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2024.05.16

第8期(前篇)將發(fā)動(dòng)機徹底拆卸 一個(gè)螺絲也不放過(guò)

目錄

? 各種年制式零件混合
? 首先按照“能使用的零件”和“不能使用的零件”進(jìn)行分類(lèi)
? R型發(fā)動(dòng)機的驚人構造

汽車(chē)行業(yè)迎來(lái)了百年一遇的大變革期。豐田汽車(chē)集齊所有部門(mén),展開(kāi)了史無(wú)前例的劃時(shí)代挑戰。

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

豐田時(shí)報為您介紹該項目背后的意義,并帶來(lái)修復翻新現場(chǎng)最近距離的報道。在第8期前篇中,我們將聚焦負責發(fā)動(dòng)機修復翻新的隊伍,詳細報道他們如何分解發(fā)動(dòng)機、檢查其狀態(tài)、并制定了修復翻新的方針。

各種年制式零件混合

五名成員負責從底盤(pán)上卸下初代皇冠的發(fā)動(dòng)機,然后對其進(jìn)行修復翻新。他們分別是來(lái)自上鄉和下山工廠(chǎng)品質(zhì)管理部的巖城徹、同一個(gè)工廠(chǎng)技能培養組的伊藤裕、加藤靖,以及田原工廠(chǎng)發(fā)動(dòng)機制造部的牧田真武,和來(lái)自下山工廠(chǎng)的園田茂雄。

他們的第一件工作,是將發(fā)動(dòng)機完全分解并徹底清理。

然后對分解出來(lái)的零件進(jìn)行編號整理,調查其規格和各零件的狀態(tài),明確哪些是可以使用的零件,哪些又是必須重新制作的零件。

圖為污染嚴重的初代皇冠R型發(fā)動(dòng)機的外觀(guān)以及成員們在進(jìn)行分解和清掃作業(yè)的情況

在1947年研發(fā)了搭載在TOYOPET SB型卡車(chē)上的S型發(fā)動(dòng)機之后,豐田緊接著(zhù)開(kāi)始了初代皇冠搭載的R型發(fā)動(dòng)機的研發(fā),并于1952年8月完成設計。

這是一款1453cc的水冷直列四缸發(fā)動(dòng)機,它繼承了豐田最初的量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機——A型(1935年開(kāi)始生產(chǎn))的傳統OHV(頂置式氣門(mén))式。

當時(shí)試制了與S型相同的SV(側置氣門(mén))式的P型,但為了追求更優(yōu)異的性能,從SV式改為了OHV式,從而制造出了這款發(fā)動(dòng)機。

R型發(fā)動(dòng)機的輸出馬力特性(左)和結構圖(右)

R型發(fā)動(dòng)機的缸徑×沖程為77×78mm,基本上是方形型,汽車(chē)壓縮比為6.8。每分鐘4000轉產(chǎn)生48馬力。

與S型發(fā)動(dòng)機的28馬力相比,雖然提高了20馬力,但油耗沒(méi)有差別,搭載在TOYOPET SUPER RH型系乘用車(chē)上其表現也十分優(yōu)秀。1953年7月,豐田已完成了一條能月產(chǎn)500臺該發(fā)動(dòng)機的生產(chǎn)線(xiàn)。

而初代皇冠,便是為了搭載這一發(fā)動(dòng)機而誕生的汽車(chē)。在搭載于初代皇冠之后,為了提高馬力還在不斷對其進(jìn)行改良,通過(guò)提高汽車(chē)壓縮比等措施,在1962年生產(chǎn)的最終型中,最高馬力提高到了62。

四分五裂的發(fā)動(dòng)機零件。成員們逐一地確認了這些零件是否是可以使用的狀態(tài)

成員們發(fā)現這次分解的這臺發(fā)動(dòng)機,在大約70年的使用時(shí)間里有幾次過(guò)熱的痕跡。過(guò)熱是一個(gè)嚴重的故障,會(huì )對發(fā)動(dòng)機的所有部位造成傷害。所以需要徹底檢查零件,確認其狀態(tài)。而這一工作中,首先得到的發(fā)現是——存在年制式不同的零件混在一起的情況。

從左到右依次是巖城徹、牧田真武、園田茂雄

巖城

把發(fā)動(dòng)機拆開(kāi)一看,看到的是為了讓這個(gè)皇冠繼續行駛而不斷維修發(fā)動(dòng)機的人們的辛苦。

從設計圖可以看出,當時(shí)由于發(fā)動(dòng)機的改良,在較短的時(shí)間間隔進(jìn)行了對輸出馬力的提高。但零件規格的差異仍然遠超我們的預想。

將分解后的發(fā)動(dòng)機零件與當時(shí)的設計圖對照整理后發(fā)現,氣缸體、曲柄軸、氣缸蓋、凸輪軸、連接棒、進(jìn)氣歧管等零件都是不同的版本,全部混在一起。

首先按照“能使用的零件”和“不能使用的零件”進(jìn)行分類(lèi)

氣缸體、氣缸蓋和凸輪軸為1956年制式,曲柄軸是1958年制式,連接棒是1953年制式,進(jìn)氣歧管是1955年制式。

這輛皇冠還在使用時(shí),負責維修的工程師們,想辦法采購了必要的零件,努力保持發(fā)動(dòng)機能夠正常工作??紤]到70年的時(shí)光,這種零件規格的差異也就不難理解了。

成員們一邊檢查零件一邊協(xié)商

團隊成員對著(zhù)分散的各個(gè)零件,按照“這是哪一年的設計圖中的哪個(gè)零件”進(jìn)行確認和標注。還確認了這些零件是否能在保養后繼續使用,也逐一進(jìn)行了標注。

汽車(chē)通常有一些在維修時(shí)必須更換的耗材。發(fā)動(dòng)機中就有這樣的耗材。例如以氣缸蓋密封墊片為代表的氣缸閥蓋墊片類(lèi),主要是氣缸體和氣缸蓋的同類(lèi)金屬,用于填充兩者之間的縫隙,讓氣缸的內壓不會(huì )外溢,防止冷卻水和機油流入氣缸。另外,使冷卻水循環(huán)的軟管類(lèi)等橡膠零件也是如此。

此外,經(jīng)常暴露在高溫、高壓的燃燒氣體中承受其爆炸力的活塞;以及設置在活塞的外周部填埋與氣缸內壁的間隙,防止燃燒氣體逃到氣缸外的活塞環(huán);還有位于活塞環(huán)外側提供機油以減少氣缸與活塞之間的摩擦損失的油環(huán)等。這些零件如果出現問(wèn)題難以正常運作,就必須更換為新的零件。

幸運的是,這些耗材如果委托專(zhuān)業(yè)制造商,即使是R型發(fā)動(dòng)機這樣的舊發(fā)動(dòng)機,也幾乎都能制造出來(lái)。

首先要盡快完成對各零件的情況確認,讓能繼續使用的零件繼續利用,不能使用的就必須采購新的零件。

R型發(fā)動(dòng)機的驚人構造

發(fā)動(dòng)機修復翻新團隊在作業(yè)的過(guò)程中,對生產(chǎn)制造于70年前的這臺發(fā)動(dòng)機,其不可思議的構造與當年老前輩們的制造技術(shù)感到震驚。

發(fā)動(dòng)機氣缸內的可燃性氣體,點(diǎn)燃膨脹后對活塞形成推力,而將活塞的上下運動(dòng)傳遞給曲柄軸的零件叫做連桿(連接棒)。

現在汽車(chē)的軸承部分一般由上下2個(gè)主軸瓦結構組成,即在零件中嵌入薄板狀的半環(huán)形金屬軸瓦。用這2個(gè)結構夾住曲柄軸,保持其順暢地進(jìn)行旋轉運動(dòng)。

該軸瓦一般由合金制成,如銅合金或巴比特合金。由于其表面需要用到大量的機油,因此與零件接觸的一面會(huì )形成油膜。

這層油膜既能防止零件彼此間的直接接觸,起到支撐零件的作用,又能減少零件表面的摩擦。

也就是說(shuō),連接棒和曲柄軸是在金屬軸瓦表面形成的油膜上,一邊滑動(dòng)一邊順暢地旋轉。

上圖為連接棒的軸瓦部分。

但是,此次修復翻新的發(fā)動(dòng)機,其連接棒的軸承部分,卻沒(méi)有嵌入這種金屬軸瓦。取而代之的是在零件的表面加工了一個(gè)金屬軸承結構。

巖城

一開(kāi)始我們發(fā)現沒(méi)有軸瓦時(shí)覺(jué)得很奇怪,但是通過(guò)調查后得知,在零件上加工金屬軸承結構的這種做法被稱(chēng)為軸承噴焊工藝。

我們在檢查軸承表面時(shí)發(fā)現了很多劃痕,所以不能繼續直接使用,而這也成為了一大難題。雖然我們找到了掌握噴焊工藝,能夠對軸承進(jìn)行加工制造的公司,但并不知道對方是否愿意承接這項繁難的軸承修補工作。

而在進(jìn)一步的調查中我們發(fā)現,1958年制造的連接棒就改為了軸承分離式。我們找到了一個(gè)1958年制式的連接棒,通過(guò)重新制造的方式將這部分零件進(jìn)行了復原。另外,如凸輪軸承、連桿小端孔以及連桿傳動(dòng)臂襯套,也都進(jìn)行了重新制造。

但是,發(fā)動(dòng)機團隊還要面對另一大難題——氣缸內壁的磨損。

后篇中,我們將著(zhù)重為各位讀者們介紹,修復翻新團隊如何解決的這一難題。

(文章:澀谷康人)

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