曲轴

如何让一块300斤的铸铁动起来原理超简单

发布时间:2024/12/10 13:03:00   
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导读:如果说小米的手机是一块钢板的《艺术之旅》,那么汽车就是一卷钢板的《工业之旅》。而汽车上最关键的部件-发动机,则是一块铸铁的《涅槃之旅》。发动机制造,就是将几百斤的生铁高温熔化成液态;而后注入模型,冷却成型;再经过切削加工、部件总装等一系列工序后,让一坨几百斤的铸铁具备了动起来的能力。形象点说,这就像一场浴火涅槃之旅,让随处可见的铸铁蜕变为支撑近现代交通的动力源头。其实发动机(内燃机)的原理已经两三百年没变了,说起来非常简单,就是将燃油雾化喷入一个狭小密闭的空间,通过火花或高压使油滴爆燃,从而产生强大冲击力,推动活塞传递动力。究其本质不过是一次燃烧,但要让密闭空间的这场燃烧变得高效、可控、可稳定重复,那困难程度就会成几何级上升。就像今天的核聚变一样,它的原理我们已经完全掌握,甚至还能用核裂变诱发核聚变来制造比原子弹威力更大的氢弹;但在可预见的未来,我们仍无法预测核聚变受控用于发电的具体时间。因此有业内人士说,中国车企要想凭自己技术实力造出一台位于世界顶尖水准的汽车发动机,比造隐身战机还难。这个说法有一定合理性,一是因为隐身战机是国家重点攻关项目,事关国防,所以资源投入没有太多限制。而国产汽车发动机在国家层面上并无紧迫性,纯靠自主车企自觉主动研发,这样难免力怠和懈怠,毕竟发动机五大系统有太多成套且成熟的供应商方案;不厚道自主车企的发动机工厂,只建缸盖和缸体的毛胚加工车间,以及一个总装车间,就敢声称是自研发动机,实际上不止缸体缸盖毛胚在内的所有零部件全外购,就连发动机整体设计和制造方案也是买的,自家工程师可能换个密封圈都得发邮件跟人家设计团队确认下。二则是因为隐身战机作为最新一代战机,各项功能对我国而言都只是从无到有的门槛跨越,要求暂时不需要往卓越拔尖上偏,还没到与美国隐身战机齐头并进的地步。可汽车发动机很多年都没代际革新了,中国车企技术再怎么水,经过一二十年的合资和模仿,一线品牌的实力早就处在全球发动机第二梯队了,这时国产发动机再想取得技术进步,可就没那么容易了。隐身战机和国产发动机,一个像在画好的跑道上进行跨栏比赛,目标清晰,只要有条不紊地越过一个个栏架,直线前行就能完成比赛,没有名次的硬性要求;一个则像是光着脚在茫茫戈壁滩上奔跑,不知道目标在哪儿,没有明确方向,只能盯着地面搜寻着可能存在的先行者脚印,硬着头皮闯。两者之间,谁更艰难,不言而喻。说了造发动机那么多的困难,那究竟发动机是怎么被制造出来的?一坨铸铁的浴火涅槃之旅究竟从哪儿开始?一台发动机动辄数百上千个零部件,不可能都车厂自己造。牛叉如丰田,也无法做到,只能做到大部分零件自己研发设计,然后交给自家控股的零部件生产商来制造。弱鸡的如国内一些二三线品牌,发动机的冷却、润滑、点火、燃油供给、启动系统、活塞连杆、配气机构统统都是外购的;自己就负责缸体、缸盖的加工生产,然后美其名曰国际一流供应商,品质保障。当然在发动机产业发达的中国,多数正常车企只会直接生产最重要的:缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴、凸轮轴等部件,其余的都是向各大供应商采购。因此发动机制造,大致可分为毛胚铸造、机床加工、装配、测试四大步骤。1、毛胚铸造一台排量2L以下,缸体铸铁,缸盖铝合金的发动机,实际使用的金属原材重量在斤上下。而毛胚铸造的第一步是购买原材料,如生铁、铝锭、废钢及回收材料等。第二步根据发动机设计图纸,用硅砂等耐高温材料完成模具造型。第三步,才是高温熔炼那余斤原材料,将之转化为液态后,浇注(重力)或压注(压力)入造型模具。第四步,冷却取出毛胚。左:模具,右:毛胚2、机床加工零部件毛胚,会被送入大型工业机床,自动化程度很高,工人通常只需要更换夹具、刀具。毛胚会经受机床刀具的镗、铣、钻、铰、切、磨等机械加工,开孔研磨、精修去毛刺、溶剂清洗、气缸壁表面处理等工序,以确保发动机达到设计要求和装配精度。数控机床精加工车间3、装配完成毛胚精加工的工件,会在清洗查验合格之后,进入到流水式总装线,外购的零部件早已等候在各自的工位上。会以发动机主体的缸体和缸盖作为装配基准,一个一个工序的装上活塞、连杆、曲轴、正时齿轮、正时链条、凸轮轴等部件。总装的自动化程度低,自动设备通常用在油路密封胶和关键连接螺栓拧紧上。装配线4、检验发动机装配完成后,会有三个常态检验和一个抽测。一、泄漏检验:对冷却水路和润滑油路进行密封性检验,方式主要是向机体内充气测压来确认发动机密封良好,无泄漏点。二、点火检验:通过接入高压电路,验证火花塞火花是否正常,能够击穿空气。三、半自动冷试:发动机接入试验台架,外部电机带动曲轴转动(每秒-0转),在进排气口放置气压传感器,曲轴带动活塞运转,产生起亚变化,以此验证发动机气门和进排气功能。此外还会有NVH传感器压在发动机机身上,确保发动机无异响,各连接件正常。四、最后一个是热试,顾名思义,这个词是相对于冷试出现的;是将发动机接入实验台架,喷油点火检测发动机运转能力,这个检测是分批抽测。发动机实验台架一台合格国产发动机的诞生,只需要一个成熟的产业链;但一台优秀国产发动机的出现,却需要一家用心的自主车企。而当下正处在电动车崛起,燃油车市场将要没落之际,自主车企是否该再投巨资到内燃发动机研发上?图源网络,如有侵权请联系删除。

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