汽车发动机究竟有多精密?看看这些参数就知道了

文章来源:老侯解车 发布时间:2021-02-04
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今天老侯来给大家说说发动机上各种零部件的制造精度参数以及装配数据,你就知道制造发动机究竟有多难了。

我们经常说“汽车发动机是一种精密的机器”。但是它究竟有多精密,很多人可能就语焉不详了。下面老侯来给大家说说发动机上各种零部件的制造精度参数以及装配数据,你就知道制造发动机究竟有多难了。

汽车发动机整体构造可以分为两大机构、五大系统,分别是曲柄连杆机构、配气机构,润滑系统、冷却系统、燃油供给系统、点火系统和起动系统,其中的曲柄连杆机构和配气机构是发动机的基础机械构件,下面我就以它为例,来说说它究竟有多精密。需要说明的是:不同车型发动机参数略有不同,这里给出的都是通用数据,具体参数请参考本车型的维修手册。

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首先来看看发动机缸体。缸体作为发动机的基础件,是各零部件的安装基础,所以对它的加工精度及位置精度有严格的要求。

比如气缸体上端面平面度误差,要求在100mm长度上不得超过0.05mm,整个端面平面度误差不得超过0.15mm;气缸盖下端面平面度误差,在100mm长度上不得超过0.03mm,整个端面平面度误差不得超过0.10mm;

曲轴承孔是安装曲轴的位置,四缸发动机有五个承孔,要求这几个承孔同轴度误差不得超过0.10mm,每个承孔的圆度误差不得超过0.02mm;它与凸轮轴承孔之间必须平行,平行度误差不得超过0.02;

直列四缸发动机四个气缸轴线之间必须平行,平行度误差不得超过0.02,四个气缸轴线与曲轴轴线之间必须垂直,垂直度误差不得超过0.01;

此外,气缸体的前后端面与曲轴轴线的垂直度、两个端面之间的平行度等也都有严格的要求,一般都在0.02以下。尺寸精度都是非常高的。

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在这里给大家说说缸体的材质。气缸体有铸铁和铝合金两种材质,一般都认为铝合金更好,更先进。但是在实际应用中,铸铁缸体的稳定性更好,强度也更高,更不容易变形。而铝合金缸体很容易因为过热、负荷过大等因素变形甚至拉缸等。所以从实用的角度出发,铸铁缸体其实更好,这也是还有部分车型坚持使用铸铁缸体的原因之一。而柴油机由于扭矩大,负荷大,基本都采用强度更高的铸铁缸体。

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再来看看几个主要的轴件。曲轴是发动机上最重要的轴类部件,它是一个细长、曲折的部件,各主轴颈必须在同一直线上,同轴度误差不得超过0.05mm;连杆轴颈与主轴颈之间必须平行,不得弯曲、扭曲;各主轴颈、连杆轴颈的圆度误差不得超过0.02mm,圆柱度误差不得超过0.01mm,磨损量不得超过0.05mm,与主轴瓦、连杆瓦的配合间隙一般在0.04~0.08mm之间。

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凸轮轴是驱动气门机构的轴类部件,它一端被正时皮带或者正时链条驱动,轴上的各凸轮驱动气门运动,很容易发生弯曲、扭曲以及凸轮磨损。一般要求凸轮轴的径向圆跳动不得超过0.04mm,凸轮磨损量不得超过0.4mm,凸轮基圆圆柱度误差不得超过0.015mm。凸轮轴扭曲角度不得超过0.5°,否则会导致配气相位的变化,凸轮磨损量过大会导致气门开度不足,进气过少、排气不畅等。

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再来看看活塞连杆组。连杆的大头连接曲轴连杆轴颈上,小头通过活塞销与活塞相连。连杆本身不得有弯曲和扭曲,大头与小头的轴线必须完全平行;活塞销与活塞之间采用过渡配合,冷车时有0.0025~0.0075mm的过盈,热车时有微量的间隙;活塞与气缸之间冷车间隙一般在0.05~0.15mm之间,热车间隙减小;同时活塞本身并不是纯圆,而是有一定的椭圆度,这个是在活塞加工制造过程中专门做出来的,目的是让活塞受热膨胀后趋于圆形,更好的与气缸配合;活塞环安装在活塞上,紧贴气缸壁,与活塞之间有端隙、侧隙与背隙,一般都在0.2~0.5mm之间;当活塞处于排气上止点时,进排气门叠开,此时气门与活塞之间的间隙只有0.5mm左右。

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配气机构也是极为精密的。气门与气门座之间是研磨密封的,即使是渗透性极好的汽油都无法从这里渗透出去;气门与气门导管之间的间隙只有0.05mm左右,与气门油封之间紧密贴合;气门间隙一般在0.2~0.5mm之间。

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还有发动机的一些附属部件,精密度也是非常高的。比如柴油机燃油供给系统中的喷油器,它里面的柱塞偶件是成对修磨的,间隙只有0.001~0.003mm,几乎可以密封空气;润滑系统的机油泵,齿轮间隙一般在0.10mm以下,各限压阀、安全阀的压力精度控制在0.01MPa以内。等等。

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此外,发动机上各旋转部件还需要有高精度的平衡,比如曲轴、凸轮轴、飞轮、皮带轮、离合器组件等。一般要求这些零部件动平衡和静平衡都是完美的,动平衡一般要求在10g.cm以下。高速运动部件还有重量差限制,比如多缸发动机的活塞连杆组,要求各气缸重量差不得超过10克,否则会导致发动机运转不平衡、抖动严重等。

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从上面这些数据可以看出,发动机的制造精度是非常高的,一般都是以零点零几毫米计算,也就是我们俗称的“丝”或者“道”,要知道一根头发的直径大约是0.08mm左右,而发动机的精密度比头发还要高。如此精密的发动机,制造过程需要精度较高的加工设备、合理的加工工艺以及优良的材料,这也是限制我国发动机制造的门槛之一。理论上都懂,结构上也知道是怎么回事,但工厂就是做不出来,就是因为设备与材料的限制。这就好像原子弹的原理每个人都懂,但是世界上能造原子弹的国家却屈指可数,很大程度上也是受这些条件的限制。

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