[發(fā)動(dòng)機(jī)的組成]

汽車知識(shí)小助手

2021年6月24日 16:56

組成

總體構(gòu)造

由于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理相似，基本結(jié)構(gòu)也就大同小異。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常是兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)組成，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常是由兩大機(jī)構(gòu)四大系統(tǒng)組成（無(wú)點(diǎn)火系）。

發(fā)動(dòng)機(jī)組成

曲柄連桿機(jī)構(gòu)——實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換的核心，也是發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配基礎(chǔ)。

配氣機(jī)構(gòu)——保證氣缸適時(shí)換氣。

燃料系——控制每循環(huán)投入氣缸燃油的數(shù)量，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速。

冷卻系——控制發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。

潤(rùn)滑系——減少摩擦力，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

點(diǎn)火系——適時(shí)地向汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供電火花（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)點(diǎn)火系）

起動(dòng)系——使曲軸旋轉(zhuǎn)完成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程。

曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄兩桿機(jī)構(gòu)在做功行程時(shí)，將燃料燃燒以后產(chǎn)生的氣體壓力，經(jīng)過(guò)活塞、連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩；然后，利用飛輪的慣性完成進(jìn)氣、壓縮、排氣3個(gè)輔助行程。曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸曲軸箱組、活塞連桿組和曲軸飛輪組3部分組成。

一、氣缸體曲軸箱組

1、氣缸體和曲軸箱

氣缸體和曲軸箱通常鑄成一體，統(tǒng)稱為氣缸體，它是發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼及裝配基礎(chǔ)，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵或鋁合金制成，其結(jié)構(gòu)形式有直列型、V型、對(duì)置型3種。直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體。該發(fā)動(dòng)機(jī)為直列六缸水冷式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸體內(nèi)呈圓柱形的空間稱為氣缸，氣缸表面稱為氣缸壁。氣缸是氣體交換、燃燒的場(chǎng)所，也是活塞運(yùn)動(dòng)的軌道。為保證活塞與氣缸的密封及減少磨損，氣缸壁應(yīng)具有有效較高的加工精度和較低的表面粗糙度。為了使氣缸在工作時(shí)的熱量得到散發(fā)，在氣缸體、氣缸套機(jī)體之間制有能夠容納冷卻液的夾層空腔，稱為水套。

在氣缸體的下部有7道主軸承座，用于安裝曲軸飛輪組。氣缸體的側(cè)面設(shè)有挺桿室，用于安裝氣門傳動(dòng)機(jī)件。氣缸體的上平面安裝氣缸蓋，下平面安裝機(jī)油盤，前端面安裝正時(shí)齒輪蓋，均加有襯墊并用螺栓緊固密封。氣缸體的后端面安裝飛輪殼。

為了增強(qiáng)缸體的耐磨性，延長(zhǎng)氣缸體的使用壽命，氣缸體內(nèi)大都鑲有氣缸套。氣缸套分為干式和濕示兩種。干式氣缸套不與冷卻液接觸，為防止缸套向下竄動(dòng)，可在上（下）止口限位。濕式缸套外表面直接與冷卻液接觸，為防止漏冷卻液，缸套下止口處裝有1～3個(gè)橡膠密封圈。

2、機(jī)油盤

機(jī)油盤的作用是儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，故俗稱油底殼。它一般采用薄壁鋼板沖壓而成，內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板以防止?jié)櫥瓦^(guò)分激蕩，底部設(shè)有放油塞以便更換潤(rùn)滑油。

3、氣缸蓋

氣缸蓋的主要作用是封閉氣缸上部，并與活塞頂構(gòu)成燃燒室。氣缸蓋上有燃燒室、水套、火花塞座孔（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有噴油器安裝孔）、進(jìn)排氣道、氣門座、氣門導(dǎo)管座孔等。上部裝有搖臂軸總成，用氣缸蓋罩封閉，結(jié)合面間裝有密封點(diǎn)墊。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋一般是整體的，但也有例外，如EQ6100—1型發(fā)動(dòng)機(jī)就是兩個(gè)氣缸蓋。氣缸直徑較大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用一缸一蓋或二缸一蓋，最多不超過(guò)三缸一蓋，以防止氣缸蓋變形。

4、氣缸墊

氣缸墊俗稱氣缸床，安裝在氣缸蓋與氣缸體之間，其作用是密封氣缸體與氣缸蓋的結(jié)合平面，以防止漏氣、漏冷卻液及漏油。氣缸墊多采用石棉板材料制成，有些用石棉板兩面包銅皮或鐵皮制成，有些用中間鋼片兩面貼適合應(yīng)性好的乳膠石棉板制成。燃燒室孔采用雙層或單層金屬包邊，以防燃燒氣體沖壞石棉層。

配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和各缸工作循環(huán)的要求，及時(shí)地開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使可燃混合氣（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)）或新鮮空氣（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)入氣缸，并將廢氣排入大氣。

一、類型及工作原理

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用氣門凸輪式配氣機(jī)構(gòu)，它由氣門組和氣門傳動(dòng)組兩部分組成。按其傳動(dòng)方式不同，可分為正時(shí)齒輪傳動(dòng)式和鏈條傳動(dòng)式兩種；按凸輪軸的位置不同，可分為下置不同，可分為下置凸輪軸式、中置凸輪軸式和上置凸輪軸式。下置凸輪軸式配氣機(jī)構(gòu)，它的工作過(guò)程是：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸通過(guò)一對(duì)互相嚙合的正時(shí)齒輪帶動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的凸尖上升到最高位置時(shí)氣門開(kāi)度最大。當(dāng)凸輪的凸尖向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于氣門彈簧的彈力作用，氣門及其傳動(dòng)機(jī)件恢復(fù)原位，將氣道關(guān)閉。與下置凸輪軸式配氣機(jī)構(gòu)相比，中置和上置凸輪軸式配氣機(jī)構(gòu)因曲軸與凸輪軸距離較大，故多為正時(shí)鏈條或正時(shí)帶傳動(dòng)。中置凸輪軸式省去了推桿；上置凸輪軸式省去了挺桿及推桿，

主要機(jī)件

1、氣門組

氣門組一般由氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門油封、氣門彈簧和氣門鎖片等組成。

⑴氣門氣門分為進(jìn)氣門和排氣門兩種，其作用是分別用來(lái)關(guān)閉進(jìn)、排氣道。氣門由頭部和桿部組成，頭部制成錐形，與氣門座的錐面配合。頭部錐角，一般為45°。同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門頭部直徑大于排氣門頭部直徑，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量。氣門桿部為圓柱形，與氣門導(dǎo)管內(nèi)孔配合，桿的端部制有環(huán)槽，用來(lái)安裝氣門彈簧座鎖片。⑵氣門座氣門座用來(lái)保證氣門密封，并將氣門頭部的熱量傳給氣缸蓋。氣門座一般用特種合金制成環(huán)狀，緊密地鑲在氣缸蓋上。

⑶氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管用來(lái)引導(dǎo)氣門作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，保證氣門與氣門座閉合位置正確。為防止氣缸蓋上潤(rùn)滑油從氣門與氣門導(dǎo)管之間的間隙進(jìn)入燃燒室，氣門導(dǎo)管上端裝有氣門油封。

⑷氣門彈簧氣門彈簧是圓柱形螺旋彈簧，它可使氣門迅速關(guān)閉，并使氣門頭部與氣門座相互壓緊，保證密封。

2、氣門傳動(dòng)組

氣門傳動(dòng)組的作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，適時(shí)地開(kāi)啟和關(guān)閉氣門，并保證氣門有足夠的開(kāi)度。

⑴凸輪軸凸輪軸用于控制氣門開(kāi)閉，并驅(qū)動(dòng)汽油泵、機(jī)油泵和分電器等機(jī)件工作。凸輪軸上制有進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵及分電器的齒輪、推動(dòng)汽油泵搖臂的偏心輪等，進(jìn)氣和排氣凸輪是凸輪軸的重要組成部分，它們?cè)谕馆嗇S上的排列順序由進(jìn)、排氣道的布置來(lái)決定。

⑵正時(shí)齒輪及正時(shí)鏈條或正時(shí)帶輪曲軸與凸輪軸的傳動(dòng)通常是由正時(shí)齒輪、正時(shí)鏈條或正時(shí)傳動(dòng)帶來(lái)完成的，如CA6102、BJ492Q型發(fā)動(dòng)機(jī)為正時(shí)齒輪傳動(dòng)；北京切諾基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為正時(shí)鏈條傳動(dòng)；上海桑塔納汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為正時(shí)帶傳動(dòng)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，凸輪軸應(yīng)旋轉(zhuǎn)應(yīng)一周，使進(jìn)、排氣門各開(kāi)、閉一次，并且氣門開(kāi)閉時(shí)機(jī)須與各缸工作循環(huán)的需要相適應(yīng)。因此，無(wú)論是齒輪傳動(dòng)還是鏈條傳動(dòng)，都必須按照規(guī)定的記號(hào)裝配，其記號(hào)一般為輪齒部位的凹坑。

⑶氣門挺桿挺桿的作用是將凸輪的推力傳給推桿或氣門。挺桿的類型有菌型、筒形非液壓式、筒形液壓式等，筒形液壓式等，筒形液壓式挺桿無(wú)氣門間隙，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，但精度要求嚴(yán)、成本高，多應(yīng)用于高級(jí)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。

⑷氣門推桿其作用是將挺桿的推力傳給搖臂，驅(qū)動(dòng)氣門開(kāi)啟。推桿的上、下端頭經(jīng)熱處理并拋磨，以提高耐磨性；桿身有實(shí)心和空心兩種。

⑸搖臂及搖臂軸總成其作用是改變推桿（下置凸輪軸式）、挺桿（中置凸輪軸式）或凸輪（上置凸輪軸式）的推力方向，使氣門開(kāi)啟。搖臂軸總成固定在氣缸蓋上部，主要由搖臂、搖臂軸支座等組成，搖臂制成兩臂不等長(zhǎng)，這樣使挺桿、推桿以較小的升程就能獲得氣門較大的開(kāi)度。搖臂長(zhǎng)臂一端與氣門桿相對(duì)應(yīng)，短臂一端裝有調(diào)整螺釘及螺母，用來(lái)調(diào)整氣門腳間隙。搖臂軸為空心軸，與搖臂軸支座、搖臂有貫通的潤(rùn)滑油道，以潤(rùn)滑配氣機(jī)構(gòu)部分的摩擦表面。

燃料供給系統(tǒng)

一、作用

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作情況的需要，將純凈的空氣和汽油配制成適當(dāng)比例的可燃混合氣，送入各個(gè)氣缸進(jìn)行燃燒后所產(chǎn)生的廢氣排入大氣中。

二、類別及性能對(duì)比

汽油機(jī)燃料系，按照可燃混合氣形成方式的不同，可分為化油器式燃料系和汽油噴射式燃料系兩種。兩種型式的燃料的燃料系，在汽車上都有應(yīng)用，汽油噴射式燃料系在汽車上得到了更快的推廣。化油器式燃料系曾經(jīng)在汽車上有著廣泛的應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)的汽油機(jī)燃料系，具有工作可靠、結(jié)夠簡(jiǎn)單、使用方便和成本較低的特點(diǎn)。但是，化油器不能滿足現(xiàn)代汽車進(jìn)一部降低排污和提高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的迫切要求，而逐漸喪失昔日的主流地位。為了克服化油器式燃料系的上述缺點(diǎn)，人們?cè)诎l(fā)展化油器式燃料系的同時(shí)，一直在尋求別的更好的混合氣形成方法。在20世紀(jì)50年代，對(duì)汽油噴射技術(shù)的研究還只是一個(gè)序幕。當(dāng)時(shí)的研究重點(diǎn)是如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和瞬間反應(yīng)性能，而對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性考慮少，對(duì)排放污染則尚未觸及，對(duì)于電子控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)也認(rèn)識(shí)不足。1967年，Bosch公司推出了D-Jetronic電子控制汽油噴射系統(tǒng)，迎來(lái)了發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)百花竟開(kāi)的春天。排放法規(guī)出臺(tái)和汽油危機(jī)這兩個(gè)方面的壓力，加上電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使此后的電噴技術(shù)發(fā)展駛上了快車道。1981年，熱線式空氣質(zhì)量流量計(jì)的推出，提高了對(duì)空燃比的控制誤差。尤其是微機(jī)的加入以及微機(jī)速度、容量的提高，使控制功能越來(lái)越完善。進(jìn)氣道汽油噴射由簡(jiǎn)單的多點(diǎn)噴射技術(shù)發(fā)展到順序噴射，進(jìn)一步改善了排放和瞬態(tài)性能。多種傳感器的應(yīng)用，控制器能了解整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件和環(huán)境條件，進(jìn)而針對(duì)不同工作模式進(jìn)行智能化控制。隨車故障診斷系統(tǒng)能對(duì)噴射系統(tǒng)以致控制器本身進(jìn)行檢測(cè)，提高了使用的可靠性和維修的便利。由于這些原因，電控汽油噴射系統(tǒng)得到了迅速的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。相比而言，汽油噴射式燃料系具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 進(jìn)氣管道中沒(méi)有狹窄的喉管，空氣流動(dòng)阻力小，充氣性能好，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。② 混合氣的各缸分配均勻性能好。③ 可以隨著汽車運(yùn)行工礦的變化而相應(yīng)地配置最佳的可燃混合氣濃度，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，特別時(shí)降低排氣污染的要求。④ 具有良好的加速等過(guò)度性能。汽油噴射式燃料系在發(fā)展過(guò)程中尚需解決的主要的問(wèn)題是系統(tǒng)的布置復(fù)雜和制造成本較高。

基本組成

化油器式燃料系的基本組成，它可分為汽油供給裝置（包括汽油箱、汽油濾清器、汽油泵）、空氣供給裝置（包括空氣濾清器、進(jìn)氣消聲器、冷暖風(fēng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等）、混合氣形成裝置（化油器）、進(jìn)氣和排氣裝置（包括進(jìn)氣支管、排氣支管和消聲器）。

點(diǎn)火系統(tǒng)

組成：傳統(tǒng)式由蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈、斷電器、火花塞等組成。普通式和傳統(tǒng)式點(diǎn)火系統(tǒng)類似，只是用電子元件取代了斷電器。電子點(diǎn)火式全部是全電子點(diǎn)火系統(tǒng)，完全取消了機(jī)械裝置，由電子系統(tǒng)控制點(diǎn)火時(shí)刻，包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈、火花塞和電子控制系統(tǒng)等。

功能：在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)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(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系。

冷卻系統(tǒng)

組成：水冷式由水套、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等組成。風(fēng)冷式由風(fēng)扇和散熱片等組成。

功能：冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。

潤(rùn)滑系統(tǒng)

組成：由機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、油道、機(jī)油濾清器等組成。

功能：潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。

起動(dòng)系統(tǒng)

組成：由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成。功能：要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。

下面以單缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，它由汽缸10、活塞8、連桿7、曲軸3、汽缸蓋11、機(jī)體、凸輪軸16、進(jìn)氣門25、排氣門15、氣門彈簧、曲軸齒形帶輪等組成。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱作汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞通過(guò)活塞銷與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時(shí)，汽缸的容積在不斷的由小變大，再由大變小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門和排氣門。通過(guò)進(jìn)、排氣門的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門的開(kāi)閉由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。凸輪軸由曲軸通過(guò)齒形帶或齒輪驅(qū)動(dòng)。構(gòu)成汽缸的零件稱作汽缸體，曲軸在曲軸箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

1—油底殼 2—機(jī)油 3—曲軸 4—曲軸同步帶輪 5—同步帶 6—曲軸箱 7—連桿 8—活塞 9—水套 10—汽缸 11—汽缸蓋