汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识解读.docx

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汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识解读

汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识

发动机曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

机体组：

气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳

活塞连杆组：

活塞、活塞环、活塞销、连杆

曲轴飞轮组：

曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴

1、机体组

1-1、汽缸体

是发动机机体组的重要组成部分，在气缸盖和油底壳之间，严格的来说，该部分要称为气缸体--曲轴箱！

因为它上部是一个或若干个汽缸，下半部分是支承曲轴的曲轴箱！

这两部分一般都铸造在一起，我们通常简称汽缸体。

因其工作条件高温高压、且活塞在其中往复运动，摩擦很大，所以气缸体必须能耐高温、耐腐蚀、耐磨损。

一般的说，为了满足以上要求可以采取以下几个措施：

气缸体材料、加工精度、结构。

在冷却方面，气缸体一般有水冷、风冷。

像我们摩托车上的发动机就是风冷，一般汽车上的都是以水冷为主，但也装有风扇辅助降温

1-2、汽缸垫

气缸垫位于气缸盖与气缸体之间又称气缸床.其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙,保证结合面处有良好的密封性,进而保证燃烧室的密封防止气缸漏气和水套漏水。

常见的金属---石棉气缸垫，这种石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。

这种钢垫厚度为1.2~2mm，有很好的弹性和耐热性，能反复使用，但强度较差，厚度和质量也不均匀。

当发现以下现象时，就要考虑汽缸是否烧损：

①汽缸盖与汽缸体接缝处有局部漏气现象，特别是排气管口附近常会出现此情况。

②工作时水箱冒水泡，气泡越多，说明漏气越严重。

不过这一现象当汽缸垫破损不太厉害时，往往不易察觉。

为此可在汽缸体与汽缸盖接缝处的周围抹些机油，然后观察接合处是否也有气泡冒出，如冒气泡就说明汽缸垫漏气。

通常情况下汽缸垫并没有破损，在此时，可以将汽缸垫在火焰上均匀地烤一下，由于加热之后石棉纸膨胀复原，在装回到机器上后就不再漏气了。

这种修理方法可以多次反复使用，从而延长汽缸垫的使用期限。

③内燃机功率下降，当汽缸垫破损严重时，内燃机根本无法启动运转。

④如汽缸垫在油道和水道的中间地方烧坏了，由于机油在油道中的压力比水在水道中的压力大，所以机油会从油道通过汽缸垫烧坏的地方钻人水道，在水箱中水的表层浮有一层机油。

⑤如汽缸垫在汽缸口和汽缸盖螺纹孔的地方烧坏，则在穿汽缸盖螺栓孔中和螺栓上会产生积碳。

⑥如果汽缸垫在汽缸口和水道之间的某处烧坏，轻者不易发觉，功率下降不太明显，在大油门负荷时没有什么异常变化。

仅是怠速运转时，由于压缩力不足，燃烧不良，排出的废气才会有少量的蓝烟。

较严重时，水箱中才有“咕咯、咕噜”的响声。

不过这多在水箱稍缺水的情况下才显示出来，水准下沉时不明显。

严重时，在工作中从水箱盖向外冒热气。

1-3、汽缸盖

引擎的盖子及封闭汽缸的机件（包括水套和汽门及冷却片），是气门机构的安装基体，也是汽缸的密封盖。

汽缸盖在内燃机属于配气机构,主要是用来封闭汽缸上部，构成燃烧室。

并做为凸轮轴和摇臂轴还有进排气管的支撑。

主要是把空气吸到汽缸内部，火花塞把可燃混合气体点燃，带动活塞做功，废气从排气管排出。

汽缸盖在使用过程中易发生的故障是出现裂纹、汽缸盖积碳增多和发生变形。

汽缸盖易产生故障的部位有：

气门导管周围

喷油器周围的水堵损坏

燃烧室周围易出现裂纹和积碳，汽缸盖底部由于制造和拆装不当易出现变形等。

1-4、曲轴箱

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。

上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。

油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。

油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。

油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。

在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。

现在大部分汽油机都装有PCV阀（曲轴箱强制通风装置）促使发动机换气，但窜气中的污染物“会沉积在PCV阀的周围，可能使阀堵塞。

如果PCV阀堵塞则污染气体逆向流人空气滤清器，污染滤芯，使过滤能力降低，吸入的混合气过脏，更加造成曲轴箱的污染，导致燃料消耗增大，发动机磨损加大，甚至损坏发动机,因此，须定期保养PCV，清除PCV阀周围的污染物。

发动机在运转过程中，燃烧室内的高压未燃烧气体、酸、水份、硫和氮的氧化物经过活塞环与缸壁之间的间隙进入曲轴箱中，与零件磨损产生的金属粉末混在一起，形成油泥。

量少时在油中悬浮，量大时从油中析出，堵塞滤清器和油孔，造成发动机润滑困难，引起磨损。

此外，机油在高温时氧化会生成漆膜和积碳粘结在活塞上，使发动机油耗增大、功率下降，严重时使活塞环卡死而拉缸。

因此，定期使用BGl05（润滑系统高效快速清洗剂）清洗曲轴箱，保持发动机内部的清洁。

1-5、汽缸套

气缸套是一个圆筒形零件，置于机体的气缸体孔中，上由气缸盖压紧固定。

活塞在其内孔作往复运动，其外有冷却水冷却。

缸套分为干缸套和湿缸套两大类。

背面不接触冷却水的气缸套叫干缸套，背面和冷却水接触的气缸套是湿缸套。

干缸套厚度较薄、结构简单、加工方便。

湿缸套直接接触冷却水，所以有利于发动机的冷却，有利于发动机的小型轻量化。

气缸套分湿式和干式两种，湿式气缸套厚度一般为5-7mm，多用于柴油机。

干式气缸套一般壁厚为2-4mm，多用于汽油机上。

当气缸套磨损后几何形状、尺寸超限，出现裂纹、严重拉伤或湿式缸套阻水圈漏水时.需将气缸套拆下予以更换。

拆卸时最好用拉缸器拉出，如无专用工具，可用手锤垫木块从曲轴箱里往外敲出。

1-6、油底壳

油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱。

作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。

油底壳（OilSump）位于引擎下部：

可拆装，并将曲轴箱密封作为贮油槽的外壳。

油底壳多由薄钢板冲压而成，形状较为复杂的一般采用铸铁或铝合金浇铸成型。

油底壳底部最低处还装有放油螺塞。

市面上见到的大多数车都是湿式油底壳，之所以命名为湿式油底壳是由于发动机的曲轴曲拐和连杆大头在曲轴每旋转一周都会浸入油底壳的润滑油内一次，起到润滑作用，同时由于曲轴的高速运转，曲拐每次高速浸入油池内都会激起一定的油花和油雾，对曲轴和轴瓦进行润滑，称之为飞溅润滑。

这样对润滑油在油底壳内的液面高度就有了一定的要求，如果太低了，曲轴曲拐和连杆大头不能浸入润滑油内，导致缺少润滑而顺滑曲轴和连杆以及轴瓦；如果润滑油液面太高又会导致轴承整个浸入，使曲轴的旋转阻力增大，最终导致发动机性能下降，同时润滑油容易进入气缸燃烧室内，导致发动机烧机油，火花塞积炭等问题。

这种润滑方式结构简单，不需另设机油箱，但车辆工作的倾斜度不可过大，否则会因断油、漏油而引发烧瓦拉缸事故。

2、活塞连杆组

2-1、活塞

 发动机好比是汽车的”心脏“，而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”，除了身处恶劣的工作环境外，它还是发动机中最忙碌的一个，不断的进行着从下止点到上止点、从上止点到下止点的往复运动，吸气、压缩、做工、排气......活塞的内部为掏空设计，更像是一个帽子，两端的圆孔连接活塞销，活塞销连接连杆小头，连杆大头则与曲轴相连，将活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动。

每个活塞的裙体处都有三条皱纹，是为了安装两道气环和一道油环，且气环在上。

在装配时，两道气环的开口需要错开，起到密封的作用。

油环的作用主要是刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油，并将润滑油刮布均匀。

目前广泛应用的活塞环材料主要有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。

 此外，活塞环由于位置不同，它们采用的表面处理也有差别，其中第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理，主要是为了改善润滑和提高活塞环的耐磨度。

其他活塞环大都会采用镀锡或磷化处理，主要是为了改善耐磨性。

由于每缸内活塞的工作环境略有不同，使得活塞的积碳程度有差异。

 如果活塞环的安装不当或密封性不好，就会导致缸壁上的机油上窜至燃烧室与混合气一起燃烧，引起烧机油现象。

若活塞环与缸壁的配合间隙过小或活塞环因积碳被卡死在环槽内等情况，活塞做上下的往复运动时，很可能会将气缸壁刮伤，长时间后会在气缸壁上形成很深的沟纹，也就是常说的“拉缸”现象。

气缸壁有了沟纹，密封性不良，同样会造成烧机油的情况。

因此应定期检查活塞的工作状态，避免以上两种情况的发生，保证发动机的运行状况良好。

活塞拉缸是一种常见的故障，轻微情况下是因干摩擦将活塞表面拉毛；当听到发动机伴有轻微的敲缸声时，活塞表面已产生金属熔着物，此时若不及时维修将出现活塞与汽缸套抱死现象。

2-2、活塞环

活塞环（PistonRing）是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：

压缩环和机油环。

压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。

活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。

往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。

2-3、活塞销

活塞销是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。

为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。

2-4、连杆

连杆（connectingrod）连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。

在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。

连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。

连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。

　连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。

因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。

它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。

3、曲轴飞轮组

3-1、曲轴

引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下（往复）运动变成循环（旋转）运动。

是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：

主轴颈，连杆颈，（还有其他）。

主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。

曲轴的润滑主要是指与连杆大头轴瓦与曲轴连杆颈的润滑和两头固定点的润滑．曲轴的旋转是发动机的动力源。

也是整个机械系统的源动力。

曲轴断裂是发动机严重的机件故障，断裂一般发生在曲柄销和主轴颈与曲柄臂的连接圆角处或轴颈油孔等应力集中部位。

曲轴断裂的主要原因：

（1）个别用户由于选用机油不当，或者是不注意“三滤”的清洗更换，机油长期使用变质;严重的超载、超挂，造成发动机长期超负荷运行而出现烧瓦事故。

由于发动机烧瓦，曲轴受到严重磨损。

（2）发动机修好后，装车没经过磨合期，即超载超挂，发动机长期超负荷运行，使曲轴负荷超出容许的极限。

（3）在曲轴的修理中采用了堆焊，破坏了曲轴的动力平衡，又没有做平衡校验，不平衡量超标，引起发动机较大的振动，导致曲轴的断裂。

（4）由于路况不佳，车辆又严重超载超挂，发动机经常在扭振临界转速内行，减振器失效，也会造成曲轴扭转振动疲劳破坏而断裂。

3-2、飞轮

飞轮是一个质量较大的铸铁惯性圆盘，它贮蓄能量，供给非作功行程的需求，带动整个曲连杆结构越过上、下止点，保证发动机曲轴旋转的惯性旋转的均匀性和输出扭矩的均匀性，借助于本身旋转的惯性力，帮助克服起动时气缸中的压缩阻力和维持短期超载时发动机的继续运转。

多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡，否则在旋转时因质量不平衡而产生的离心力将引起发动机振动，并加速主轴承的磨损。

为了在拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间应有严格的相对位置，用定位销或不对称布置螺栓予以保证。

飞轮常见的损坏部位是齿圈磨蚀损坏、端面烧蚀、挠曲变形及飞轮螺孔损伤。

飞轮总成是发动机的重要部件，它的运转每分钟高达上百转，其重要性由此可见。

3-3、扭转减振器

如何减小曲轴的振动，是发动机曲轴设计的重要内容之一。

减少曲轴振动的常用手段是在曲轴前端安装减振器。

3-4、平衡轴

平衡轴技术（下图中白色线框内所示结构）是一项结构简单并且非常实用发动机技术，它可以有效减缓整车振动，提高驾驶的舒适性。

也许有的消费者会问，为什么要在部分引擎里设计这个结构？

要搞明白这一问题首先我们需要弄清一件事--“发动机振动原理”。

 当发动机处在工作状态时，活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。

当活塞位于上下止点位置时，其速度为零，但在上下止点中间位置的速度则达到最高。

由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，因此必然会在活塞、活塞销和连杆上产生较大的惯性力。

虽然连杆上的配重可以有效地平衡这些惯性力，但却只有一部分运动质量参与直线运动，另一部分参与了旋转。

因而除了上下止点位置外，其它惯性力并不能完全达到平衡状态，此时的发动机便产生了振动。

为了消除这种振动，设计者采用了很多方法，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的“V”型布置发动机等等。

增加平衡轴（如上图中间位置所示部件）也是这些办法其中之一，简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反向振动力，使发动机获得良好的平衡效果，降低发动机振动。

平衡轴可分为单平衡轴和双平衡轴两种。

单平衡轴顾名思义采用单一平衡轴，利用齿轮传动方式进行工作，通过曲轴旋转带动固连的平衡轴驱动齿轮、平衡轴从动齿轮以及平衡轴。

单平衡轴可以平衡占整个振动比例相当大的一阶振动，使发动机的振动得到明显改善。

由于单平衡轴结构简单，占用空间小，因而在单缸和小排量发动机中应用较为广泛。

而双平衡轴则采用的是链传动方式带动两根平衡轴转动，其中一根平衡轴与发动机的转速相同，可以消除发动机的一阶振动；另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍，可以消除发动机的二阶振动，从而达到更加理想的减振效果。

由于双平衡轴的结构较为复杂、成本高、占用发动机的空间又相对较大大，因此一般在大排量汽车上较为常用。

 综上所述，平衡轴就是用来平衡和减少发动机的振动，从而实现降低发动机噪音、延长使用寿命、提升驾乘者舒适性的目的。

不过，并不是所有发动机都需要平衡轴，像“V”型和水平对置发动机，这些振动平衡性已经很好的引擎就没有必要设计平衡轴。

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。

——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

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——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

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心到、眼到、口到

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10、一日无书，百事荒废。

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11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。

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14、书到用时方恨少、事非经过不知难。

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15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。

——笛卡儿

17、学习永远不晚。

——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。

——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。

——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。

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