油底壳

其实我们并不想谈塑料油底壳的浑水话题，因为老读者都知道，萝卜报告近年来出品的数百篇汽车硬核技术文章，都是“为爱发电”的行为，并没有为公司的营收做出贡献，更多的是为了让喜欢汽车的朋友了解汽车相关的技术原理和汽车进化的底层逻辑。

之所以决定写这篇文章，是因为最近在我们文章的留言区出现了很多关于塑料油盘的激进言论，从愤怒声讨偷工减料到无情无义，甚至把塑料油盘上升到伤害中国人的地步…当然，我们并不想改变这些朋友的立场，只是想通过分享一些已知的信息，对塑料油底壳做出一个更加理性全面的判断。所以还是那句话，这篇文章毫无趣味。如果你有很强的预置位，可以看完这篇文章，有更多线索后再开始喷。

言归正传，首先要明白一件事，那就是造车和卖车是商业行为，不是慈善行为。如果任何一家车企做的车在产品力和价格上没有竞争力，那么这家车企将面临淘汰。所以在汽车诞生的几百年里，汽车企业一直遵循着降低成本，提高产品力的总体思路。毕竟如果不降低成本，恐怕我们的朋友还在用腿走路。如果不提升产品力，汽车可能跑得没有马的四条腿快，油耗根本过不了严格的排放法规。所以首先要认识到，车企降低成本并不可耻，但也是非常必要的。

很多人喷塑料油底壳，其实是把重点放在了“塑料”二字上，但其实塑料只是高分子的统称，其实涵盖的范围很广，从矿泉水瓶的PET材料(6000元/吨)、微波炉-可加热饭盒的PP材料(10000元/吨)到航空航天领域能承受-269℃~500℃的PI材料(60000元/吨)

目前，PA66(尼龙)被广泛用作汽车油底壳的塑料模型，它们大多会添加玻璃纤维，玻璃纤维可以提高刚性。PA66是一种高熔点的工程塑料。因为被帝斯曼、巴斯夫等国际巨头垄断，这种塑料的价格一直居高不下。之前每吨价格高达4.2万，现在降到了2.7万，但比制造铝油底壳用的铸造铝合金2.3万/吨贵了17%。但由于PA66塑料的轻量化优势明显，所以塑料的使用量会比铝合金少40%左右，也就是说如果未来PA66塑料能保持现在的价格，那么使用PA66塑料的材料成本确实比使用铝合金要低。

不仅如此，由于生产油底壳等零件需要模具，而生产塑料制品的模具寿命是生产铸铝的模具寿命的10倍，也就是说，生产塑料零件的一套模具生产的成品数量可以达到生产铸铝的一套模具的10倍，所以厂家在模具成本上还是可以省下不少钱的。这还不是全部，因为铸铝件铸造后还要经过打磨工序，塑料件工序也要简化很多，这样可以提高零件的生产效率，相当于变相降低了成本。行业数据显示，塑料油底壳的成本比铸铝油底壳低20-40%左右，这对于产能“万辆”的汽车厂商来说确实很有吸引力。

当初我们说过，汽车厂商要想保证不朽，就要在节约成本和提高产品力上不懈努力。现在改用塑料后，油底壳的生产成本确实下降了20-40%。塑料油底壳在产品强度上有提升吗？

从上表可以看出，塑料油底壳在重量轻、噪音抑制、设计自由度等方面有一定优势，但在结构刚度方面有一定劣势。下面，我们将逐项说明塑料油底壳的性能。

车重每减少1%，整车油耗就会减少0.7%。所以，轻量化，就像降低成本一样，从汽车诞生的那一天起，就成为了汽车厂商永恒的主题。很多朋友对发动机的重量没有概念。要知道，一辆中型车不带内饰等配件的白车身只有300公斤，而塞在车厢里的一台2.0T四缸发动机，比白车身体积小得多，也能达到160公斤，相当于两个成年男子蜷缩在车厢中间的重量。可想而知，这个重量对车辆和前后配重的负面影响是不可忽视的，所以工程师会尽最大努力减轻发动机的重量。这个时候，平时不起眼但实际占地面积很大的油底壳就成了工程师们关注的焦点。

油循环路径

为了方便大家理解，我们先简单介绍一下油底壳是干什么用的。大家都知道发动机在保养的时候会加注几升机油，这些机油最终会流到发动机底部的油底壳，所以大家可以把油底壳看成是发动机的一个“盆”。当发动机点火运转时，油底壳中的机油泵会开始将油底壳中的机油向上抽到发动机需要的部位，然后被的机油会因重力作用返回油底壳，并在行驶过程中通过油底壳与外界流动的空气体的热交换来散热。因此，油底壳是储存机油并为机油提供散热的部件。

钢板冲压油底壳

至于油底壳的制造材料，从古到今按时间顺序发展了钢、铝合金、塑料三种形式。不过可能出乎大家意料的是，最重的还是相对主流的铝制油底壳。看到这里，有些朋友可能会疑惑。钢比铝重是常识，那么为什么铝油底壳比钢重呢？这是因为在钢制油底壳时期，油底壳采用的是钢板冲压工艺，即在模具中放一块薄钢板，然后通过压力压制成油底壳所需的形状。但密度相对均匀的金属压制成不规则形状后，会造成材料的不均匀塑性变形，甚至出现波纹、褶皱、边缘划伤等一些问题，最终导致钢制油底壳的某些部位刚性较差，整体刚性无法满足部分油底壳同时支撑变速箱的需要。另外，由于冲压工艺只能产生简单的结构，如果油底壳想通过复杂的结构来提高刚性，势必要放弃冲压工艺。而且由于冲压钢板较薄，一旦涉及到后期拆卸油底壳的维修操作，冲压钢油底壳在施工时很容易变形，导致油底壳的密封出现问题。为了解决以上所有问题，油底壳的制造工艺由钢板“冲压”改为厚度更厚、稳定性更好的铝合金“铸造”，并且由于材质由钢改为铝合金，油底壳的重量并没有增加太多。对了，目前冲压钢油底壳还没有完全淘汰。例如，一些品牌和车型，包括一些大众车型，仍然在使用“旧”钢油底壳。

塑料油底壳

但如前所述，车身轻量化是车企一生都要不断改进的方向，于是能满足汽车发动机温度和刚度要求的PA66工程塑料油底壳诞生了。相比铝合金，PA66塑料的减重效果高达60%，相当于普通家用车重量2.2kg的铝合金铸造油底壳可以直接减重到0.88kg，有些朋友可能不认同减重1.3kg，但要知道无论是汽车减重还是发动机减重，其实积少成多，量变引起质变才能达到今天的轻量化状态。

日用气缸壁喷涂技术

比如发动机上的气门盖、进气歧管、正时链条盖，早期都是金属材质，现在都换成塑料了。比如把缸体从铸铁换成轻质铝合金后，因为铝合金的耐磨性不好，厂家要在缸体内嵌入4-5mm厚的铸铁缸套，4个缸套的重量在2kg左右。为了减轻气缸套2kg的重量，很多厂家开始花重金研发气缸耐磨涂层，最终通过在铝合金气缸壁上直接喷涂涂层的方式减轻了气缸套2kg的重量。这还不是全部。为了尽可能的减轻重量，一些厂商也提出了单活塞连杆重量只有500g g左右的想法，通过使用更好的材料，优化结构，每个活塞连杆去掉100g，相当于四缸四连杆发动机总共减重400g。……

AMG GT油底壳

追求终极目标的跑车更是如此。以2015年上市的奔驰AMG GT为例，其4.0T V8发动机的机油加注量高达12L，所以油底壳必须足够大才能装下这么多机油。此时，如果奔驰采用铝合金铸造油底壳方案，油底壳重量将高达6.34kg，如果采用塑料材质，油底壳重量将直接降低到2.6kg，可以轻松实现跑车前部近4kg的减重。奔驰工程师如何不用塑料油底壳？正是因为奔驰4.0T V8发动机的整体轻量化设计，最终重量降到了209kg。要知道奥迪RS6搭载的EA825 4.0T V8发动机重量可达231kg，比奔驰还重22kg。

一体式塑料油底壳

除了材料本身的轻量化，塑料材料超高的设计自由度也对油底壳的减重起到了关键作用。这是因为在钢冲压铝合金铸造油底壳的方案下，油底壳内部的集油器和挡油板是独立的，因为金属设计和加工的自由度低。改用塑料油底壳后，得益于塑料的超高设计自由度，汽车厂商可以直接将集油器、高压油路、低压回油通路、挡油板甚至机油滤清器集成为一个整体零件，减轻重量。此外，一体化设计可以有效缩短油路长度，降低抽油阻力，也在一定程度上降低油耗。

综上所述，我们不难发现，无论是出于省油还是操控目的，工程师们都有足够的动力在发动机上推广塑料油底壳的工艺。

众所周知，发动机运转时，气缸内的高温高压气体会使整个发动机产生振动，并向外辐射噪声。与发动机缸体和顶部气缸盖相比，发动机底部的油底壳自然成为发动机上最薄、刚性最小的部件。由此，油底壳也成为了发动机噪音传播的最大路径。

钢板冲压油底壳

早些年的钢制冲压油底壳，工程师为了减少油底壳位置的发动机噪音逸出量，发明了夹层油底壳，将以前的单层钢制油底壳改为两层钢板，在两层钢板之间填充一层聚酯树脂，降低发动机的噪音和振动。

铝制油底壳

但是，如前所述，冲压工艺无法制造出更刚性的复杂结构，因此铝合金铸造油底壳逐渐取代了钢制冲压油底壳。通过更好的结构设计和增加的厚度，刚性更好的铸铝油底壳对气缸内高压气体的振动和噪声表现出更好的抑制效果。

塑料进气管

与钢和铝合金相比，塑料在隔音方面具有阻尼大的优势，可以更好地吸收振动和噪音，这也是发动机进气系统采用塑料材料的原因之一。所以当塑料应用于油底壳时，其阻尼大的优势也可以减少发动机噪音的逸出。虽然塑料的阻尼大，但是众所周知塑料的刚性差。工程师如何弥补塑料刚性的不足？

很简单，就是利用塑料的可塑性，通过科学的结构设计，在塑料油底壳上增加足够的加强筋。这也是塑料油底壳表面看起来比较复杂的原因。在弥补了刚性之后，凭借阻尼大的优势，塑料油底壳成为了降噪的最佳油底壳形式。巴斯夫数据显示，更换塑料油底壳后，发动机整体噪音比使用铸铝油底壳的方案低1分贝。对分贝值有概念的朋友应该知道，有时候差1分贝就是另一种听觉，所以这也是豪华品牌更积极改用塑料油底壳的原因之一。

各国承诺碳中和时间。

除了这些产品层面的因素，国外品牌积极布局塑料油底壳，也与汽车行业节能减排的大趋势密切相关。事实上，近10年来，传统的汽车钢铁材料已经被高强度的铝/镁合金和塑料大大取代，甚至发达国家也早已将汽车塑料的用量作为衡量汽车设计制造水平的重要标志。其中，用塑料代替金属不仅可以减轻重量和降低油耗，还可以有效减少生产中的二氧化碳排放。据研究测算，如果塑料油底壳能在我国乘用车行业大规模使用，我国每年将减少二氧化碳排放约50万吨，相当于每年中和近3000万棵树的二氧化碳，有利于实现二氧化碳排放峰值/碳中和目标。

对于车企，尤其是“环保”的欧洲车企，会全力以赴减少碳排放。例如，宝马集团提出，到2030年，平均自行车生命周期碳排放量比2019年减少40%，相当于集团减排至少2亿吨，其中供应链端减排20%，生产层面减排80%，用户使用阶段减排50%。其他汽车厂商也根据自身条件提出了碳中和的最后期限。毕竟，每个国家要想在2050年前后实现碳中和，各大企业自己实现碳中和肯定是不可或缺的。

目前很多人对塑料油底壳的疑虑，一般都是担心塑料的耐用程度，因为发动机油底壳不仅要承担储存高温机油的作用，还要承受排气管的高温辐射，所以油底壳的实际工作温度会维持在110-140℃之间，有时甚至可以达到160℃。制造塑料油底壳的PA66材料能耐高温吗？

奔驰AMG GT干式塑料油底壳

根据不同的熔点测试方法，PA66的熔点温度范围为246-263℃，超过压铸铝的580℃，但应对油底壳最高工作温度160℃绰绰有余。目前行业内塑料油底壳的主流制造方案是在PA66中添加15-30%的玻璃纤维，以达到更高的耐热性和更高的刚性。比如上面提到的奔驰AMG GT，由于这款车定位赛道的性能很高，油底壳需要能够承受240℃的高温，所以奔驰采用了在PA66中添加35%玻璃纤维的方案，最终达到了设计指标。

但需要注意的是，与金属相比，塑料的“蠕变”特性可能会为油底壳的后期使用耐久性留下隐患。蠕变定义为聚合物材料(塑料)在一定温度下恒定载荷下的快速或逐渐变形。具体来说，在油底壳上，如上面的示意图所示，当塑料油底壳通过螺栓与金属气缸结合时，由于中间有垫片或硅酮密封胶的存在，两个螺栓之间必然存在向下的反作用力(即使塑料油底壳与气缸之间没有填充物， 两个螺栓之间的区域也会由于两个螺栓的紧密固定力导致的凸起所产生的垂直力而下落)，并且随着时间的推移，密封可能会失效。

但需要强调的是，虽然蠕变是塑料的天然特性，但如果塑料油底壳的设计和材料足够好，比如在两个固定螺栓之间设置合适的跨度(100mm左右)，通过筋条结构加强塑料油底壳与缸体接触面的刚性，增加PA66塑料中的玻璃纤维含量，塑料油底壳的寿命完全不是问题。下面我简单描述一下塑料油底壳的发展过程，给大家举个例子。

奔驰Actros卡车

在汽车领域，塑料油底壳并不是什么新鲜事。最早在汽车领域应用塑料油底壳的品牌是奔驰，在技术、安全、制造、材料等方面不断领先发展。早在1998年，他们就在Actros卡车上首次使用了塑料油底壳。但是对于重卡来说，减重自然不是第一诉求。当时奔驰之所以在卡车上使用塑料油底壳，其实是看上了塑料油底壳极高的设计自由度。工程师可以先把油底壳做得极薄，然后通过结构设计，利用塑料的可塑性来弥补刚性。经过这次操作，奔驰Actros卡车在油底壳尺寸不变的前提下，多了整整30%的机油储备空。对于货车来说，多30%的机油储备意味着货车的换油周期可以延长50%，可以大大减少货车司机的维修频率和时间，相当于间接提高了经济效益。

重型卡车塑料油底壳

在看到奔驰塑料油底壳的优势后，各个卡车厂商迅速跟进这项技术，比如美国的康明斯，中国的一汽锡柴，中国重汽生产的重型卡车，都已经普及了塑料油底壳。试想一下，对于每年跑几十万公里的重卡来说，如果塑料油底壳的耐久性不好，那么多厂家怎么一波接一波的前进？

与商用车相比，塑料油底壳在乘用车上的应用要晚10年。这次改革的先锋依然是奔驰。2007年，塑料油底壳在欧洲市场被应用于奔驰c级柴油发动机。然后在2009年，当Jeep推出大切诺基高性能版时，它也为其5.7L V8 Hemi汽油发动机使用了塑料油底壳。后来，标致、雪铁龙、大众、通用、宝马、奥迪、路虎、阿尔法罗密欧、保时捷、玛莎拉蒂等众多主流品牌也将塑料油底壳应用于众多汽油和柴油发动机。有趣的是，这些品牌中有很多在10年前就开始使用塑料油底壳了。为什么最近很多人开始大惊小怪？

Maibakh S550塑料油底壳

整体来看，目前市面上塑料油底壳车型很多，但是很多厂家很难找出哪个车用塑料油底壳，或者哪个车不用塑料油底壳的规律，所以我不能直接报发动机型号，但是可以肯定的是，进口奔驰S级和迈巴赫都用塑料油底壳，但是喷了“铝换钢”的奔驰E级用的是金属油底壳；奥迪车系的高端竖平台使用塑料油底壳，而相对亲民的横平台车型，包括奥迪、大众，则使用金属油底壳；雪佛兰迈锐宝的横向2.0T和通用集团旗下凯迪拉克的纵向2.0T都是用塑料油底壳，别克的1.5T发动机用金属油底壳。

保时捷塑料油底壳

看到这里，我们不难发现，首先，如果塑料油底壳是一件偷工减料的事情，那么厂商不应该从定位亲民的低端车型/发动机开始偷工减料吗？为什么使用塑料油底壳的中高端车往往对成本不敏感？另外，如果塑料油底壳真的等于偷工减料，那么保时捷为什么要花大价钱为一款销量极低的跑车，比如718款开曼GT4，设计生产全新的塑料油底壳模具，用塑料油底壳代替铝合金油底壳呢？保时捷连这么简单的成本账都不会算吗？

其次，国内市场上使用塑料油底壳的上述车型海外版也使用塑料油底壳。我们怎么能谈论伤害中国人民呢？如果用塑料油锅是一件很脏的事情，为什么在汽车文化相当发达的欧美，车主们不上街拉横幅呢？为什么国外职业车主不在海外视频网站上炮轰某厂商，与广大汽车知识储备高的国外网友感同身受？

日本某领域新车金属油底壳漏油一年的例子

最后，关于塑料油底壳漏油的问题，可以自己上网搜一下。现在使用塑料油底壳的车型数不胜数，又有哪台发动机因为使用塑料油底壳而发生了大规模油底壳漏油事件呢？如果只看油底壳漏油的案例，汽车质量投诉网站上金属油底壳漏油的案例并不比塑料油底壳少。至于那些塑料油底壳漏油比较多的品牌，你也可以搜索一下他们的金属油底壳型号，漏油的概率也很大，那么是不是一定要让塑料油底壳背这个锅呢？

而且很多人因为很少接触老爷车，所以对发动机和变速箱上的油渍有点过于敏感。事实上，大部分车辆的使用年限都在10年左右，动力总成的各个连接处不可避免地会出现一些油渍，大多是由于连接处的密封胶和垫片老化。而且大部分都只达到了“渗”的程度，远没有大家担心的“冲”漏油，对日常使用完全没有影响。

至于最近被推上风口浪尖的宝马车型，基本上只有之前的N20发动机使用塑料油底壳，不过那是五年前的事情了。现在大部分搭载B48发动机的新车都使用金属油底壳，为什么一个盗墓事件能在五年后演变成一个群众高潮？

说完了耐用性，我们再来看看大家对塑料油底壳抗冲击性的疑惑。因为油底壳位于发动机底部，如果油底壳强度不够，就会出现路面石块飞溅损坏油底壳的问题。毫无疑问，塑料油底壳的强度不如金属油底壳。但得益于塑料油底壳在设计上的高自由度和较强的塑形能力，通过优化油底壳内部的结构，会提高塑料油底壳的整体强度，并通过在油底壳外部增加保护筋来保护外壳(如上图所示)。这种结构已经得到了厂家的验证，在高速公路路面飞溅的卵石冲击下，已经能够避免出现凹陷和裂缝。

发动机保护板

至于那些偏爱使用塑料油底壳的中高端车型，出于改善底盘空气动力学空的目的，大多也会为发动机配备上下护板，所以即使面对稍微大一点的颠簸，塑料油底壳受损的概率也会变得很小。

未配备发动机防护板。

其实在防护方面，油底壳一直秉承着够用的理念，因为金属油底壳即使不装发动机护板，只要稍微快一点的速度压上稍微大一点的石头，前侧分分钟就会被撞掉。如果按照很多人对油底壳抗爆性能的预期，把油底壳设计得极其坚固，那么当车头不小心倒在坑洼里，撞到硬物时，冲击力就会传递到整个发动机，导致发动机脚和与发动机相连的变速箱之间出现更难清洁的问题。这样更好吗？

不小心写了差不多8000字，今天就不写总结升华了。其实没什么好升华的。只是希望大家能更正确、理性、全面的看待问题。不要让一位读者前几天给我们留言，说因为对宝马使用塑料油底壳的愤怒，放弃了现在的宝马X3(关键现款X3 B48发动机使用铝制油底壳…)而买了一个。