内燃エンジン
内燃エンジンは1世紀以上にわたってモビリティを特徴付けてきました。厳しい排ガス規制や代替駆動システムの出現にも関わらず、内燃エンジンは多様性と適応性を象徴しています。ダウンサイジングやターボチャージングといった効率向上技術で内燃エンジンの競争力を維持し、合成燃料により持続可能な将来性を与えています。特定の地域ではeモビリティが優勢ですが、燃焼技術は今後も何百万台もの新車に電力を供給し続け、世界の自動車産業にとって不可欠な存在であり続けるでしょう。
乗用車分野では、シリンダヘッドは通常アルミニウム合金から鋳造され、エンジン燃料によって構造や加工すべき特徴が若干異なります。シリンダヘッドはシリンダーブロックに取り付けられ、燃料と新鮮な空気を供給します。非常に高い品質と公差が要求されるため、シリンダヘッドはエンジン生産で最も高い要求をされる加工部品です。バルブトレインの正確なバルブ制御とカムシャフトベアリングの摩擦損失の最小化により、燃焼プロセスが始まる前から燃料消費量と排出ガスが削減されます。
機械加工のハイライト
シリンダーブロックはエンジンブロックとも呼ばれ、あらゆる内燃エンジンの中心的な要素です。車種やエンジンサイズによって、直列2気筒エンジンからV型12気筒エンジンまで、様々な設計やサイズがあります。重量の優位性から、最近の自動車分野ではアルミ合金が主に使用されています。このため、自動車メーカーは、特にシリンダーボアに鋳造ライナーや耐摩耗性コーティングを使用し、長寿命を保証することを余儀なくされています。その結果、工具メーカーは、機械加工に混合加工や極めて研磨性の高いコーティングを使用することが多くなっています。最新エンジンの燃焼圧力の増大は、機械的および熱的負荷の要件も増大させ、とりわけ加工形状に対する品質要求の増大につながります。
機械加工のハイライト
コンロッドには、70MnVS4やC70などの高強度鋼材が使用され、交互に大きな負荷がかかります。ピストンの直線運動は、クランクシャフトの回転運動に変換されます。エンジン運転中の可動質量を減らすため、コンポーネントの重量は最小限に抑えられています。このため、長年にわたり、例えば平行、台形、段付きなど、さまざまな形状の部品が生み出され、特に小径のピストンピン穴工を加工する際には、多種多様なボーリングが必要となります。生産量が膨大であるため、メーカーは特に連続生産における費用対効果に重点を置いています。
機械加工のハイライト
現代の内燃エンジンの効率と性能を向上させるために、排気ガスターボチャージャーの使用が増加しています。ターボチャージャーを介した圧縮空気の供給は、エンジンの効率を高め、同時に排出ガスを削減します。最高300,000rpmの回転数では、特に同軸度と真円度に関する品質要求を満たさなければなりません。特に排気側では、極めて摩耗性の高い高合金材料が使用されるため、切削工具には最高の耐摩耗性が要求されます。様々な機械加工における工具寿命が、ほんの数部品でも向上すれば、メーカーにとって非常に大きなコストメリットとなります。
機械加工のハイライト
吸排気バルブの高精度制御は、内燃エンジンの性能と効率にとって重要です。自動車分野では通常、1シリンダーあたり4つのバルブが制御され、2つは外気または空気と燃料の混合気の吸気を制御し、残りの2つは排気の出口を制御します。OHVやSOHCのバルブ作動システムには、エンジン設計に応じて、様々なロッカーアームや(ローラー)フィンガーフォロワーが使用され、可動部品の摩擦やそれに伴う摩耗を最小限に抑えています。さらに、バルブクリアランスは、最適な燃焼プロセスを保証し、起こりうるエンジン損傷を防ぐために、統合された調整ディスクを使用して設定および再調整することができます。
機械加工のハイライト
ディーゼルエンジンではコモンレールとして知られていますが、現在ではガソリン車の新車2台に1台が効率的な直噴システムによって燃焼室に燃料が噴射されています。空気と燃料の混合気は、まず燃焼室で形成されます。これにより、燃料消費を抑え、排気ガスを低減した、よりパワフルなガソリンエンジンが実現します。最大2,500 barの高圧力要件が、鋳鋼やステンレス鋼のような中程度から難加工材を使用する上で重要な要素となります。
機械加工のハイライト
クランクシャフトの基本設計は、シリンダー数とエンジンレイアウトによってほぼ決定されます。しかし、そのほとんどが鍛造スチールシャフトであるため、排出ガスを低減するためにいっそう軽量化する必要があります。これは、すでに複雑な部品の製造に、さらなる機械加工が必要になることを意味します。さらに、最近のエンジンは燃焼圧力が高くなっているため、クランクシャフトは常に曲げやねじりの応力にさらされています。
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