發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)如何影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響重大，從多個(gè)方面塑造著發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)。材料選擇奠定基礎(chǔ)，像 40CrNiMoA 等材料保障耐用性；模具設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，從分模面到毛邊槽優(yōu)化等都影響著曲軸品質(zhì)。曲拐布置更是關(guān)鍵，不同的角度與布局，如美式 V8 的 90°曲拐、歐系 V8 的 180°曲拐，帶來不同的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。此外，有限元分析核算強(qiáng)度等措施，也助力發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升 。

在材料選擇上，除了 40CrNiMoA，常用的鑄鐵、鍛鋼、鍛鋁合金等也各有千秋。鑄鐵成本較低，能滿足一般發(fā)動(dòng)機(jī)的需求；鍛鋼則具備更高的強(qiáng)度和韌性，適用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)；鍛鋁合金重量輕，有助于提升燃油經(jīng)濟(jì)性。不同材料的選用，如同為發(fā)動(dòng)機(jī)選擇了不同的“骨骼”，直接影響著其耐用性與可靠性。

模具設(shè)計(jì)同樣不容小覷。模鍛型腔分模面沿著曲柄外形曲面分模，能讓曲軸的鍛造更加精準(zhǔn)。統(tǒng)一設(shè)計(jì)與加工基準(zhǔn)，如同為生產(chǎn)制定了明確的標(biāo)準(zhǔn)，保證了產(chǎn)品的一致性。通過數(shù)值模擬優(yōu)化毛邊槽，校正模具型腔并確定收縮率，這些精細(xì)操作讓曲軸的成型質(zhì)量更高，進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

曲拐布置是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性的關(guān)鍵因素。直列發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)一個(gè)曲拐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直接；V 型發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐數(shù)量是氣缸數(shù)的一半，布置需要綜合考慮多種因素。美式 V8 發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐互成 90°，運(yùn)轉(zhuǎn)平順，但占用空間較大；歐系 V8 發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐 180°布置，設(shè)計(jì)緊湊，但振動(dòng)相對(duì)較大。不同的曲拐布置，為發(fā)動(dòng)機(jī)帶來了不同的“性格”。

有限元分析在曲軸設(shè)計(jì)中也發(fā)揮著重要作用。它能夠準(zhǔn)確核算曲軸的強(qiáng)度，合理調(diào)整過渡圓角半徑。適當(dāng)增大過渡圓角半徑，對(duì)于重卡直列六缸內(nèi)燃機(jī)而言，可降低早期故障率，減少最大應(yīng)力值，為發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

總之，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)的系統(tǒng)工程。從材料的抉擇到模具的雕琢，從曲拐的巧妙布局到強(qiáng)度的精準(zhǔn)核算，每一個(gè)環(huán)節(jié)都緊密相連，共同打造出發(fā)動(dòng)機(jī)卓越的性能表現(xiàn)，為汽車的動(dòng)力輸出與運(yùn)行品質(zhì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）