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2024.05.16

第8期(前篇)将发动机彻底拆卸 一个螺丝也不放过

目录

各种年制式零件混合
首先按照“能使用的零件”和“不能使用的零件”进行分类
R型发动机的惊人构造

汽车行业迎来了百年一遇的大变革期。丰田汽车集齐所有部门,展开了史无前例的划时代挑战。

其中之一就是2022年春天,从公司内各生产工厂聚集各色各样的人才,在元町工厂开启了“初代皇冠修复翻新项目”。

丰田时报为您介绍该项目背后的意义,并带来修复翻新现场最近距离的报道。在第8期前篇中,我们将聚焦负责发动机修复翻新的队伍,详细报道他们如何分解发动机、检查其状态、并制定了修复翻新的方针。

各种年制式零件混合

五名成员负责从底盘上卸下初代皇冠的发动机,然后对其进行修复翻新。他们分别是来自上乡和下山工厂品质管理部的岩城彻、同一个工厂技能培养组的伊藤裕、加藤靖,以及田原工厂发动机制造部的牧田真武,和来自下山工厂的园田茂雄。

他们的第一件工作,是将发动机完全分解并彻底清理。

然后对分解出来的零件进行编号整理,调查其规格和各零件的状态,明确哪些是可以使用的零件,哪些又是必须重新制作的零件。

图为污染严重的初代皇冠R型发动机的外观以及成员们在进行分解和清扫作业的情况

在1947年研发了搭载在TOYOPET SB型卡车上的S型发动机之后,丰田紧接着开始了初代皇冠搭载的R型发动机的研发,并于1952年8月完成设计。

这是一款1453cc的水冷直列四缸发动机,它继承了丰田最初的量产发动机——A型(1935年开始生产)的传统OHV(顶置式气门)式。

当时试制了与S型相同的SV(侧置气门)式的P型,但为了追求更优异的性能,从SV式改为了OHV式,从而制造出了这款发动机。

R型发动机的输出马力特性(左)和结构图(右)

R型发动机的缸径×冲程为77×78mm,基本上是方形型,汽车压缩比为6.8。每分钟4000转产生48马力。

与S型发动机的28马力相比,虽然提高了20马力,但油耗没有差别,搭载在TOYOPET SUPER RH型系乘用车上其表现也十分优秀。1953年7月,丰田已完成了一条能月产500台该发动机的生产线。

而初代皇冠,便是为了搭载这一发动机而诞生的汽车。在搭载于初代皇冠之后,为了提高马力还在不断对其进行改良,通过提高汽车压缩比等措施,在1962年生产的最终型中,最高马力提高到了62。

四分五裂的发动机零件。成员们逐一地确认了这些零件是否是可以使用的状态

成员们发现这次分解的这台发动机,在大约70年的使用时间里有几次过热的痕迹。过热是一个严重的故障,会对发动机的所有部位造成伤害。所以需要彻底检查零件,确认其状态。而这一工作中,首先得到的发现是——存在年制式不同的零件混在一起的情况。

从左到右依次是岩城彻、牧田真武、园田茂雄

岩城

把发动机拆开一看,看到的是为了让这个皇冠继续行驶而不断维修发动机的人们的辛苦。

从设计图可以看出,当时由于发动机的改良,在较短的时间间隔进行了对输出马力的提高。但零件规格的差异仍然远超我们的预想。

将分解后的发动机零件与当时的设计图对照整理后发现,气缸体、曲柄轴、气缸盖、凸轮轴、连接棒、进气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”进行分类

气缸体、气缸盖和凸轮轴为1956年制式,曲柄轴是1958年制式,连接棒是1953年制式,进气歧管是1955年制式。

这辆皇冠还在使用时,负责维修的工程师们,想办法采购了必要的零件,努力保持发动机能够正常工作。考虑到70年的时光,这种零件规格的差异也就不难理解了。

成员们一边检查零件一边协商

团队成员对着分散的各个零件,按照“这是哪一年的设计图中的哪个零件”进行确认和标注。还确认了这些零件是否能在保养后继续使用,也逐一进行了标注。

汽车通常有一些在维修时必须更换的耗材。发动机中就有这样的耗材。例如以气缸盖密封垫片为代表的气缸阀盖垫片类,主要是气缸体和气缸盖的同类金属,用于填充两者之间的缝隙,让气缸的内压不会外溢,防止冷却水和机油流入气缸。另外,使冷却水循环的软管类等橡胶零件也是如此。

此外,经常暴露在高温、高压的燃烧气体中承受其爆炸力的活塞;以及设置在活塞的外周部填埋与气缸内壁的间隙,防止燃烧气体逃到气缸外的活塞环;还有位于活塞环外侧提供机油以减少气缸与活塞之间的摩擦损失的油环等。这些零件如果出现问题难以正常运作,就必须更换为新的零件。

幸运的是,这些耗材如果委托专业制造商,即使是R型发动机这样的旧发动机,也几乎都能制造出来。

首先要尽快完成对各零件的情况确认,让能继续使用的零件继续利用,不能使用的就必须采购新的零件。

R型发动机的惊人构造

发动机修复翻新团队在作业的过程中,对生产制造于70年前的这台发动机,其不可思议的构造与当年老前辈们的制造技术感到震惊。

发动机气缸内的可燃性气体,点燃膨胀后对活塞形成推力,而将活塞的上下运动传递给曲柄轴的零件叫做连杆(连接棒)。

现在汽车的轴承部分一般由上下2个主轴瓦结构组成,即在零件中嵌入薄板状的半环形金属轴瓦。用这2个结构夹住曲柄轴,保持其顺畅地进行旋转运动。

该轴瓦一般由合金制成,如铜合金或巴比特合金。由于其表面需要用到大量的机油,因此与零件接触的一面会形成油膜。

这层油膜既能防止零件彼此间的直接接触,起到支撑零件的作用,又能减少零件表面的摩擦。

也就是说,连接棒和曲柄轴是在金属轴瓦表面形成的油膜上,一边滑动一边顺畅地旋转。

上图为连接棒的轴瓦部分。

但是,此次修复翻新的发动机,其连接棒的轴承部分,却没有嵌入这种金属轴瓦。取而代之的是在零件的表面加工了一个金属轴承结构。

岩城

一开始我们发现没有轴瓦时觉得很奇怪,但是通过调查后得知,在零件上加工金属轴承结构的这种做法被称为轴承喷焊工艺。

我们在检查轴承表面时发现了很多划痕,所以不能继续直接使用,而这也成为了一大难题。虽然我们找到了掌握喷焊工艺,能够对轴承进行加工制造的公司,但并不知道对方是否愿意承接这项繁难的轴承修补工作。

而在进一步的调查中我们发现,1958年制造的连接棒就改为了轴承分离式。我们找到了一个1958年制式的连接棒,通过重新制造的方式将这部分零件进行了复原。另外,如凸轮轴承、连杆小端孔以及连杆传动臂衬套,也都进行了重新制造。

但是,发动机团队还要面对另一大难题——气缸内壁的磨损。

后篇中,我们将着重为各位读者们介绍,修复翻新团队如何解决的这一难题。

(文章:涩谷康人)

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