为什么汽车制造商更多使用铝制的发动机？

  相对于铸铁，铝的缺点和优点都很明显，使得这两种发动机缸体材料适合使用的范围其实不一样。

  铸铁热膨胀系数低，铸铁缸体易加工，强度高，耐磨，铸铁更不可思议的是一定的自润滑特性。除了温度传导系数和重量，铸铁基本上没有缺点。但是铁再差也是金属，蠕墨铸铁又是铸铁里热传导系数比较好的材料。对内燃机的需要而言，蠕墨铸铁与铝合金差的那点温度传导系数可完全用更精密的水路换回来，毕竟铝这玩意儿因为强度和热膨胀系数的关系做复杂水路有点难（后面慢慢分析）。

  所以铸铁真正无法克服的，只有重量这一个问题，但是这样的一个问题，只在大缸体上存在（注意排量大不等于缸体大，这两件事有关系，但终归不是一回事）

  铝最大的优点：轻。网上盛传的散热优势其实对一般的全铝发动机不存在，只有采用铁离子涂层（注：等离子涂层是指采用等离子喷射技术生产的铁离子涂层）的全铝发动机缸体散热才是真的牛逼。原因在后面有分析。

  铝最大的问题是线胀系数和加工难度，而且这俩缺点还狼狈为奸——加工难度高导致对线胀系数的容忍度更低（因为线胀系数越高，零部件加热后变形越大），而未解决线胀系数和成本的问题，导致其一定要使用较为简单的管路设计：为降低缸体与缸套间隙因气温变化受到的影响，水路、油路都不能太复杂以最好能够降低受热引起的不规则变形。因此简单的开放式水路是这种发动机缸体的最佳选择，这也是为啥宝马B48那种加了涂层没用缸套的缸体用的反而是封闭式水道。

  铝制缸体为什么加工难度高？这是因为铝制缸体中汽缸壁必然不是铝材：铝不耐磨而且摩擦系数大，所以要在铝制缸体上，为汽缸壁，替换一部分材料。而铸铁缸体一般是不需要这一步的（赛用那种玩意儿铸铁也得上套，但是民用一般用不着）。

  全铝缸体一般都会采用的铁制缸套，因需要镗缸下套，导致这玩意儿成本很高。部分车子会采用铁离子涂层，但是那玩意儿相对于铁制缸套耐磨性还是差了很多：正常使用时，采用铁离子涂层的宝马N20 B48缸体在质保期内一定会出现汽缸涂层磨损不均匀的问题。其耐用性差导致应用场景范围很窄，关键成本也高。

  单从铸造的角度来讲，铸铁和铸铝差别不大，铝制缸体成本高的原因主要在于缸套和涂层——但这种东西对铸铁不是必须的，所以才会说铸铁缸体易加工而不是铸铁易加工，注意区别。

  一般的全铝发动机其实都会使用铁制缸套，即使是赛车，大多也是塞个锻造的赛用套。也就是说对于这种全铝发动机，冷却水最终面对的还是铁，因此散热与铸铁发动机相比没本质区别。

  但是这也扯出了另一个铁离子涂层的优势「采用铁离子涂层汽缸壁的缸体，其铝制缸筒直接浸泡在冷却液里，同时不存在铁质缸套的阻隔，工质温度控制是真的牛逼」，然而不耐用。到底有多么不耐用呢？用了一段时间的N20 B48的缸体测量汽缸内径时可以测出处处都不一样，跟葫芦串似的。

  然后是线胀系数的问题。对于加了缸套的全铝缸体，缸套和缸体的间隙因温度的变化而变化较大。而对于铁离子涂层的全铝缸体，虽然不存在缸套和缸体的间隙问题，但是活塞和汽缸壁之间的间隙也会因为气温变化而发生较大变化。为保证发动机常用工况的良好性能，一般原厂都会牺牲冷车状态的性能，具体表现就是冷车噪音大（全铝发动机通病），后果就是冷车状态对发动机伤害更大，冷车状态发动机工况更差，发动机性能衰减更快（动力降低油耗增加）。

  铁因为强度高膨胀系数低的关系，单位截面上水路的形状设计能更加激进而不至于强度不足或受热影响变形太大。所以加缸套的全铝发动机和铸铁发动机在热量管理上其实半斤八两，真正牛逼的是铁离子涂层全铝缸体，然而那玩意儿不耐用。

  缸体易加工不仅关系成本，还关系性能：铝制发动机缸体为了缩减工时，提高良品率，降低缸体与缸套间隙因气温变化受到的影响，一般会采用开放式水道。但是铸铁四缸缸体几乎全部都是封闭式水道，因为对四缸以内缸体的铸造来说，两者的成本几乎没区别。有些人会提粘砂什么的，但是拜托去知网查查，这种东西是能解决的，一汽大众当初还因为解决了EA111缸体铸造粘砂那事儿发了篇论文。对铸铁缸体而言，除了一些缸体结构特别复杂的，一般四缸发动机缸体在试生产中，采用封闭式水道缸体良品率可能会低一些，但在正式的大规模生产中，两种水道对良品率影响不大。

  好，缸体材料的优劣分析完了，开始说结论：省油取向的混动发动机适合用铸铁，小缸体发动机适合用铸铁，寒冷地区适合用铸铁。

  省油取向的混动用铸铁是因为很多情况下混动燃油机其实不工作，这种时候水温会受一定影响，所以要线胀系数低冷车状态工况更好的铸铁发动机。

  小缸体的重量本身就不大，用全铝节约重量的意义不大，反而这时铸铁缸体热膨胀系数低、自润滑、易加工的优势突出：封闭式水道的缸体强度极佳，冷车工况更好，从而使发动机性能衰减缓慢（大众EA888、奇瑞E4T系列为代表）。

  寒冷地区适合用铸铁就不用解释了吧？这种段子太多了，比如「全小区的人都知道XX要去上班了」。

  大缸体高性能同时对重量有严格要求的发动机适合用全铝带缸套。铁离子涂层全铝我也不知道适用于什么场景。赛用吧强度不足，民用吧耐用不够。把缸体也作为消耗部件吧，那么这种发动机效率是相当牛逼，可效率再高多少年才能省回来一个缸体？所以个人觉得铁离子涂层全铝缸体实在太鸡肋。

  至于为啥现在兴起小排量全铝发动机，对于宝马，肯定是因为技术通用，节约研发资金，模块化压缩成本。他们要给豪车造大缸体高性能轻量化全铝发动机，然后再把这种发动机刀一刀，活塞连杆气门什么的通用，搞出一个小排量的喂消费者吃——他们是舍不得特意为工薪阶层研发适合他们的发动机，又想割韭菜。

  多数消费者也被厂家忽悠瘸了，你真问他小排量全铝好在哪，就会扯一些玄而又玄的「轻量化」「散热好」「行业趋势」。你真问他轻了多少，散热好了多少，为什么是行业趋势，他就会喷你不懂车，精神胜利法溜得飞起，笑。

  最近日产小排量1.6也开始用铁离子涂层的全铝缸体了，他的表现会不会比宝马更好呢？我们拭目以待吧。