结构
配气机构和曲柄连杆机构
发动机是由曲柄连杆机构和配气机构两大机构,以及冷却、润滑、点火、燃料供给、启动系统等五大系统组成。主要部件有气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。往复活塞式内燃机的工作腔称作汽缸,汽缸内表面为圆柱形。在汽缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接,连杆的另一端则与曲轴相连,曲轴由气缸体上的轴承支承,可在轴承内转动,构成曲柄连杆机构。活塞在汽缸内作往复运动时,连杆推动曲轴旋转。反之,曲轴转动时,连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动,并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。曲轴每转一周,活塞上、下各运行一次,汽缸的容积在不断的由小变大,再由大变小,如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭。汽缸盖上装有进气门和排气门。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴驱动。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮驱动。汽车发动机
单缸发动机的基本结构1—油底壳 | 8—活塞 | 15—排气门 | 22—点火开关 |
| | 16—凸轮轴 | |
3—曲轴 | 10—汽缸 | 17—高压线 | 24—火花塞 |
| 11—汽缸盖 | | 25—进气门 |
5—同步带 | 12—排气管 | 19—空气滤清器 | 26—蓄电池 |
6—曲轴箱 | 13—凸轮轴同步带轮 | 20—化油器 | 27—飞轮 |
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曲柄连杆机构
在做功行程时,曲柄连杆机构将燃料燃烧以后产生的气体压力,经过活塞、连杆转变为曲轴旋转的转矩;然后,利用飞轮的惯性完成进气、压缩、排气3个辅助行程。曲柄连杆机构由气缸体曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组3部分组成。 一、气缸体曲轴箱组
浇铸完成的气缸体
气缸体和曲轴箱通常铸成一体,统称为气缸体,它是发动机的外壳及装配基础,一般采用优质合金铸铁或铝合金制成。气缸体内呈圆柱形的空间称为气缸,气缸表面称为气缸壁。气缸是气体交换、燃烧的场所,也是活塞运动的轨道。为保证活塞与气缸的密封及减少磨损,气缸壁应具有有效较高的加工精度和较低的表面粗糙度。为了使气缸在工作时的热量得到散发,在气缸体、气缸套机体之间制有能够容纳冷却液的夹层空腔,称为水套。在气缸体的下部有主轴承座,用于安装曲轴飞轮组。气缸体的侧面设有挺杆室,用于安装气门传动机件。气缸体的上平面安装气缸盖,下平面安装机油盘,前端面安装正时齿轮盖,均加有衬垫并用螺栓紧固密封。气缸体的后端面安装飞轮壳。 为了增强缸体的耐磨性,延长气缸体的使用寿命,气缸体内大都镶有气缸套。气缸套分为干式和湿式两种。干式气缸套不与冷却液接触,为防止缸套向下窜动,可在上/下止口限位。湿式气缸套外表面直接与冷却液接触,为防止漏冷却液,缸套下止口处装有1~3个橡胶密封圈。 机油盘的作用是储存润滑油,故俗称油底壳。它一般采用薄壁钢板冲压而成,内部设有稳油挡板以防止润滑油过分激荡,底部设有放油塞以便更换润滑油。 气缸盖的主要作用是封闭气缸上部,并与活塞顶构成燃烧室。气缸盖上有燃烧室、水套、火花塞座孔(柴油发动机有喷油器安装孔)、进排气道、气门座、气门导管座孔等。上部装有摇臂轴总成,用气缸盖罩封闭,结合面间装有密封点垫。汽油发动机气缸盖一般是整体的,但也有例外,如EQ6100—1型发动机就是两个气缸盖。气缸直径较大的柴油发动机采用一缸一盖或二缸一盖,最多不超过三缸一盖,以防止气缸盖变形。
气缸垫俗称气缸床,安装在气缸盖与气缸体之间,其作用是密封气缸体与气缸盖的结合平面,以防止漏气、漏冷却液及漏油。气缸垫多采用石棉板材料制成,有些用石棉板两面包铜皮或铁皮制成,有些用中间钢片两面贴适合应性好的乳胶石棉板制成。燃烧室孔采用双层或单层金属包边,以防燃烧气体冲坏石棉层。 二、活塞连杆组
三、曲轴飞轮组
配气机构
配气机构的作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求,及时地开启和关闭进、排气门,使可燃混合气(汽油发动机)或新鲜空气(柴油发动机)进入气缸,并将废气排入大气。
四冲程发动机广泛采用气门凸轮式配气机构,它由气门组和气门传动组两部分组成。按其传动方式不同,可分为正时齿轮传动式和链条传动式两种;按凸轮轴的位置不同,可分为下置凸轮轴式、中置凸轮轴式和上置凸轮轴式。下置凸轮轴式配气机构工作时,曲轴通过一对互相啮合的正时齿轮带动凸轮轴旋转,当凸轮的凸尖上升到最高位置时气门开度最大。当凸轮的凸尖向下运动时,由于气门弹簧的弹力作用,气门及其传动机件恢复原位,将气道关闭。与下置凸轮轴式配气机构相比,中置和上置凸轮轴式配气机构因曲轴与凸轮轴距离较大,故多为正时链条或正时带传动。中置凸轮轴式省去了推杆;上置凸轮轴式省去了挺杆及推杆。 一、气门组
气门分为进气门和排气门两种,其作用是分别用来关闭进、排气道。气门由头部和杆部组成,头部制成锥形,与气门座的锥面配合。头部锥角,一般为45°。同一台发动机的进气门头部直径大于排气门头部直径,以提高发动机的充气量。气门杆部为圆柱形,与气门导管内孔配合,杆的端部制有环槽,用来安装气门弹簧座锁片。
气门座用来保证气门密封,并将气门头部的热量传给气缸盖。气门座一般用特种合金制成环状,紧密地镶在气缸盖上。
气门导管用来引导气门作往复直线运动,保证气门与气门座闭合位置正确。为防止气缸盖上润滑油从气门与气门导管之间的间隙进入燃烧室,气门导管上端装有气门油封。
气门弹簧是圆柱形螺旋弹簧,它可使气门迅速关闭,并使气门头部与气门座相互压紧,保证密封。
二、气门传动组
气门传动组的作用是按照发动机的工作顺序,适时地开启和关闭气门,并保证气门有足够的开度。
凸轮轴用于控制气门开闭,并驱动汽油泵、机油泵和分电器等机件工作。凸轮轴上制有进气凸轮、排气凸轮、轴颈、驱动机油泵及分电器的齿轮、推动汽油泵摇臂的偏心轮等,进气和排气凸轮是凸轮轴的重要组成部分,它们在凸轮轴上的排列顺序由进、排气道的布置来决定。 正时齿轮及正时链条或正时皮带实现曲轴与凸轮轴之间的传动。如CA6102、BJ492Q型发动机为正时齿轮传动;北京切诺基汽车发动机为正时链条传动;上海桑塔纳汽车发动机为正时带传动。四冲程发动机曲轴旋转两周,凸轮轴应旋转应一周,使进、排气门各开、闭一次,并且气门开闭时机须与各缸工作循环的需要相适应。因此,无论是齿轮传动还是链条传动,都必须按照规定的记号装配,其记号一般为轮齿部位的凹坑。 气门挺杆的作用是将凸轮的推力传给推杆或气门。挺杆的类型有菌型、筒形非液压式、筒形液压式等,筒形液压式等,筒形液压式挺杆无气门间隙,可以减少发动机的噪声,但精度要求严、成本高,多应用于高级轿车发动机。 汽车发动机
气门推杆的作用是将挺杆的推力传给摇臂,驱动气门开启。推杆的上、下端头经热 处理并抛磨,以提高耐磨性;杆身有实心和空心两种。摇臂及摇臂轴总成的作用是改变推杆(下置凸轮轴式)、挺杆(中置凸轮轴式)或凸轮(上置凸轮轴式)的推力方向,使气门开启。摇臂轴总成固定在气缸盖上部,主要由摇臂、摇臂轴支座等组成,摇臂制成两臂不等长,这样使挺杆、推杆以较小的升程就能获得气门较大的开度。摇臂长臂一端与气门杆相对应,短臂一端装有调整螺钉及螺母,用来调整气门脚间隙。摇臂轴为空心轴,与摇臂轴支座、摇臂有贯通的润滑油道,以润滑配气机构部分的摩擦表面。
供给系统
汽油发动机燃料系的作用是根据发动机不同工作情况的需要,将纯净的空气和汽油配制成适当比例的可燃混合气,送入各个气缸进行燃烧后所产生的废气排入大气中。
汽车发动机
在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。传统点火系统由蓄电池、发电机、点火线圈,分 电器、火花塞等组成。普通式和传统式点火系统类似,只是用电子元件取代了分电器。电子点火式全部是全电子点火系统,完全取消了机械装置,由电子系统控制点火时刻,包括蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞和电子控制系统等。冷却系统
冷却系统将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷式冷却系统由水套、水泵、散热器、风扇、节温器等组成。风冷式由风扇和散热片等组成。 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系统由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。 起动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系。它由起动机及其附属装置组成。