很多人都在說,中國到目前為止還不能自已研發(fā)一臺汽車發(fā)動機,同時也有不少一些在汽車動力總成零部件供應商的朋友告訴筆者,目前我國確實不具備自己研發(fā)跟上世界潮流的發(fā)動機。
當然相信你們也都聽說過這種理論,但我們今天想問的問題是:造一臺發(fā)動機很難嗎?接下來,我們試圖從發(fā)動機的整個制造過程來分析一下,制造一臺現(xiàn)代汽車發(fā)動機,到底有多困難。
沙子--制造發(fā)動機的基礎
也許在大家的想象中,汽車發(fā)動機是由一整塊鋼鐵或者鋁合金,用機器削出不同的零件形狀,再組合起來的。但實際上,所有發(fā)動機制造的起點,來自一種稱為沙模的東西。顧名思義,這是由沙子造出來的一個模具。在這個沙模里會有很多的孔位和空缺位,這些空出來的洞,全都是為下一個工序設計的。
要保證下一道工序生產(chǎn)出來的發(fā)動機雛形各方面的微觀數(shù)據(jù)都正常,沙模必須由非常精密的機器進行雕刻,沙模的精度要求極高,哪怕是一毫米的誤差,最終造出來的發(fā)動機可能就是個廢品。這種精密機床,目前哪怕是自研發(fā)動機的自主品牌,使用的也是德國、日本、意大利等在精密機床上技術發(fā)達國家的產(chǎn)品。
好了,精確打造的沙模弄出來了,接下來就該下一道工序了,一臺發(fā)動機的使用壽命,功率耐受度,很大程度上就由這道工序決定。
發(fā)動機的誕生--澆鑄
在這道工序前,所有沙模都會被機器運送到指定的灌裝區(qū)域,在這里,沙模會進行一些必要的抗高溫處理和緊固處理。當然這道程序也是有講究的,處理得不妥,沙模就會出現(xiàn)一些細小結構上的改變,最終影響到的,還是發(fā)動機成品的報廢率。
沙模到達灌裝區(qū)準備就緒后,接下來該另一條生產(chǎn)線開工了。在發(fā)動機制造工廠里的其中一個高溫車間,機器會開始把一整塊的鋼材或鋁合金(這些材料預先已經(jīng)配好配方制造完成)送入高溫爐,在高溫爐里,這些金屬材料會融化成液態(tài)(也就是我們說的鋼水)。然后通過管道,從多個方向注入沙模里。
這時候大家就知道為啥我們一直在強調(diào)沙模的精密性了,因為最終形成發(fā)動機各大部件的鋼水,就是在這里直接灌進沙模里的。這道工序的技術難點在于對金屬材料雜質的控制,如果本身我們在制造這塊金屬的時候,金屬內(nèi)部雜質較多的話,在經(jīng)過融化之后,這些雜質就會堆積在一塊,直接影響發(fā)動機的使用壽命。
同時對于那個融化金屬的高溫爐也很有講究,爐壁的材料會不會在高溫下釋出一些在被融化物里沒有的雜質,最終弱化金屬材料剛度。爐的溫度控制,升溫速度,這些都直接影響著整臺發(fā)動機的金屬性能。同樣地,目前國內(nèi)尚未能制造如此精確控制的高溫爐,高溫爐仍然需要購買進口產(chǎn)品。
回到正題,在高溫鋼水全部倒進沙模之后,接下來會有一道冷卻工序,把高溫的金屬重新凝固成固態(tài)。這道工序非常重要,冷卻過程的控制,直接影響著這臺發(fā)動機所有方面的質量,這算是發(fā)動機制造里要求最高的一個步驟。由于這道工序機密程度太高,教授也無法獲取更進一步資料。
在冷卻結束后,沙模里的發(fā)動機本體基本上就已經(jīng)成型了,這時候,需要工人用錘子親自把沙模敲碎,在干掉沙模之后,真正的發(fā)動機基礎本體就制造完成了。
打磨和裝配
上面的內(nèi)容看完,大家估計也已經(jīng)知道發(fā)動機的制造有多難了,然而,上面所有的步驟制造出來的,只是發(fā)動機的毛坯。然而就是這個毛坯,就決定著整臺發(fā)動機的先天基礎。
繼續(xù)往下說吧,在毛坯造好之后,接下來這些毛坯會被送進兩臺打磨機里,分別進行粗磨和細磨,這兩臺機器的目的,主要是讓整臺發(fā)動機結構成型,各種缸體水道之類的就是在這兩臺機器里被打磨出來的,同樣,這兩道程序對精度要求也是非常的高,目前大多數(shù)自主品牌使用的,都是德國奧地利的機器進行打磨。
打磨好之后,發(fā)動機就可以組裝了嗎?還沒呢,在精磨后,還會針對一些高速運動部件的安裝基座,例如曲軸或缸體,進行再次打磨。之后會裝上各種承托和潤滑件,比如缸體內(nèi)會裝上經(jīng)過精密制造的缸套,曲軸基座會裝上曲軸軸牙等等。
在所有這些東西都裝好之后,接下來進入的就是真正的發(fā)動機組裝階段了。這時候,曲軸、活塞、凸輪軸等等這些東西會被全部裝上發(fā)動機,缸體缸套等各個部件會被裝好,再裝上發(fā)電機、壓縮機等等外部設備,一臺發(fā)動機,這就算全部裝配完成了。只要再添加好各類油液,發(fā)動機就可以裝車啟動測試,然后出廠送到4S店,最終開始伴隨你度過一段很長時間。
不只是制造的事情
實際上,一臺發(fā)動機的制造牽扯到的不只是制造業(yè),還有整個國家的工業(yè)技術基礎,從煉鋼到精密機床;從溫度控制到流程管理。實際上,發(fā)動機制造完全就是現(xiàn)代工業(yè)下的產(chǎn)物。雖然已經(jīng)在急起直追,但我國在工業(yè)基礎上,因為經(jīng)歷過一段相當長的空白期,我們實際上錯過了西方國家的兩次工業(yè)革命帶來的技術發(fā)展。因此我們在這些方面,目前仍處于比較大的落后狀態(tài)。
可能話不好聽,但這確實就是我們的現(xiàn)狀,這種現(xiàn)狀我們只能積累,只能追趕,但差距是確實存在的,如今我們的發(fā)動機制造仍然需要依靠國外的設備。也很希望在不久的將來,我們能買到一臺使用自己的設備制造,性能和外國產(chǎn)品不相上下的自主研制發(fā)動機。
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