【正文】 包括：火力岸、活塞頂、活塞銷孔、活塞裙部和活塞環(huán)區(qū)。活塞的頂部稱為活塞頂。活塞頂充當(dāng)燃燒室的底部，承受很高的溫度和壓力。在活塞環(huán)區(qū)，各種活塞環(huán)可以確?；钊蜌飧妆谥g有良好的密封。活塞環(huán)應(yīng)能阻止燃燒氣體進(jìn)入曲軸箱，同時(shí)阻止機(jī)油進(jìn)入燃燒室?；钊h(huán)區(qū)上方的邊緣可達(dá)到很高的溫度，所以稱為火力岸。活塞裙部在缸孔中引導(dǎo)活塞。活塞銷孔用于固定連接活塞與連桿的活塞銷?；钊N由卡環(huán)固定在活塞內(nèi)或通過冷縮安裝法裝入連桿的小端孔中?；钊奶匦? 火力岸 2 活塞頂3 活塞銷孔 4 公稱直徑5 裙部 6 活塞環(huán)區(qū)長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)21活塞的類型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞通常由鋁合金制成，可以采用鑄造或沖壓加工。單一金屬全裙式活塞有些活塞通過嵌入鋼帶或支撐來控制熱膨脹，有的通過活塞中預(yù)先設(shè)計(jì)的縫隙控制熱膨脹的大小。在負(fù)荷特別高的區(qū)域，還可以采用特殊鑄鐵制成的一體化部件進(jìn)行加強(qiáng)。有的活塞還帶有冷卻油道，可以通過機(jī)油噴嘴對(duì)活塞頂噴射機(jī)油進(jìn)行冷卻。帶有橫向縫隙的抗熱變形活塞1 整體鑄造鋼支撐2 橫向縫隙 作用于活塞的力汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在做功行程中，作用于活塞頂?shù)娜紵龎毫梢愿哌_(dá)60 巴。在這么大的負(fù)荷下，活塞被壓向與曲柺相對(duì)的氣缸壁，這種情況會(huì)使活塞的單側(cè)過度磨損。這意味著活塞在壓縮行程中不僅僅要承受燃燒壓力產(chǎn)生的沖擊，還要承受氣缸的負(fù)載側(cè)的壓力。為了抵消這種作用，將活塞銷的軸線從活塞中心向處于大負(fù)載的一側(cè)略微偏移（約活塞直徑的1%–2%），稱為活塞銷偏置。作用于帶偏置活塞銷活塞上的1 活塞銷軸線2 活塞銷偏置3 活塞軸線4 處于壓縮負(fù)載下的活塞側(cè)活塞上的熱負(fù)載長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)22發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞裙部的溫度可達(dá)到150℃，活塞頂則高達(dá)350℃。這種不均勻的受熱也會(huì)導(dǎo)致活塞熱膨脹的不均勻，如果不采取應(yīng)對(duì)措施，將導(dǎo)致活塞在氣缸中卡滯。活塞是按正常工作溫度下為圓柱形設(shè)計(jì)的。為了補(bǔ)償活塞各點(diǎn)熱膨脹的差異，常溫下活塞的截面被設(shè)計(jì)成橢圓形，與活塞銷軸線垂直的直徑較大。另外，在常溫下活塞由下向上略帶錐度，以平衡活塞頂部位較大的熱膨脹。活塞冷態(tài)時(shí)的形狀1 活塞頂直徑2 活塞裙部下端直徑3 活塞銷方向直徑4 垂直于活塞銷的直徑活塞環(huán)活塞與氣缸壁之間存在微小的間隙，以允許工作的熱膨脹。由于這個(gè)間隙的存在，必須使用氣環(huán)來防止壓縮的可燃混合氣和/或高壓燃燒廢氣從燃燒室泄漏到缸體的下部。油環(huán)用來控制氣缸壁上的潤滑油（油膜厚度）。這些活塞環(huán)的另一個(gè)重要功能是通過把熱量傳導(dǎo)到氣缸壁來起到冷卻活塞的作用。因此，活塞環(huán)必須與氣缸壁緊密貼合，所以，活塞環(huán)設(shè)計(jì)成具有向外擴(kuò)張的能力（張緊力）。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)23 有兩種類型的活塞環(huán)：靠近活塞頂部的兩道活塞環(huán)稱為壓縮環(huán)或氣環(huán)，它們的目的是為燃燒室提供最大的氣密密封。下部的活塞環(huán)為油環(huán)，油環(huán)的作用是阻止機(jī)油進(jìn)入燃燒室。壓縮環(huán)有各種型式，其中包括矩形環(huán)（易于制造）及內(nèi)倒角環(huán)和錐面環(huán)（由于二者與氣缸壁的接觸面積小，磨得較快，所以可以縮短磨合期）。其他種類的壓縮環(huán)還有梯形環(huán)（不卡在槽內(nèi)）、L形環(huán)（接觸壓力隨燃燒壓力增加而加大）和階梯環(huán)（具有額外的刮油作用）。還有各種型式的油環(huán)，包括帶槽油環(huán)（帶通向環(huán)槽的油道）和帶有各種撐簧的油環(huán)?；钊h(huán)由鑄鐵或高質(zhì)合金鋼制成。它們可通過鍍硬鉻來提高抗腐蝕能力和耐磨性。連桿連桿連接活塞與曲軸，因此，它會(huì)受到極其劇烈的反復(fù)拉伸、壓縮和變形載荷。連桿的雙T 字形截面使其具有所需的剛性。連桿通常采用鋼材鍛造并經(jīng)熱處理制成。小型發(fā)動(dòng)機(jī)還可能使用高強(qiáng)度鋁合金連桿。連桿主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)抗彎的柄身，柄身的兩端分別連接活塞銷和曲軸，與活塞銷連接的一端孔徑較小，長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)24稱為連桿小端；另一端則稱為大端，連桿大端裝有可在曲軸軸頸上轉(zhuǎn)動(dòng)的軸瓦。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)25曲軸曲軸的主要作用是將連桿的直線作用力轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。曲軸還可用來驅(qū)動(dòng)油泵、燃料泵、發(fā)電機(jī)、配氣機(jī)構(gòu)和分電器及水泵和其他輔助設(shè)備。曲軸裝于氣缸體的曲軸箱中。在很大程度上，發(fā)動(dòng)機(jī)的型式和氣缸數(shù)決定曲軸的形狀和軸承數(shù)。曲軸軸頸排在一條軸線上。它們用來支撐曲軸箱中的曲軸。固定連桿的曲柄銷（曲軸軸頸）位于曲軸的四周。根據(jù)氣缸數(shù)和點(diǎn)火次序排列。發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)通過機(jī)油孔向連桿大端軸承提供機(jī)油。曲軸分整體式和組合式。轎車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用整體式曲軸。曲軸會(huì)受到各種各樣的力。活塞的力產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。內(nèi)燃機(jī)工作產(chǎn)生的力通過活塞不均勻地傳給曲軸。由此產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，極端情況下還會(huì)損壞曲軸。因此，曲軸必須經(jīng)過精心平衡。這可通過去掉配重上的一些材料（鉆平衡孔）來達(dá)到平衡。發(fā)動(dòng)機(jī)后部被螺栓固定在曲軸上的飛輪也有助于發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)減振器也有助于減小前端的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。制造曲軸的材料可以是球墨鑄鐵或鉻釩鉬合金鋼，經(jīng)鑄造或鍛造和熱處理制成。鍛造使曲軸材料中形成完整的纖維形態(tài)。這可增加曲軸的強(qiáng)度。曲柄軸頸和主軸頸軸承的表面經(jīng)過表面硬化和研磨。曲軸軸承曲軸由其軸承支撐和導(dǎo)向。曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力必須應(yīng)盡可能小。曲軸軸承是帶多鍍層的分開式軸瓦。其中一個(gè)軸瓦還必須阻止曲軸軸向移動(dòng)。該軸承稱為止推軸承。軸瓦與曲軸之間的間隙正確與否直接關(guān)系到它們的壽命長短。軸瓦生產(chǎn)廠商對(duì)軸承間隙有具體規(guī)定。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)26曲軸必須有足夠的間隙供給潤滑油。然而，如果間隙過大，潤滑油容易從軸承處逸出，導(dǎo)致潤滑不足和軸承嚴(yán)重?fù)p壞。軸瓦由油泵供給的壓力油進(jìn)行潤滑。轉(zhuǎn)動(dòng)的軸頸在一層可以阻止金屬部件相互接觸的油膜上運(yùn)轉(zhuǎn)。（這有點(diǎn)像輪胎在濕滑路面行駛的情況：輪胎浮在一層無法排出的水膜上）。飛輪功用貯存和能量：在作功行程貯存能量，用以完成其它三個(gè)行程，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。利用飛輪上的齒圈起動(dòng)時(shí)傳力。將動(dòng)力傳給離合器?？朔虝旱某?fù)荷。構(gòu)造（如圖所示）飛輪為一外緣有齒圈的鑄鐵圓盤。有的飛輪上有一缸上止點(diǎn)記號(hào)和點(diǎn)火提前角刻度線（汽油機(jī)）或供油提前角刻度線（柴油機(jī)），以便調(diào)整和檢驗(yàn)點(diǎn)火正時(shí)，供油提前角和氣門間隙。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)27三、配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作過程的需要，定時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī))或空氣(柴油機(jī))得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)排出氣缸。類型配氣機(jī)構(gòu)多采用頂置式氣門。根據(jù)凸輪軸的位置分為下置式、中置式和上置式。以上置凸輪軸式配氣機(jī)構(gòu)為例：組成；其組成主要有氣門驅(qū)動(dòng)組和氣門組兩大部分，如圖所示。氣門驅(qū)動(dòng)組：氣門驅(qū)動(dòng)組是從正時(shí)齒輪開始至推動(dòng)氣門動(dòng)作的所有零件。主要由正時(shí)齒輪、凸輪軸、氣門挺柱、調(diào)整螺釘和鎖緊螺母、搖臂、搖臂軸、搖臂軸支架等組成。其功用是定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門使其開閉。氣門組：主要由氣門鎖片、氣門彈簧座、氣門彈簧、氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座等組成。其功用主要是維持氣門的關(guān)閉。 長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)28氣門氣門負(fù)責(zé)在交換氣體時(shí)打開進(jìn)氣和排氣孔，在壓縮行程和做功行程盡可能關(guān)緊進(jìn)氣和排氣孔。在此過程中，它們需經(jīng)受極度高溫。雖然進(jìn)氣門受到流入氣缸的新鮮氣體的冷卻，但它的溫度仍高達(dá)500℃。排氣門因正處于熾熱燃燒氣體的通道上，溫度能高達(dá)800℃（氣門頭處）。由于排氣門溫度太高，通常會(huì)在排氣門內(nèi)填充鈉。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)鈉填充物會(huì)熔化。移動(dòng)的熔化物質(zhì)能將熱從氣門頭帶到氣門桿，從而傳給氣缸蓋。這可將氣門頭處的溫度降低100℃左右。氣門型式1 雙金屬（鈉）氣門2 單金屬氣門3 氣門鎖止凹槽4 氣門桿5 氣門頭6 氣門錐面7 氣門鎖止器8 鈉填充物9 護(hù)甲由于氣門會(huì)受到極大的機(jī)械應(yīng)力，所以在氣門錐面和氣門桿的末端鍍有高強(qiáng)度合金。這種涂層稱為護(hù)甲。氣門桿末端的鎖止槽能夾住支撐氣門彈簧座的氣門鎖止器。–2 mm 寬。氣門座可直接在氣缸蓋上加工，或可將一個(gè)氣門座鑲座壓入氣缸蓋。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)29凸輪軸凸輪軸操縱氣門。它由曲軸驅(qū)動(dòng)，并以曲軸一半的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。正時(shí)齒輪、正時(shí)鏈或帶齒正時(shí)皮帶都用于驅(qū)動(dòng)凸輪軸。每缸僅帶兩個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)缸排通常僅需要一個(gè)凸輪軸。對(duì)于多數(shù)多氣門發(fā)動(dòng)機(jī)，或其他氣門排兩排的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，每個(gè)缸排需要兩根凸輪軸。凸輪軸凸輪軸或者用鋼鍛造而成，或者用黑色回火鑄鐵或者球墨鑄鐵制成。凸輪的形狀決定氣門啟閉時(shí)間的長短、啟閉程度的大小和啟閉速度的快慢。凸輪的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性有重要影響。尖形凸輪可增大氣門升程。但氣門保持完全打開的時(shí)間則很短。帶有陡直側(cè)面的凸輪啟閉氣門的時(shí)間較短，但保持完全打開的時(shí)間較長。側(cè)面陡直的凸輪使氣體的吞吐量較大。側(cè)面陡直的凸輪所受到的應(yīng)力比尖形凸輪大。凸輪的形狀常常是不對(duì)稱的。它們有一個(gè)圓的上升面（使氣門緩慢打開）和一個(gè)陡直的下降面（使氣門保持較長的打開時(shí)間，然后迅速關(guān)閉）。凸輪形狀1 尖形凸輪2 帶有陡直側(cè)面的不對(duì)稱凸輪3 下降面4 上升面挺柱挺柱將凸輪的上升運(yùn)動(dòng)傳給氣門桿。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同型式，氣門挺柱有的是直接將上升運(yùn)動(dòng)傳給氣門，有的則通過指狀隨動(dòng)臂、氣門搖臂或頂桿和搖臂來傳遞。挺柱的另一個(gè)作用是保護(hù)氣門桿不受側(cè)推力的影響。這是因?yàn)橥χ芨咨w內(nèi)導(dǎo)管的導(dǎo)引，可以平衡一部分推力。挺柱有兩種不同類型：機(jī)械式挺柱和液壓挺柱。機(jī)械挺柱長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)30機(jī)械挺柱在凸輪和氣門之間傳遞運(yùn)動(dòng)。因發(fā)動(dòng)機(jī)型式而異，可能會(huì)有其他零件參與傳動(dòng)。推動(dòng)氣門的各部件之間的間隔量稱為氣門間隙。OHC 和DOHC 發(fā)動(dòng)機(jī)所用的筒式挺柱提供了一種調(diào)節(jié)氣門間隙的方法，凸輪軸和挺柱之間的間隙可通過選用厚度不同的墊片來調(diào)整。液壓挺柱液壓梃柱不僅傳遞運(yùn)動(dòng)，還可以抵消氣門間隙的變化。液壓挺柱可以補(bǔ)償因熱膨脹和磨損引起的尺寸變化，不需調(diào)整。液壓挺柱工作原理液壓挺柱就像一個(gè)可膨脹的筒。構(gòu)成筒外壁的兩個(gè)部件稱為推力元件和導(dǎo)向套。工作腔中心的壓縮彈簧將筒撐至其最大尺寸。（參閱圖解）挺柱腔通過小孔與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油油路相連。挺柱有一個(gè)凹槽，壓力機(jī)油通過這個(gè)凹槽可流入挺柱中心的儲(chǔ)油室。當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)離挺柱時(shí)，推力元件上的負(fù)載消除，推力元件被壓縮彈簧向上壓。這使挺柱與凸輪之間保持接觸。推力元件向上的運(yùn)動(dòng)使工作腔內(nèi)形成真空。這將打開腔內(nèi)的單向閥，使機(jī)油從儲(chǔ)油室流入工作腔。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)31當(dāng)凸輪將挺柱壓下時(shí)，作用在推力元件上的壓力將單向閥關(guān)閉。將挺柱工作腔中的機(jī)油通路截?cái)唷C(jī)油在密閉的工作腔內(nèi)不能被壓縮。因此，當(dāng)凸輪向挺柱施壓時(shí)，挺柱就像一個(gè)剛性接頭，將氣門頂開。氣門間隙在搖臂與凸輪之間留有合適的間隙[ mm（ in）]，這樣能夠保證凸輪舉升運(yùn)動(dòng)過程中氣門相關(guān)零件的膨脹、收縮或磨損不會(huì)引起氣門在氣門座處的配合不嚴(yán)密。這個(gè)間隙稱為氣門間隙。如果氣門間隙太大或太小，氣門正時(shí)將被改變，導(dǎo)致對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不利影響。如果氣門間隙太小，氣門將不能與氣門座緊密配合，這將導(dǎo)致壓縮不足。如果氣門間隙太大，氣門打開時(shí)它的端面被強(qiáng)烈拍擊，會(huì)產(chǎn)生噪音（稱為搖臂或氣門挺桿噪音）。長安轎車技術(shù)入門級(jí)自學(xué)教材 汽車基礎(chǔ)知識(shí)32第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、概述發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)的作用是使進(jìn)排氣與氣缸內(nèi)活塞的上下運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。這是通過使缸體內(nèi)的曲軸與缸蓋內(nèi)的凸輪軸保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)完成的。氣門打開和關(guān)閉的時(shí)間以曲軸轉(zhuǎn)角表示。二、配氣機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)型式凸輪軸有多種驅(qū)動(dòng)方式。配氣機(jī)構(gòu)可以通過以下方式驅(qū)動(dòng)：－ 正時(shí)齒輪－ 正時(shí)鏈－ 正時(shí)皮帶由于四行程