汽車發動機缸體缸蓋加工工藝分析

馬栓

【摘 要】當今時代，車輛的輕量化環保性發展成為了發動機技術發展的主要趨勢，而發動機新型材料的研發更是提升發動機各項性能的總要途徑，缸體和缸蓋作為發動機最為復雜的機體組，其材料性能的發展很大程度地影響發動機整體性能。本文就車輛發動機缸體與缸蓋材料的分析研究討論其發展趨勢。

【關鍵詞】汽車發動機；缸體加工；工藝

引言

現代科技的發展帶動了我國汽車行業的進步，在汽車發動機缸蓋加工中，機床是制造業的主要生產設備，數控機床在設備中朝著高復合、高精度和高速度等方面發展和進步。傳統的機床工藝加工生產流程比較長、生產周期長、占用的面積很大和精度不高等缺點，嚴重影響了專用機床設計質量。為了提高汽車發動機缸蓋加工技術，需要采用現代化專用機床進行設計。

1、GW4D20柴油機概述

GW4D20型增壓柴油機是長城公司自主開發的一款2.0L的高性能發動機，為直列四缸、強制水冷、ω型燃燒室、16氣門、雙頂置凸輪軸（DOHC）、進氣中冷，并采用了電控高壓共軌式供油系統、可變截面渦輪增壓（VGT）及電控EGR等先進技術，具有動力性強、經濟性好、可靠性高、高低性能俱佳、低溫啟動迅速等特點，排放達到歐Ⅳ、歐V標準，在升級歐Ⅴ時只需改變ECU控制策略。

2、專用機床的意義

高速切削加工技術是一種技術的革命性進步，是在傳統的切削加工技術之上發展而來，不僅提高工作人員的生產效率，也降低了切削的生產成本，這種技術被很多國家應用和推廣。高速切削加工技術具備高精度和高效率，成為高速切削和加工的技術先鋒。數控機床在發展中，有很多復合加工的優勢，這種優勢受到很多機械加工行業的關注，這是復合加工技術在國家機械制造技術、自動化控制技術和材料工程技術等綜合技術水平的客觀反映。復合加工機床在主軸箱中是制造技術的核心，也是整個加工工藝的關鍵，對專用機床技術有一定的技術要求，要保證切削的高效率、加工的高精度和高層度的自動化。這種復合加工技術不斷得到應用和普及，有著較高的效率、精度和自動化性的優越感，受到了汽車、航空航天制造業的廣泛關注，也引起了相關行業部門的高度關注。目前，我國市場上復合加工機床在汽車生產市場的需求比較大，進口設備成本也相對較高，在制約我國汽車品牌發展的同時，還影響了機床技術的進步與發展。機床在研究和制造中，要打破這種局面，從而促進我國加工技術的高效率、高精度和高自動化的進步與發展。

3、汽車發動機缸蓋加工專用機床的設計研究

3.1、油軌部件由裝有高壓傳感器和阻尼閥的一根管狀油管組成，油軌腔體上設計有兩個安裝凸臺以便于將油軌安裝到發動機上。油軌部件的主要特征：作為一個蓄壓器以減少壓力波動，壓力波動衰減功能由裝在高壓進油口和出油口的阻尼閥來保證；高壓分配：油軌和油泵之間通過一個預先彎好的高壓油管連接，油軌和四只噴油器通過四根獨立的預先彎好的高壓油管連接；用壓力傳感器測量軌內的壓力，并將該壓力數據通過電信號送給ECU。

3.2、前端附件位置布置特點

在附件帶輪位置布置時，考慮要最大降低皮帶的彎曲應力，延長皮帶的使用壽命，同時兼顧整機結構的緊湊性，因此有效直徑最小的帶輪布置在整個輪系的松邊上，張緊輪布置在傳遞功率較大附件的松邊上；增加了兩個惰輪，目的是為了增大各附件帶輪的包角和減小各帶輪之間的跨度；張緊器為自動張緊器，這樣皮帶能獲取更合適的初始拉力，不會出現發動機在變工況下運轉時，因初始拉力過小使皮帶受到大的沖擊，產生打滑及摩擦噪聲，過大時降低皮帶的使用壽命。

3.3、發電機皮帶拆裝注意事項

拆皮帶：拆皮帶時一手用扭力扳手順時針旋轉張緊器，將張緊器壓到下限位置，同時另一只手將附件平惰輪部位皮帶推出，然后松開張緊器，取下整個皮帶；裝配皮帶：裝配皮帶時先按如圖1-7順序套進皮帶，用扭力扳手順時針旋轉張緊器，將張緊器壓到下限位置，同時另一只手將皮帶套進附件平惰輪，然后松開張緊器。注意安裝到位后應確保皮帶楔形齒和各帶輪楔形槽配合良好。

3.4、正時系統特點

正時系統共布置了七個帶輪，傳動的帶輪多，距離跨度大，傳遞的張緊力大；為保證正時齒帶有足夠的張緊力，防止跳齒、脫齒及有效補償正時帶的生長量，系統采用了自動張緊設計。由于張緊輪是偏心軸軸承設計，且工作時張緊輪受并提供很大的張緊力，因此對零件本身的性能及裝配要求很高；正時皮帶在整個正時中起傳遞力矩的作用，要求皮帶本身具有耐磨、耐高溫，同時還要防打滑、抖動；皮帶對每個帶輪包角的設計經過了大量科學嚴謹的論證，很大程度上避免了由皮帶跨度大產生的震動對正時造成不良影響。

裝正時張緊輪：安裝正時張緊輪時，先把張緊輪的限位支架卡入缸蓋碗形塞位置，將張緊輪緊固螺栓帶上（注意不要擰緊），然后用內六角扳手調整張緊輪銷孔，直到張緊輪臂指針超過安裝臂缺口1～2度，以規定擰緊張緊輪緊固螺栓。擰緊力矩：24±2N.m。

校驗正時：順時針轉動曲軸兩圈，再次確認曲軸正時帶輪、凸輪軸正時帶輪相應正時標記及皮帶嚙合是否完好，檢查自動張緊輪指針是否與缺口位置相對應，自動張緊輪擰緊力矩是否符合要求，如有異常應重新調整。

3.5、缸蓋部分

GW4D20柴油機缸蓋由鋁合金鑄造而成，缸蓋內鑄有冷卻水套、進排氣道、潤滑油道，加工有安裝噴油器、預熱塞、氣門座圈、液壓挺柱、搖臂、氣門室罩蓋的座孔及平面，進排氣道不同側；氣缸蓋上裝有進排氣門、氣門導管、進排氣凸輪軸總成、進排氣歧管、滾子搖臂、液壓挺柱、噴油器、預熱塞、高壓油軌等零件。

凸輪軸和進排氣門組件：GW4D20柴油機采用雙頂置凸輪軸結構，分別為進、排氣凸輪軸，每根凸輪軸上有8個凸輪，每個凸輪控制一個氣門的開閉。采用排氣凸輪軸為主動軸，通過齒輪傳動帶動進氣凸輪軸，進氣凸輪軸前端安裝有信號盤，排氣氣凸輪軸前端安裝有凸輪軸前油封，后端裝有真空泵。

結束語

發動機是“汽車的核心”，其材料是影響發動機性能的重要因素。汽缸蓋的材料技術發展在汽車工業中具有舉足輕重的地位。通過專用機床的設計、研發，可以促進我國加工技術的高效率、高精度和高自動化的進步與發展。

參考文獻：

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（作者單位：長城汽車股份有限公司定興分公司）