識別發(fā)動機的兩大機構.課件

1、識別發(fā)動機的曲柄連桿機構和配氣機構 學習目標通過本活動的學習，應獲得發(fā)動機的曲柄連桿機構、配氣機構方面的知識和能力，其具體如下：1）正確識別氣缸體曲軸箱組結構及特點。2）正確識別活塞連桿組結構及特點。3）正確識別曲軸飛輪組結構及特點。4）正確識別氣門組結構及特點。5）正確識別氣門傳動組結構及特點。 曲柄連桿機構是發(fā)動機實現能量轉換的主要機構。它的功用是把燃氣作用到活塞頂上的力轉變?yōu)榍S的扭矩，以向工作機械輸出機械能。曲柄連桿機構主要機件包括三組：氣缸體曲軸箱組、活塞連桿組、曲軸飛輪組。識別發(fā)動機曲柄連桿機構的結構活塞連桿組件曲軸飛輪組件皮帶輪扭轉減振器起動爪曲軸主軸瓦飛輪螺栓飛輪正時齒輪1.氣

2、缸體與曲軸箱 氣缸體與曲軸箱是構成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構和各系統的安裝基礎件，其內、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。為減輕發(fā)動機的質量，要求氣缸體的結構緊湊、質量輕。氣缸體與曲軸箱一般采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制造。有些發(fā)動機為了減輕質量，加強散熱而采用鋁合金缸體。按氣缸體與油底殼安裝平面位置的不同，氣缸體與曲軸箱分為一般式氣缸體、龍門式氣缸體、隧道式氣缸體等三種形式。 （1）平分式氣缸體（一般式） 定義：曲軸主軸承座孔中心線位于曲軸箱分開面上。 特點：便于機械加工，但其剛度較差，前后端呈半圓形，與油底殼接合面的密封較困難。 應用

3、：中小型發(fā)動機。（2）龍門式氣缸體 定義：曲軸主軸承座孔中心線高于曲軸箱下表面的則為龍門式氣缸體。 特點：結構剛度較大，油底殼前后端為一平面，密封簡單可靠，維修 方便，但工藝性較差（主要是鑄造加工工藝）結構笨重。 應用：大中型發(fā)動機。 （3）隧道式氣缸體 定義：主軸承座孔不分開 特點：結構緊湊，其結構剛度大，主軸承座孔同軸度易保證，但拆裝維修不方便。主軸承用滾動軸承。 應用：多用于組合式曲軸及滾動軸承，適應負荷較大的 柴油機。 缺點：加工精度要求高、工藝性較差、曲軸拆裝不方便。 （重型柴油發(fā)動機采用分體式即曲軸箱、汽缸體分開，汽缸體為幾個獨立設置。其特點是縮小鑄件的尺寸和降低鑄件的質量，制造維

4、修方便。） 水冷式發(fā)動機結構 水冷式發(fā)動機的氣缸體和曲軸箱鑄成一體，氣缸體上部圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間。為了減少曲軸箱的變形和振動，設計時盡量增大其強度，在曲軸箱與主軸承座孔間增加一定厚度的加強肋（筋）。另外根據發(fā)動機的結構原理還設計了冷卻水套和潤滑油道等。汽車發(fā)動機多采用水冷的方式，利用缸體水套中的冷卻水流過高溫零件周圍而帶走多余的熱量。氣缸套的分類干式氣缸套濕式氣缸套汽缸套定位的幾種形式 氣缸套 目的：解決成本與壽命之間的矛盾。氣缸內鑲了用耐磨的高級鑄鐵材料制成的氣缸套，而缸體則可用價廉的普通鑄鐵或質量輕的鋁合金制成，這樣，既延長了使用壽命，又節(jié)

5、省了好材料。 2. 氣缸的排列形式（1）直列式：多用于六缸以下的發(fā)動機。（2）V型式：它縮短了發(fā)動機的長度和高度，多用于六缸以上的發(fā)動機。（3）對置式：是V型的特殊形式。 直列式V置式對置式發(fā)動機各置式工作原理直列式V置式對置式氣缸蓋結構、分類 氣缸蓋上設計有冷卻水套、潤滑油道、燃燒室、進排氣門道、氣門導管孔和進排氣門座、火花塞孔（汽油機）或噴油器座孔。氣缸蓋承受氣體壓力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機械負荷。同時，由于與高溫燃氣接觸而承受很高的熱負荷。為保證良好的密封，氣缸蓋既不能有損壞，也不能變形。為此，氣缸蓋要有足夠的強度和剛度。為使氣缸蓋的溫度分布均勻，冷卻性能要求保持良好狀態(tài)。氣缸蓋要求導

6、熱性好、機械強度和熱強度高、鑄造性能好；一般采用鋁合金、灰鑄鐵、合金鑄鐵等材料制造。氣缸蓋是結構復雜的零件，受許多結構因素的影響，如每缸氣門數、凸輪軸的位置、冷卻方式以及進、排氣道及燃燒室的形狀。發(fā)動機氣缸蓋根據其結構形式分為整體式、塊狀式、和單體式三種。 （1）楔形燃燒室 楔形燃燒室結構較為簡單、緊湊、氣道導流較好、充氣效率高，在壓縮終了時能形成擠氣渦流。它的氣門是傾斜的，其位置在楔形的寬坡上，火花塞安裝在楔形的厚端。燃燒的氣體向薄端膨脹進入較大的冷卻表面區(qū)域。燃燒速度較快，CO和HC排放較低而NO的排放稍高。（2）盆形燃燒室 盆形燃燒室的結構也較緊湊，其燃燒速度快、熱效率高、制造工藝好、便

7、于維修。如紅旗7560轎車發(fā)動機、解放1091型貨車發(fā)動機、北京212發(fā)動機均采用這種結構的燃燒室。它的氣門是垂直安裝。燃燒室在氣缸蓋上呈橢圓形。（3）半球形燃燒室 這種燃燒室的結構最為緊湊、散熱面積小，有利于促進燃料的完全燃燒及排氣凈化，但配氣機構較復雜，目前國外許多轎車多采用這種形式的燃燒室。燃燒室的大部分在氣缸蓋上，小部分在活塞頂上。其氣門布置更加傾斜，且跨過發(fā)動機的安裝，其火花塞的安置有兩種形式：一種置于兩氣門的中心距，另一種置于兩氣門的側面。這種外形提供最大的容積和最小的冷卻表面區(qū)域。高速發(fā)動機常用的燃燒室。氣缸蓋罩與氣缸襯墊（1）氣缸蓋罩 氣缸蓋罩位于氣缸蓋上部，起封閉和防塵作用；

8、一般為薄鋼板沖壓而成。 （2）氣缸襯墊 氣缸襯墊起保持氣缸密封不漏氣，保持由機體流向氣缸蓋的冷卻液和潤滑油不泄漏的作用。汽缸墊要有足夠的強度；要耐壓、封熱、耐腐蝕；要有彈性，以補償機體頂面和缸蓋底面的粗糙度和不平度。按所用材料的不同，氣缸襯墊可分為金屬石棉襯墊、金屬復合材料襯墊、全金屬襯墊。其中，金屬石棉襯墊以石棉為基體，外包銅皮或鋼皮；有的以鋼絲或帶孔鋼板為骨架，外附石棉而成，氣缸孔、油孔、水孔周圍用金屬包邊。金屬復合材料襯墊的鋼板兩面粘附耐熱、耐壓和耐腐蝕的新型材料。全金屬襯墊用優(yōu)質的鋁板或不銹鋼疊片制成。油底殼 1.功用：貯存和冷卻機油并封閉曲軸箱。 2.構造： （1）用薄鋼板沖壓而成,

9、或者用鋁合金鑄造而成。為了加強散熱，油底殼上通常鑄有散熱片， （2）內部設有穩(wěn)油擋板，以防止汽車振動時油底殼油面產生較大的波動。 （3）最低處有放油塞曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。 配氣機構的功用： 配氣機構的功用是按照發(fā)動機的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣或空氣及時進入氣缸、廢氣從氣缸中及時地排出。 配氣機構的組成：配氣機構由氣門組和氣門傳動組組成。 氣門組： 氣門、氣門導管、氣門座圈、氣門彈簧、氣門彈簧座和氣門鎖夾等 。 氣門組作用： 對氣缸的密封（封閉進、排氣道）。 氣門傳動組 ：正時齒輪、凸輪軸、氣門挺柱、氣門推桿、氣門搖臂、搖臂軸、搖臂軸座

10、和氣門間隙調整螺釘等。 氣門傳動組作用：使進、排氣門能按配氣相位規(guī)定的時刻開閉，且保證有足夠的開度。 氣門穿過氣門導管，在其尾端通過氣門鎖片或鎖銷固定在彈簧座上。氣門彈簧安裝在氣門桿外圍，并有一定的預緊力。氣門彈簧的上端抵靠在彈簧座上，其下端座落在氣缸蓋的彈簧座上。當氣門關閉時，在氣門彈簧預緊力的作用下，氣門頭部密封錐面緊壓在氣門座上，將氣道封閉。搖臂軸通過支架固定在氣缸蓋上平面上，搖臂安裝在搖臂軸上，可繞搖臂軸轉動。搖臂長臂端與氣門桿端接觸，搖臂短臂端裝有調整氣門間隙的調整螺釘。凸輪軸安裝在氣缸體的一側或氣缸蓋頂部。挺柱呈杯狀，位于挺柱導向體內，其下端與凸輪軸接觸。推桿為一細長桿件，上端與搖

11、臂調整螺釘接觸，下端穿過氣缸蓋過孔與挺柱接觸。配氣機構的類型（1）按氣門布置形式分為氣門頂置式和氣門側置式。氣門頂置式的氣門布置在氣缸蓋頂部上。氣門側置式的氣門布置在氣缸體的一側，目前已不采用。凸輪軸：凸輪軸是配氣機構中氣門傳動組件之一。凸輪軸上主要配置有各缸進、排氣凸輪，用以使氣門按一定的工作次序和配氣相位及時開閉，并保證氣門有足夠的升程，凸輪受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此對凸輪表面要求耐磨。對凸輪軸要求有足夠的韌性和剛度。所以，凸輪軸一般都采用優(yōu)質鋼模鍛而成，也可采用合金鑄鐵和球墨鑄鐵鑄造。凸輪軸各軸頸及凸輪的工作表面一般經熱處理后精磨，以提高其硬度及耐磨性。發(fā)動機工作時，凸輪軸

12、的變形會影響配氣相位。因此，有的發(fā)動機凸輪采用全支承以減小其變形。例：北京212、長安462發(fā)動機的凸輪軸有五個軸頸。但是，支承數多，其加工工藝較復雜。所以后來一般發(fā)動機的凸輪軸是每隔兩個氣缸設置一個軸頸。為了安裝方便，凸輪軸的各軸頸直徑是做成從前向后一次減小，或從后向前依次減小，主要看制造廠家的布置而定。凸輪軸軸頸驅動分電器的螺旋齒輪螺栓墊片正時齒輪止推凸緣止推座凸輪軸襯套驅動汽油泵的偏心輪凸輪凸輪軸的結構按凸輪軸布置形式分 可分為凸輪軸上置式、凸輪軸中置式和凸輪軸下置式三種形式的配氣機構：1）凸輪軸上置式的配氣機構 這種結構凸輪軸安裝在氣缸蓋上部，凸輪軸直接通過搖臂來驅動，省去氣門了推桿、

13、挺柱，使往復運動件的質量大大減小，因此它適用于高速發(fā)動機。2）凸輪軸下置式配氣機構 凸輪軸由曲軸通過正時齒輪驅動，因此，盡可能縮短凸輪軸與曲軸之間的距離，將凸輪軸布置在曲軸箱中部，稱為凸輪軸下置式配氣機構。這種方案傳動簡單，一般都采用齒輪傳動。3）凸輪軸中置式配氣機構當發(fā)動機轉速較高時，為了減小氣門傳動機構往復運動質量，可將凸輪軸位置移至氣缸體上部。由凸輪軸經過挺柱直接驅動搖臂，而省去推桿，這種結構稱為凸輪軸中置式配氣機構。這種方案大多采用齒輪傳動。但由于凸輪軸的中心線距離曲軸的中心線較遠，所以需加中間齒輪（惰輪）。凸輪軸傳動方式 凸輪軸由曲軸驅動，其傳動機構傳動方式有齒輪式傳動、鏈條式傳動及

14、齒形帶式傳動等幾種。氣門驅動形式 氣門驅動形式有凸輪軸上置式直接驅動、單凸輪軸上置搖臂驅動、雙凸輪軸擺臂驅動三種類型。1）搖臂驅動、單凸輪軸上置式配氣機構 凸輪軸推動液力挺柱，液力挺柱推動搖臂，搖臂再驅動氣門；或凸輪軸直接驅動搖臂，搖臂驅動氣門。2）直接驅動、凸輪軸上置式配氣機構 在這種形式的配氣機構中，凸輪通過吊杯形機械挺柱驅動氣門；或通過吊杯形液力挺柱驅動氣門。 與上述各種形式的配氣機構相比，直接驅動式配氣機構的剛度最大，驅動氣門的能量損失最小。3）擺臂驅動、凸輪軸上置式配氣機構 由于擺臂驅動氣門的配氣機構比搖臂驅動式剛度更好，更有利于高速發(fā)動機，因此在轎車發(fā)動機上的應用比較廣泛。 認識氣

15、門組零件的構造 配氣機構的氣門組由氣門、氣門彈簧、氣門彈簧座、氣門鎖片、氣門油封、氣門導管及氣門座圈等零件組成，如圖所示。有的進氣門還設有氣門旋轉機構。氣門頭部應與氣門座圈貼合緊密，氣門導管應與氣門桿導向良好，氣門彈簧兩端應與氣門桿 中心線垂直，氣門彈簧應有足夠的彈力。 氣門油封鎖片式結構 氣門桿的尾部切有凹槽，用分成兩半的錐形鎖片卡在凹槽中，鎖片錐形外圓與彈簧座的錐形孔貼合，在彈簧作用下，鎖片與彈簧座的錐孔相互卡緊不會脫落。有些發(fā)動機的氣門，在桿部鎖片槽下面另有一條切槽裝一卡環(huán)以防萬一氣門彈簧折斷時氣門有落入氣缸發(fā)生搗缸的危險。1-氣門桿；2-氣門彈簧；3-彈簧座；4-鎖片；5-卡環(huán) 氣門油

16、封 發(fā)動機高速化后，進氣管中的真空密度顯著地增高，氣門室中的機油會通過氣門桿與導管之間的間隙被吸入進氣管和氣缸內，除增加機油的消耗外，還會在氣門和燃燒室產生積碳。為此，發(fā)動機的氣門桿上部都設有機油防漏裝置。 1-鎖片；2-彈簧座；3-氣門桿；4-防油罩或密封圈；5-氣門導管氣門彈簧的一端支承在氣缸蓋上，而另一端則壓靠在氣門桿端的彈簧座上，彈簧座用鎖片或鎖銷固定在氣門桿的末端，為了防止彈簧發(fā)生共振，可采用變螺距的圓柱彈簧。在一些高速發(fā)動機上多采用一個氣門有同心安裝的內外兩根彈簧，這樣能提高氣門彈簧工作的可靠性，不但可以防止共振，而且當一根彈簧折斷時，另一根還可維持工作。此外，還可將氣門彈簧的高度

17、減小，當采用兩根彈簧時，彈簧圈的螺旋方向應相反，這樣可以防止折斷的彈簧圈卡入另一彈簧圈內搖臂：搖臂實際上是一個雙臂杠桿，其作用是將推桿傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。搖臂兩邊臂長的比值（搖臂比）約為1.21.8，其中長臂是推動氣門，端頭的工作表面一般制成圓柱形。當搖臂擺動時可沿氣門桿端表面滑動，這樣可以使兩者之間的力盡可能沿氣門的軸線作用。搖臂內鉆有潤滑油道的油孔，在搖臂短臂端的螺紋孔中旋入用以調節(jié)氣門間隙的調節(jié)螺釘，螺釘的球頭與推桿的凹球座相接觸，也有將調節(jié)螺栓的端頭制成球面，且重心加工有油孔，直接與搖臂有道相通，以便更好的潤滑推桿上下球面。搖臂多采用鑄鐵或鑄鋼精鑄而成，也有用45號鋼沖壓而成，然后經加工、精磨。 擺臂與氣門間隙自動補償器 擺臂的功用與搖臂相同。兩者的區(qū)別只在于擺臂是單臂杠桿，其