第8期（后篇）超越原裝！采用最新技術增強發(fā)動機動力

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?	處于“異常磨損”狀態(tài)的氣缸內壁
?	珩磨加工氣缸內壁
?	引領世界的“珩磨專家”們

汽車行業(yè)迎來了百年一遇的大變革期。豐田汽車集齊所有部門，展開了史無前例的劃時代挑戰(zhàn)。

其中之一就是2022年春天，從公司內各生產工廠聚集各色各樣的人才，在元町工廠開啟了“初代皇冠修復翻新項目”。

豐田時報為您介紹該項目背后的意義，并帶來修復翻新現(xiàn)場最近距離的報道。在第8期后篇中，我們將聚焦來自上鄉(xiāng)工廠、下山工廠的珩磨團隊，他們利用最先進的珩磨加工技術完美修復了發(fā)動機，并獲得了比原裝發(fā)動機更強勁的動力。

處于“異常磨損”狀態(tài)的氣缸內壁

正如前篇所述，要直面各種課題的發(fā)動機修復翻新項目組，接下來將要面對的是難度極大的氣缸異常磨損問題。

成員們將發(fā)動機完全分解后，仔細檢查拆卸下來的活塞、活塞環(huán)、機油環(huán)，發(fā)現(xiàn)這些零件的表面都出現(xiàn)了很大的傷痕，還發(fā)現(xiàn)了多處帶有積碳（黑煤印記）的地方。

這代表著發(fā)動機由于冷卻不足，使機油無法正常為活塞和氣缸潤滑，導致發(fā)動機出現(xiàn)了異常磨損現(xiàn)象。

這種狀態(tài)下，即便是更換全新的活塞或活塞環(huán)，發(fā)動機也不能恢復正常運轉。

發(fā)動機項目組成員們?yōu)榇硕噶顺?。如前篇中為大家介紹的一般，這臺發(fā)動機上留有多次因發(fā)動機過熱而導致的痕跡。所以修復翻新時不但要將活塞、活塞環(huán)、機油環(huán)等零件全部換新，就連因異常磨損而劃傷的氣缸內壁也要進行重新修復。

實際上，一臺發(fā)動機如果多次發(fā)生了發(fā)動機過熱問題，最保險的處理方式還是進行整體更換。因為發(fā)動機組本身可能會因高溫而導致變形，從而發(fā)生冷卻水泄漏和漏油現(xiàn)象。

但是，面對一臺70多年前的老古董，修復翻新項目組實在找不到另一臺備用發(fā)動機，因此只能絞盡腦汁修復氣缸，使發(fā)動機恢復正常運轉。

珩磨加工氣缸內壁

因此，為了修復翻新這臺老式發(fā)動機，成員們活用了當代豐田引以為豪的最新技術和know-how。對氣缸內壁進行了珩磨加工。

所謂珩磨一般是指，加工刀具刀刃的一種磨削加工形式。而針對發(fā)動機氣缸的珩磨加工是指，使用一種被稱為珩磨機的機械，對圓柱形氣缸內壁進行的一種精密加工方法。

具體來說就是在珩磨機的珩磨頭（工具）上安裝多個珩磨條，用珩磨頭反復打磨被固定住的發(fā)動機組氣缸內壁，使內壁的表面能夠得到微米級單位的研磨加工，最終呈現(xiàn)出最合適的形狀。這項精密的加工工序，對發(fā)動機的綜合性能將起到?jīng)Q定性作用，可以說是制造發(fā)動機技術的精髓所在。

順帶一提，在加工發(fā)動機內壁時，還有一種被稱為“鉆孔加工”的技術。這種工藝能夠將氣缸內壁表面以0.1毫米的程度進行幅度較大的切削加工。通常被用于氣缸內壁出現(xiàn)較大劃痕，發(fā)動機組無法直接繼續(xù)使用的情況下。

此外，還會在想要實現(xiàn)發(fā)動機馬力提升，擴大內壁直徑時使用這種加工方式。通過鉆孔加工擴大氣缸直徑，增加容積，從而帶來提高發(fā)動機排量的效果。不過，與之相比珩磨加工工藝無疑是最為精細的一種加工方式。

對氣缸內壁的珩磨加工，并非單純地用砂輪研磨氣缸內壁，消除表面的凹凸，使其平滑這么簡單。

當活塞在氣缸內上下移動時，氣缸內壁上有一層機油形成的油膜。這層油膜會起到潤滑的作用，使上下高速運轉的活塞與活塞環(huán)，能夠在不與氣缸內壁直接接觸的情況下保持順暢運動。

因此，氣缸內壁的表面不能是光滑的狀態(tài)，需要適度的、細微的擁有一定凹凸（粗糙）度，這種狀態(tài)才有助于機油掛在表面。

但如果氣缸內壁表面的粗糙度過大，就會破壞活塞環(huán)的密合性，在活塞環(huán)和氣缸內壁之間出現(xiàn)“縫隙”。

這會導致燃燒的氣體從間隙進入曲軸箱，引起機油劣化，最終出現(xiàn)“竄機油”現(xiàn)象，或發(fā)動機機油進入燃燒室中，導致所謂的“燒機油”故障。

這樣一來，殘留在氣缸內壁表面的多余機油，在接觸到高溫燃燒氣體后也會燃燒，使氣缸內壁表面出現(xiàn)殘留的燃燒渣滓，影響活塞無法順暢地運動，最終會出現(xiàn)“拉缸”現(xiàn)象。另外，尾氣中還會混入因機油燃燒而產生的白煙，這些煙霧與煤渣會損害尾氣凈化觸媒，降低凈化功能，使發(fā)動機出現(xiàn)致命故障。

也就是說，氣缸內壁需要在保證活塞環(huán)和機油環(huán)緊密貼合的同時，將表面加工出適當?shù)拇植诙龋ò纪共黄降臓顟B(tài)），以便于在其表面掛住微米級薄厚的油膜。如果能實現(xiàn)這一點，發(fā)動機就能擁有絕佳的性能和耐久度。

引領世界的“珩磨專家”們

在來自上鄉(xiāng)、下山工廠發(fā)動機制造技術部RE維修科岡田孝行課長的監(jiān)督下，由三輪隆幸工長領導的珩磨團隊將負責這項精細工作，該團隊成員還包括佐藤拓也EX和中林廣夢。他們是珩磨加工方面的專家，曾前往世界各地的發(fā)動機工廠傳授這項技術。

團隊在發(fā)動機上采用了最先進的珩磨加工技術，將表面粗糙度控制在1μm（1μm=1/1000mm）級別。

發(fā)動機缸體被安裝在公司內部研發(fā)的珩磨加工機上，隨后帶砂輪的圓柱形工具則會插入氣缸，該旋轉工具會緊貼汽缸內壁并上下移動，同時注入磨削用冷卻液，以微米為單位仔細研磨汽缸內壁。

旋轉工具上的砂輪有三種類型，分別是金剛石砂輪、CBN（超高壓燒結體）砂輪和WA（白剛玉材料和晶粒）砂輪?，F(xiàn)場展示了使用這三種砂輪的三種旋轉工具，以及在售車型的發(fā)動機缸體在珩磨加工前后的樣品。

近距離一看，加工前后氣缸內壁的差異顯而易見。如果仔細觀察加工前的內壁表面，可以看到切削工具造成的細小痕跡，而加工后的內壁則光亮如鏡。

您可以在下方視頻中觀看具體過程。

修復翻新作業(yè)完成后，當R型發(fā)動機重新組裝并首次點火時，在場的所有人都親身體驗到了珩磨加工的成果：發(fā)動機發(fā)出的聲音非常平穩(wěn)，與成員們之前聽到的R型發(fā)動機的聲音完全不同。此外，修復翻新后的發(fā)動機的動力也超出了預期。

其實，考慮到汽油發(fā)動機的歷史，超乎預期也不足為奇。70年前，初代皇冠誕生時的發(fā)動機與今天的發(fā)動機相比，原材料和結構不同，而且當時氣缸內壁的精密加工技術也完全不如現(xiàn)在的技術。

利用現(xiàn)代技術，在初代皇冠的R型發(fā)動機上實現(xiàn)了更強的轉速和馬力，這與它誕生時的水平相比簡直是天壤之別。這正是原本的制造商豐田公司才能做到的事情：在原裝基礎上對發(fā)動機進行完美的修復翻新。

隨著汽車電動化程度的不斷提高，我們遺憾地發(fā)現(xiàn)很多人開始輕視發(fā)動機，將其視為“過去的技術”。

然而，內燃機已有100多年的發(fā)展歷史，制造技術也在不斷飛躍進步。發(fā)動機珩磨加工技術可謂發(fā)動機制造技術的精髓和前沿。

如果能像本次修復翻新項目一樣，將這項技術應用到老式發(fā)動機上，使車輛擁有在其制造時無法想象的性能、可信賴性和耐久性，那么您就可以一直駕駛您的愛車。這項技術為老車修復翻新領域翻開了全新的一頁。

（文章：澀谷康人）