为什么国产发动机一直造不好？发动机到底多难造？

机工

转自：《越玩越野》的博客

很多人都在说，中国到目前为止还不能自己研发一台汽车发动机，同时也有不少一些在汽车动力总成零部件供应商的朋友告诉教授，目前我国确实不具备自己研发跟上世界潮流的发动机。
当然相信你们也都听说过这种理论，但我们今天想问的问题是：造一台发动机很难吗？接下来，我们试图从发动机的整个制造过程来分析一下，制造一台现代汽车发动机，到底有多困难。


沙子--制造发动机的基础

也许在大家的想象中，汽车发动机是由一整块钢铁或者铝合金，用机器削出不同的零件形状，再组合起来的。但实际上，所有发动机制造的起点，来自一种称为沙模的东西。顾名思义，这是由沙子造出来的一个模具。在这个沙模里会有很多的孔位和空缺位，这些空出来的洞，全都是为下一个工序设计的。
要保证下一道工序生产出来的发动机雏形各方面的微观数据都正常，沙模必须由非常精密的机器进行雕刻，沙模的精度要求极高，哪怕是一毫米的误差，最终造出来的发动机可能就是个废品。这种精密机床，目前哪怕是自研发动机的自主品牌，使用的也是德国、日本、意大利等在精密机床上技术发达国家的产品。
好了，精确打造的沙模弄出来了，接下来就该下一道工序了，一台发动机的使用寿命，功率耐受度，很大程度上就由这道工序决定。


发动机的诞生--浇铸

在这道工序前，所有沙模都会被机器运送到指定的灌装区域，在这里，沙模会进行一些必要的抗高温处理和紧固处理。当然这道程序也是有讲究的，处理得不妥，沙模就会出现一些细小结构上的改变，最终影响到的，还是发动机成品的报废率。
沙模到达灌装区准备就绪后，接下来该另一条生产线开工了。在发动机制造工厂里的其中一个高温车间，机器会开始把一整块的钢材或铝合金（这些材料预先已经配好配方制造完成）送入高温炉，在高温炉里，这些金属材料会融化成液态（也就是我们说的钢水）。然后通过管道，从多个方向注入沙模里。
这时候大家就知道为啥我们一直在强调沙模的精密性了，因为最终形成发动机各大部件的钢水，就是在这里直接灌进沙模里的。这道工序的技术难点在于对金属材料杂质的控制，如果本身我们在制造这块金属的时候，金属内部杂质较多的话，在经过融化之后，这些杂质就会堆积在一块，直接影响发动机的使用寿命。
同时对于那个融化金属的高温炉也很有讲究，炉壁的材料会不会在高温下释出一些在被融化物里没有的杂质，最终弱化金属材料刚度。炉的温度控制，升温速度，这些都直接影响着整台发动机的金属性能。同样地，目前国内尚未能制造如此精确控制的高温炉，高温炉仍然需要购买进口产品。
回到正题，在高温钢水全部倒进沙模之后，接下来会有一道冷却工序，把高温的金属重新凝固成固态。这道工序非常重要，冷却过程的控制，直接影响着这台发动机所有方面的质量，这算是发动机制造里要求最高的一个步骤。由于这道工序机密程度太高，教授也无法获取更进一步资料。
在冷却结束后，沙模里的发动机本体基本上就已经成型了，这时候，需要工人用锤子亲自把沙模敲碎，在干掉沙模之后，真正的发动机基础本体就制造完成了。


打磨和装配

上面的内容看完，大家估计也已经知道发动机的制造有多难了，然而，上面所有的步骤制造出来的，只是发动机的毛坯。然而就是这个毛坯，就决定着整台发动机的先天基础。
继续往下说吧，在毛坯造好之后，接下来这些毛坯会被送进两台打磨机里，分别进行粗磨和细磨，这两台机器的目的，主要是让整台发动机结构成型，各种缸体水道之类的就是在这两台机器里被打磨出来的，同样，这两道程序对精度要求也是非常的高，目前大多数自主品牌使用的，都是德国奥地利的机器进行打磨。
打磨好之后，发动机就可以组装了吗？还没呢，在精磨后，还会针对一些高速运动部件的安装基座，例如曲轴或缸体，进行再次打磨。之后会装上各种承托和润滑件，比如缸体内会装上经过精密制造的缸套，曲轴基座会装上曲轴轴牙等等。
在所有这些东西都装好之后，接下来进入的就是真正的发动机组装阶段了。这时候，曲轴、活塞、凸轮轴等等这些东西会被全部装上发动机，缸体缸套等各个部件会被装好，再装上发电机、压缩机等等外部设备，一台发动机，这就算全部装配完成了。只要再添加好各类油液，发动机就可以装车启动测试，然后出厂送到4S店，最终开始伴随你度过一段很长时间。


不只是制造的事情

实际上，一台发动机的制造牵扯到的不只是制造业，还有整个国家的工业技术基础，从炼钢到精密机床；从温度控制到流程管理。实际上，发动机制造完全就是现代工业下的产物。虽然已经在急起直追，但我国在工业基础上，因为经历过一段相当长的空白期，我们实际上错过了西方国家的两次工业革命带来的技术发展。因此我们在这些方面，目前仍处于比较大的落后状态。
可能话不好听，但这确实就是我们的现状，这种现状我们只能积累，只能追赶，但差距是确实存在的，如今我们的发动机制造仍然需要依靠国外的设备。也很希望在不久的将来，我们能买到一台使用自己的设备制造，性能和外国产品不相上下的自主研制发动机。