[愛卡汽車 科技頻道 原創(chuàng)]
一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的品質(zhì)僅靠數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能體現(xiàn)的,設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的品質(zhì)把控才是根本保障。為了探尋品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造過程,愛卡汽車專門對(duì)一汽-大眾成都EA211工廠進(jìn)行了獨(dú)家探秘。
2012年初,大眾公布了最新研發(fā)的橫置發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化平臺(tái)(簡(jiǎn)稱MQB平臺(tái)),為了配合MQB模塊化平臺(tái)的推行,大眾在2012年日內(nèi)瓦車展上正式推出了EA211發(fā)動(dòng)機(jī)。作為大眾旗下主力發(fā)動(dòng)機(jī)之一,同時(shí)也作為EA111的改進(jìn)機(jī)型,EA211面世以來一直受到人們的關(guān)注。相比EA111,這款機(jī)型有哪些改進(jìn)?技術(shù)亮點(diǎn)在何處?EA211開發(fā)生產(chǎn)過程如何?這次一汽-大眾成都發(fā)動(dòng)機(jī)工廠之行為您揭秘。
●相比EA111,EA211有哪些改進(jìn)?
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)相比EA111發(fā)動(dòng)機(jī)。主要的改進(jìn)之一是采用了輕量化的設(shè)計(jì),集鋁鑄造缸體、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、排氣歧管缸蓋集成、雙氣門相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)于一身,并側(cè)重節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念,在輕量化、節(jié)能降耗、功率和扭矩指標(biāo)等方面均處于國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)。
●EA211有哪些型號(hào)?
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)主要由小排量發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成,主要包括1.0L、1.4L、1.6L三款自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和1.0T、1.2T、1.4T三款渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)中包括1.0L、1.4L、1.6L三款自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和1.0T、1.2T、1.4T三款渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)比
1.2T(渦輪增壓)
1.4L(自然吸氣)
1.4T(增壓低功)
1.4T(增壓高功)
1.6L(自然吸氣)
最大功率
81kW(110Ps)
66kW(90Ps)
96kW(131Ps)
110kW(150Ps)
81kW(110Ps)
最大扭矩
200Nm
132Nm
225Nm
250Nm
155Nm
愛卡汽車網(wǎng)制表
今年早些時(shí)候,大眾汽車在維也納發(fā)動(dòng)機(jī)研討會(huì)上發(fā)布了最新的EA211 1.5TSI EVO發(fā)動(dòng)機(jī),未來將進(jìn)一步豐富EA211發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)。
今年早些時(shí)候,大眾汽車在維也納發(fā)動(dòng)機(jī)研討會(huì)上發(fā)布了最新的EA211 1.5TSI EVO發(fā)動(dòng)機(jī),未來將進(jìn)一步豐富EA211發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)。
大眾的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)也是在EA211 1.0L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造完成的,也隸屬于EA211系列發(fā)動(dòng)機(jī)。
EA211 1.4L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)
EA211 1.6L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)
●EA211都搭載在哪些車型上?
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)主要搭載在大眾旗下的各緊湊級(jí)車型上,作為配合MQB平臺(tái)而生的產(chǎn)物,EA211系列發(fā)動(dòng)機(jī)具有很強(qiáng)的通用性。
比如一汽-大眾高爾夫和一汽-大眾速騰都搭載了EA211系列發(fā)動(dòng)機(jī)。奧迪品牌部分車型的入門款也搭載了這款發(fā)動(dòng)機(jī),比如奧迪A3、Q3等。
比如一汽-大眾高爾夫和一汽-大眾速騰都搭載了EA211系列發(fā)動(dòng)機(jī)。奧迪品牌部分車型的入門款也搭載了這款發(fā)動(dòng)機(jī),比如奧迪A3、Q3等。
這次成都EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠之行機(jī)會(huì)難得,讓我們?cè)敿?xì)了解一下EA211發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造過程。
位于成都的EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠是一汽-大眾在成都建設(shè)現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)基地的重要組成部分。廠區(qū)面積16萬平方米,員工900余人,年產(chǎn)能60萬臺(tái)。
2009年一汽大眾在成都設(shè)立了汽車工廠,2011年7月16日為了配合工廠建設(shè),EA211發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目與汽車工廠三期工程同時(shí)開工。
激光裂解連桿技術(shù)和罩蓋超高溫差壓裝
作為整車動(dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)工廠,成都EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠完全是按照德國(guó)大眾集團(tuán)最新的“完美工廠標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)的,整個(gè)車間采用正壓、恒濕、恒溫控制,保證了環(huán)境清潔度的同時(shí)提高了生產(chǎn)和質(zhì)量的穩(wěn)定性。作為一座德國(guó)工廠的“復(fù)制工廠”,成都EA211工廠在零部件加工和質(zhì)檢監(jiān)查方面都體現(xiàn)出了相當(dāng)高的專業(yè)性和技術(shù)性,讓我們來看幾個(gè)亮點(diǎn)之處。
●激光裂解連桿技術(shù)
傳統(tǒng)的曲軸連桿加工方式采用拉削加工,即利用拉削刀具將連桿大頭分割成兩部分。而激光裂解技術(shù)則是利用高能量的激光形成“激光刀”在連桿大頭孔裂解位置切削形成激光槽,在利用漲銷將連桿漲斷成兩部分。相比傳統(tǒng)的拉削加工方式,激光裂解技術(shù)由于不存在刀具切削過程,連桿受熱量的影響較小,精確度高。整個(gè)加工過程也不存在刀具的磨損情況,重復(fù)性好,系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
從這張圖可以清楚的看到,只有在連桿大頭孔的內(nèi)部才能看到加工后留下的激光槽,連桿大頭孔外部用肉眼基本看不到有任何縫隙。后續(xù)連桿大頭孔內(nèi)表面還會(huì)進(jìn)行精鏜加工,此時(shí)激光槽也將消失。
精鏜之后的連桿將經(jīng)過儀器檢測(cè),以確保連桿大頭孔尺寸的準(zhǔn)確性。
加工完畢的連桿將會(huì)進(jìn)行激光打碼,將連桿加工信息錄入到二維碼中,經(jīng)過照相掃描進(jìn)一步確認(rèn)之后將根據(jù)連桿重量進(jìn)行分類。
由于連桿屬于高速旋轉(zhuǎn)件,同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)要求連桿重量要相差極小,以保證連桿在運(yùn)動(dòng)過程中慣量保持一致。所以加工完之后連桿需要根據(jù)重量進(jìn)行分類。工作人員對(duì)篩選完后的連桿進(jìn)行簡(jiǎn)單檢查。
連桿上的二維碼包含了生產(chǎn)加工過程的所有信息,在出現(xiàn)問題之后可以根據(jù)二維碼及時(shí)溯源追查原因。
●超高溫差缸蓋罩蓋壓裝
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋罩蓋采用的是一體化的設(shè)計(jì),只在罩蓋側(cè)面留有凸輪軸的配合孔,罩蓋的組裝只能讓凸輪軸管從側(cè)面插入到罩蓋中。自然地,凸輪軸管和凸輪也只能采用分體式的設(shè)計(jì)。這也就造就了超高溫零件與超低溫零件壓裝的生產(chǎn)環(huán)節(jié),利用熱脹冷縮原理實(shí)現(xiàn)凸輪與凸輪軸管的裝配。
凸輪軸管和凸輪采用分體式設(shè)計(jì),后續(xù)裝配成為凸輪軸。凸輪軸管采用空心輕量化處理。
一體化的缸蓋罩蓋設(shè)計(jì)有利也有弊。先說利處,結(jié)構(gòu)緊湊,輕量化明顯,別的不說,十幾根連接螺栓的重量是省了。當(dāng)然了,壞處也很明顯,萬一發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪出現(xiàn)問題,一體化的設(shè)計(jì)意味著只能“一體化”更換,維修成本會(huì)上升,但這種幾率會(huì)很小。
發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋罩蓋采用了一體化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊,輕量化明顯。但這也意味著如果出現(xiàn)問題將會(huì)增加維修成本。另外對(duì)裝配提出了更高的要求。
液氮罐里的溫度能夠達(dá)到-196℃,凸輪軸會(huì)完全浸沒在液氮中保持至少300秒,經(jīng)過冷卻之后,凸輪軸外徑會(huì)縮小0.05mm。
高溫箱用來加熱凸輪,經(jīng)過高溫加熱之后,凸輪內(nèi)徑會(huì)擴(kuò)大。
兩臺(tái)KUKA機(jī)器人完成整個(gè)罩蓋裝配過程。左邊一臺(tái)負(fù)責(zé)抓取冷卻后的凸輪軸,右邊一臺(tái)負(fù)責(zé)抓取罩蓋和加熱后的凸輪。
兩臺(tái)機(jī)器人將零件固定在裝配塔上進(jìn)行裝配,裝配塔設(shè)有專門的夾具,確保缸蓋罩蓋和凸輪的相對(duì)位置保持固定。
另外,在裝配過程中,夾具通過加熱絲加熱保證溫度造96-100℃之間,防止凸輪離開加熱爐后溫度降低過快。夾具在每一個(gè)凸輪背后裝有一個(gè)千分尺,用以調(diào)整凸輪安裝角度,安裝角度公差在±0.5°。由于凸輪和凸輪軸管存在巨大溫差,裝配過程中凸輪與軸管瞬間接觸會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣了,夾具裝有壓縮空氣管,能夠用2bar的壓力吹8秒將水蒸氣吹散。
缸體三段式射流珩磨曲軸感應(yīng)淬火
●缸體三段式射流珩磨和曲軸感應(yīng)淬火
成都EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠的缸體加工設(shè)備由德國(guó)格林珩磨設(shè)備廠商提供,采用三段式射流珩磨技術(shù),帶有高壓噴射和拋光工位,采用伺服電機(jī)加緊方式,并且能夠自動(dòng)對(duì)工件實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
三段式珩磨搭配高壓噴射和拋光工序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缸體活塞孔內(nèi)壁高精度加工。
加工完成之后的缸體與模擬缸蓋進(jìn)行預(yù)裝配,模擬缸蓋和真實(shí)缸蓋的重量一致,防止缸體因?yàn)榧庸ぎa(chǎn)生變形,影響后續(xù)的裝配環(huán)節(jié)。
曲軸加工加入了感應(yīng)淬火和回火環(huán)節(jié),確保曲軸的剛度和耐磨性。
曲軸在加工過程中會(huì)產(chǎn)生變形彎曲,以往加工過程中會(huì)采用外力擠壓矯直的工序,大眾EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠則采用了粗磨和精磨兩道工序來確保曲軸主軸線保持直線狀態(tài)。
加工完成后的曲軸進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試,確保曲軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)候保持動(dòng)平衡狀態(tài)。
加工設(shè)備外部設(shè)有檢查儀器,可以隨時(shí)查看曲軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)候的重心分布位置。動(dòng)平衡完成之后,屏幕中的紅點(diǎn)處于藍(lán)色圓形區(qū)域內(nèi)才算合格。
加工完成之后的曲軸被運(yùn)往下一環(huán)節(jié)。
雖然在生產(chǎn)過程中已經(jīng)做了動(dòng)平衡測(cè)試,但是在所有加工工序完成之后還要再進(jìn)行一次動(dòng)平衡檢測(cè),確保殘次品不會(huì)流入到裝配環(huán)節(jié)。
發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸也經(jīng)過重新設(shè)計(jì),采用了4平衡配置塊設(shè)計(jì),相比傳統(tǒng)的8塊平衡配重來說大大減輕了質(zhì)量,另外在曲拐位置,在不影響零件強(qiáng)度的情況下增加了4個(gè)減重孔,進(jìn)一步減輕重量。
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)精密檢測(cè)和測(cè)試環(huán)節(jié)
●精密檢測(cè)環(huán)節(jié)
所有的發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工完之后都會(huì)有相應(yīng)的檢測(cè)環(huán)節(jié),但是EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠的要求不止于此,除了各個(gè)環(huán)節(jié)的自檢之外,大眾發(fā)動(dòng)機(jī)工廠還設(shè)立了專門的零件檢測(cè)車間。各部分零件都會(huì)進(jìn)行抽檢,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
??怂箍礚eitz超高精度三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行測(cè)量,來自德國(guó)的??怂箍禍y(cè)量?jī)x在高端計(jì)量界可是處于翹楚地位。
這套儀器每天都會(huì)有專業(yè)的工作人員進(jìn)行校準(zhǔn),以確保精密測(cè)量的準(zhǔn)確性。
專業(yè)儀器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行同軸度和圓度測(cè)量。
工作人員在顯微鏡下對(duì)凸輪的內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)。
專業(yè)的顯微鏡與小反光鏡搭配來獲取凸輪內(nèi)壁的圖像。
為了讓凸輪與凸輪軸裝配完成之后能夠保持連接緊密,凸輪的內(nèi)表面會(huì)用激光刻蝕出紋路,工作人員需要檢測(cè)紋路的各項(xiàng)指標(biāo)以確保質(zhì)量合格,光是一個(gè)小小的凸輪內(nèi)壁檢查就需要檢測(cè)70多項(xiàng)指標(biāo)。
●冷試熱試測(cè)試環(huán)節(jié)
為了更好的測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo),發(fā)動(dòng)機(jī)組裝完成之后需要對(duì)其進(jìn)行冷機(jī)測(cè)試和熱機(jī)測(cè)試。所謂冷機(jī)測(cè)試,簡(jiǎn)單來講就是在發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火的情況下,通過交流伺服電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試,冷試機(jī)上會(huì)加裝各類傳感器用來監(jiān)測(cè)和測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù),并與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,以進(jìn)行故障診斷。熱機(jī)測(cè)試則是通過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作,通過自身動(dòng)力帶動(dòng)測(cè)功機(jī)等設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試。
裝配完成的發(fā)動(dòng)機(jī),這臺(tái)機(jī)器型號(hào)為EA211 1.6L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
將裝配好的發(fā)動(dòng)機(jī)與冷試臺(tái)架連接,安裝好各種傳感器之后就可以進(jìn)行測(cè)試了。冷試臺(tái)架是冷試系統(tǒng)的重要組成部分,一般測(cè)試內(nèi)容包括發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣真空度、排氣壓力、NVH和發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)等項(xiàng)目。
同冷試不同,熱試發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行點(diǎn)火,測(cè)試開始前工作人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的管路和線束進(jìn)行最后的檢查,同時(shí)檢測(cè)固定裝置固定牢固。
熱試過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài),需要用風(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行吹風(fēng)冷卻邁騰汽車廠家,模擬真實(shí)工作環(huán)境,同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接到專門的尾氣吸收管路中,避免發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放在實(shí)驗(yàn)室中。
獨(dú)立的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)——Audit間
●獨(dú)立生產(chǎn)之外的質(zhì)保專業(yè)機(jī)構(gòu)——Audit間
Audit是大眾獨(dú)有的質(zhì)量評(píng)審體系,有專業(yè)的質(zhì)保人員每周在終檢合格的發(fā)動(dòng)機(jī)中抽取3至4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用時(shí)一天到一天半的時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆解,用最挑剔的眼光對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行評(píng)審打分。
獨(dú)立于生產(chǎn)之外的Audit間,這也是整個(gè)工廠最后的質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu),在這里大眾的EA211發(fā)動(dòng)機(jī)將接受最嚴(yán)苛的檢查。
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管采用了集成設(shè)計(jì),隱藏在缸蓋內(nèi)部,大大簡(jiǎn)化了排氣管路,除了輕量化作用外,還可以縮減發(fā)動(dòng)機(jī)體積,便于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布置。
凸輪軸與氣門搖臂采用滾動(dòng)摩擦接觸,有效的降低了摩擦力,增加了零部件壽命。
EA211相比EA111機(jī)油濾清器安裝位置發(fā)生改變,由EA111發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋位置重新回到油底殼位置,這樣一來,機(jī)油可以快速通過機(jī)濾然后進(jìn)入到冷卻潤(rùn)滑環(huán)節(jié),而不需要先泵到機(jī)頂位置。
EA111發(fā)動(dòng)機(jī)的油氣分離器與機(jī)濾集成安裝在了缸蓋位置,EA211的油氣分離器則是直接布置在曲軸箱側(cè)面,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)不說,對(duì)與曲軸箱內(nèi)廢氣處理更加直接,氣體流動(dòng)距離縮短。
EA211采用了鋁制缸體,缸套采用鑄鐵材質(zhì),確保耐磨性的同時(shí)達(dá)到了缸體輕量化的目的。
質(zhì)保人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)拆解之后還需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零件進(jìn)行檢測(cè)。
如果在Audit檢測(cè)機(jī)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零件存在問題,會(huì)直接追查到相應(yīng)崗位,分析問題產(chǎn)生的原因,杜絕相同問題再次出現(xiàn)。
Audit檢測(cè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)保人員都是經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn),他們的任務(wù)就是用最嚴(yán)苛的要求、最挑剔的眼光去發(fā)現(xiàn)問題邁騰汽車廠家,挑出毛病。
編輯點(diǎn)評(píng):發(fā)動(dòng)機(jī)的組裝與拆解永遠(yuǎn)是了解一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)最直觀也最根本的手段,兩天的時(shí)間我見證了EA211從原材料到成品的演變,又目睹了它從成品被拆解成零部件的過程。這篇文章我本想把EA211當(dāng)做主角,寫成純粹的技術(shù)解析,但兩天的行程我發(fā)現(xiàn)這座工廠所表現(xiàn)出的嚴(yán)謹(jǐn)流程和工人們的認(rèn)真態(tài)度才是最值得分享給各位的。
作為一名車輛工程專業(yè)畢業(yè)的汽車編輯,面對(duì)這些場(chǎng)景我把焦點(diǎn)都毫不猶豫得聚焦在了零件上,但現(xiàn)在來看對(duì)焦在那些專注的眼神上更為合適。
一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)從毛料到成品至少需要50人經(jīng)手,至少要有3次嚴(yán)苛檢驗(yàn),每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都包含著一汽-大眾人的智慧與辛勞,每一位大眾人又以能締造最高技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)而驕傲。EA211憑借著優(yōu)秀的設(shè)計(jì)達(dá)到了高效能低排放的目的,未來肯定還會(huì)向著更高目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
今年是一汽-大眾25周年的產(chǎn)品大年,全新寶來、全新高爾夫?嘉旅、速騰、全新一代邁騰等眾車型在車展中備受消費(fèi)者和媒體關(guān)注。一汽-大眾在車輛的設(shè)計(jì)不斷年輕化的同時(shí)也在修煉內(nèi)功提高車輛內(nèi)在的品質(zhì)。 隨著科技的不斷提升,高精度、輕量化、低排放的EA211發(fā)動(dòng)機(jī)顯然走在節(jié)能減排的前列?!按蜩F還需自身硬”可以看見多年來業(yè)界老大哥不斷地內(nèi)外兼修、推陳出新,既迎合了現(xiàn)在潮流又為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)出不少力量。
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