日本的發動機很先進,卻敢向任何一國出售,難道不怕「技術洩露」嗎?

日本車的發動機技術確實不錯,無論哪個日系品牌拎出來都有其獨到的發動機技術。比如馬自達的轉子發動機技術,創馳藍天發動機技術。本田的萬轉紅頭髮動機,是很多本田粉的信仰,號稱買發動機送車。三菱雖然不出彩,但是國產車剛起步的時候,全靠三菱4G63發動機才有了今天局面。豐田除了D-4T發動機技術外,發動機的質量極好,這也是技術的另一種體現。日產有個口號叫做「技術日產」,旗下的高端發動機VQ35連續14年進入沃德十佳發動機排行榜,這足以證明日產的實力。由此可見,日系發動機技術確實有獨到之處。

那麼問題來了,日本發動機如此先進,但是日系車卻行銷全球,全球銷量不是在第一就是在第二,跟德國大眾不相伯仲,為什麼不怕技術洩露。下面,我來說說日系發動機好,卻敢外銷不怕技術洩露的原因。

專利保護

現在是文明社會,我國是WTO成員國,各國都有自己的專利法,既保護本國企業,也保護在本國經商的外國企業,發動機作為工業集大成者,自然也處于專利法的保護之中。而且專利是一把極其厲害的「劍」,足以斬滅其他人試圖山寨發動機的野心。就拿華為來說,被晶片卡脖子。這背後,就是因為美帝利用自己在晶片領域的專利,不費一槍一彈就把華為的晶片給禁了,連製造晶片的光刻機也給禁了。這,就是專利的威力。

回到發動機這邊,也是有著高高的專利壁壘。很多發動機技術,日系做出來了,立馬申請專利。如果後來者想用,要花錢買授權,而且人家未必會賣,尤其是一些核心發動機技術。

拿國產裡的吉利舉例,吉利首款1.3L發動機MR479Q在2003年正式面世,而這台發動機就是源自于對豐田8A發動機的仿製。到了2006年8月,吉利又正式推出了被稱為我國首款CVVT發動機JL4G18,而這台發動機的源頭就是豐田的1ZZ-FE發動機。

曾經有一款叫做吉利美日的車,打出的宣傳口號是「吉利汽車,豐田動力」,結果就被豐田給告了,最後搞的很狼狽。由小及大,哪怕日系毫無保留把所有發動機細節告訴我們,還幫我們搭工廠做出日系車一模一樣的發動機。但是只要用了日系的專利技術,沒得到日系授權的情況下,就不允許上市銷售,否則就要吃官司,賠償金驚人。

所以,日系車不怕發動機技術洩露的第一點,就是專利技術壁壘。除了發動機,還有變速箱。國產車為什麼一直搭載DCT變速箱,就是因為AT的變速箱專利握在采埃孚,愛信這種AT大廠手裡。CVT的變速箱專利則在日產加特可,博士手裡。而DCT技術較為簡單,可以繞開技術壁壘,導致國產車一窩蜂去開發DCT變速箱。

發動機設計

上圖所示,就是本田萬轉紅頭髮動機F20C被拆散後的所有零部件。這台發動機很好拆,拆完以後零部件一個不拉,但是想要仿製,就比較困難了。

想要仿製一台發動機,就需要逆向反推這台發動機的零部件要如何佈置,為什麼這麼佈置,兩個件干涉時怎麼解決,這些東西需要花時間去做實驗。試驗一台發動機的工作資料是一件非常浩大的工程,因為發動機分為冷卻系統,燃燒系統,排氣系統,曲軸系統等多個系統,每個系統對應不同的情況,需要一個系統一個系統去做試驗,花費的人力物力是非常大,而且最後未必會出成果,幾十億,幾百億的投入是存在打水漂的可能性的。

零部件設計與開發

搞清楚日系發動機各種零部件的作用後,就要開始開發對應的零部件了。發動機有兩大機構、五大系統,每個機構或者系統下面都有若干個到幾十個零部件,每個零部件都要設計3D/2D圖,每個零部件都需要與2~5家供應商溝通設計方案的可行性,這時候就需要知道,這些看起來鑄鐵,或者鋁合金材質的零部件,到底裡頭用了哪些材料,使用哪種工藝製造而成。

以發動機幾大核心零部件,如氣缸體,氣缸蓋,氣缸套,活塞,活塞環,連杆,曲軸,凸輪軸,油底殼等等,挑幾個典型的舉例。

先說氣缸體,也就是發動機燃燒室的缸體,一種是鑄鐵的,一般使用灰鑄鐵鑄造,採用了含鎳、鉻、鉬、磷等元素添加到鋼鐵中,增加強度以及耐熱性能,單看外表是看不出來的 。還有一種是鋁合金缸體,使用鋁合金或者鋁鎂合金鑄造而成,其中鋁跟鎂的比例是多少,單看外表也是看不出來的。

再說氣缸套。氣缸套是鑲嵌在氣缸體上的,活塞與活塞環在其中上下運動,所以它必須非常耐磨。它一般都採用耐磨性好的高級鑄鐵製造,比如珠光體鑄鐵、合金鑄鐵、高磷鑄鐵、含硼鑄鐵等,不同的鑄造工藝做出來的效果是不一樣的,這也是單看外表看不出來的。

最後說說活塞,活塞需要承受千度高溫,對耐高溫性能跟材料強度要求很高,一般採用鋁合金鍛造,有的則使用銅鎳鎂鋁合金活塞。其中各種金屬元素的比例,是通過一次次實驗調配出來的,單看外表看不出來。

由此可見,哪怕日系發動機的零部件擺在面前,想造出跟原廠發動機性能相似的零部件來,也是非常難的,這都是技術。

哪怕通過一次次逆向仿製,知道了零部件裡頭的金屬搭配,但是又會遇到材料的問題。簡單來說,就是國內的材料達不到標準,知道怎麼做,但是做不出同樣的效果。

就拿活塞環舉例,看著也就是幾片圓環不起眼。但是活塞環佔據了整機35%的摩擦功,50%左右的機油消耗問題與之相關。並且直接接觸上千度的燃燒火焰,承擔了25%-40%的的活塞散熱通道,密封了峰值爆發壓力達到100個大氣壓的燃燒室,是一個非常重要的發動機零部件。

另外,活塞還是橢圓的,不是正圓,但也不是標準的橢圓,想做出來真不容易。主要是為了在發動機運行時,活塞在熱脹冷縮的作用下趨于正圓,讓零部件之間運轉更加契合。

這個活塞環,我們是做不出來的。因為全球汽車企業的鋼制活塞環材料,99%由日本供應商提供,全球4-5家供應商基本佔據了全球的主要活塞環的生產。也就是說,這個活塞環被日本給壟斷了,國內沒那技術,做不出來。

做出了性能一樣的零部件,又會遇到零部件公差的問題 。

汽車發動機零部件眾多,這麼多零部件裝配在一起,需要考慮各部件的配合。但是零件在大批量生產時,由于材料、模具和工藝等變數,每一個零件的寸的實際測量值與名義值都不相同,而是在一個范圍內分佈,這就叫做被允許的零部件公差。

在家用車領域,零件加工和組裝精度越高的引擎,運轉越平順,壽命更高,可以用更低粘度的機油,燃油經濟性也越好。若是單個零部件公差過大,多個零部件組合裝配在一起,就會因為累計的零部件公差過大,導致發動機出現問題。

拿氣缸跟活塞舉例,氣缸是一個圓柱體,底部是機油底殼,機油就存放在下面,活塞就在氣缸裡做往復運動。正常情況下,氣缸跟活塞之間是嚴絲合縫的,這樣才不會導致汽油,機油洩露。若是零部件公差不合理,二個零部件誤差累計到一起,就沒法做到嚴絲合縫,發動機高速運轉的時候,汽油,機油就會通過微笑的縫隙洩露,出現機油增多,機油乳化,燒機油等各種問題。

除了這些,發動機還面臨裝配的問題。

發動機零部件眾多,不是一件件裝起來組合起來那麼簡單。很多時候,把發動機拆了,再裝回去的時候,總感覺哪裡不對勁,運行起來也沒有原裝的那種質感,這就是裝配的技術了。

比如汽缸蓋擰緊, 鋁合金汽缸蓋必須在發動機冷卻態下擰緊,這樣熱起來時會增加密封的可靠性。因為鋁氣缸蓋的膨脹係數比鋼制氣缸蓋的膨脹係數大。所以鑄鐵汽缸蓋可以在發動機熱態時擰緊,鋁合金氣缸蓋則需要在冷卻狀態下擰緊。

再比如三菱的一些引擎是在低溫環境下組裝,通過熱脹冷縮的原理,組裝完回到常溫以後引擎零部件之間的密封性會更好。

這些組裝細節,單靠拆解發動機是沒用的,需要一點點摸索,需要經驗累計,才能做到類似的性能。

哪怕真的逆向仿製出了一模一樣的發動機,發動機的調教匹配也是一大難題

所謂發動機調教,簡單來說就是你踩油門,是一個信號輸入,告訴車子要加速,至于車子怎麼反應,全靠系統邏輯執行。優化這個執行邏輯就叫做調教。發動機可調教的范圍很廣,進氣,排氣的開閉時機可調,點火時機可調,噴油量可調,壓縮比可調,氣門升程可調等等。這些種種變數累計在一起,不同的調教邏輯,就會出現不一樣的結果。調教的好,發動機動力足,油耗也較低。調教的不好,同樣的發動機動力又差,油耗又高,拿來量產就是個失敗品。

總的來說,發動機作為工業集大成者,不是單靠簡單的拆解,照著樣子做出來就行的。裡頭細節很多,技術也很複雜。正因為如此,日系車發動機先進,也敢賣給別人,就是因為發動機不簡單。

這就好比泰囧裡王寶強跟徐崢有一道臺詞說的那樣:

徐崢:如果你把蔥油餅的秘法寫出來,然後開分店,就可以賺更多的錢。

王寶強:那不行!

徐崢:為什麼?

王寶強:因為我蔥油餅好吃的秘法就是我親手做,新鮮出爐,別人做就不行。

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