車用發動機綠色制造技術

關鍵詞：車用發動機；綠色制造；生產經營；節能減排

0 前言

在我國“雙碳”戰略背景下，新能源汽車產業快速發展［1］。但是，在重型運輸、船舶重工、工程機械、軍用車輛等領域，燃油發動機仍然被廣泛應用。在未來相當長的一段時期內，燃油發動機在國民經濟中的重要作用不會由于電驅動系統的升級發展而降低。

發動機制造是發動機生命周期中的重要一環，極大影響著發動機的綜合性能。當前，德國工業4.0針對發動機制造領域，提出以智能制造引領技術創新升級。而我國提出以推進信息化和工業化深度融合為主線，大力發展智能制造，構建綠色制造體系。由此可見，實施發動機綠色制造技術對中國式現代化特別是生態文明現代化具有重大意義。

1 綠色制造

綠色制造是在機械零件設計制造各個環節中，以最高效、最低能耗為目標的新型生產制造方式。綠色制造理念注重在機械零件生產對現場環境影響最小的前提下，提升生產效率和最大化利用相關資源［2］。目前，綠色制造技術主要應用在企業的生產資源和現場環境2 個方面：① 將生產資料充分優化利用，提升企業運作、生產和協作效率；② 注重生產現場環境保護，采用目視看板記錄改善點和暴露的現場問題，做好生產現場8S 管理。

2 綠色制造融入發動機全生命周期

將綠色制造理念融入發動機全生命周期，是未來傳統發動機行業持續保持行業領先地位的重要舉措。發動機綠色制造領域如圖1 所示。

2. 1 深度融入綠色設計理念

發動機產品綠色設計要求將環境因素融入發動機設計全過程中，包括項目預研、發動機總體設計、項目數據設計（NC）、項目試制（ET）、小批量生產（PT）、量產（SOP）在內的發動機研發各個階段，并且與整車設計關聯匹配，做到精益求精。

通過合理選用綠色材料，例如選擇蠕墨鑄鐵或者高強度鋁合金代替球墨鑄鐵作為缸體缸蓋材料。不斷改善發動機進氣能力，提高發動機空燃比，匹配高效傳動系統，持續提升噪聲?振動?聲振粗糙度（NVH）性能，采用高效發動機管理和智能熱管理等方式，不斷優化發動機動力性和經濟性。

相關企業可以建設發動機綠色設計信息共享數據庫、綠色設計評價工具和平臺，推出綠色發動機設計標準系列，更好地滿足國六b 排放法規及混合動力汽車發動機搭載匹配需求。注重發動機輕量化、整機測試及再制造等方面的技術升級。

2. 2 選擇綠色加工和裝配工藝

綠色加工和裝配工藝的核心是低碳化、循環化和節約化［3］。例如發動機零件噴涂工藝可采用先進的高壓靜電噴涂技術和涂裝機器人全自動作業，可有效減少資源消耗，提升涂層質量。發動機零件鈑金沖壓工藝可使用自動廢料回收輸送系統，在回收余料的同時將可重復利用材料循環輸送至加工線體，為下一次鈑金沖壓提供原料。缸體、缸蓋等零件鑄造工藝采用計算機輔助工程（CAE）仿真技術結合高壓鑄造的方法，可有效降低返工頻率。曲軸、凸輪軸等零件機加工時采用倒立磨削、柔性清洗及氣液混合微量潤滑技術，使用工藝能耗分析系統，采用金屬材料去除能量分析等技術手段，有效提升機加工設備利用率，減少切削液對環境的污染。

針對汽油、機油、聚氯乙烯（PVC）膠、清洗劑等常用油液，通過優化現場生產工藝，選用高效生產設備和油液回收設備，最大化地重復利用油液材料，降低污染物排放。

發動機組裝工序應更加合理高效，可采用先進的機群布置工藝理念，選擇適合企業和技術工人能力的生產工藝，提高組裝發動機總成的工作效率。

2. 3 促進綠色智慧車間建設

秉承綠色、高效、智能的建設理念，引導發動機制造企業采用無塵、封閉作業的生產車間，融入行業標桿車間技術，致力于成為綠色環保的現代化發動機生產車間［4］。例如在生產車間結構設計上，可采用太陽能搭載采光帶與光伏一體化組件或者全發光二極管（LED）照明系統，實現節能減排。生產車間可使用能源管理系統、中央空調自動控制系統，對機加工生產車間重點耗能線體、設備進行工藝參數優化，分時錯峰，提高能源使用效率。同時采用電動和氣動設備工作變頻化設計、發動機尾氣處理設備、熱能重復利用和水資源物化、生化處理、回收等方式也可以提高車間生產效率，實現廢水、廢氣零排放。生產車間要積極布局減振降噪管理系統，對加工產生的振動、噪聲等進行檢測和控制。

2. 4 采用綠色配套和綠色物流模式

在零部件采購、配套環節積極融入綠色理念，積極培育發動機配套零部件標桿供應商，提高生產效率，不斷節約制造成本，為企業減負創收。發動機企業可以采用先進的綠色物流信息技術，持續發力綠色、經濟、高效的物流模式，充分利用物流資源。

通過汽車及相關制造產業集聚，將汽車生產制造、零部件供應及后市場企業充分整合，使發動機制造關聯企業的生產、配套、運輸和人力成本顯著降低。

2. 5 積極利用“互聯網+”綠色營銷策略

綠色營銷是指企業在產品營銷中，以滿足客戶需求為目標，以最高效的營銷服務為宗旨，旨在為消費者提供最優質服務，最大化地減少浪費和損失［5］。發動機制造企業應積極宣傳綠色企業形象，建立良好的綠色口碑，勇于承擔社會責任，促進綠色發動機品牌建設。積極利用“互聯網+”新興業態，建設電子商務平臺。深度了解綠色低碳發動機產品市場新變化，將其變為企業新增盈利點并持續強化。

2. 6 采用綠色運營管理模式

2. 6. 1 廉潔的企業文化

企業文化是企業在長期生產、經營、管理過程中潛移默化形成的適應自身發展的內在精神追求。廉潔的企業文化，可以使員工有認同感和歸屬感，可以極大增加員工的工作熱情。同時，廉潔的企業文化也會使得企業在行業內聲譽不斷提升，產品銷路不斷拓寬，企業間合作伙伴關系持續行穩致遠。

2. 6. 2 精益生產模式

精益生產模式源于豐田汽車公司，是堅持以顧客需求為中心、敏銳應對市場變化、追求利益最大化和消耗最小化的企業生產管理模式［6］。發動機制造企業可深度融入精益生產理念，生產車間現場可采用安東系統，通過聲光信號實時展現生產線各工藝和設備狀態。如果生產現場出現異常，可通過點擊按鈕觸發報警，實時顯示當前異常作業工位、情況及時間，并計算此次異常停線造成的直接損失，進一步使員工養成責任意識和質量意識，做到對生產現場作業全過程的可視化和問題閉環化。通過目視看板布置工作任務，通過安東系統改善現場管理，通過布局細胞型生產、固定變動型生產等模式開發適應市場變化和顧客需求的發動機產品，如采用直列3 缸、可變排量、電動廢氣渦輪增壓、搭載混動車型的小型高速發動機產品以適應市場變化和顧客需求。

3 結語

發動機綠色制造理論綜合考慮環境影響和生產資料利用效率等因素，致力于發動機企業實現全要素智能化、綠色化生產和管理，對我國推進中國式現代化，實現“雙碳”戰略目標，對從發動機制造大國走向發動機制造強國具有決定性意義。