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林森和张弛相约去吃饭,透过饭店的玻璃看到川流不息的车辆,林森好奇的问道“汽车是怎么跑起来的”,张弛看到窗外一台疾驰而过的保时捷911 GT2 RS迅速答道“因为它有一颗强劲的心脏”,“心脏?你是说的发动机吧”林森略带疑问的说道,“没错,我说的就是发动机,刚才开过的保时捷911 GT2 RS就有一个3.8T的发动机,那动力杠杠的”张弛满脸羡慕的说。此时林森依然望着飞驰的车辆,突然回过头来问道“那发动机是怎么制造出来的”,张弛被这突如其来的问题整蒙圈了,稍微迟疑了一会,然后话匣子瞬间打开了“发动机制造过程涉及的方面太多了,要是都说清楚了至少得给你说好几天,而且它也代表一个国家的工业水平。”。张弛的嘴巴不停地说,林森的眉头时而紧皱时而舒展,仿佛在呼吸一样,吃完饭后林森还在追问发动机的制造过程,张弛有点不耐烦的说道“欲知后事,且听下回分解”。

生活中,有些人一定都会有林森一样的疑问:“汽车是怎么跑起来的”、“发动机是怎么制造出来的”。不过大部分车友都知道发动机是汽车的动力源,而且发动机也被称为汽车的心脏。它的好坏直接决定着汽车的动力性能。但是许多车友并不了解发动机的制造过程,更不清楚发动机由几百个不可拆卸的零部件组成,每个零部件都要经过设计、制造、试验、装配等步骤才能真正成为发动机的零部件,然后这些独立的零部件按照一定的装配要求组装在一起共同组成发动机。

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零部件设计

国外知名汽车厂商一般采用正向(依据经验及理论知识)设计,国内汽车厂商基本都是采用逆向(购买标杆发动机拆解分析,扫描复制)设计方式。汽车厂商根据需求及市场定位确定发动机的基本性能参数,开始进入零部件详细设计阶段,设计工程师使用三维软件(catia creo UG等)设计出每个零部件模型,设计过程中汽车厂商需要与供应商进行多次交流,确定零部件的最终状态。

BBA这种类型的汽车厂商,发动机的零部件基本全是自己设计完成,大到增压器小到螺栓都由自己设计,然后将零部件的二维图纸提供给供应商按照尺寸要求制造即可。

国内汽车厂商就无法达到BBA的设计水平,只是能够完成部分零部件的独立设计(比如支架、进气歧管、排气歧管、缸体、缸盖、曲轴等),但是涉及到发动机的性能件(火花塞、增压器、高压油泵、喷油器、传感器、电机、起动机等)就需要寻求知名供应商(博世、博格华纳、西门子、电装等)的合作了,此时汽车厂商只需要提供需求即可,供应商根据需求独立开发零部件,以后汽车厂商把钱准备好就行了。

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临时样件制造

零部件完成设计之后,就需要制造样件了,供应商会依据二维图纸的尺寸及技术要求去制造非工装状态的零部件,主要就是验证零部件能不能被顺利制造出来,以及能不能达到设计初衷。供应商一般会采用纯手工或者软模(使用次数较少,几十次之后即需报废)方式去制造零部件,由于技术的发展,现在3D打印技术正在日趋成熟,发动机的许多临时样件也会选择3D打印

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发动机性能摸底

临时样件到货后,需要组装各个零部件,完成发动机的装配(此时生产线还不具备生产能力,汽车厂商采用纯手工装配)工作。在试验台架对发动机性能指标进行摸底试验,确定发动机基本性能参数后,还需再次优化发动机ECU数据,以达到发动机设计预期。这个过程一般需要一年以上时间,并且需要花费大量资金用于零部件购买及试验。

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同时在发动机进行性能摸底试验的这段较长时间内供应商需要开发模具(能够满足批量生产)零部件,依据试验出现的问题进行零部件优化。

模具零部件验证

供应商此时提供的零部件均为量产状态的零部件,零部件完成制造后需要进行单体试验验证,满足设计要求之后需提供至汽车厂商再次进行整机状态验证。

汽车厂商再次装配几台全工装零部件状态的发动机,在专门的试验台架上进行可靠性试验验证,目的就是验证工装零部件是否满足恶劣的工作环境,考察其耐久性是否满足要求。

可靠性试验一般为400小时全速全负荷试验、200小时冷热冲击试验、300小时交变负荷试验,这些试验工况过于恶劣,可以充分验证模具零部件的耐久性、可靠性。

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生产线发动机装配

发动机完成试验后,需要对生产线设备、检具进行调试,生产线装配过程极其复杂,需要由专门的生产线进行流水线式生产,每一道工序装配不同的零部件,每一道工序对应不同的操作任务。生产线需要大量的人工及机器人完成发动机的装配及检测,生产节拍较快,一般一天可以生产上千台发动机,可以实现发动机的批量生产。生产过程中每台发动机都要经过冷试试验(保证发动机运动副的运转正常)跟热试试验(验证发动机的燃烧稳定性)然而生产线设备投入费用一般都是上亿元,对于任何企业都属于高投入。

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发动机的开发周期一般为3年以上,每个过程都需要投入很大的精力,任何发动机的开发过程都是严谨的,不容有误,因为只有经过上述所有流程,一台合格的发动机才能够搭载到整车上面,然后才能真正达到消费者手上。这时候的发动机无论是可靠性还是耐久性都是经过层层检验过的。现在大家可以清晰认识到制造1台发动机需要多么复杂的过程了吧,每一个环节都密不可分,更不能跳过某个步骤,多方良好协作才能生产出1台合格的发动机,这也是汽车厂商对自己更是对消费者一个负责人的行为。

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