汽車發(fā)動機的工作原理及總體構造

1、第一章 汽車發(fā)動機的工作原理及總體構造第一節(jié) 汽車發(fā)動機的類型1.按活塞運動方式的不同，活塞式內(nèi)燃機可分為往復活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。2.根據(jù)所用燃料種類，活塞式內(nèi)燃機主要分為汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機三類。以汽油和柴油為燃料的活塞式內(nèi)燃機分別稱作汽油機和柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內(nèi)燃機稱作氣體燃料發(fā)動機。3.按冷卻方式的不同，活塞式內(nèi)燃機分為水冷式和風冷式兩種。以水或冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱作水冷式內(nèi)燃機，而以空氣為冷卻介質(zhì)的則稱作風冷式內(nèi)燃機。4.往復活塞式內(nèi)燃機還按其在一個工作循環(huán)期間活塞往復運動的行程數(shù)進行分類。活塞式內(nèi)燃機每完成一個工作循環(huán)，便對外作功一次，

2、不斷地完成工作循環(huán)，才使熱能連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。在一個工作循環(huán)中活塞往復四個行程的內(nèi)燃機稱作四沖程往復活塞式內(nèi)燃機，而活塞往復兩個行程便完成一個工作循環(huán)的則稱作二沖程往復活塞式內(nèi)燃機。5.按照氣缸數(shù)目分類可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機；有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機?，F(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。6.內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列，

3、兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機。 7.按進氣狀態(tài)不同，活塞式內(nèi)燃機還可分為增壓和非增壓兩類。若進氣是在接近大氣狀態(tài)下進行的，則為非增壓內(nèi)燃機或自然吸氣式內(nèi)燃機；若利用增壓器將進氣壓力增高，進氣密度增大，則為增壓內(nèi)燃機。增壓可以提高內(nèi)燃機功率。目前，應用最廣、數(shù)量最多的汽車發(fā)動機為水冷、四沖程往復活塞式內(nèi)燃機，其中汽油機用于轎車和輕型客、貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動機多為柴油機。少數(shù)轎車和輕型客、貨車發(fā)動機也有用柴油機的。以風冷或二沖程活塞式內(nèi)燃機為動力的汽車為數(shù)不多。特別是從20世紀8

4、0年代起，在世界范圍內(nèi)，就不再有以二沖程活塞式內(nèi)燃機為動力的轎車了。第二節(jié) 往復活塞式內(nèi)燃機的基本結構及基本術語一、基本結構 往復活塞式內(nèi)燃機的工作腔稱作氣缸，氣缸內(nèi)表面為圓柱形。在氣缸內(nèi)作往復運動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構成曲柄連桿機構。因此，當活塞在氣缸內(nèi)作往復運動時，連桿便推動曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時，工作腔的容積也在不斷的由最小變到最大，再由最大變到最小，如此循環(huán)不已。氣缸的頂端用氣缸蓋封閉。在氣缸蓋上裝有進氣門和排氣門，進、排氣門是頭朝下尾朝上倒掛在氣缸頂端的。通過進、排氣門的開閉實現(xiàn)向氣缸內(nèi)充氣和向氣缸外排氣。進、排氣門的開閉由凸輪軸控制。凸輪軸

5、由曲軸通過齒形帶或齒輪或鏈條驅(qū)動。進、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機構。通常稱這種結構形式的配氣機構為頂置氣門配氣機構?，F(xiàn)代汽車內(nèi)燃機無一例外地都采用頂置氣門配氣機構。構成氣缸的零件稱作氣缸體，支承曲軸的零件稱作曲軸箱，氣缸體與曲軸箱的連鑄體稱作機體。二、基本術語1. 工作循環(huán)活塞式內(nèi)燃機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、作功和排氣等四個工作過程組成的封閉過程。周而復始地進行這些過程，內(nèi)燃機才能持續(xù)地作功。2.上、下止點活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處為上止點；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。3.活塞行程上、下止點間的距離 S 稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半

6、徑 R 稱為曲柄半徑。顯然，曲軸每回轉(zhuǎn)一周，活塞移動兩個活塞行程。對于氣缸中心線通過曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機，其 S2R 。4.氣缸工作容積上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。5.內(nèi)燃機排量內(nèi)燃機所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機排量。6.燃燒室容積活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。7.氣缸總容積氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容積。8.壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比 e 。 壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。第三節(jié)

7、往復活塞式內(nèi)燃機工作原理一、四沖程汽油機工作原理四沖程往復活塞式內(nèi)燃機在四個活塞行程內(nèi)完成進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，即在一個活塞行程內(nèi)只進行一個過程。因此，活塞行程可分別用四個過程命名。1.進氣行程 活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時排氣門關閉，進氣門開啟。在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內(nèi)形成一定的真空度?？諝夂推偷幕旌衔锿ㄟ^進氣門被吸入氣缸，并在氣缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。2.壓縮行程進氣行程結束后，曲軸繼續(xù)帶動活塞由下止點移至上止點。這時，進、排氣門均關閉。隨著活塞移動，氣缸容積不斷減小，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。3.作功行程壓縮行程結束時

8、，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃，火焰迅速傳遍整個燃燒室，同時放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹，壓力和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止點移至下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。這時，進、排氣門仍舊關閉。4.排氣行程排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點，此時膨脹過后的燃燒氣體(或稱廢氣)在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外。當活塞到達上止點時，排氣行程結束，排氣門關閉。二、四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機的工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，在各個活塞行程中，進、排氣門的開閉

9、和曲柄連桿機構的運動與汽油機完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油機和汽油機在混合氣形成方法及著火方式上有著根本的差別。1.進氣行程在柴油機進氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈的空氣。2.壓縮行程因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力高。3.作功行程在壓縮行程結束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。因為噴油壓力很高，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈細霧狀。細微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化，并借助于空氣的運動，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度遠高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用

10、下，活塞推動連桿，連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。4.排氣行程排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，燃燒后的廢氣排出氣缸。三、二沖程汽油機工作原理二沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。在四沖程內(nèi)燃機中，常把排氣過程和進氣過程合稱為換氣過程。在二沖程內(nèi)燃機中換氣過程是指廢氣從氣缸內(nèi)被新氣掃除并取代的過程。這兩種內(nèi)燃機工作循環(huán)的不同之處主要在于換氣過程。1.第一行程活塞在曲軸帶動下由下止點移至上止點。當活塞還處于下止點時，進氣孔被活塞關閉，排氣孔和掃氣孔開啟。這時曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣經(jīng)掃氣孔進入氣缸，掃除其中的廢氣。隨著活塞向上止點運動，活塞頭部首先將掃氣孔關閉，掃氣終止。

11、但此時排氣孔尚未關閉，仍有部分廢氣和可燃混合氣經(jīng)排氣孔繼續(xù)排出，稱其為額外排氣。當活塞將排氣孔也關閉之后，氣缸內(nèi)的可燃混合氣開始被壓縮。直至活塞到達上止點，壓縮過程結束。 2.第二行程活塞由上止點移至下止點。在壓縮過程終了時，火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃。燃燒氣體膨脹作功。此時排氣孔和掃氣孔均被活塞關閉，惟有進氣孔仍然開啟?？諝夂推徒?jīng)進氣孔繼續(xù)流入曲軸箱，直至活塞裙部將進氣孔關閉為止。隨著活塞繼續(xù)向下止點運動，曲軸箱容積不斷縮小，其中的混合氣被預壓縮。此后，活塞頭部先將排氣孔開啟，膨脹后的燃燒氣體已成廢氣，經(jīng)排氣孔排出。至此作功過程結束，開始先期排氣。隨后活塞又將掃氣孔開啟，經(jīng)

12、過預壓縮的可燃混合氣從曲軸箱經(jīng)掃氣孔進入氣缸，掃除其中的廢氣，開始掃氣過程。這一過程將持續(xù)到下一個活塞行程中掃氣孔被關閉時為止。四、汽油機與柴油機的比較以上敘述了各類往復活塞式內(nèi)燃機的簡單工作原理，從中可以看出汽油機與柴油機、四沖程與二沖程內(nèi)燃機的若干異同之處。四沖程汽油機與四沖程柴油機的共同點是：1)每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行程，每個行程各占180°曲軸轉(zhuǎn)角，即曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周完成一個工作循環(huán)。2)四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗功行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度要比其他三個行程時大得多，即在一個工作循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為了改善

13、曲軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性，可在曲軸上安裝轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機并使其按一定的工作順序依次進行工作。兩者不同之處是：1)汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續(xù)到進氣和壓縮行程終了，時間較長。柴油機的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小部分作功行程，時間很短。2)汽油機的可燃混合氣用電火花點燃，柴油機則是自燃。所以又稱汽油機為點燃式內(nèi)燃機，稱柴油機為壓燃式內(nèi)燃機。二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機相比具有下列一些特點。1)曲軸每轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)，作功一次。當曲軸轉(zhuǎn)速相同時，二沖程內(nèi)燃機單位時間的作功次數(shù)是四沖程內(nèi)燃機的兩倍。由于曲軸每轉(zhuǎn)一周作功一次，因此曲軸旋轉(zhuǎn)的角速

14、度比較均勻。2)二沖程內(nèi)燃機的換氣過程時間短，僅為四沖程內(nèi)燃機的1/3左右。另外，進、排氣過程幾乎同時進行，利用新氣掃除廢氣，新氣可能流失，廢氣也不易清除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機的換氣質(zhì)量較差。3)曲軸箱換氣式二沖程內(nèi)燃機因為沒有進、排氣門，而使結構大為簡化。為了敘述上的方便和適應習慣上的稱謂， 本軟件用文如不特別說明，則將水冷四沖程往復活塞式內(nèi)燃機簡稱為發(fā)動機。第四節(jié) 發(fā)動機的總體構造 發(fā)動機是一種由許多機構和系統(tǒng)組成的復雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機，要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以

15、下一些機構和系統(tǒng)。汽油機由以下兩大機構和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構，配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。1.曲柄連桿機構曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。 2.配氣機構配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。(如下左圖) 3.冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分

16、熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。4.燃料供給系統(tǒng)汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 5.潤滑系統(tǒng)潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。6.點火系統(tǒng)在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃

17、混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。7.起動系統(tǒng)要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。第二章 機體組及曲柄連桿機構功用：曲柄連桿機構是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)

18、換的傳動機構，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構在作功行程中把活塞的往復運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復直線運動?？偟膩碚f曲柄連桿機構是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。工作條件：發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復運動的線速度相當大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構還受到化學腐蝕作用，并且潤滑困難?？梢?，曲柄連桿機構的工作條件相當惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學腐蝕作用。組成：曲柄連桿機構的主要零

19、件可以分為三組，機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。第一節(jié) 機體組一、機體組的功用及組成現(xiàn)代汽車發(fā)動機機體組主要由機體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸襯墊、主軸承蓋以及油底殼等組成。鑲氣缸套的發(fā)動機，機體組還包括干式或濕式氣缸套。 機體組是發(fā)動機的支架，是曲柄連桿機構、配氣機構和發(fā)動機各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體。氣缸蓋用來封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成燃燒室。另外，氣缸蓋和機體內(nèi)的水套和油道以及油底殼又分別是冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。二、機體1機體材料機體一般用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。最近，在轎車發(fā)動機上采用鋁合金機體的越來越普遍。2機體構造 機體的構造與氣缸排列形式、氣缸結構形式和曲軸箱

20、結構形式有關。氣缸排列形式有3種：直列式、V型和水平對置式。氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃氣的作用并與高速運動的活塞接觸而極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延長氣缸的使用壽命而有不同的氣缸結構形式和表面處理方法。氣缸結構形式也有3種，即無氣缸套式、干氣缸套式和濕氣缸套式。干氣缸套式機體是在一般灰鑄鐵機體的氣缸套座孔內(nèi)壓入或裝入干式氣缸套式氣缸套不與冷卻液接觸。干式氣缸套的外圓表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工，以保證必要的形位精度和便于拆裝。濕氣缸套式機體，其氣缸套外壁與冷卻液直接接觸。用合金鑄鐵制造的濕式氣缸套的壁厚一般為58mm。濕式氣缸套下部用13道耐熱耐油的橡膠密封圈進行密封，防止冷卻液泄漏。

21、濕式氣缸套上部的密封是利用氣缸套裝入機體后，氣缸套頂面高出機體頂面0.050.15mm。風冷發(fā)動機氣缸體結構。由于金屬對空氣的換熱系數(shù)僅是金屬對水的換熱系數(shù)的1/33。因此必須在風冷氣缸的外壁鑄制散熱片，以增加散熱面積，增強散熱能力。按曲軸箱結構形式的不同機體有平底式、龍門式和隧道式3種。 平底式機體的底平面與曲軸軸線齊平。這種機體高度小、質(zhì)量輕、加工方便。但與另外兩種機體相比剛度較差。 龍門式機體是指底平面下沉到曲軸軸線以下的機體機體底平面到曲軸軸線的距離稱作龍門高度。龍門式機體由于高度增加，其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均比平底式機體有顯著提高。機體底平面與油底殼之間的密封也比較簡單。隧道式機體是指

22、主軸承孔不剖分的機體結構。這種機體配以窄型滾動軸承可以縮短機體長度。隧道式機體的剛度大，主軸承孔的同軸度好，但是由于大直徑滾動軸承的圓周速度不能很大，而且滾動軸承價格較貴，因此限制了隧道式機體在高速發(fā)動機上的應用。三、氣缸蓋1氣缸蓋材料氣缸蓋一般都由優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄造，轎車用的汽油機則多采用鋁合金氣缸蓋。2氣缸蓋構造氣缸蓋是結構復雜的箱形零件。其上加工有進、排氣門座孔，氣門導管孔，火花塞安裝孔(汽油機)或噴油器安裝孔(柴油機)。在氣缸蓋內(nèi)還鑄有水套、進排氣道和燃燒室或燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在氣缸蓋上，則氣缸蓋上還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道。水冷發(fā)動機的氣缸蓋有整體式、

23、分塊式和單體式3種結構形式。在多缸發(fā)動機中，全部氣缸共用一個氣缸蓋的，則稱該氣缸蓋為整體式氣缸蓋；若每兩缸一蓋或三缸一蓋，則該氣缸蓋為分塊式氣缸蓋；若每缸一蓋，則為單體式氣缸蓋。風冷發(fā)動機均為單體式氣缸蓋。 3燃燒室當活塞位于上止點時，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。在汽油機氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習慣上稱這些凹坑為燃燒室。在汽油機上廣泛應用的燃燒室有： 1)浴盆形燃燒室，結構簡單，氣門與氣缸軸線平行，進氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦流。2)楔形燃燒室，結構比較緊湊，氣門相對氣缸軸線傾斜，進氣道比較平直，進氣阻力小。壓縮行程終了時能產(chǎn)生擠氣渦流。3)半球形

24、燃燒室，結構最緊湊，燃燒室表面積與其容積之比(面容比)最小。進排氣門呈兩列傾斜布置，氣門直徑較大，氣道較平直?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，不能產(chǎn)生擠氣渦流。4)多球形燃燒室是由兩個以上半球形凹坑組成的，其結構緊湊，面容比小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣門直徑較大，氣道比較平直，且能產(chǎn)生擠氣渦流。5)篷形燃燒室，是近年來在高性能多氣門轎車發(fā)動機上廣泛應用的燃燒室。柴油機的分隔式燃燒室有兩種類型：1)渦流室燃燒室，其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接，在壓縮行程中，空氣從主燃燒室經(jīng)連接通道進入副燃燒室，在其中形成強烈的有組織的壓縮渦流，因此稱副燃燒室為渦流室。燃油順氣流方向噴射。2)預燃室燃燒室，其主、副燃

25、燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接，且截面積較小。在壓縮行程中，空氣在副燃燒室內(nèi)形成強烈的無組織的紊流。燃油迎著氣流方向噴射，并在副燃燒室頂部預先發(fā)火燃燒，故稱副燃燒室為預燃室。四、氣缸襯墊氣缸襯墊的分類及結構按所用材料的不同，氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬復合材料襯墊和全金屬襯墊等多種。 五、 油底殼油底殼的主要功用是儲存機油和封閉機體或曲軸箱。油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。油底殼內(nèi)設有擋板，用以減輕汽車顛簸時油面的震蕩。此外，為了保證汽車傾斜時機油泵能正常吸油，通常將油底殼局部做得較深。油底殼底部設放油螺塞。有的放油螺塞帶磁性，可以吸引機油中的鐵屑。 六、 發(fā)動機的支承發(fā)動機一般

26、通過機體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動機的支承方法，一般有三點支承和四點支承兩種。三點支承可布置成前一后二或前二后一。采用四點支承法時，前后各有兩個支承點。第二節(jié) 曲柄連桿機構一、曲柄連桿機構的功用及組成曲柄連桿機構是發(fā)動機的主要運動機構。其功用是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。曲柄連桿機構由活塞組、連桿組和曲軸飛輪組的零件組成。 二、活塞組(一)活塞1活塞的功用及工作條件活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。此外活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。活塞是發(fā)動機中工

27、作條件最嚴酷的零件。作用在活塞上的有氣體力和往復慣性力。活塞頂與高溫燃氣直接接觸，使活塞頂?shù)臏囟群芨?。活塞在側壓力的作用下沿氣缸壁面高速滑動，由于潤滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴重。2活塞材料現(xiàn)代汽車發(fā)動機不論是汽油機還是柴油機廣泛采用鋁合金活塞，只在極少數(shù)汽車發(fā)動機上采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。3活塞構造活塞可視為由頂部、頭部和裙部等3部分構成。 1)活塞頂部。汽油機活塞頂部的形狀與燃燒室形狀和壓縮比大小有關。大多數(shù)汽油機采用平頂活塞，其優(yōu)點是受熱面積小，加工簡單。采用凹頂活塞，可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。2)活塞頭部。由活塞頂至油環(huán)槽下端面之間的部分稱為活塞頭部。在活塞

28、頭部加工有用來安裝氣環(huán)和油環(huán)的氣環(huán)槽和油環(huán)槽。在油環(huán)槽底部還加工有回油孔或橫向切槽，油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機油，經(jīng)回油孔或橫向切槽流回油底殼?；钊^部應該足夠厚，從活塞頂?shù)江h(huán)槽區(qū)的斷面變化要盡可能圓滑，過渡圓角 R 應足夠大，以減小熱流阻力，便于熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸壁，使活塞頂部的溫度不致過高。在第一道氣環(huán)槽上方設置一道較窄的隔熱槽的作用是隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環(huán)的熱流，使部分熱量由第二、三道活塞環(huán)傳出，從而可以減輕第一道活塞環(huán)的熱負荷，改善其工作條件，防止活塞環(huán)粘結?；钊h(huán)槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。在強化程度較高的發(fā)動機中，第一道環(huán)槽溫度較高，磨損嚴重。為了增強環(huán)

29、槽的耐磨性，通常在第一環(huán)槽或第一、二環(huán)槽處鑲嵌耐熱護圈。在高強化直噴式燃燒室柴油機中，在第一環(huán)槽和燃燒室喉口處均鑲嵌耐熱護圈，以保護喉口不致因為過熱而開裂。3)活塞裙部。 活塞頭部以下的部分為活塞裙部。裙部的形狀應該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導向，氣缸與活塞之間在任何工況下都應保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。此外，裙部應有足夠的實際承壓面積，以承受側向力。活塞裙部承受膨脹側向力的一面稱主推力面，承受壓縮側向力的一面稱次推力面。發(fā)動機工作時，活塞在氣體力和側向力的作用下發(fā)生機械變形，而活塞受熱膨脹時還發(fā)生熱變形。這兩種變形的結果都是使活塞裙部在活塞銷孔軸

30、線方向的尺寸增大。因此，為使活塞工作時裙部接近正圓形與氣缸相適應，在制造時應將活塞裙部的橫斷面加工成橢圓形，并使其長軸與活塞銷孔軸線垂直?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機的活塞均為橢圓裙。 另外，沿活塞軸線方向活塞的溫度是上高下低，活塞的熱膨脹量自然是上大下小。因此為使活塞工作時裙部接近圓柱形，須把活塞制成上小下大的圓錐形或桶形。在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。由于恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連且恒范鋼的熱膨脹系數(shù)只有鋁合金的1/10左右，因此當溫度升高時，在恒范鋼片的牽制下，裙部在活塞銷孔軸線方向的熱膨脹量很小。若將普通碳素鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內(nèi)側形成雙金屬壁，則由于兩種金屬的熱膨脹系

31、數(shù)不同，當溫度升高時雙金屬壁發(fā)生彎曲，而鋼片兩端的距離基本不變，從而限制了裙部的熱膨脹量。因為這種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大，所以稱這種活塞為自動熱補償活塞。 (二)活塞環(huán)1活塞環(huán)的功用及工作條件 活塞環(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種。 氣環(huán)的主要功用是密封和傳熱。保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸內(nèi)的可燃混合氣和高溫燃氣漏入曲軸箱，并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁，避免活塞過熱。油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。活塞環(huán)工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用，并在潤滑不良的條件下在氣缸內(nèi)高速滑動。由于氣缸壁面的形狀誤差，使活塞環(huán)在上下滑動的同時還在環(huán)槽內(nèi)產(chǎn)生徑

32、向移動。這不僅加重了環(huán)與環(huán)槽的磨損，還使活塞環(huán)受到交變彎曲應力的作用而容易折斷。 2活塞環(huán)材料及表面處理 根據(jù)活塞環(huán)的功用及工作條件，制造活塞環(huán)的材料應具有良好的耐磨性、導熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機械強度。目前廣泛應用的活塞環(huán)材料有優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。第一道活塞環(huán)外圓面通常進行鍍鉻或噴鉬處理。多孔性鉻層硬度高，并能儲存少量機油，可以改善潤滑減輕磨損。鉬的熔點高，也具有多孔性，因此噴鉬同樣可以提高活塞環(huán)的耐磨性。 3氣環(huán) 1)氣環(huán)的密封原理：活塞環(huán)在自由狀態(tài)下不是正圓形，其外廓尺寸比氣缸直徑大。當活塞環(huán)裝入氣缸后，在其自身的彈力作用下環(huán)的外圓面與氣缸壁貼緊形成第一

33、密封面，氣缸內(nèi)的高壓氣體不可能通過第一密封面泄漏。高壓氣體可能通過活塞頂岸與氣缸壁之間的間隙進入活塞環(huán)的側隙和徑向間隙中。進入側隙中的高壓氣體使環(huán)的下側面與環(huán)槽的下側面貼緊形成第二密封面，高壓氣體也不可能通過第二密封面泄漏。進入徑向間隙中的高壓氣體只能環(huán)的外圓面與氣缸壁更加貼緊。這時漏氣的惟一通道就是活塞環(huán)的開口端隙。如果幾道活塞環(huán)的開口相互錯開，那么就形成了迷宮式漏氣通道。由于側隙、徑向間隙和端隙都很小，氣體在通道內(nèi)的流動阻力很大，致使氣體壓力迅速下降，最后漏入曲軸箱內(nèi)的氣體就很少了，一般僅為進氣量的0.21.0。 2)氣環(huán)開口形狀： 開口形狀對漏氣量有一定影響。直開口工藝性好，但密封性差；

34、階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30°或45°。3)氣環(huán)的斷面形狀：氣環(huán)的斷面形狀多種多樣，根據(jù)發(fā)動機的結構特點和強化程度，選擇不同斷面形狀的氣環(huán)組合，可以得到最好的密封效果和使用性能。矩形環(huán)斷面為矩形。形狀簡單，加工方便，與氣缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱。但磨合性差，而且在與活塞一起作往復運動時，在環(huán)槽內(nèi)上下竄動，把氣缸壁上的機油不斷地擠入燃燒室中，產(chǎn)生“泵油作用”，使機油消耗量增加，活塞頂及燃燒室壁面積炭。錐面環(huán)，環(huán)的外圓面為錐角很小的錐面。理論上錐面環(huán)與氣缸壁為線接觸，磨合性好，增大了接觸壓力和對氣缸壁形狀的適應能力

35、。當活塞下行時，錐面環(huán)能起到向下刮油的作用。當活塞上行時，由于錐面的油楔作用，錐面環(huán)能滑越過氣缸壁上的油膜而不致將機油帶入燃燒室。錐面環(huán)傳熱性差，所以不用作第一道氣環(huán)。由于錐角很小，一般不易識別，為避免裝錯，在環(huán)的上側面標有向上的記號。 扭曲環(huán)斷面不對稱的氣環(huán)裝入氣缸后，由于彈性內(nèi)力的作用使斷面發(fā)生扭轉(zhuǎn)，故稱扭曲環(huán)。扭曲環(huán)斷面扭轉(zhuǎn)原理?；钊h(huán)裝入氣缸之后，其斷面中性層以外產(chǎn)生拉應力，斷面中性層以內(nèi)產(chǎn)生壓應力。拉應力的合力F1指向活塞環(huán)中心，壓應力合力F2的方向背離活塞環(huán)中心。由于扭曲環(huán)中性層內(nèi)外斷面不對稱，使 F1 與 F2 不作用在同一平面內(nèi)而形成力矩M。在力矩M的作用下，使環(huán)的斷面發(fā)生扭轉(zhuǎn)

36、。若將內(nèi)圓面的上邊緣或外圓面的下邊緣切掉一部分，整個氣環(huán)將扭曲成碟子形，則稱這種環(huán)為正扭曲環(huán)；若將內(nèi)圓面的下邊緣切掉一部分，氣環(huán)將扭曲成蓋子形，則稱其為反扭曲環(huán)。在環(huán)面上切去部分金屬稱為切臺。當發(fā)動機工作時，在進氣、壓縮和排氣行程中，扭曲環(huán)發(fā)生扭曲，其工作特點一方面與錐面環(huán)類似，另一方面由于扭曲環(huán)的上下側面與環(huán)槽的上下側面相接觸，從而防止了環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動，消除了泵油現(xiàn)象，減輕了環(huán)對環(huán)槽的沖擊而引起的磨損。在作功行程中，巨大的燃氣壓力作用于環(huán)的上側面和內(nèi)圓面，足以克服環(huán)的彈性內(nèi)力使環(huán)不再扭曲，整個外圓面與氣缸壁接觸，這時扭曲環(huán)的工作特點與矩形環(huán)相同。梯形環(huán)，斷面為梯形。其主要優(yōu)點是抗粘結性好

37、。當活塞頭部溫度很高時，竄入第一道環(huán)槽中的機油容易結焦并將氣環(huán)粘住。在側向力換向活塞左右擺動時，梯形環(huán)的側隙、徑向間隙都發(fā)生變化將環(huán)槽中的膠質(zhì)擠出。楔形環(huán)的工作特點與梯形環(huán)相似，且由于斷面不對稱，裝入氣缸后也會發(fā)生扭曲。梯形環(huán)多用作柴油機的第一道氣環(huán)。桶面環(huán)，環(huán)的外圓面為外凸圓弧形。其密封性、磨合性及對氣缸壁表面形狀的適應性都比較好。桶面環(huán)在氣缸內(nèi)不論上行或下行均能形成楔形油膜，將環(huán)浮起，從而減輕環(huán)與氣缸壁的磨損。開槽環(huán)，在外圓面上加工出環(huán)形槽，在槽內(nèi)填充能吸附機油的多孔性氧化鐵，有利于潤滑、磨合和密封。頂岸環(huán)，斷面為“L”形。因為頂岸環(huán)距活塞頂面近，作功行程時，燃氣壓力能迅速作用于環(huán)的上側面

38、和內(nèi)圓面，使環(huán)的下側面與環(huán)槽的下側面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封；由于同樣的原因，頂岸環(huán)可以減少汽車尾氣HC的排放量。4油環(huán)1)油環(huán)類型：油環(huán)有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種類型。 2)槽孔式油環(huán)。因為油環(huán)的內(nèi)圓面基本上沒有氣體力的作用，所以槽孔式油環(huán)的刮油能力主要靠油環(huán)自身的彈力。為了減小環(huán)與氣缸壁的接觸面積，增大接觸壓力，在環(huán)的外圓面上加工出環(huán)形集油槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的機油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油底殼。這種油環(huán)結構簡單，加工容易，成本低。 3)槽孔撐簧式油環(huán)。在槽孔式油環(huán)的內(nèi)圓面加裝撐簧即為槽孔撐簧式油環(huán)。一般作為油環(huán)撐簧的有

39、螺旋彈簧、板形彈簧和軌形彈簧三種。這種油環(huán)由于增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力，而使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。 4)鋼帶組合油環(huán)。 其結構形式很多， 鋼帶組合油環(huán)由上、下刮片和軌形撐簧組合而成。撐簧不僅使刮片與氣缸壁貼緊，而且還使刮片與環(huán)槽側面貼緊。這種組合油環(huán)的優(yōu)點是接觸壓力大，既可增強刮油能力，又能防止上竄機油。另外，上下刮片能單獨動作，因此對氣缸失圓和活塞變形的適應能力強。但鋼帶組合油環(huán)需用優(yōu)質(zhì)鋼制造，成本高。 (三)活塞銷 活塞銷材料及結構 活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工。這樣既提高了表面硬

40、度和耐磨性，又保證有較高的強度和沖擊韌性。 活塞銷的結構形狀很簡單，基本上是一個厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓柱形孔加工容易，但活塞銷的質(zhì)量較大；兩段截錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小，且因為活塞銷所受的彎矩在其中部最大，所以接近于等強度梁，但錐孔加工較難。三、連桿組連桿組包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等零件。習慣上常常把連桿體、連桿蓋和連桿螺栓合起來稱作連桿，有時也稱連桿體為連桿。1連桿組的功用 連桿組的功用 是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。2連桿組材料連桿體和連桿蓋由優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼，如45、40Cr、42CrMo或40MnB

41、等模鍛或輥鍛而成。連桿螺栓通常用優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr或35CrMo制造。一般均經(jīng)噴丸處理以提高連桿組零件的強度。3連桿構造 連桿由小頭、桿身和大頭構成。 1) 連桿小頭 小頭的結構形狀取決于活塞銷的尺寸及其與連桿小頭的連接方式。 在汽車發(fā)動機中連桿小頭與活塞銷的連接方式有兩種，即全浮式和半浮式。全浮式活塞銷工作時，在連桿小頭孔和活塞銷孔中轉(zhuǎn)動，可以保證活塞銷沿圓周磨損均勻。為防止活塞銷兩端刮傷氣缸壁 ，在活塞銷孔外側裝置活塞銷擋圈。半浮式活塞銷是用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi)，這時活塞銷只在活塞銷孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動。小頭孔不裝襯套，銷孔中也不裝活塞銷擋圈。 2) 連桿桿身 桿身斷面為工

42、字形，剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。工字形斷面的Y-Y軸在連桿運動平面內(nèi)。有的連桿在桿身內(nèi)加工有油道，用來潤滑小頭襯套或冷卻活塞。如果是后者，須在小頭頂部加工出噴油孔。 3) 連桿大頭 連桿大頭除應具有足夠的剛度外，還應外形尺寸小，質(zhì)量輕，拆卸發(fā)動機時能從氣缸上端取出。連桿大頭是剖分的，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固，為使結合面在任何轉(zhuǎn)速下都能緊密結合，連桿螺栓的擰緊力矩必須足夠大。 結合面與連桿軸線垂直的為平切口連桿，而結合面與連桿軸線成30°60°夾角的為斜切口連桿。平切口連桿體大端的剛度較大，因此大頭孔受力變形較小，而且平切口連桿制造費用較低。汽油機均采用平切口連桿。柴油機連桿既

43、有平切口的也有斜切口的。一般柴油機由于曲柄銷直徑較大，因此連桿大頭的外形尺寸相應較大，欲在拆卸時能從氣缸上端取出連桿體，必須采用斜切口連桿。連桿蓋裝合到連桿體上時須嚴格定位，以防止連桿蓋橫向位移。平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工的圓柱面與精密加工的螺栓孔來實現(xiàn)連桿蓋的定位。斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發(fā)生疲勞破壞。為此，應該采用能夠承受橫向力的定位方法。四、曲軸飛輪組(一)曲軸 1曲軸的功用及工作條件曲軸的功用 是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動汽車的傳動系統(tǒng)和發(fā)動機的配氣機構以及其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲

44、和扭轉(zhuǎn)交變載荷。因此，曲軸應有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強度和剛度；軸頸應有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質(zhì)量應盡量??；對各軸頸的潤滑應該充分。 2曲軸材料 曲軸一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進行精加工?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時金屬消耗量少，機械加工量也少。為提高曲軸的疲勞強度，消除應力集中，軸頸表面應進行噴丸處理，圓角處要經(jīng)滾壓處理。 3曲軸構造 曲軸基本上由若干個單元曲拐構成。一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構成一個單元曲拐。單缸發(fā)動機的曲軸只有一個

45、曲拐，多缸直列式發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)與氣缸數(shù)相同，V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。將若干個單元曲拐按照一定的相位連接起來再加上曲軸前、后端便構成一根曲軸。多數(shù)發(fā)動機的曲軸，在其曲柄臂上裝有平衡重。按單元曲拐連接方法的不同，曲軸分為整體式和組合式兩類。 4曲拐布置與多缸發(fā)動機的工作順序 各曲拐的相對位置或曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機工作順序。當氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后，曲拐布置就只取決于發(fā)動機工作順序。在選擇發(fā)動機工作順序時，應注意以下幾點： 1)應該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠，以減輕主軸承載荷和避免在進氣行程中發(fā)生搶氣現(xiàn)象。 2)各氣缸發(fā)火的間隔時間應該相同。發(fā)

46、火間隔時間若以曲軸轉(zhuǎn)角計則稱發(fā)火間隔角。在發(fā)動機完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應發(fā)火作功一次。對于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動機，其發(fā)火間隔角應為720°/i，即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i 時，就有一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 直列四缸發(fā)動機四行程直列六缸發(fā)動機的發(fā)火順序和曲拐布置：四行程直列六缸發(fā)動機發(fā)火間隔角為720°/6=120°，六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)，發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4。五、汽車發(fā)動機滑動軸承 汽車發(fā)動機滑動軸承有連桿襯套、連桿軸承、主軸承和曲軸止推軸承等。 1連桿軸承和主軸承 連桿軸承和主軸承均承受交變載荷和高速

47、摩擦，因此軸承材料必須具有足夠的抗疲勞強度，而且要摩擦小、耐磨損和耐腐蝕。 連桿軸承和主軸承均由上、下兩片軸瓦對合而成。每一片軸瓦都是由鋼背和減摩合金層或鋼背、減摩合金層和軟鍍層構成，前者稱為二層結構軸瓦，后者稱三層結構軸瓦。鋼背是軸瓦的基體，由13mm厚的低碳鋼板制造，以保證有較高的機械強度。在鋼背上澆鑄減摩合金層，減摩合金材料主要有白合金、銅基合金和鋁基合金。2曲軸止推軸承 汽車行駛時由于踩踏離合器而對曲軸施加軸向推力，使曲軸發(fā)生軸向竄動。過大的軸向竄動將影響活塞連桿組的正常工作和破壞正確的配氣定時和柴油機的噴油定時。為了保證曲軸軸向的正確定位，需裝設止推軸承，而且只能在一處設置止推軸承，

48、以保證曲軸受熱膨脹時能自由伸長。曲軸止推軸承有翻邊軸瓦、半圓環(huán)止推片和止推軸承環(huán)3種形式。 翻邊軸瓦(是將軸瓦兩側翻邊作為止推面，在止推面上澆鑄減摩合金。軸瓦的止推面與曲軸止推面之間留有0.060.25mm的間隙，從而限制了曲軸軸向竄動量。思考題 1為什么說多缸發(fā)動機機體承受拉、壓、彎、扭等各種形式的機械負荷?2無氣缸套式機體有何利弊?為什么許多轎車發(fā)動機都采用無氣缸套式機體?3為什么要對汽油機氣缸蓋的鼻梁區(qū)和柴油機氣缸蓋的三角區(qū)加強冷卻?在結構上如何保證上述區(qū)域的良好冷卻?4曲柄連桿機構的功用如何?由哪些主要零件組成?5為什么要把活塞的橫斷面制成橢圓形，而將其縱斷面制成上小下大的錐形或桶形?

49、6扭曲環(huán)裝入氣缸后為什么會發(fā)生扭曲?正扭曲環(huán)和反扭曲環(huán)的作用是否相同?7若連桿剛度不足，可能發(fā)生何種故障?8曲拐布置形式與發(fā)動機工作順序有何關系?第三章 配氣機構目前，四沖程汽車發(fā)動機都采用氣門式配氣機構。其功用是按照發(fā)動機的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，使新氣進入氣缸，廢氣從氣缸排出。第一節(jié) 配氣機構的功用及組成氣門式配氣機構由氣門組和氣門傳動組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅(qū)動形式等有關?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機均采用頂置氣門，即進、排氣門置于氣缸蓋內(nèi)，倒掛在氣缸頂上。凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式3種。一、凸輪軸下置式配氣機構 凸輪軸

50、置于曲軸箱內(nèi)的配氣機構為凸輪軸下置式配氣機構 。其中氣門組零件包括氣門、氣門座圈、氣門導管、氣門彈簧、氣門彈簧座和氣門鎖夾等；氣門傳動組零件則包括凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、搖臂軸座和氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)?。下置凸輪軸由曲軸定時齒輪驅(qū)動。發(fā)動機工作時，曲軸通過定時齒輪驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當凸輪的上升段頂起挺柱時，經(jīng)推桿和氣門間隙調(diào)整螺釘推動搖臂繞搖臂軸擺動，壓縮氣門彈簧使氣門開啟。當凸輪的下降段與挺柱接觸時，氣門在氣門彈簧力的作用下逐漸關閉。四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，每個氣缸進、排氣一次。這時曲軸轉(zhuǎn)兩周，而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，所以曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比或傳動比為21。二、凸輪軸中置式配氣機構凸

51、輪軸置于機體上部的配氣機構被稱為凸輪軸中置式配氣機構。與凸輪軸下置式配氣機構的組成相比，減少了推桿，從而減輕了配氣機構的往復運動質(zhì)量，增大了機構的剛度，更適用于較高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機。三、凸輪軸上置式配氣機構凸輪軸置于氣缸蓋上的配氣機構為凸輪軸上置式配氣機構(OHC)。其主要優(yōu)點是運動件少，傳動鏈短，整個機構的剛度大，適合于高速發(fā)動機。由于氣門排列和氣門驅(qū)動形式的不同，凸輪軸上置式配氣機構有多種多樣的結構形式。氣門驅(qū)動形式有搖臂驅(qū)動、擺臂驅(qū)動和直接驅(qū)動三種類型。1.搖臂驅(qū)動、單凸輪軸上置式配氣機構凸輪軸推動液力挺柱，液力挺柱推動搖臂，搖臂再驅(qū)動氣門；或凸輪軸直接驅(qū)動搖臂，搖臂驅(qū)動氣門。 2.擺臂驅(qū)動

52、、凸輪軸上置式配氣機構由于擺臂驅(qū)動氣門的配氣機構比搖臂驅(qū)動式剛度更好，更有利于高速發(fā)動機，因此在轎車發(fā)動機上的應用比較廣泛。如CA4883、SH680Q、克萊斯勒A452、奔馳QM615、奔馳M115等發(fā)動機均為單上置凸輪軸(SOHC)擺臂驅(qū)動式配氣機構；而本田B20A、尼桑VH45DE、三菱3G81、富士EJ20等發(fā)動機都是雙上置凸輪軸(DOHC)擺臂驅(qū)動式配氣機構。3.直接驅(qū)動、凸輪軸上置式配氣機構在這種形式的配氣機構中，凸輪通過吊杯形機械挺柱驅(qū)動氣門；或通過吊杯形液力挺柱驅(qū)動氣門。與上述各種形式的配氣機構相比，直接驅(qū)動式配氣機構的剛度最大，驅(qū)動氣門的能量損失最小。因此，在高度強化的轎車發(fā)

53、動機上得到廣泛的應用。如奧迪、捷達、桑塔納、馬自達6、歐寶V6、奔弛320E，還有依維柯8140.01、8140.21等均為直接驅(qū)動式配氣機構。第二節(jié) 配氣定時及氣門間隙一、配氣定時（配氣相位）以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門開閉時刻及其開啟的持續(xù)時間稱作配氣定時。進氣門在進氣行程上止點之前開啟謂之早開。從進氣門開到上止點曲軸所轉(zhuǎn)過的角度稱作進氣提前角，記作 。進氣門在進氣行程下止點之后關閉謂之晚關。從進氣行程下止點到進氣門關閉曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作進氣遲后角，記作 。整個進氣過程持續(xù)的時間或進氣持續(xù)角為180°+ 曲軸轉(zhuǎn)角。一般 0°30°、30°80°

54、;曲軸轉(zhuǎn)角。排氣門在作功行程結束之前，即在作功行程下止點之前開啟，謂之排氣門早開。從排氣門開啟到下止點曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作排氣提前角，記作 。排氣門在排氣行程結束之后，即在排氣行程上止點之后關閉，謂之排氣門晚關。從上止點到排氣門關閉曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作排氣遲后角，記作 。整個排氣過程持續(xù)時間或排氣持續(xù)角為180° 曲軸轉(zhuǎn)角。一般 40°80°、0°30°曲軸轉(zhuǎn)角。由于進氣門早開和排氣門晚關，致使活塞在上止點附近出現(xiàn)進、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱其為氣門重疊。重疊期間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角，它等于進氣提前角與排氣遲后角之和，即 。二、可變配氣定時機構

55、采用可變配氣定時機構可以改善發(fā)動機的性能。發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同，要求不同的配氣定時。這是因為：當發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變時，由于進氣流速和強制排氣時期的廢氣流速也隨之改變，因此在氣門晚關期間利用氣流慣性增加進氣和促進排氣的效果將會不同。例如，當發(fā)動機在低速運轉(zhuǎn)時，氣流慣性小，若此時配氣定時保持不變，則部分進氣將被活塞推出氣缸，使進氣量減少，氣缸內(nèi)殘余廢氣將會增多。當發(fā)動機在高速運轉(zhuǎn)時，氣流慣性大，若此時增大進氣遲后角和氣門重疊角，則會增加進氣量和減少殘余廢氣量，使發(fā)動機的換氣過程臻于完善?？傊臎_程發(fā)動機的配氣定時應該是進氣遲后角和氣門重疊角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高而加大。如果氣門升程也能隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高而加大

56、，則將更有利于獲得良好的發(fā)動機高速性能。三、氣門間隙發(fā)動機在冷態(tài)下，當氣門處于關閉狀態(tài)時，氣門與傳動件之間的間隙稱為氣門間隙。發(fā)動機工作時，氣門及其傳動件，如挺柱、推桿等都將因為受熱膨脹而伸長。如果氣門與其傳動件之間，在冷態(tài)時不預留間隙，則在熱態(tài)下由于氣門及其傳動件膨脹伸長而頂開氣門，破壞氣門與氣門座之間的密封，造成氣缸漏氣，從而使發(fā)動機功率下降，起動困難，甚至不能正常工作。為此，在裝配發(fā)動機時，在氣門與其傳動件之間需預留適當?shù)拈g隙，即氣門間隙。氣門間隙既不能過大，也不能過小。間隙過小，不能完全消除上述弊病；間隙過大，在氣門與氣門座以及各傳動件之間將產(chǎn)生撞擊和響聲。最適當?shù)臍忾T間隙由發(fā)動機制造

57、廠根據(jù)試驗確定。第三節(jié) 氣門組一、氣門1.氣門的工作條件氣門的工作條件非常惡劣。首先，氣門直接與高溫燃氣接觸，受熱嚴重，而散熱困難，因此氣門溫度很高。其次，氣門承受氣體力和氣門彈簧力的作用，以及由于配氣機構運動件的慣性力使氣門落座時受到?jīng)_擊。第三，氣門在潤滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在氣門導管內(nèi)作高速往復運動。此外，氣門由于與高溫燃氣中有腐蝕性的氣體接觸而受到腐蝕。2.氣門材料進氣門一般用中碳合金鋼制造，如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門則采用耐熱合金鋼制造，如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。3.氣門構造汽車發(fā)動機的進、排氣門均為菌形氣門，由氣門頭部和氣門桿兩部分構成。氣門頂面有平頂、凹頂和凸頂?shù)刃螤睢Ｄ壳皯米疃嗟氖瞧巾敋忾T，其結構簡單，制造方便，受熱面積小，進、排氣門都可采用。 氣門與氣門座或氣門座圈之間靠錐面密封。氣門錐面與氣門頂面之間的夾角稱為氣門錐