汽车发动机制造工艺介绍
发动机制造工艺介绍
1．发动机主要零件的加工工艺
2．发动机的结构与装配过程
3．发动机的现状与发展
一、 发动机主要零件的加工工艺
1、凸轮轴加工
传统材料：优质碳素钢、合金结构钢、冷激铸铁、可锻铸铁、珠光体球墨铸铁及合金铸铁等。
1） 凸轮轴的粗加工的传统工艺方法是采用靠模车床及液压仿形凸轮铣床，铣削的凸
轮尺寸精度和形状都优于车削，事直接进行精磨。对于加工余量大，较为先进的加工
方法为采用CNC凸轮铣床（无靠模），铣削方法有外铣和轮廓回转铣削两种。提供外
铣技术的公司主要有：HELLER公司，日本小松、日本片冈等。
长期以来，凸轮轴磨床采用靠模，滚轮摆动仿形机构。现凸轮磨床完全靠CNC控制获
得精密的凸轮轮廓，同时工件无级变速旋转，广泛采用CBN（立方氮化硼）砂轮加工凸轮轴，这不仅摆脱了靠模精度对凸轮精度的影响，而且砂轮的磨损不影响加工精度
2、 连杆加工
传统材料：中碳钢、中碳合金钢、非调质钢、粉末冶金等。
1）毛坯
连杆毛坯的各项在求中，最大的问题是重量和厚度方向的精度。为保证这两项要求，除
了锻造设备处，模具的质量是至关重要的，只有采用CAD/CAM模具制造技术，才能保证模具的重复制造精度，从而保证连杆毛坯的厚度和重量公差。
连杆传统的热处理方法是调质，现较为先进的连杆热处理方法是锻造余热淬火。连杆最常用的、最有效的强化方法是喷丸处理。
2)机械加工
对配合精度要求待别高的部位，如连杆小头衬套孔，需进行尺寸分组；应遵循基准统一原
则，尽量避免基准的更换，以减少定位误差；
a) 大小头两端面加工：
连杆大小头两端面是整个机加工过程中的定位基准面，关且对大、小头孔都有着位置
精度要求。所以第一道工序都是加工大小头两端面。
磨削加工：要求毛坯精度较高，磨削的生产率高、精度高。磨削方式有：立式圆台磨床
（双轴或多轴）、立式双端面磨床、卧式双端面磨床。
b) 结合面的加工：连杆大头孔有直剖口，也有斜剖口；定位方式有螺栓定位、齿形定位、
定位销定位等。
c) 大、小头孔的加工
国内传统工艺：钻、镗（或钻、拉；钻、扩、铰）切开连杆及盖扩半精镗精镗珩磨
国外工艺：钻、精镗小头孔粗镗大头孔半圆并双面倒角切开连杆及盖
半精镗精镗
为了确保大、小头孔的中心距和两孔的平行度，精加工大、小孔都采用同时加工的工艺。采用拉镗工艺便于消除镗孔时的退刀痕（精镗），半精镗采用推镗，用一种机械、液压装置使拉镗时精镗刀片伸出。
3、 缸体加工
1）缸体材料：灰口铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁、铝合金、镁合金等。
2）为了提高机床精度保持性，广泛采用镶钢导轨（HRC59-62）、滑鞍贴塑技术，对强力切削及高精度设备则采用滚珠导轨、滚柱导轨或静压导轨。
3）机加工刀具：大平面铝件加工普遍采用金钢石铣，铸铁件则普遍用用硬质合金可转位
密齿铣刀，镗缸孔采用陶瓷及CBN材料等高效刀具。在孔的加工中大量运用了结构复杂的复合刀具。
4）机加工
a）、大平面加工
加工方法：a、粗铣精铣工艺 （柔性好） b、粗拉精铣工艺
b）、主轴承孔的加工
曲轴孔是多档的间断长孔，其尺寸精度、圆度、同轴度、表面粗糙度均有严格要求，为保证同轴度要求，精镗一般选用单面镗床，为克服主轴过长、刚性差的缺点，在镗杆上加硬质合金键条，并在夹具上设有相应的导套。采用多刀头、拉式镗杆（刚性好），有利于提高加工质量。为了保证止推面与主轴承孔的垂直度，镗杆一般装有径向走刀装置，一次走刀中完成主轴承孔和止推面的加工。
c）、缸孔的加工
对于无缸套、封闭水套的缸孔的加工采用工艺：
粗镗半精镗精镗珩磨（多采用平台珩磨）
1、 缸盖加工：
1）材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金等。
2）顶置凸轮轴式发动机缸盖上有凸轮轴孔，有的采用双凸轮轴，而且材料为铝合金，加工难度大，精镗缸盖凸轮轴孔时，对夹紧力进行控制，使夹紧力与缸盖装配到缸体上的螺栓紧固力相同，以保证使用时的精度。
气缸盖机加工的最大难点是气门座锥面及导管孔的精加工。
二、 发动机的结构与装配过程
1、发动机的主要结构
发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异。汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。
1）曲柄连杆机构 ：由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。
2）配气机构 ：由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。
3）燃料供给系 :由于使用的燃料不同，可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。 汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。
柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。
4）冷却系 :机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。
5)润滑系 :润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。
6)点火系 :汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。
7)起动系 :起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态
2、装配过程
1）发动机装配注意事项：
（a）装配前，所有零部件和总成均应经过检验或试验，确保质量。
（b）装配前，所有零部件、总成、润滑油路以及工具、工作台等应彻底清洗，并用压缩空气吹干。
（c）装配前，检查全部螺栓螺母，不符合要求的应更换；气缸垫、衬垫、开口销、锁片、锁紧铁丝、垫圈等在大修时应全部更换。
（d）不可互换的零部件，如各缸活塞连杆组、轴承盖、气门等，应按相应位置和方向装配，不得装错。
（e）各配合件的配合应符合技术要求，如气缸活塞间隙、轴瓦轴颈间隙、曲轴轴向间隙、气门间隙等。
（f）有关部件间的正时关系正确，工作协调，如配气相位、供油提前角、点火时刻等。 （g）发动机上重要螺栓螺母，如缸盖螺母、连杆螺栓、飞轮螺栓等，必须按规定扭矩依次拧紧，必要时，还应加以锁定。
（h）各相对运动的配合表面，装配时应涂上清洁的润滑油。
（i）保证各密封部位的严密性，无漏油、漏水、漏气现象。
2)安装流程
a．气缸套的安装
（1）气缸套试配（2）装阻水圈（3）安装气缸套
b．曲轴与飞轮的安装
（1）安装曲轴。（2）安装飞轮
c．装活塞连杆组件
（1）安装前的检查。先不装活塞环，将活塞连杆组装入气缸内，拧紧连杆螺栓，检查以下项目：
① 活塞偏缸的检查v② 活塞上止点位置的检查。
（2）活塞环的安装
（3）活塞连杆组的安装。
d．安装气门组零件
e．安装凸轮轴
f．气缸盖与摇臂总成的安装
g．配气相位正时的安装
h．齿形胶带的安装
i．气门室罩的安装
j．检查调整气门间隙
k．发动机前端V形皮带的安装与调整
l．安装机油泵及油底壳
m．安装进、排气歧管
三、 发动机的现状与发展
目前，不同技术水平的发动机现在几乎都在中国同时生产。但是随着中国政府排放法规的越来越严格，未来技术落后的发动机将难以在国内立足。当然，这种发动机的升级换代工作还受燃油价格、油品质量特别是柴油质量的影响。汽车消费税政策和燃油消耗量政策，也都会对发动机在中国的生产起到很大的作用。混合动力和代用燃料仍然会扮演重要的替代角色。
汽油机直喷（GDI）技术，就是将汽油通过高压（约100大气压）供油系统将汽油直接喷到
燃烧室内与空气混合、燃烧。GDI有四大显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为GDI技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，而且极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧。
燃烧速率控制滑片是另一项节能环保技术.汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余废气所占的比例很高，会导致点火困难、火焰传播速度慢，这会负面影响发动机的排放及效率。而另一方面，在一般城市交通中，汽车发动机绝大部分时间是在中、小负荷及怠速状况。优化汽油机在这些状态下的排放和热效率具有重大的意义。
另一项最近两年开始投入市场的汽油机技术就是切缸工作循环，或称为可变排量。可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的汽缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的。这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机，如本田的V6、通用的V8
纵观世界汽车产品技术的发展态势，汽车发动机技术正以优异的性能，更好的经济性和动力性为方向得到日益广泛的重视和发展。进一步提高发动机的环保与节能将成为发动机发展的方向。