為什麼國產發動機一直造不好?發動機到底多難造?
很多人都在說,中國到目前為止還不能自己研發一台汽車發動機,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教授,目前我國確實不具備自己研發跟上世界潮流的發動機。
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:造一台發動機很難嗎?接下來,我們試圖從發動機的整個製造過程來分析一下,製造一台現代汽車發動機,到底有多困難。
沙子--製造發動機的基礎
也許在大家的想像中,汽車發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,所有發動機製造的起點,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出來的發動機雛形各方面的微觀數據都正常,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,最終造出來的發動機可能就是個廢品。這種精密機床,目前哪怕是自研發動機的自主品牌,使用的也是德國、日本、義大利等在精密機床上技術發達國家的產品。
好了,精確打造的沙模弄出來了,接下來就該下一道工序了,一台發動機的使用壽命,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域,在這裡,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,沙模就會出現一些細小結構上的改變,最終影響到的,還是發動機成品的報廢率。
沙模到達灌裝區準備就緒後,接下來該另一條生產線開工了。在發動機製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(這些材料預先已經配好配方製造完成)送入高溫爐,在高溫爐里,這些金屬材料會融化成液態(也就是我們說的鋼水)。然後通過管道,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沙模的精密性了,因為最終形成發動機各大部件的鋼水,就是在這裡直接灌進沙模里的。這道工序的技術難點在於對金屬材料雜質的控制,如果本身我們在製造這塊金屬的時候,金屬內部雜質較多的話,在經過融化之後,這些雜質就會堆積在一塊,直接影響發動機的使用壽命。
同時對於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台發動機的金屬性能。同樣地,目前國內尚未能製造如此精確控制的高溫爐,高溫爐仍然需要購買進口產品。
回到正題,在高溫鋼水全部倒進沙模之後,接下來會有一道冷卻工序,把高溫的金屬重新凝固成固態。這道工序非常重要,冷卻過程的控制,直接影響著這台發動機所有方面的質量,這算是發動機製造里要求最高的一個步驟。由於這道工序機密程度太高,教授也無法獲取更進一步資料。
在冷卻結束後,沙模里的發動機本體基本上就已經成型了,這時候,需要工人用鎚子親自把沙模敲碎,在幹掉沙模之後,真正的發動機基礎本體就製造完成了。
打磨和裝配
上面的內容看完,大家估計也已經知道發動機的製造有多難了,然而,上面所有的步驟製造出來的,只是發動機的毛坯。然而就是這個毛坯,就決定著整台發動機的先天基礎。
繼續往下說吧,在毛坯造好之後,接下來這些毛坯會被送進兩台打磨機里,分別進行粗磨和細磨,這兩台機器的目的,主要是讓整台發動機結構成型,各種缸體水道之類的就是在這兩台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。
打磨好之後,發動機就可以組裝了嗎?還沒呢,在精磨後,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。之後會裝上各種承托和潤滑件,比如缸體內會裝上經過精密製造的缸套,曲軸基座會裝上曲軸軸牙等等。
在所有這些東西都裝好之後,接下來進入的就是真正的發動機組裝階段了。這時候,曲軸、活塞、凸輪軸等等這些東西會被全部裝上發動機,缸體缸套等各個部件會被裝好,再裝上發電機、壓縮機等等外部設備,一台發動機,這就算全部裝配完成了。只要再添加好各類油液,發動機就可以裝車啟動測試,然後出廠送到4S店,最終開始伴隨你度過一段很長時間。
不只是製造的事情
實際上,一台發動機的製造牽扯到的不只是製造業,還有整個國家的工業技術基礎,從鍊鋼到精密機床;從溫度控制到流程管理。實際上,發動機製造完全就是現代工業下的產物。雖然已經在急起直追,但我國在工業基礎上,因為經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革命帶來的技術發展。因此我們在這些方面,目前仍處於比較大的落後狀態。
可能話不好聽,但這確實就是我們的現狀,這種現狀我們只能積累,只能追趕,但差距是確實存在的,如今我們的發動機製造仍然需要依靠國外的設備。也很希望在不久的將來,我們能買到一台使用自己的設備製造,性能和外國產品不相上下的自主研製發動機。
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