑會讓寶馬發動機的輕量化水平和燃效都有提升，但較高的成本問題也是讓寶馬糾結的一點，好在寶馬的B系列發動機遵循了模塊化生產的原則，不管是三缸的1.5T B38、四缸的2.0T B48，還是六缸的3.0T B58都能共享很多技術和硬件，所以未來成本或許不再是大問題。

- 不只是減重——活塞及活塞連桿

　　活塞是發動機中最不容易的一位小兄弟，它忍受著最惡劣的工作環境——高溫、高壓以及燃料的腐蝕性，而且還與氣缸壁不斷地發生著摩擦打斗，所以發動機對這位小兄弟的身板要求很高，它的強度、剛度、耐高溫性、耐磨性、耐腐蝕性等都必須能夠扛住這樣惡劣的環境。

　　鑄鐵是最經濟實惠的材質選擇，高強度和高溫對于鑄鐵材質的活塞及活塞連桿來說都是小菜一碟。然而它的缺點也比較明顯，由于鑄鐵材料的質量相對較大，所以活塞在往復運動時，發動機要克服活塞及活塞連桿本身的慣性力也較大。

● 發動機哪些鋼鐵零部件還不能被替換？

　　前面我們看到很多發動機零部件都被鋁合金替代了，那鋼鐵材質真的會被完全淘汰嗎？目前來看，顯然是不能。鋁合金在強度、耐高溫、疲勞特性等方面仍然與鋼鐵材質有著差距，所以這也是為什么發動機的零部件不能完全由鋁合金來打造的原因。

- 曲軸必須是鋼鐵材料？

　　曲軸也是一個比較悲催的角色，其相當于一個轉換力的工具，它一邊忍受著自身的離心力和往復慣性力，一邊承受著活塞連桿瘋狂地上下運動，將活塞連桿的推動力轉換成扭矩并向外輸出。它旋轉的速度也就是發動機的轉速，一般來說乘用車的發動機轉速能達到8000-9000rpm，甚至更高，可想而知，曲軸也必須是一個不怕重活、累活的漢子。

　　目前，鋁合金材料的強度、耐疲勞性還難以滿足發動機的需求，曲軸只有鍛鋼和鑄鋼兩種材料，鍛造工藝比鑄造工藝生產的曲軸在強度上要更高，所以現在的汽車發動機曲軸大多采用了鍛鋼。當然，無論是鍛造曲軸和鑄造曲軸，最后都需要機加工來最終成形。曲軸制造過程視頻如下：

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- 不能輕量化的零件？——飛輪

　　在任何一臺汽車發動機上，你都能看到一個很大的鋼制輪盤，這就是飛輪，從尺寸上也能看出它的重量不輕。然而在發動機融入大量鋁合金的今天，飛輪為什么沒有被“輕量化”呢？

　　因此，具有足夠的轉動慣量是飛輪必備的條件。質量越大，轉動慣量越大，為了讓發動機結構更緊湊，鋼鐵材質顯然要比鋁合金更合適。

　　另外，除了發動機的曲軸、凸輪軸和飛輪，其實還有很多鋁合金不能代替的鋼鐵部件，例如正時齒鏈、氣門以及氣門彈簧等等，所以現階段來看，發動機上還不能完全淘汰鋼鐵材質，未來想要提升輕量化水平，除了改變材料外，或許我們還能從結構設計方面下手。

● 總結

　　輕量化水平無疑是發動機甚至整車制造中一直追求的重點，如今鋁合金已經替代了曾經看似不可能被替代的鋼鐵部件，隨著材料技術的發展，鋁合金在材料強度上已經有了很大的提升，尤其是鍛造鋁合金，但耐熱性和疲勞特性依然是與鋼鐵不在一個級別的，所以為了讓鋁合金在發動機上體現出輕量化優勢，所以廠商們不得不在其他方面相應的增加技術彌補，例如寶馬的鋁合金渦輪增壓器需要額外一套的水冷系統。廠商們口中的“全鋁發動機”并非是所有鋼鐵零部件換成了鋁合金材質，在某些部分鋼鐵材質依然是最佳的選擇，想要提升整車的輕量化水平，或許還更多的解決方案。（文/圖 汽車之家 夏志猛）

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