發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和功能

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和功能第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)主體2-1 概要發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分發(fā)動(dòng)機(jī)主體是使燃料和空氣的混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的燃燒氣的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生動(dòng)力的部分，它由氣缸、氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、凸輪軸和氣門（閥）等裝置構(gòu)成。圖2-1所示的是直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)例子。如圖所示，各氣缸中有活塞，它與連桿的一端連接。另外，連桿的另一端連接輸出軸的曲軸，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲軸則旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。安裝在氣缸上部的氣缸蓋上設(shè)有氣門，它依靠與曲軸連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸動(dòng)作。另外，氣缸蓋的內(nèi)部構(gòu)成燃燒室，由氣門開閉。發(fā)動(dòng)機(jī)主體還設(shè)有混合氣和燃燒廢氣以及油和冷卻水的通路。同時(shí)，還有各種輔機(jī)和進(jìn)排氣裝置等附屬裝置。凸輪

2、軸氣缸蓋1凸輪軸2氣缸蓋氣門氣缸3氣門4氣缸5氣缸體6活塞7曲軸連桿氣缸體8連桿活塞曲軸圖2-1 四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)2-2 結(jié)構(gòu)和功能2-2-1 氣缸、氣缸體1）氣缸氣缸是一個(gè)長(zhǎng)度約為2倍沖程的、內(nèi)圓的薄壁圓筒形裝置，在保持氣密的狀態(tài)下，活塞在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。它是把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后產(chǎn)生必需動(dòng)力的裝置的主體部分，并與活塞和氣缸蓋一起形成燃燒室。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，暴露在20000C以上的燃燒氣體下溫度極高的氣缸壁，由水套內(nèi)的冷卻水或冷卻散熱片散熱，使氣缸的溫度不會(huì)超過規(guī)定的溫度。水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸有兩種。一種是與氣缸體整體鑄造而成的整體式氣缸，另一種是使用與氣缸體不同材料制成的氣缸套的拼合式。氣缸

3、圖2-4所示的整體式氣缸價(jià)格便宜，適合批量生產(chǎn)，所以目前大多采用這種形式。它的材料是在FC200或相當(dāng)于FC250的鑄鐵上添加改善耐磨性的合金成分（鎳、鉻和鉬等）的材料。水套氣缸體1氣缸2水套3氣缸體機(jī)油盤4機(jī)油盤圖2-4 整體式氣缸如圖2-5所示，拼合式有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。干式氣缸套是把氣缸套壓力或澆鑄到氣缸體的氣缸部，氣缸套的外周不直接接觸冷卻水。氣缸套濕式氣缸套是把氣缸套插入水套組裝而成，由于氣缸套的外周直接接觸冷卻水，所以冷卻性能良好。但是，濕式氣缸套需要采取冷卻水防漏措施，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，所以現(xiàn)在仍是干式的主流。水套1氣缸套2水套3氣缸體氣缸體4支承物5（a）干式氣缸套

4、支承物6（b）濕式氣缸套 （a）干式氣缸套 （b）濕式氣缸套圖2-5 拼合式氣缸拼合式氣缸大多采用鋁合金制的氣缸體，氣缸套的材料與整體式氣缸一樣，同為鑄鐵。另外，為了提高耐磨性而使用時(shí)的氣缸套，則采用特殊鑄鐵制成。另外，為了使混合氣的能量在氣缸中高效地轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，要避免壓縮的混合氣和在燃燒室內(nèi)燃燒過的燃燒廢氣從與活塞之間泄漏，同時(shí)還要求盡量減少活塞滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦和磨耗。為此，氣缸的內(nèi)面要進(jìn)行稱為珩磨加工的精密研磨加工。同時(shí)，為了減少磨耗，還要進(jìn)行鍍鉻。2）氣缸體構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸部分的氣缸體是氣缸主體的骨骼部分，它的壽命左右發(fā)動(dòng)機(jī)主體的壽命。目前，通常用于汽車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷式的氣缸體如圖2-

5、7所示，各氣缸與曲軸箱部分整體鑄造，它支撐著活塞、連桿和曲軸等，同時(shí)，它的上部還安裝著氣缸蓋，下部安裝著機(jī)油盤，正面和側(cè)面安裝著輔機(jī)等附屬裝置。同時(shí)，還設(shè)有冷卻水、油和竄漏氣體的通路。油路氣缸竄漏氣體或落油通路1氣缸冷卻水通路2油路3竄漏氣體或落油通路4冷卻水通路油通路5油通路6冷卻水通路7曲軸箱曲軸箱冷卻水通路圖2-7 水冷式氣缸體2-2-2 氣缸蓋氣缸蓋帶著保持氣密用的密封墊被安裝在氣缸體上面，與氣缸和活塞一起構(gòu)成燃燒室的一部分，其外部裝有混合氣點(diǎn)火用的火花塞，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上還裝有進(jìn)氣歧管、排氣歧管和氣門機(jī)構(gòu)等裝置。同時(shí)，為了冷卻燃燒室的周圍，如圖2-11所示，在水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的外周

6、裝有為了給內(nèi)部通冷卻水的水套；在氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的外周裝有冷卻散熱片。氣缸蓋 冷卻散熱片氣缸蓋1氣缸蓋3氣缸 4上面5截面 7氣缸蓋8冷卻散熱片 9氣缸水套氣缸 2水套氣缸上面 截面圖2-11 水冷式氣缸蓋 圖2-12 氣冷式氣缸蓋再者，在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，還裝有混合氣的進(jìn)氣通路（進(jìn)氣口）、燃燒廢氣的排氣通路（排氣口）、油路、落油用的油孔、竄漏氣體通路等。為了提高混合氣的充氣效率和在燃燒室的燃燒效率，進(jìn)氣口的形狀要考慮到氣流（渦流、旋流），而排氣口的形狀應(yīng)是燃燒廢氣排放效率盡量高的形狀。由于氣缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)始終處于高溫高壓的狀態(tài)下，所以應(yīng)能經(jīng)受住熱和機(jī)械的負(fù)荷，而且要求傳熱性和冷卻效

7、果都要好。因此，過去是用鑄鐵制造的，但最近一般采用鋁合金制的。用鋁合金制造重量輕，而且冷卻效果好，還有不易發(fā)生爆震的優(yōu)點(diǎn)。另外，氣門座部分是與氣門緊密接觸，防止燃燒壓力泄漏的部分，嵌上耐磨性和耐熱性優(yōu)良的墊圈。氣缸蓋通常為整體鑄造，但氣冷式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是與氣缸分開制造的。2）氣缸墊圖2-29所示的氣缸墊安裝于氣缸體與氣缸蓋之間，是為了防止燃燒廢氣、冷卻水和油等從裝配面泄漏的，它要求具有耐熱性、耐壓性和適度的壓縮性。油路氣缸墊大致可以分為兩類，一類是用壓制材料制成的復(fù)合密封墊，另一類是用鋼板制成的金屬密封墊。冷卻水通路1油路2冷卻水通路3竄漏氣體或落油通路竄漏氣體或落油通路 圖2-29 氣缸墊（

8、2）金屬密封墊如圖2-32所示，金屬密封墊（也稱鋼氣缸墊）的結(jié)構(gòu)是由單層不銹鋼鋼板（波紋式）或數(shù)塊不銹鋼鋼板重疊（疊層式），在密封部形成具有彈簧效果的卷邊形狀，以提高它的可壓縮性。它有良好的耐熱性、耐彈力減弱性和機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，還要對(duì)它進(jìn)行全面的表面處理（硅酮橡膠系和氟化橡膠系等），以增強(qiáng)密合性，提高密封性能。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，金屬密封墊用在兩輪摩托車上，四輪車很少采用。1（a）單層2鋼絲圈鋼絲圈3（b）疊層（b）疊層（a）單層圖2-32 金屬密封墊2-2-3 活塞、活塞銷和活塞環(huán)1）活塞活塞的構(gòu)造如圖2-33所示。所圖2-34所示，活塞借助于活塞銷連接在連桿上，在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與氣缸蓋一

9、起在氣缸內(nèi)形成一個(gè)容積可以變化的氣密室（燃燒室）?；钊敋忾T口凹槽排油孔壓縮環(huán)槽 活塞裙部油環(huán)槽活塞銷孔加工成條痕活塞銷座活塞活塞環(huán)活塞銷連桿氣缸蓋燃燒室氣缸曲軸圖2-23 活塞構(gòu)造例示圖2-34 活塞的裝配狀態(tài)活塞的功能是通過它的運(yùn)動(dòng)，把混合氣吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，并進(jìn)行壓縮，當(dāng)受到混合氣燃燒產(chǎn)生的燃燒廢氣的高壓力時(shí)活塞下降，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生動(dòng)力，并把燃燒廢氣排出至大氣中。然而，活塞不僅處在高溫、高壓的燃燒廢氣中，而且還要在氣缸內(nèi)高速地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所以，要實(shí)現(xiàn)它的功能，在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)方面有下列的要求： 耐壓、耐熱性和強(qiáng)韌性優(yōu)良。 散熱快，并且為了防止異常燃燒，要有良好的導(dǎo)熱性。 耐磨性優(yōu)良。

10、為了防止燒熔等損傷和降低噪音，熱膨脹要小。 為了減小慣性的影響，重量要輕。2）活塞銷活塞銷連接著活塞和連桿的小端部，把作用于活塞的力傳遞給連桿，為圖2-25所示的中空?qǐng)A筒形的形狀。圖2-45 活塞銷活塞銷由于受到燃燒壓力和活塞慣性力的反復(fù)彎曲荷載，以及它的表面與活塞或連桿小端部受到高表面壓力的互相滑動(dòng)，還有與活塞一起的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以要求它具有強(qiáng)韌性、耐磨性和重量輕。因而，它的材料通常采用表面硬化鋼或特殊鋼，并對(duì)其表面進(jìn)行滲碳淬火（表面硬化鋼時(shí)）或高頻淬火（特殊鋼時(shí)）的表面硬化處理后，再進(jìn)行研磨或拋光加工。3）活塞環(huán)活塞環(huán)中有壓縮環(huán)（氣環(huán)）和油環(huán)，均安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)，依靠自己的張力使之與氣缸密合

11、。氣環(huán)的作用是為了保持燃燒室的氣密性，防止壓縮漏損和漏氣，并將活塞的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁后散熱。油環(huán)的作用是把潤(rùn)滑氣缸內(nèi)壁的多余的機(jī)油刮下來，形成適當(dāng)?shù)挠湍?。在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上通常使用2個(gè)氣環(huán)和1個(gè)油環(huán)。但是，也有的發(fā)動(dòng)機(jī)是氣環(huán)、油環(huán)各1個(gè)的雙環(huán)規(guī)格。另外，與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式不同的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)不用油環(huán)?；钊h(huán)在嚴(yán)酷的高溫、高壓的潤(rùn)滑條件下滑動(dòng)，所以它要具有強(qiáng)韌性、熱引起的張力減退少、有耐磨性和不磨損氣缸等特性。材料一般采用特殊鑄鐵或碳鋼。為了提高耐磨耗性，還要進(jìn)行鍍硬鉻和氮化處理等表面處理。另外，有時(shí)為了防銹和提高磨合性，還要進(jìn)行費(fèi)勞克斯（鐵鋇氧化物）鍍層和磷酸鹽被膜防銹等表面處理。圖2-47所

12、示的是活塞環(huán)的基本形狀和各部分的名稱。寬度（B尺寸）槽自由時(shí)外圓面使用時(shí)內(nèi)圓面開口間隙公稱直徑厚度（T尺寸）圖2-47 活塞環(huán)（1）氣環(huán)氣環(huán)除了氣密作用外，還有刮掉一部分機(jī)油的作用。具有代表性的氣環(huán)的截面狀況如圖2-48所示，但通常大多采用鼓面形和錐面形。平面形鼓面形錐面形內(nèi)錐形根切形斜根切形圖2-48 氣環(huán)平面形為最基本的形狀，氣密性和導(dǎo)熱性良好?；瑒?dòng)面呈圓弧狀的鼓面形氣環(huán)的氣密性良好，而且與氣缸初期磨合時(shí)異常磨耗很少，大多用于第一道活塞環(huán)（頂環(huán)）?；瑒?dòng)面呈錐狀的錐形氣環(huán)因與氣缸是線接觸，因而磨合容易，氣密性也好，而且刮油作用良好，所以大多用于第二道活塞環(huán)。內(nèi)圓上面被開成坡口的內(nèi)錐形氣環(huán)，因

13、為使用時(shí)只需扭轉(zhuǎn)一下，它的下端就能嵌入氣缸，所以與錐面形一樣，有很好的刮油作用。另外，當(dāng)排氣氣壓升高時(shí)，扭轉(zhuǎn)返回，形成良好的氣密性，所以用于頭道環(huán)或二道環(huán)。另外，外圓下面被開成坡口的根切形和斜根切形氣環(huán)除有與內(nèi)錐形相同的作用外，它還能防止機(jī)油上升，通常用于二道環(huán)。氣環(huán)的開口形狀如圖2-49所示，有豎切的平接、斜切的角接和切成階梯的搭接等，但多為平接。另外，在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了防止氣環(huán)旋轉(zhuǎn)，通常如圖2-50所示那樣要用定位銷止轉(zhuǎn)。開口間隙過大，會(huì)增大漏氣，如果相反過小，又會(huì)使氣環(huán)在高溫下膨脹、頂起和碰撞。在這種情況下會(huì)發(fā)生破損，或者刮傷氣缸壁，甚至燒結(jié)。平接 角接 搭接圖2-49 氣環(huán)的開口形

14、狀截面A-A 定位銷活塞環(huán) 圖2-50 氣環(huán)止轉(zhuǎn)氣環(huán)的作用在吸氣沖程如圖2-51（a）所示那樣進(jìn)行，并隨著活塞的下降刮下油環(huán)刮尺下的機(jī)油。這時(shí)，未能刮落的少量機(jī)油形成油膜，準(zhǔn)備用于下一個(gè)壓縮沖程時(shí)的潤(rùn)滑。另外，在吸氣沖程中，由于活塞上部的壓力低于曲軸箱內(nèi)壓力，所以刮落的機(jī)油會(huì)如圖所示那樣從氣環(huán)下面的間隙旋轉(zhuǎn)到氣環(huán)的內(nèi)側(cè)，并從開口間隙上升到氣缸上方。因此，如果氣環(huán)和氣缸有磨耗或氣環(huán)有損壞時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)油上升現(xiàn)象，并增大機(jī)油消耗量。積碳油膜油膜 機(jī)油機(jī)油 （a）吸氣沖程（b）壓縮、燃燒沖程（c）排氣沖程圖2-51 氣環(huán)的作用在壓縮沖程中，由于氣缸內(nèi)的壓縮壓力作用于氣環(huán)的上面和內(nèi)圓面，氣環(huán)被緊緊地壓在氣

15、環(huán)槽的下面和氣缸壁上，而且在膨脹沖程中會(huì)因燃燒廢氣的壓力而壓得更緊，所以會(huì)像圖2-51（b）那樣產(chǎn)生作用，保持燃燒室的氣密。因此，當(dāng)氣缸和氣環(huán)磨損時(shí)，會(huì)使開口間隙變大，同時(shí)也使按壓力降低而不能保持氣密，導(dǎo)致竄漏氣體增加和輸出不足。在排氣沖程中，氣環(huán)如圖2-51（c）那樣作用，除去附著在氣缸壁上的積碳等，并推向氣缸上方，讓它們與燃燒廢氣一起排出。（2）油環(huán)氣缸活塞油環(huán)有圖2-52所示那樣的組合式油環(huán)和圖2-53所示那樣的整體式油環(huán)，但通常大多使用組合式。隔套擴(kuò)張器1活塞2隔套擴(kuò)張器側(cè)軌3氣缸4側(cè)軌圖2-52 組合式油環(huán)切槽型 斜角切槽型圖2-53 整體式氣環(huán)組合式油環(huán)由刮油的側(cè)軌和保持表面壓力的

16、隔套擴(kuò)張器構(gòu)成。通過使用隔套擴(kuò)張器，可以得到較高的表面壓力。同時(shí)，由于機(jī)油排泄部的面積變大，還能防止因碳堆積等原因而發(fā)生的刮油不良。所以，組合式的刮油性能要比其它形式的油環(huán)要好。如圖2-54所示，油環(huán)的作用是在活塞上升時(shí)把刮上來的機(jī)油通過活塞的排油孔擠到活塞的內(nèi)側(cè)，而在活塞下降時(shí)把刮下來的機(jī)油通過油環(huán)的排油部和活塞的排油孔擠到活塞的內(nèi)側(cè)。隔套擴(kuò)張器機(jī)油排泄部排油孔排油孔 （a）活塞上升時(shí) （b）活塞下降時(shí)圖2-54 油環(huán)的作用2-2-4 連桿連桿的構(gòu)造如圖2-55所示，它連接活塞和曲軸，其功能是把作用于活塞的爆發(fā)力傳遞給曲軸，同時(shí)把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。小端部軸套1軸套2機(jī)油噴射

17、孔桿部3蓋螺栓機(jī)油噴射孔4小端部5桿部6大端部大端部7連桿軸瓦8軸瓦蓋連桿軸瓦蓋螺栓軸瓦蓋圖2-55 連桿由于連桿要反復(fù)承受燃燒廢氣引起的壓縮力、活塞慣性產(chǎn)生的拉力和連桿自身慣性產(chǎn)生的彎曲力等荷載，所以它必須具有能夠充分經(jīng)受得住這些荷載的強(qiáng)度和剛性。因此，它的材料采用碳鋼、鎳鉻鋼和鉻鉬鋼等特殊鋼，采用模鍛制造，大大提高了機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，為了減輕重量，桿部為工字形截面。2-2-5 曲軸、飛輪和扭振減消器1）曲軸圖2-57所示結(jié)構(gòu)的曲軸是為了通過連桿把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在膨脹沖程中，把活塞得到的力轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力后產(chǎn)生動(dòng)力，而在其它沖程則相反，運(yùn)動(dòng)活塞進(jìn)行吸氣、壓縮和排氣。曲軸臂曲軸由安裝

18、在連桿大端部的曲軸銷、曲軸箱的主軸承部支撐曲軸自身的曲柄軸頸、連接它們的曲軸臂和為了消除旋轉(zhuǎn)部分重量平衡而設(shè)在曲軸臂部的平衡錘等構(gòu)成。另外，在它的前端安裝有驅(qū)動(dòng)閥動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣門機(jī)構(gòu)）的曲軸正時(shí)齒輪、水泵和交流發(fā)電機(jī)等輔機(jī)的曲軸皮帶輪；在它的后端，設(shè)有安裝飛輪或驅(qū)動(dòng)盤的法蘭。另外，有的還在后端部安裝了離合器軸的導(dǎo)向軸承。平衡錘曲軸銷1曲軸臂2平衡錘3曲軸銷4曲柄軸頸曲柄軸頸圖2-57 整體式曲軸止推板止推軸瓦曲軸銷軸頸軸瓦曲柄軸頸 軸頸軸瓦蓋油路圖2-58 曲軸的油路例示圖2-59 軸頸軸瓦和止推軸瓦四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用圖2-57所示的整體式曲軸。其內(nèi)部如圖2-58所示，連接曲柄軸頸和曲柄銷的油路

19、由鉆頭加工而成，把供給曲柄軸頸的一部分機(jī)油供應(yīng)給曲軸銷和連桿軸瓦。主軸承部的軸瓦稱為軸頸軸瓦或主軸瓦，如圖2-59所示，使用對(duì)開嵌入式軸瓦。另外，在曲頸的一處還設(shè)有接受曲軸軸向力的止推軸瓦。止推軸瓦如圖2-59所示，有與軸頸軸瓦構(gòu)成一個(gè)整體的止推軸瓦和止推板另外安裝的止推軸瓦。2）飛輪在膨脹沖程中，飛輪能給曲軸強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)力，但是在其它沖程則相反，是阻止旋轉(zhuǎn)的力發(fā)揮作用。因此，在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)力（轉(zhuǎn)扭）是以曲軸2轉(zhuǎn)為1周期，在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，以1轉(zhuǎn)為1周期變化的，并伴隨著它變化旋轉(zhuǎn)速度。飛輪用螺栓固定在曲軸后端的法蘭上，它的功能是利用其慣性把如此變化的轉(zhuǎn)矩平均化。也就是說，在轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，將

20、該能量作為慣性能量吸收，抑制旋轉(zhuǎn)速度上升。相反，當(dāng)轉(zhuǎn)矩減小時(shí)，放出吸收的慣性能量，抑制旋轉(zhuǎn)速度下降，以此盡量減少旋轉(zhuǎn)速度的變動(dòng)，保持連續(xù)平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。同時(shí)，飛輪還有從曲軸向離合器傳遞動(dòng)力的作用。為了使飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性要大，而自身的重量要輕，它的構(gòu)造如圖2-79所示，呈中心部分的壁薄、外圓部分壁厚的鑄鐵或鋼制成的圓盤狀，其外周有用熱壓配合方法固定上去的齒環(huán)。齒環(huán)通常采用碳鋼制造的正齒輪，它的作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)與起動(dòng)機(jī)的小齒輪嚙合，把起動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力傳遞給飛輪。飛輪的后面作為與離合器片的摩擦面使用，同時(shí)安裝有大部分的離合器部件，與離合器片的摩擦面經(jīng)過平滑加工。齒環(huán)（截面）曲軸（截面）離合器片的摩

21、擦面用于安裝離合器的螺栓孔（A視）（A視） 圖2-79 飛輪在安裝了自動(dòng)變速器（無級(jí)變速）裝置的車輛中，因?yàn)樽兙仄髌鸬搅孙w輪的作用，所以發(fā)動(dòng)機(jī)中沒有設(shè)置飛輪。取而代之，如圖2-80所示那樣的焊接有齒環(huán)的驅(qū)動(dòng)盤被安裝在曲軸上。變矩器被螺栓固定在驅(qū)動(dòng)盤上。 齒環(huán) 圖2-80 驅(qū)動(dòng)盤3）扭振減消器減振塊（皮帶輪部）由于曲軸受到燃燒壓力引起的力和往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分的慣性力產(chǎn)生的周期性變化的旋轉(zhuǎn)力（轉(zhuǎn)矩）的作用，會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。各氣缸的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)越大，或者曲軸越長(zhǎng)、剛性越小，這種扭振就越大。同時(shí)，如果轉(zhuǎn)速接近曲軸的固有振動(dòng)頻率時(shí)引起共振，扭振會(huì)特別加劇。一旦扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變大，就會(huì)使乘車舒適度下降，或者造成曲軸和正時(shí)

22、齒輪損壞。因此，在曲軸較長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，通常如圖2-81所示那樣，會(huì)把吸收、衰減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的扭振減消器組合到曲軸前端的曲軸皮帶輪上去。彈性橡膠皮帶輪輪轂 曲軸圖2-81 扭振減消器圖中的扭振減消器是用彈性橡膠（經(jīng)過加硫處理的特殊橡膠把減振塊（皮帶輪）連接到皮帶輪輪轂上的，由彈性橡膠吸收振動(dòng)。在曲軸保持一定轉(zhuǎn)速時(shí)，減振塊與曲軸整體旋轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向正的或負(fù)的大的加速度）時(shí)，由于減振塊仍然繼續(xù)按照一定的速度旋轉(zhuǎn)，所以中間的彈性橡膠就會(huì)變形，從而起到衰減的作用。除此之外，扭振減消器還有利用摩擦盤和螺旋彈簧的張力或者利用硅油的粘性進(jìn)行衰減扭振的。但是，由于圖2-81所示那樣利用

23、橡膠的內(nèi)部摩擦的扭振減消器的體積小、價(jià)格低，所以被廣泛采用。2-2-6 發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦如上所述，在發(fā)動(dòng)機(jī)上，連桿大端部和曲軸的軸頸部等處都裝有軸瓦，這些軸瓦通常大多采用滑動(dòng)軸瓦（平軸瓦）。下述介紹一下它的特性和種類。在凸輪軸的軸頸部原來也是裝有滑動(dòng)軸瓦（平軸瓦）的。但是，在最近采用了OHC型的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（閥動(dòng)機(jī)構(gòu)）和鋁合金制的氣缸蓋的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上已不安裝軸瓦，而是由氣缸蓋自身承擔(dān)軸瓦的功能了。1）軸瓦所要求的特性連桿軸瓦和曲頸軸瓦（主軸瓦）要通過油膜支撐旋轉(zhuǎn)軸受到的慣性力和爆發(fā)力產(chǎn)生的巨大荷載和沖擊，同時(shí)還要使軸能平滑旋轉(zhuǎn)，防止接觸面的磨損，減少輸出損失。因此，軸與軸瓦之間為了形成適當(dāng)油膜的間隙

24、（稱為儲(chǔ)油膜間隙）是不可缺少的，同時(shí)還要具有下列的特性。 具有非燒結(jié)性。所謂非燒結(jié)性就是指軸瓦與軸發(fā)生金屬接觸時(shí)不易燒結(jié)的性質(zhì)，它是決定軸瓦可靠性的特性。 密合性和埋藏性良好。所謂密合性是指即使在裝配軸瓦時(shí)，與軸的接觸稍有不良也能很快與軸磨合的性質(zhì)。所謂埋藏性是指即使有異物進(jìn)入也能埋入軸瓦表面的性質(zhì)。埋藏性好，就不易損傷軸和軸瓦。 耐蝕性和耐磨性良好。耐蝕性是指不易被發(fā)動(dòng)機(jī)油中的酸等腐蝕的性質(zhì)。發(fā)動(dòng)機(jī)油被竄漏氣體等氧化，而使氧化物逐漸增加。當(dāng)它們附著在軸瓦上時(shí)就會(huì)發(fā)生腐蝕。在高溫時(shí)，腐蝕更會(huì)加劇。另外，在不易形成油膜的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)和異物進(jìn)入時(shí)，由于金屬接觸會(huì)產(chǎn)生磨損。發(fā)生腐蝕又會(huì)加快磨損。 耐

25、疲勞性強(qiáng)。所謂疲勞性是指即使軸承反復(fù)受到荷載也不易改變其機(jī)械特性的性質(zhì)，它是決定軸瓦壽命的特性。對(duì)于連桿軸瓦之類的承載巨大負(fù)荷，且力的方向又會(huì)變化的軸瓦，耐疲勞性尤為重要。2）軸瓦的構(gòu)造和要素連桿軸瓦和軸頸軸瓦通常采用圖2-82和圖2-83所示形狀的對(duì)開嵌入式軸瓦。連桿軸瓦上設(shè)有為了向連桿的機(jī)油噴射孔加油的油孔。軸頸軸瓦上有油孔和油槽，它是為了能讓壓送到氣缸體的油路上的油能充足地供應(yīng)到曲軸和軸瓦之間而設(shè)置的。機(jī)油通過曲軸的油路，從該油槽供應(yīng)給曲柄銷。這時(shí)，為了能夠始終得到機(jī)油的充足供應(yīng)，至少要在一側(cè)軸瓦的全周設(shè)置油槽，有的甚至在上下兩面軸瓦的全周都有油槽。另外，在對(duì)開嵌入式軸瓦上還設(shè)置了卡爪，

26、用于軸瓦軸方向的固定和止轉(zhuǎn)。這時(shí)，為了不使偏離任何一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，如圖2-83所示，上下兩面軸瓦上的卡爪設(shè)置為同一方向?？ㄗS瓦合金油孔2軸瓦合金3軸瓦里襯金屬軸瓦里襯金屬4油孔圖2-82 連桿軸瓦軸瓦里襯金屬油孔軸瓦合金油槽卡爪1軸瓦里襯金屬2軸瓦合金3油孔4油槽5卡爪圖2-83 軸頸軸瓦為了曲軸的定位和承受軸方向上的力，在曲軸曲柄軸頸的一處設(shè)置的止推軸瓦有圖2-84所示的與軸頸軸瓦構(gòu)成一個(gè)整體的（帶有法蘭的軸瓦）和圖2-85所示形狀的作為止推板另外安裝的兩種。為了能充分的供給，在其軸承部均有油槽。止推板設(shè)置在軸瓦外殼的兩個(gè)側(cè)面。但是，有的發(fā)動(dòng)機(jī)只設(shè)置的氣缸體一側(cè)，有的發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置在軸頸軸瓦蓋

27、一側(cè)。軸瓦里襯金屬軸瓦里襯金屬軸瓦合金軸瓦合金油槽油槽止推軸瓦油槽圖2-84 帶有法蘭的軸瓦 圖2-85 止推板在軸瓦所要求的性質(zhì)中，耐疲勞性和非燒結(jié)性、密合性和埋藏性都是相反的特性，單一的軸瓦材料很難滿足這些條件。因此，如圖2-8285所示，它們的結(jié)構(gòu)都是在鋼制的里襯內(nèi)面熔敷軸瓦合金，兩者并存。對(duì)開嵌入式軸瓦的特點(diǎn)是合金層薄，內(nèi)面加工良好，受反復(fù)荷載的影響小，尺寸加工精密，有互換性，裝配時(shí)不需要磨合等加工，以及裝配容易等。要使其充分地發(fā)揮功能，以下的要素十分重要。（1）緊壓量所謂緊壓量是指軸瓦外圓的尺寸與軸瓦外殼內(nèi)圓尺寸的差，它是成為軸瓦過盈量的要素。如果緊壓量達(dá)大，會(huì)對(duì)軸瓦產(chǎn)生撓曲，給局部

28、加載負(fù)荷，是軸瓦早期疲勞和損壞的原因。相反，如果過小，會(huì)使軸瓦體與軸瓦的里襯密合不良，是造成導(dǎo)熱降低和引起燒結(jié)的原因。緊壓量要如圖2-86所示那樣在把軸瓦組裝到軸瓦保持架（軸瓦體）上后，要把給予一定荷載壓的越程，設(shè)定在1050m。測(cè)定載荷加壓盤固定端軸瓦體凹部直徑緊壓量基準(zhǔn)測(cè)量夾具軸瓦 圖2-86 緊壓量及其測(cè)量法（2）壁厚軸瓦的壁厚通常如圖2-87所示，相對(duì)于中央部分（上下方向）而言，接合面（水平方向）做得薄一些。其理由如下。 接合面壁厚中央部壁厚圖2-87 軸瓦和軸的裝配比較容易。當(dāng)裝配一組軸瓦時(shí)，因?yàn)榫o壓量而互相緊挨著，在對(duì)接面附近會(huì)向儲(chǔ)油膜間隙小的方向變形。當(dāng)水平方向的壁厚變薄而使內(nèi)徑

29、變大的，這種變形就會(huì)與外殼的偏移一起被吸收，使組裝比較容易。 防止油膜中斷，提高潤(rùn)滑作用。作用于軸瓦上的力上下方向比較大。但是，為了防止沖擊產(chǎn)生的爆震聲，儲(chǔ)油膜間隙還不能過大。因此，把水平方向的內(nèi)徑做大，即使軸瓦荷載過大使上下方向變形也不會(huì)失去水平方向的儲(chǔ)油膜間隙，這樣不僅能防止油膜中斷，而且還易于機(jī)油的排出，確保機(jī)油的循環(huán)，提高潤(rùn)滑作用。（3）張力所謂軸瓦的張力是指圖2-88所示的自由狀態(tài)的軸瓦的外徑尺寸P要做得比軸瓦體的內(nèi)徑尺寸D要大一些。這是為了防止裝配軸瓦時(shí)因緊壓量而向內(nèi)側(cè)彎曲的需要，也是為了與軸瓦體更好密合的需要。張力圖2-88 軸瓦的張力3）軸瓦的種類發(fā)動(dòng)機(jī)用的軸瓦材料目前使用的有

30、如下幾種：（1）白色合金（巴氏合金）白色合金是錫、鉛和銻中加入少量銅的合金，有以錫為主要成分的錫基白色合金和以鉛為主要成分的鉛基合金。白色合金耐蝕性優(yōu)良，而且柔軟，所以密合性和埋藏性也好。但是，它隨著溫度的上升，硬度會(huì)顯著降低，耐疲勞性差，所以容易發(fā)生剝落的龜裂。為了防止上述情況，最近采取了減薄合金層的厚度（0.10.2mm）以提高疲勞強(qiáng)度的辦法。但是它畢竟是有限的，所以還是只能用于輕荷載和中荷載的軸瓦。（2）鉛青銅合金（凱氏合金）由凱爾美特發(fā)明的鉛青銅軸瓦合金是在銅中加入20%40%的鉛的合金，現(xiàn)在一般采用連帶燒結(jié)法燒結(jié)在鋼制的軸瓦里襯上制成。用這種制造方法制出的鉛青銅合金會(huì)形成鉛網(wǎng)狀分布在

31、銅基中的組織，耐疲勞性非常好，現(xiàn)在被廣泛地使用于高速、重荷載的發(fā)動(dòng)機(jī)上。鉛青銅合金如果合金中的含鉛量越多，則耐疲勞性越低，但是密合性和埋藏性會(huì)變好。所以，含鉛量30%以上的合金是不進(jìn)行表面處理使用的。另一方面，鉛量少于30%的合金因?yàn)槊芎闲院吐癫匦圆?，所以要?duì)表面進(jìn)行鉛和錫或鉛和銦的合金鍍層（稱為疊加）處理，以提高合金的機(jī)械強(qiáng)度（耐疲勞性和耐沖擊性等），彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。如此進(jìn)行疊加處理的合金被稱為三層合金。但是，目前的趨勢(shì)是高鉛量的合金為了提高耐蝕性也進(jìn)行疊加處理做成三層合金。（3）鋁合金合金鋁合金合金是在鉛中加入10%20%的錫的合金，熔敷到鋼制的里襯上使用。它的密合性和埋藏性比白色合金差，但耐

32、蝕性和耐疲勞性優(yōu)良，容許溫度也高。另外，含錫比例高的鋁合金合金的耐磨性好，同時(shí)它的密合性也比含錫比例低的要好，合金的寬度也可以比其它合金窄20%左右，所以最近使用越來越廣泛了。但是，由于熱膨脹系數(shù)大，所以需要加大儲(chǔ)油膜間隙。另外，為了提高密合性和耐蝕性，也有在鋁中加入不足10%的鉛的鉛合金合金。2-2-7 閥動(dòng)機(jī)構(gòu)閥動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）是通過把曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸并驅(qū)動(dòng)凸輪軸使之旋轉(zhuǎn)，讓各氣缸的進(jìn)氣門和排氣門在設(shè)計(jì)好的適當(dāng)期間里根據(jù)點(diǎn)火次序開閉的裝置，它由凸輪軸、挺桿、推桿、搖臂、氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、凸輪軸正時(shí)齒輪、正時(shí)鏈或正時(shí)齒帶和曲軸正時(shí)齒輪等構(gòu)成，執(zhí)行燃燒室混合氣導(dǎo)入和

33、封閉，以及從燃燒室排出燃燒廢氣的功能。根據(jù)燃燒室形狀和氣門配置，閥動(dòng)機(jī)構(gòu)有倒置氣門型、OHV型（頂置氣門型）和OHC型（頂置凸輪軸型）等。在這里，介紹一下目前用得較多的閥動(dòng)機(jī)構(gòu)。2）OHC型OHC型如圖2-90、91所示，把凸輪軸設(shè)置在氣缸蓋上，沒有了推桿裝置。它有圖2-90或圖2-91（a）所示的通過搖臂開閉氣門的搖臂式和圖2-91（b）所示的把凸輪軸設(shè)置在氣門上直接開閉氣門的直動(dòng)式兩種。凸輪軸一般借助正時(shí)鏈或正時(shí)齒帶，由曲軸驅(qū)動(dòng)。在這種類型中，又有SOHC型和DOHC型（稱為雙凸輪軸）兩種。SOHC型如圖2-90所示，由1根凸輪軸通過搖臂開閉進(jìn)氣門和排氣門；DOHC型如圖2-91所示，由進(jìn)

34、氣門用和排氣門用2根凸輪軸各自分別開閉氣門。閥動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）的慣性質(zhì)量，與OHV型相比，OHV型要輕，而DOHC型更輕，能進(jìn)行更高速更穩(wěn)定的氣門開閉，所以提高了高速性能。但是，氣缸蓋的構(gòu)造和驅(qū)動(dòng)凸輪軸的機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜了。搖臂（交互式）凸輪軸氣門彈簧氣門導(dǎo)管進(jìn)氣門排氣門氣門座圖2-90 SOHC型閥動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸搖臂（搖臂式）挺桿凸輪軸氣門彈簧氣門彈簧氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管進(jìn)氣門排氣門氣門座排氣門氣門座排氣門（a）搖臂式 （b）直動(dòng)式圖2-91 DOHC型閥動(dòng)機(jī)構(gòu)3）凸輪軸驅(qū)動(dòng)裝置四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸由曲軸驅(qū)動(dòng)，而且以其1/2的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。另外，對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)，必須根據(jù)點(diǎn)火次序規(guī)定的配氣正時(shí)（氣門開

35、閉定時(shí)）開閉氣門。如此驅(qū)動(dòng)凸輪軸開閉氣門的凸輪軸驅(qū)動(dòng)裝置通常設(shè)置在氣缸體前部，這種方式中有正時(shí)齒輪式、正時(shí)鏈?zhǔn)胶驼龝r(shí)齒帶式。但是，由于正時(shí)齒輪式不能自由選擇凸輪軸的位置和隨著使用時(shí)間噪音會(huì)變大等原因，現(xiàn)在已經(jīng)幾乎不在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了。（1）正時(shí)鏈?zhǔn)秸龝r(shí)鏈?zhǔn)绞前寻惭b在曲軸和凸輪軸前部的正時(shí)齒輪（也稱為鏈輪），按圖2-92所示那樣用正時(shí)鏈連接，將曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸。這時(shí)，凸輪軸正時(shí)齒輪按照曲軸正時(shí)齒輪的1/2轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)設(shè)定齒輪的齒數(shù)。正時(shí)鏈采用圖2-93那樣結(jié)構(gòu)的滾子鏈或者鏈條噪音較低的無聲鏈。凸輪軸正時(shí)齒輪張緊器導(dǎo)管張緊器張緊器桿張緊器正時(shí)鏈曲軸正時(shí)齒輪鏈節(jié)板軸套 滾柱 銷（a）滾子鏈 （a

36、）SOHC型 （b）DOHC型圖2-92 正時(shí)鏈?zhǔn)酵馆嗇S驅(qū)動(dòng)裝置（b）無聲鏈圖2-93 正時(shí)鏈這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以自由選擇凸輪軸的位置，而且傳動(dòng)效率也良好。但是，它的缺點(diǎn)是容易因磨耗而發(fā)生鏈條伸長(zhǎng)。另外，因發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而使鏈條彎曲或伸長(zhǎng)松弛時(shí)，如果在配氣正時(shí)或點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)發(fā)生失常，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，所以要像圖中所示那樣在鏈條的松弛側(cè)設(shè)置張緊器，依靠彈簧力和油壓始終給鏈條一個(gè)張力加以防止。這種方式在價(jià)格便宜、噪音低的正時(shí)齒帶式開發(fā)出來后就逐漸不用了。但是，由于最近開發(fā)出了鏈條的銷部經(jīng)過滲鉻處理而使磨耗（伸長(zhǎng)）變小的滾子鏈，能夠縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度，而且還有經(jīng)久耐用、可靠性高、免維修等優(yōu)點(diǎn)，所以又再次

37、被使用了。（2）正時(shí)齒帶式圖2-95所示的是直列式發(fā)動(dòng)機(jī)中具有代表性的設(shè)計(jì)例子。這種方式也與正時(shí)鏈一樣，因發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而使齒帶彎曲或伸長(zhǎng)松弛時(shí)，如果在配氣正時(shí)或點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)發(fā)生失常，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，所以要圖中所示那樣在齒帶的松弛側(cè)設(shè)置張緊器，給予張力。張緊器有兩種方式，一種是圖（a）所示那樣的用彈簧力給齒帶張力后固定的方式，另一種是圖（b）所示那樣的用油壓和彈簧力使齒帶的張力始終調(diào)整在合適狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)整方式。凸輪軸正時(shí)齒輪正時(shí)齒帶惰滑輪張緊器齒帶輪張緊器齒帶輪張緊器彈簧用于驅(qū)動(dòng)輔機(jī)的正時(shí)齒輪自動(dòng)調(diào)整式張緊器曲軸正時(shí)齒輪 （a）SOHC型 （b）DOHC型圖2-95 正時(shí)齒帶或凸輪軸驅(qū)動(dòng)裝置自

38、動(dòng)調(diào)整式張緊器的構(gòu)造如圖2-96所示，在發(fā)生因溫度變化而引起的齒帶伸縮和因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化等而引起的齒帶張力變動(dòng)時(shí)，它按如下調(diào)整齒帶的張力。在齒帶的張力增大時(shí)，活塞桿和活塞被張緊器齒帶輪按下，壓力室的油壓上升，止回閥球關(guān)閉與貯油室的通路。因此，壓力室的油就通過活塞和氣缸的間隙慢慢流到貯油室一側(cè)，活塞慢慢向圖的下方移動(dòng)。而且，活塞在活塞桿承載的荷載與彈簧力平衡的位置上停止，使齒帶張力保持恒定。相反，在齒帶張力減小時(shí)，活塞和活塞桿被彈簧推向圖的上方，壓力室的油壓比貯油室的油壓低，止回閥球打開，油進(jìn)入壓力室。而且，在齒帶張力和彈簧力平衡的位置上，活塞停止運(yùn)動(dòng)，把齒帶張力設(shè)定在恒定值上。正時(shí)齒帶式有噪音

39、小、不需要潤(rùn)滑、重量輕和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但是，為了保持強(qiáng)度變需要適當(dāng)?shù)膶挾龋砸獙l(fā)動(dòng)機(jī)加長(zhǎng)。還有一個(gè)缺點(diǎn)是從耐用性上需要定期（大約每10萬公里）更換。同時(shí)，它的耐水性和耐油性也比較差，所以還需注意防止水、油和灰塵等附著上去。油封卡環(huán)活塞桿 隔膜活塞 貯油室氣缸止回閥球+壓力室（硅油）彈簧圖2-96 自動(dòng)調(diào)整式張緊器4）凸輪軸如圖2-98所示的一個(gè)例子那樣，凸輪軸是在每個(gè)氣缸上排列了一組用于進(jìn)氣的凸輪和用于排氣的凸輪（在有2根凸輪軸的DOHC型中，是用于進(jìn)氣的凸輪或用于排氣的凸輪）的軸，OHV型安裝在氣缸體的側(cè)面，OHC型安裝在氣缸蓋上部，由軸頸部分支撐著。在凸輪軸的內(nèi)部通常設(shè)有油孔，從機(jī)油

40、泵壓送過來的機(jī)油從這個(gè)油孔給閥動(dòng)（氣門）系統(tǒng)各潤(rùn)滑部位供油。另外，在凸輪軸上通常裝有驅(qū)動(dòng)分電器的齒輪或聯(lián)軸節(jié)，有的還設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)械式燃油泵的偏心凸輪。凸輪軸用鑄鐵或特殊鑄鐵鑄造而成，或者用碳鋼或含有鎳和鉻的特殊鋼的鑄造件制成。為了提高凸輪和軸頸部的耐磨性，要進(jìn)行高頻淬火等表面硬化處理。凸輪和軸通常制成整體，但也有的是在鋼管上燒結(jié)接合凸輪而成，以減輕重量。燃油泵偏心驅(qū)動(dòng)凸輪分電器驅(qū)動(dòng)齒輪凸輪凸輪軸軸頸凸輪軸正時(shí)齒輪圖2-98 凸輪軸凸輪升度凸輪凸輪的形狀有圓弧凸輪、切線凸輪、等加速度凸輪等各種各樣的形狀。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，多數(shù)采用圖2-99所示的卵形凸輪。圖中凸輪的長(zhǎng)徑稱為凸輪高度，凸輪的長(zhǎng)徑與短徑

41、的差稱為凸輪升度（凸輪升程）。 長(zhǎng)徑=凸輪的高度 短徑圖2-99 凸輪的形狀5）挺桿、推桿和搖臂（1） 挺桿把凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樯舷逻\(yùn)動(dòng)的挺桿也稱為氣門提升器，用于OHV型和直動(dòng)式OHC型的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，如圖2-100所示的一個(gè)例子那樣，呈圓筒形的形狀。與凸輪的接觸面有的是平面，有的是球面，但通常多數(shù)使用的是平面的。另外，為了防止接觸面的不均勻磨損，把凸輪中心和挺桿中心進(jìn)行偏置，在運(yùn)行中讓挺桿旋轉(zhuǎn)。挺桿的材料采用經(jīng)過表面硬化處理的特殊鑄鐵或特殊鋼。挺桿中心凸輪中心推桿凸輪挺桿凸輪氣門 （a） OHV型 （b）直動(dòng)式OHC型圖2-100 挺桿6）氣門氣門的功能是開閉燃燒室，它有把混合氣引入燃

42、燒室的進(jìn)氣門和從燃燒室排出燃燒廢氣的排氣門，均為圖2-106所示的形狀。氣門面氣門桿 氣門頭 氣門桿端頭 圖2-106 氣門的構(gòu)造如圖2-107所示，氣門被插入壓進(jìn)氣缸蓋上的氣門導(dǎo)管里，氣門桿上端用對(duì)半開的開口銷固定在上部彈簧座上。另外，為了防止通往燃燒室的油往下淌，在氣門導(dǎo)桿的前端部安裝了耐熱和耐油性的油封。擔(dān)當(dāng)關(guān)閉氣門任務(wù)的氣門彈簧被安裝在上彈簧座和下彈簧座之間。開口銷開口銷上彈簧座氣門彈簧油封下彈簧座 氣門氣門導(dǎo)管氣門座鑲?cè)飧咨w圖2-107 氣門的安裝狀態(tài)氣門在工作時(shí)暴露在高溫、高壓的燃燒廢氣中，還反復(fù)受到與氣門座的沖擊，所以它要求耐熱性、耐磨性、耐沖擊性、耐蝕性和導(dǎo)熱性都要好，而且重

43、量要輕。（1）進(jìn)氣門多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)原來是每個(gè)氣缸安裝一個(gè)進(jìn)氣門的，但是，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能化，最近的主流是裝2個(gè)氣門，而且還有安裝3個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)。低溫下的耐蝕性對(duì)進(jìn)氣門很重要，所以它的材料采用碳鋼中加入硅和鉻等的特殊鋼（鐵素體耐熱鋼）。這種材料不僅耐蝕性優(yōu)良，而且導(dǎo)熱性和耐磨性好，熱膨脹小。但耐熱性稍差一些。另外，為了提高耐磨性，有的還對(duì)氣門桿進(jìn)行氮化等表面處理，對(duì)氣門桿端頭進(jìn)行高頻淬火等熱處理。（2）排氣門排氣門也與進(jìn)氣門一樣，多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)原來是每個(gè)氣缸安裝一個(gè)的，但是最近的主流發(fā)動(dòng)機(jī)是設(shè)置2個(gè)，與進(jìn)氣門合在一起每個(gè)氣缸共有4個(gè)氣門。排氣門處在高溫環(huán)境中，所以耐熱性很重要。其材料采用碳鋼中加入鉻

44、和鎳等的特殊鋼（奧氏體耐熱鋼）。這種材料除了有優(yōu)良的耐熱性外，耐蝕性也良好。但是，它的耐磨性差，而且熱膨脹也大，還不能進(jìn)行淬火硬化，所以不太適合用于氣門桿的材料。因此，要把鐵素體耐熱鋼的氣門桿焊接到奧氏體耐熱鋼的氣門頭上并加工成一個(gè)整體使用。另外，還有的排氣門把耐磨性能優(yōu)良的司太立合金（鎢鉻鈷硬質(zhì)合金）套襯在氣門面和氣門桿端頭上。此外，還有的排氣門如圖2-109所示那樣，把導(dǎo)熱性能良好的金屬鈉充進(jìn)設(shè)在氣門內(nèi)部的空心部分。氣門內(nèi)部的金屬鈉在受到燃燒熱時(shí)熔化變?yōu)橐后w。液化的鈉隨著氣門的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而動(dòng)，把氣門頭的熱量經(jīng)由氣門桿散發(fā)到氣門導(dǎo)管，所以既能提高散熱效果，又能防止發(fā)生爆震。金屬鈉氣門頭 氣門桿

45、圖2-109 充鈉的氣門7）氣門座和氣門導(dǎo)管氣門座是與氣門面緊貼在一起以保持燃燒室氣密的部分。另外，它還有為氣門散熱的作用，要求具有耐熱性和耐磨性能。如圖2-107所示，鉛合金制的氣缸蓋上的氣門座，進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)都采用冷縮配合或壓入了氣門座鑲?cè)?。氣門座鑲?cè)Φ牟牧显跍囟容^低的進(jìn)氣側(cè)原來用的是鋁青銅和鑄鐵，排氣側(cè)用的是鑄鐵和耐熱鋼。但是，由于汽油的無鉛化，需要提高耐磨性，現(xiàn)在無論是進(jìn)氣側(cè)還是排氣側(cè)，主流都是鐵體的耐熱燒結(jié)合金。鑄鐵制的氣缸蓋目前幾乎不在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了，但是它的氣門座通常還是氣缸蓋的材料沒有變。然而，為了應(yīng)對(duì)使用LPG燃料時(shí)和汽油無鉛化引起的氣門座的磨損（氣門口凹槽），已在排氣側(cè)

46、壓入了用鐵素體耐熱鋼和鐵體的耐熱燒結(jié)合金制成的氣門座鑲?cè)?。氣門面與氣門座的接觸面的角度一般為450。另外，接觸面的寬度越寬，氣門的冷卻效果越大；相反，它越窄，與氣門座的密合性就越好，所以要取一個(gè)適當(dāng)?shù)闹怠忾T導(dǎo)管是引導(dǎo)和保持氣門的部分，另外也有散發(fā)氣門熱量的作用。如圖2-107所示，它被壓入到氣缸蓋上。其材料采用特殊鑄鐵或鐵體燒結(jié)合金。8）氣門彈簧氣門彈簧的作用除了使氣門緊貼氣門座外，還能使閥動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）的活動(dòng)部件勝過慣性力而壓住凸輪，并根據(jù)凸輪的運(yùn)動(dòng)使氣門正確開閉。它按照凸輪軸的旋轉(zhuǎn)反復(fù)進(jìn)行伸縮。因此，要求它具有足夠的彈簧力以及良好的耐疲勞性和強(qiáng)韌性。它用鋼琴絲（SWPV）、碳鋼油

47、回火鋼絲（SWO-V）、鉻釩鋼油回火鋼絲（SWOCV-V）或硅鉻鋼油回火鋼絲（SWOSC-V）等耐熱彈簧鋼絲制成。另外，如果彈簧力的強(qiáng)度超過必要的限度時(shí)，會(huì)使氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)損失增大，并使氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的磨損加快。如圖2-110所示，氣門彈簧采用圓形或具有降低安裝高度效果的卵形截面的線材繞成的螺旋彈簧（盤簧）。線圈截面或 圖2-110 氣門彈簧氣門彈簧的一端受到突然壓縮時(shí)，整個(gè)彈簧不會(huì)一樣地被壓縮，而是從被壓縮的一端依次受到壓縮。它在另一端被反射，并以彈簧固有的一定周期（固有振動(dòng)頻率）往復(fù)。當(dāng)這個(gè)周期與由凸輪進(jìn)行的氣門開閉周期同步時(shí)，氣門彈簧會(huì)發(fā)生共振，加大振幅，并產(chǎn)生異常振動(dòng)。這一現(xiàn)象稱

48、為喘振，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生。一旦發(fā)生喘振，氣門會(huì)從凸輪上分離（氣門躍遷），或者在落座氣門座時(shí)跳躍（氣門跳動(dòng)），不能按照凸輪的形狀運(yùn)動(dòng)。而且，在這種情況下有時(shí)還會(huì)折斷氣門彈簧。為了防止喘振，通常采用圖2-111所示的間距不等的彈簧和圖2-112所示的復(fù)式彈簧。間距不等彈簧必須要把間距小的一頭向著氣缸蓋安裝。另外，內(nèi)外兩層的復(fù)式彈簧為了防止彈簧之間互相咬入和使擺放穩(wěn)定，把外側(cè)彈簧與內(nèi)側(cè)彈簧的繞向相反設(shè)置。間跨大 間跨小氣缸蓋側(cè)3 圖2-111 間距不等彈簧 圖2-112 復(fù)式彈簧9）可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)（1）氣門開閉正時(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能氣門開閉正時(shí)在從氣缸內(nèi)排出燃燒廢氣、吸進(jìn)混合氣的氣體交換過程中給予下

49、列影響，并左右著發(fā)動(dòng)機(jī)性能。由于氣體慣性產(chǎn)生的（流動(dòng)）速度滯后，即使打開進(jìn)氣門也不能立即進(jìn)行吸氣，所以在氣門的打開時(shí)期通常為上止點(diǎn)前5200左右。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該滯后的角度變大，所以如果提前打開時(shí)期就能提高充氣效率。另外，還可以增加氣門重疊時(shí)間量，利用排氣脈動(dòng)產(chǎn)生的慣性效果提高充氣效率。但是，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于排氣倒流使殘留氣體增多，不僅充氣效率降低，而且怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性變壞。由于進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)期也是利用氣體的慣性，所以通常為下止點(diǎn)后30500左右。如果推遲關(guān)閉時(shí)期，進(jìn)氣脈動(dòng)產(chǎn)生的慣性效果在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中增大，充氣效率變高。但是，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)中，一度進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣又倒流到進(jìn)氣系統(tǒng)，充氣效率下降。

50、能夠利用這樣的進(jìn)氣慣性效果的轉(zhuǎn)速在進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)期受到影響。如圖2-113所示，如果這個(gè)時(shí)期早，則低速時(shí)的充氣效率提高；如果遲，則高速時(shí)的充氣效率提高。下止點(diǎn)后52 0充氣效率%下止點(diǎn)后32 0下止點(diǎn)后72 0發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速min-1圖2-113 進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)期和充氣效率排氣門的打開時(shí)期對(duì)充氣效率帶來的影響很小。但是，為了提高排氣效率和減少殘留氣體，通常為下止點(diǎn)前500左右。如果提早打開時(shí)期，高速時(shí)的排氣效率變好。但是，如果過早，則會(huì)增加排氣的排出損失，降低性能。排氣門的關(guān)閉時(shí)期，為了利用排氣脈動(dòng)產(chǎn)生的慣性效果減少殘留氣體，設(shè)定在上止點(diǎn)5200。如果該時(shí)期過早，則不能充分進(jìn)行排氣，從而增加殘留氣體，降低充氣效率。因此，高速時(shí)應(yīng)比低速時(shí)遲一點(diǎn)為好。但是，如果過遲，則排氣會(huì)倒流到氣缸內(nèi)，使殘留氣體增加。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)以一個(gè)氣門開閉正時(shí)是很難在從低速到高速的所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到最佳充氣效率的，如果設(shè)定提高高速時(shí)的充氣效率的氣門開閉正時(shí)（高速凸輪），則低速時(shí)效率降低。反之，如果設(shè)定提高低速時(shí)的充氣效率的氣門開閉正時(shí)（低速凸輪），則高速時(shí)效率降低，發(fā)動(dòng)機(jī)性能則為圖2-114所示的趨勢(shì)。另外，