铸铁和铝合金长期以来一直是发动机缸体、活塞、气缸盖和其他主要部件最常用的材料。几年前，日产汽车公司申请了碳纤维发动机缸体的专利，而通常用于缸体低应力部件的镁合金也并非闻所未闻。
但陶瓷？你咖啡杯用的那种？这在量产层面几乎闻所未闻，甚至可能出乎你的意料。但据我们所知，丰田至少生产了两款含有大量陶瓷成分的发动机，而且并非只有丰田一家推出了搭载陶瓷发动机的商用汽车。以下是你需要了解的信息。
以下内容主要基于丰田公司发布的信息，并在适当之处引用了其他研究成果。除另有说明外，本文中的观点均为作者本人观点。
丰田为丰田皇冠推出了一对陶瓷涡轮增压柴油发动机
丰田皇冠的历史比我们的祖父母辈还要长，它于 1955 年作为Toyota Crown首次推出。它是第六代车型，最终在 20 世纪 80 年代初配备了一对 2.4 升涡轮增压柴油陶瓷动力发动机，该发动机系列一直作为一种选择，直到新千年伊始，才最终在 KZ 系列中逐步淘汰。
如果你想象一台从头到尾都用陶瓷打造的发动机，那可不是“陶瓷动力”的本意。更公平的说法或许是2L-TE是陶瓷增强型，因为活塞是铝制的，并在活塞槽内填充了陶瓷基合金以增强强度。2L-THE则会增加陶瓷预燃室。
并非所有 L 或 2L 发动机都采用陶瓷部件，但 2L-TE 和 2L-THE 以及它们的所有后续版本都采用陶瓷部件。
他们为什么要在汽车发动机中使用陶瓷？
与发动机开发领域的许多创新一样，陶瓷基发动机的研发也源于“马莱斯时代”（Malaise）。当时，柴油被认为是20世纪70年代能源危机后的下一个重大趋势，而当时的竞争也随之展开，人们竞相开发一系列以石油为动力的发动机，所用材料涵盖了从新型金属合金、碳复合材料到硅树脂和陶瓷基材料等各种类型。
最初的计划是开发全陶瓷发动机并投入量产。但至今仍未实现。据我们所知，目前还没有人将全陶瓷轿车、卡车或SUV发动机投入量产。但这项实验最终不仅催生了这两款丰田皇冠涡轮增压柴油发动机，还为1985款Fairlady Z车型设计了一款陶瓷涡轮增压器，而五十铃则将陶瓷融入了活塞环、凸轮轴、排气歧管和摇臂等部件中。
陶瓷基发动机零件有哪些优势？
将陶瓷引入发动机有一个主要优点：耐热性。
铝的熔点为 700 摄氏度。铸铁的熔点为 1090 摄氏度。超高温陶瓷可以承受 1700 摄氏度甚至更高的温度。考虑到柴油发动机的运行温度远高于汽油发动机，在石油危机爆发、汽车行业的未来似乎将转向柴油发动机的背景下，陶瓷发动机部件的吸引力不难想象。
为什么陶瓷发动机从未流行起来？
当任何重大创新未能流行起来时，你几乎总能猜出它失败的确切原因：它只是不够划算或效率不够高，无法大规模生产。
想想看，汽车市场越高，陶瓷部件的使用就越多。陶瓷刹车盘在法拉利和保时捷上很常见，但在日产和现代上却并不常见。陶瓷刹车盘在高温下性能更佳，重量甚至比传统刹车盘更轻，但它们的价格大约是你在AutoZone购买新刹车盘价格的10到20倍。宝马碳陶瓷刹车盘每个售价超过五千美元，整套价格甚至比一辆全新的起亚福瑞迪还要贵。
为什么陶瓷的生产成本如此昂贵？
如果就原材料成本而言，陶瓷的采购成本并不一定比铝或钢更高，但汽车中最常见的金属更容易加工。铝制发动机部件的生产工艺包括砂型铸造、机械加工和注塑成型。有些工艺要求更高，但有些部件只需几秒钟就能用几分钱的材料生产出来。
相比之下，即使是最简单的陶瓷部件，也比铝基部件需要更多步骤。例如，对于陶瓷刹车盘，你不仅要用陶瓷材料填充模具，还要在产品中添加铝芯，等待其固化，并在之后进行保护性表面处理。由于陶瓷的可预测性远低于铝合金，因此在最终产品中避免出现缺陷也更加困难。
我们知道，陶瓷基汽车部件能够提供卓越的性能，否则保时捷、宝马和法拉利就不会费心将它们融入到他们的汽车中。我们也知道，添加更多陶瓷基汽车部件很容易使普通SUV或轿车的价格翻倍甚至三倍，否则每个人都会这么做。
我们是否会看到全陶瓷发动机实现量产？
简短的回答：不。
详细回答：在我们的有生之年不会。
乔尔·莫斯科维茨（Joel Moskowitz）是Ceradyne公司的一名员工，该公司主要服务于汽车行业。他表示：“我确实相信这将是一个持续增长的市场，”但“作为一名商人，我不会专注于回到人们谈论陶瓷发动机缸体、涡轮增压器甚至活塞部件的时代。” 这位以陶瓷为生的企业家，所以如果他告诉你这不会发生，那就不会发生。但是，很难想象曾经有一段时间，汽车公司会认真考虑用制造小汉克·威廉姆斯（Hank Williams Jr）纪念牌的相同材料来制造发动机缸体和活塞。
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