发动机的主要零件及作用是什么?

Answer 1

（1）气缸体。

气缸体是气缸的机体。曲轴箱分上下两部分，上曲轴箱是用来支承曲轴的，水冷式发动机的气缸体和上曲轴箱是铸成一体的，简称气缸体，如图3-7、图3-8所示。它是发动机中形状最复杂，质量最大的零件。气缸在气缸体内，是可燃混合气燃烧的场所和活塞运动的轨道，它引导活塞做往复直线运动。从功用来看，气缸体是发动机各机构、各系统的装配基础件，是构成发动机的骨架。

图3-7　发动机气缸体1—机油道；2—冷却水通路；3—油、气通路；4—机油道；5—气缸；6—上曲轴箱；7—冷却水通路

图3-8　一般的气缸体1—气缸；2—水套；3—凸轮轴座孔；4—加强肋；5—主轴承座；6—油底壳安装面；7—主轴承盖安装面；8—缸套气缸体的主要构造包括气缸、缸套、水套、曲轴主轴承座孔、凸轮轴座孔、汽油泵安装孔、机油泵安装孔、分电器安装孔、气门座孔、润滑油道和水套进水口等。分析发动机的工作原理可知，气缸在高温、高压和化学侵蚀等不利条件下工作，因此要求气缸体除了要有足够的刚度、强度之外，还必须要有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性。气缸体的材料一般为优质灰铸铁。

活塞。

活塞的作用是与气缸盖组成燃烧室，承受气缸内的燃气压力，通过活塞销和连杆将力传给曲轴。图3-9所示为活塞结构剖视图，活塞主要由活塞顶1、活塞裙部2、活塞销座3和活塞环槽4四部分组成。

活塞顶部是燃烧室的组成部分，当发动机工作时，它要直接承受气体的高温、高压。汽油发动机活塞顶一般采用平顶，其优点是制造简单，吸热面积小。有些发动机为了改善燃烧室状态，以利于混合气燃烧而采用凹顶或凸顶的活塞。

如图3-10所示，在活塞头部切有若干环槽，用以安装活塞环。上面是气环，通常有2～3道；下面是油环，通常有1～2道。油环槽的内壁上钻有若干泄油孔或泄油槽，使从气缸壁上刮下的油回流到下曲轴箱。由于活塞头部金属量大于裙部，且温度高，为避免因膨胀而卡死在气缸内，活塞头部的直径都小于裙部的直径。活塞裙部对活塞的往复运动起导向作用，并把连杆的侧向力传给气缸壁，所以它应有足够的承压面积。活塞裙部还有活塞销座，将气体作用力经活塞销传给连杆。

图3-9　活塞结构示意图1—活塞顶；2—活塞裙部；3—活塞销座；4—活塞环槽

图3-10　活塞与活塞环1、2—气环；3—油环；4—活塞从活塞的工作情况来看，活塞直接承受着高温、高压，并且气体压力、惯性力是呈周期变化的，因此活塞的不同部分会受到交变的拉伸、压缩或弯曲载荷，同时由于活塞各部分的温度极不均匀，活塞内部很容易因为膨胀、收缩不均匀而导致开裂。因此，要求活塞除了具有足够的强度和尽可能轻的质量外，还要求其热膨胀系数小、导热性好且耐磨。为了满足上述要求，现代汽车发动机普遍采用铝合金材料的活塞。

（3）连杆。

连杆的功用是将活塞承受的力传递给曲轴，并与曲轴配合把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。连杆承受活塞销传来的气体压力以及本身摆动和随活塞运动时的惯性力，这些力的大小和方向都是周期性变化的，有时，还是冲击性的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸、弯曲和冲击交变载荷。这就要求连杆在质量尽可能轻的条件下有足够的强度和刚度。连杆一般是用中碳钢或合金钢经模锻而成。如图3-11所示，连杆是由小头2、杆身3和大头4（包括连杆盖6）三部分组成。连杆小头用来安装活塞销，小头内一般压有青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和大头上铣有小槽或钻有油孔，以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油进行润滑，

图3-11　连杆1—衬套；2—小头；3—杆身；4—大头；5—轴承；6—连杆盖；7、8—止口；9—连杆螺栓为了使连杆在活塞销上自由转动，除衬套与活塞销之间留有间隙外，小头端面与活塞销座间也留有一定的间隙。连杆杆身多制成“工”字形截面，这可以在质量尽可能轻的情况下获得足够的刚度和强度。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。连杆大头做成可分式的，被分开的部分称为连杆盖，借助连杆螺栓紧固在连杆大头上。

（4）曲轴。

曲轴的功用是将连杆传来的力转变成绕其本身轴线旋转的扭矩，并将此扭矩通过飞轮输出，传给汽车传动系，同时，驱动配气机构以及其他各附属机构和装置，如风扇、水泵、油泵等。曲轴在工作中承受着不断变化的气体压力、往复惯性力、扭矩和弯矩的共同作用。为了保证工作可靠，曲轴必须要有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨且润滑要良好。曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成，也可用高强度合金铸铁，如球墨铸铁，铸造而成。如图3-12所示，曲轴是由主轴颈2、连杆轴颈3、曲柄臂4、平衡重5、前轴端1和飞轮接盘6等部分组成。

图3-12　曲轴1—前端轴；2—主轴颈；3—连杆轴颈；4—曲柄臂；5—平衡重；6—飞轮接盘主轴颈是曲轴的支撑部位，安装于气缸体的主轴承座孔中。各道主轴颈的直径一般是相同的，受力较大的前、后以及中间主轴颈一般做得长些，以平衡各个轴颈及轴承的磨损。连杆轴颈与连杆大头相配合。它通过曲柄臂与主轴颈相连，在连接处用圆过渡以减少应力集中，防止使用中发生裂纹或折断。曲柄臂是用来连接主轴颈和连杆轴颈的，其受力情况复杂，往往是曲轴最薄弱的环节。平衡重是用来平衡连杆大头、连杆轴颈以及曲柄臂等回转机件所引起的离心力，以及活塞连杆组往复运动所产生的惯性力的。离心力和惯性力及其产生的力矩会导致发动机的振动和曲轴的弯曲变形，引起主轴颈和主轴承磨偏。为了减少主轴承的负荷、改善工作条件，一般在曲柄臂的相反方向设置平衡重，在曲轴前端装有驱动配气凸轮的齿轮，驱动风扇和水泵的带以及止推环等，并在曲轴后端安装有飞轮接盘，如图3-13所示。

图3-13　汽车发动机飞轮组1—曲轴前端；2—前主轴颈；3—油道孔；4—炼钢轴颈；5—曲柄；6—平衡重；7—活塞；8—油道孔；9—曲轴法兰；10—飞轮；11—飞轮齿圈；12—飞轮螺栓锁紧板；13—变速器第一轴轴承；14—后主轴承轴瓦；15—油槽；16—曲轴止推环；17—飞轮齿圈；18—中间轴主轴承轴瓦；19—前主轴承轴瓦（5）凸轮轴。

凸轮轴的主要功用是根据发动机工作过程的需要和配气相位，及时开启和关闭气门，并驱动机油泵、分电器和汽油泵等附件工作，如图3-14所示。凸轮轴由凸轮、凸轮轴颈、驱动机油泵与分电器的螺旋齿轮和用以驱动汽油机油泵的偏心轮等组成。

图3-14　凸轮轴在同一气缸中，进气、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位对应的。发动机各气缸的进气、排气凸轮的相对角度位置要符合发动机各气缸工作次序和工作间隔时间的要求。因此，根据凸轮轴的旋转方向以及各进气或排气凸轮的工作顺序，就可以判定发动机的点火次序。凸轮轴的材料一般采用优质钢模锻而成，也可采用合金铸铁或球墨铸铁铸造。凸轮的形状是由气门的开闭时间及气门的开起高度决定的，故凸轮的形状非常重要，如果制造得不准确，会引起气门机构中很大的冲击力，使气门机构损坏，因此凸轮的形状是应当保证的。