【文章內(nèi)容簡介】 多數(shù)汽油機(jī)采用平頂活塞，其優(yōu)點是受熱面積小，加工簡單。采用凸頂活塞，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣作用。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(jī)的壓縮比。 柴油機(jī)活塞頂部形狀取決于混合氣形成方式和燃燒室形狀。在分隔式燃燒室柴油機(jī)的活塞頂部設(shè)有形狀不同的淺凹坑，以便在主燃燒室內(nèi)形成二次渦流，增進(jìn)混合氣形成與燃燒。柴油機(jī)還有另一類燃燒室，稱為直噴式燃燒室。其全部容積都集中在氣缸內(nèi)，且在活塞頂部設(shè)有深淺不一、形狀各異的燃燒室凹坑。在直噴式燃燒室的柴油機(jī)中， 噴油器 將燃油直接噴入燃燒室凹坑內(nèi)，使其與運動氣流相混合，形成可燃混合氣并燃燒。 （ 2）活塞頭部 活塞頂部至活塞第一道氣環(huán)之間的部分，用來承受氣體壓力和傳遞熱量。 （ 3）活塞槽部 由活塞頭部以下活塞環(huán)槽部的部分稱為活塞槽部。在活塞槽部用來安裝氣環(huán)和油環(huán)，起到密封和傳熱的作用，汽油機(jī)一般有三個環(huán)槽，其中為兩個氣環(huán)槽和一個油環(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(jī)油，經(jīng)回油孔或橫向切槽流回油底殼。而柴油機(jī)由于壓縮比比較高，安裝了四個環(huán)槽，其中有三個為氣環(huán)槽，一個為油環(huán)槽。 活塞環(huán)槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。在強(qiáng)化程度較高的發(fā)動機(jī)中，第一道環(huán)槽溫度較高，磨損嚴(yán)重。為了增強(qiáng)環(huán)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(hù)圈。 （ 3）活塞裙部 活塞裙部是指從油環(huán)槽以下的活塞部分?；钊共康男螤顟?yīng)該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導(dǎo)向的作用，其次，活塞裙部使氣缸與活塞之間在任何工況下都應(yīng)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(yīng)有足夠的實際承壓面積，以承受側(cè)向力。 發(fā)動機(jī)工作時，活塞在氣體力和側(cè)向力的作用下發(fā)生機(jī)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(jié)果都是使活塞裙部在活塞銷孔軸線方向及活塞頂部的尺寸增大。因此，為了使活塞在正常工作溫度時保持較均勻的間隙，避免出現(xiàn)在氣缸內(nèi)卡死或加大磨損的現(xiàn)象，所以 : 1） 預(yù)先冷狀態(tài)下把活塞裙部加工成特定的形狀 2） 預(yù)先給活塞裙部開槽 3） 在活塞裙部鑄入熱膨脹系數(shù)低的恒范鋼片。 4） 實現(xiàn)活塞冷卻 5） 采用活塞銷孔偏移結(jié)構(gòu)。 活塞環(huán)： 活塞環(huán)是具有彈性開口的環(huán)，活塞環(huán)可分氣環(huán)和油環(huán)兩種。 （ 1）氣環(huán) 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?xì)饴┤肭S箱，并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁，避免活塞過熱。 氣環(huán)的密封原理： 當(dāng)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(jìn)入活塞環(huán)的 側(cè)隙和徑向間隙中。進(jìn)入側(cè)隙中的高壓氣體使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)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(jìn)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。最后漏入曲軸箱內(nèi)的氣體就很少了，一般僅為進(jìn)氣量的 ％～ ％。 氣環(huán)的種類： 氣環(huán)的按斷面的形狀可分為矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)、和桶面環(huán)等 （ 2）油環(huán) 油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機(jī)油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。既可以防止 機(jī)油竄入汽缸燃燒，又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，同時還可以起到封氣的輔助作用。 油環(huán)種類： 油環(huán)分 普通油環(huán) 和 組合油環(huán) （鋼片組合油環(huán)、螺旋撐簧油環(huán)）兩種。 普通油環(huán)：這種油環(huán)應(yīng)用最廣泛，在環(huán)的外表面中間有環(huán)形槽，槽中鉆有長方形或圓形小孔，刮下的機(jī)油經(jīng)小孔流回油底殼，以便減少環(huán)與氣缸壁的接觸面積，提高接觸壓力。 組合油環(huán)： 1）鋼片組合油環(huán)，這種油環(huán)由襯環(huán)、刮片環(huán)組成。它具有對缸壁接觸壓力高而均勻、刮油能力強(qiáng)、密封良好、使用壽命長等優(yōu)點 。但其加工費時，成本高 2）螺旋撐簧油環(huán)，這種油環(huán)是在普通油環(huán)內(nèi)徑環(huán)面內(nèi)安裝一個螺旋彈簧，以增加對缸壁的接觸壓力，當(dāng)油環(huán)磨損后彈簧能夠自動補(bǔ)償，使油環(huán)仍能保持良好的刮油性能。這種油環(huán)制造和安裝較方便。 活塞銷： （ 1）活塞銷功用和工作條件 活塞銷用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿或相反?；钊N在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且由于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動角度不大，難以形成潤滑油膜，因此潤滑條件較差。為此活塞銷必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性，質(zhì)量盡可能小，銷與銷孔應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好的表面質(zhì)量。 （ 2）活塞銷內(nèi)孔形狀分類 活塞銷內(nèi)孔形狀分為三類，分別為：圓柱形、兩段截錐形、組合形。 （ 3）活塞銷的連接方式 活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接方式有兩種，分別全浮式和半浮式。 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(xí)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。 連桿組的功用及工作條件 : 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(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復(fù)運動；連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動，因此在發(fā)動機(jī)工作時連桿作復(fù)雜的平面運動。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲等交變負(fù)荷。最大壓縮載荷出現(xiàn)在作功行程下止點附近，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣行程上止點附近。因此，連桿體和連桿蓋一般采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼作為其材料。 連桿構(gòu)造 ： 連桿由小頭、桿身和大頭等部分構(gòu)成。 （ 1） 連桿小頭 小頭的結(jié)構(gòu)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(jī)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 。 （ 2）連桿桿身 桿身斷面為工字形，剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。工字形斷面的 YY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 連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，連桿大頭除應(yīng)具有足夠的剛度外，還應(yīng)外形尺寸小，質(zhì)量輕，拆卸發(fā)動機(jī)時能從氣缸上端取出。連桿大頭分為整體式和分開式，而分開式連桿大頭又分為 平分式 和 斜分式 兩種。 （ 4）連桿螺栓 連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，工作時連桿螺栓承受交變載荷，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量增大連桿螺栓的彈性，而在加工方面要精細(xì)加工過渡圓角，消除應(yīng)力集中，以提高其抗疲勞強(qiáng)度。連桿螺栓用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造。 （ 5）連桿軸瓦 連桿大頭內(nèi)的瓦片式滑動軸承稱為連桿軸瓦。軸瓦分為上下兩個半片，在自由狀態(tài)下非半圓形，通過安裝如連桿大頭內(nèi)時，可過剩，所以兩個瓦片均勻的緊貼在大頭壁孔上，軸瓦材料目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有減磨合金層，因此在連桿工作時具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱能力。 V型發(fā)動機(jī)連桿： V型發(fā)動機(jī)左右兩個氣缸的連桿安裝在同一個曲柄銷上，其結(jié)構(gòu)隨安裝形式可分為 并列連桿 、主副連桿 、叉式連桿 。 1)并列連桿 兩個完全相同的連桿一前一后并列地安裝在同一個曲柄銷上。連桿結(jié)構(gòu)與上述直列式發(fā)動機(jī)的連桿基本相同。并列連桿的優(yōu)點是前后連桿可以通用，左右兩列氣缸的活塞運動規(guī)律相同。缺點是兩列氣缸沿曲軸縱向須相互錯開一段距離，從而增加了曲軸和發(fā)動機(jī)的長度。 ? 2)主副連桿 一個主連桿一個副連桿組成主副連桿，副連桿通過銷軸鉸接在主連桿體或主連桿蓋上。主連桿大頭安裝在曲軸的曲柄銷上。兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律和上止點位置均不相同。采用主副連桿的 V型發(fā)動機(jī)，其兩列氣缸不需要 ? 3)叉形連桿 指一列氣缸中的連桿大頭為叉形；另一列氣缸中的連桿與普通連桿類似，只是大頭的寬度較小，一般稱其為內(nèi)連桿。叉形連桿的優(yōu)點是兩列氣缸中活塞的運動規(guī)律相同，兩列氣缸無需錯開。缺點是叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難，維修也不方便，且大頭剛度較差。 (2)曲軸飛輪組件 曲軸飛輪組件主要由曲軸、飛輪及其他一些附件組成。 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(jī)的配氣機(jī)構(gòu)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，承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。因此，曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度；軸頸應(yīng)有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質(zhì)量應(yīng)盡量??；對各軸頸的潤滑應(yīng)該充分。 （ 2）曲軸材料 曲軸一般由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(jìn)行精加工。現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。 （ 3）曲軸構(gòu)造 曲軸一般由主軸頸、曲柄銷、曲柄臂、平衡重塊、主軸瓦等組成，一般由兩個主軸頸、一個曲柄銷、兩個曲柄臂組成一個曲柄，單缸發(fā)動機(jī)的曲軸只有一個曲柄，多缸直列式發(fā)動機(jī)曲軸的曲柄數(shù)與氣缸數(shù)相同， V型發(fā)動機(jī)曲軸的曲柄數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 1）主軸頸 主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是 全支承曲軸 ，另一種是非全支承曲軸 。 2）曲柄銷 曲柄銷也叫連桿軸頸，是曲軸與連桿的連接部分。 3）曲柄臂 曲柄臂是主軸頸與曲柄銷的連接部分。一般為了平衡慣性力，曲柄臂處一般鑄有平衡重塊，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 4）曲軸前端及曲軸軸向定位 定時齒輪 起動爪 甩油盤 止推片 滑動推力軸承 滑動推力軸承 帶輪 （ 4）曲柄布置與多缸發(fā)動機(jī)的工作順序 各曲柄的相對位置或曲柄布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機(jī)工作順序。當(dāng)氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后，曲柄布置就只取決于發(fā)動機(jī)工作順序。 在選擇發(fā)動機(jī)工作順序時，應(yīng)注意以下幾點： 1）應(yīng)該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠(yuǎn)，以減輕主軸承載荷和避免在進(jìn)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(yīng)該相同。發(fā)火間隔時間若以曲軸轉(zhuǎn)角計則稱發(fā)火間隔角。對于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動機(jī)，其發(fā)火間隔角應(yīng)為 720176。 /i 3） V型發(fā)動機(jī)左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。 以四沖程直列四缸發(fā)動機(jī)為例 ， 其發(fā)火間隔角為 720176。 /4＝ 180176。 。 4個曲柄在同一平面內(nèi)。發(fā)動機(jī)工作順序為 1342或 1243，其工作循環(huán)見表： 若以四行程直列六缸發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序和曲柄布置：四行程直列六缸發(fā)動機(jī)發(fā)火間隔角為 720176。 / 6=120176。 ，六個曲柄分別布置在三個平面內(nèi)，發(fā)火順序是 153624或 142635，其工作循環(huán)表見表： 四沖程 V型六缸發(fā)動機(jī)的發(fā)火間隔角為 720176。 /6 ， 3個曲柄互成 120176。 。工作順序 R1L3R3L2R2L1。面對發(fā)動機(jī)的冷卻風(fēng)扇，右列氣缸用 R表示，由前向后氣缸號分別為 R R R3；左列氣缸用 L表示，氣缸號分別為 L L2和 L3，工作循環(huán)見表： 四沖程 V8發(fā)動機(jī)的發(fā)火間隔角為 720176。 /8＝90176。 , 4個曲柄互成 90176。 。工作順序基本上有兩種：R1L1R4L4L2R3L3R2和 L1R4L4L2R3R2L3R1 曲軸扭轉(zhuǎn)減振器 當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，曲軸在周期性變化的轉(zhuǎn)矩作用下，各曲柄之間發(fā)生周期性相對扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)振動，簡稱扭振。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)的自振頻率相同或成整數(shù)倍時，就會發(fā)生共振。共振時扭轉(zhuǎn)振幅增大，并導(dǎo)致傳動機(jī)構(gòu)磨損加劇，發(fā)動機(jī)功率下降，甚至使曲軸斷裂。為了消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)多在扭轉(zhuǎn)振幅最大的曲軸前端裝置扭轉(zhuǎn)減振器。汽車發(fā)動機(jī)多采用橡膠扭轉(zhuǎn)減振器、硅油扭轉(zhuǎn)減振器和硅油 橡膠扭轉(zhuǎn) 1 減振器殼體與曲軸連接，減振器殼體與扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量粘結(jié)在硫化橡膠層上。發(fā)動機(jī)工作時，減振器殼體與曲軸一起振動，由于慣性質(zhì)量滯后于減振器殼體，因而在兩者之間產(chǎn)生相對運動，使橡膠層來回揉搓，振動能量被橡膠的內(nèi)摩擦阻尼吸收，從而使曲軸的