第 二 章 曲 柄 连 杆 机 构

衬垫
气缸盖罩
气缸盖
安装火花塞
气缸垫
2、汽油机燃烧室
（1）燃烧室构成：
由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组
成。 （2）燃烧室的基本要求： I、 结构紧凑，表面积小，以减少热量损 失及缩短火焰行程。 II、具有一定的涡流运动，保证燃烧及时 和充分。
名称
特点
结构紧凑、火焰行程段 小、燃烧速率高、热损 失小、热效率高；配气 结构复杂。 结构简单、紧凑、散热 面积小、热损失少；火 花塞置于燃烧室最高处， 火焰传播距离长，激冷 面积大，对HC排放 不 利
2、活塞销的偏置
使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一 边过渡到另一边，减少敲缸的声音。
四、连杆


油环的刮油作用
三、 活塞销


作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的 气体压力传递给连杆。 构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥 形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。 定位：在活塞销的两端用卡环进行轴向定位， 防止活塞销轴向串动刮伤汽缸壁。
1、活塞销的连接方式
活塞销 半浮式
全浮式 与半浮式相比， 活塞销可在连 杆小头衬套孔 和销座孔中转 动，磨损均匀。 连杆
（2）、气环的切口


切口的形状：直角形、阶梯形、斜切口 切口的间隙：为0.25~0.8mm。 间隙过大，漏气严重，发动机功率减小； 间隙过小，活塞环受热膨胀后卡死或折断。
（3）、气环的断面形状
形状
泵油作用。
特
点
示意图
矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应用面广，有 扭曲环
活塞环扭曲，防止泵油作用，易于磨合，并有向 下刮油作用。 减少环与气缸壁的接触面，提高表面接触压力，
气环
切口
（1）气环的密封作用

气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大 于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面 紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气 体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽 的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封 面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了 第一密封面的密封作用，气环密封效果一般与气 环数量有关，汽油机一般采用2道气环，柴油机一 般多采用3道气环。几道气环的切口相互错开，采 用“迷宫”式布置。
二、活塞环


活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。
1、气环


作用：密封、导热 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 要求：弹性好，强度高、耐磨、耐热。 材料：活塞环是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少 量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀多孔铬， 其余环一般镀锡或磷化。
气缸套
名称 特点
外壁不直接与冷却 水接触。壁厚 1~3mm。
示意图
强度和刚 度都较好， 加工复杂， 拆装不便， 散热不良。 散热良好、冷 却均匀、加工 容易。 强度 和刚度不如干 缸套，易漏水。
干缸套
湿缸套
外壁直接与冷却水 接触。壁厚 5~9mm。
二、 汽

缸 盖
1、概述
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃
锥面环 向下刮油，向上形成油契，有利于磨合和密封。 梯形环 挤焦，加强密封作用，加工困难，精度要求高 桶面环 适应性好，有利于密封，但加工困难。
外圆为凸圆弧形，上下时都形成油楔，减少磨损，
（4）、气环的泵油作用
气环的泵油作用演示
2、油环
种类 普通油环 组合式油环
刮油片
示意图
轴向衬环
径向衬环
刮油片
2、按冷却方式分： 风冷、水冷 3、按排列方式分： 单列式、V型、对置式 4、按加工方式分： 整体式气缸体和镶嵌式气缸体
1、按结构形式分
名称 性能
油底壳安装平 面和曲轴旋转 中心在同一高 度。
应用
机体高度小、重 492Q汽 一般式 量轻、结构紧凑， 油机，90 （平分式） 便于加工拆卸。 系列柴油 刚度和强度差。 机。 龙门式 捷达轿车、 强度和刚度较好。 富康轿车、 工艺性差、结构 桑塔纳轿 笨重、加工困难。 车 结构紧凑、刚度 负荷较大 和强度好。难加 的柴油机 工、工艺性差、 上。 曲轴拆卸不方便。
（3）、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
（三）、活塞裙部
位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力， 防治破坏油膜。
结构特点
（1）预先做成椭圆形 活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，热膨 胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外， 裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂 直活塞销方向大。如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时 活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等， 造成活塞在气缸内卡住，发动机无法正常工作。因此，在加 工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座 垂直，短轴方向沿销座方向。
V型
气缸排成两列，左 缩短了机体长度和高度，增加了气缸 右两列气缸中心线 体的刚度，减轻了发动机的重量，但 的夹角γ ＜180°， 加大了发动机的宽度，且形状较复杂， 加工困难，一般用于8缸以上的发动 机， 气缸排成两列，左 右两列气缸在同一 水平面上，即左右 两列气缸中心线的 夹角 γ ＝180°
（二）、 活

塞
头
部
1、位置：活塞环槽以上的部分。 2、结构：活塞头部较厚，有2-3道气 环槽，1-2道油环槽，在气环槽内镶有 环槽护圈防止环槽因工作温度高和相 对运动造成环槽的磨损。
气环槽
工作条件 最恶劣， 应离顶部 远些。
活塞销孔
油环槽
3、作用：
（1）、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、防 止可燃混合气漏到曲轴箱内。 （2）、承受气体压力并传给连杆。
（3）活塞群部开槽

为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽， 为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。 槽的形状有"T"形或"Π "形槽。横槽一般开在最下一道环 槽的下面，裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中 的)，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。竖槽 会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具 有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造 成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽 后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作 功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙 部一般不开槽。
来自百度文库
（4）有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔 或把裙部不受侧压力的两边切去一部分， 以减小惯性力，减小销座附近的热变形量， 形成拖板式活塞或短活塞，拖板式结构裙 部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间 隙较小，适用于高速发动机。

（5）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量， 有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入 钢片。恒范钢片式活塞的结构特点是，由 于恒范钢为含镍33%～36%的低碳铁镍合金， 其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通 过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热 膨胀变形量。
活 塞 构 造
活塞顶部 活塞头部
活塞裙部
（一）、

活 塞 顶 部



活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分， 其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关， 都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求， 顶部形状可分为三大类： 1、平顶活塞：顶部是一个平面，结构简单，制造 容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般 多用在汽油机上。 2、凸顶活塞：顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高， 起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机 常采用凸顶活塞。 3、凹顶活塞：顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置 有利于可燃混合气的燃烧，可调节发动机的压缩比
第 二 章
曲 柄 连 杆 机 构
第 一 节

概
述

一、功用 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的 机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴 的旋转运动而对外输出动力。 二、组成 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组
三、工作条件
1、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力 2、汽车行驶中产生的冲击力。
油底壳安装 平面低于曲 轴的旋转中 心。
隧道式
气缸体上曲 轴的主轴承 孔为整体式。
2、按冷却方式分
（1）、水冷 （2）、风冷
散热片
风冷气缸体和气缸盖
3、 按 汽 缸 排 列 方 式 分
名称 单列式 特点 发动机的各个气缸 排成一列，一般是 垂直布置的。 优缺点 气缸体结构简单，加工容易，但发动 机长度和高度较大。一般六缸以下发 动机多采用单列式。
示意图
半球形
楔形
盆形
工艺性好、成本低、进 排气效果不如半球形燃 烧室
三、汽缸垫
1、功用： 保证结合面的密封，防止燃气、冷却水、润滑油窜漏 2、工作要求： (1)在高温高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏 (2)耐热和耐腐蚀 (3)具有一定的弹性，能补偿结合面的不平度以保证密 封 (4)拆装方便，能重复使用，寿命长 3、类型： 金属—石棉衬垫、金属衬垫
四、油底壳



1. 功用 储存机油，并封闭曲轴箱 2. 结构特点 散热肋片 挡油板 磁性放油塞
发动机油底壳
五、发动机的支撑


1. 结构特点 采用弹性支承，目的消除车架变形对发动 机的影响，减少底盘振动。 2. 支承方法 三点支撑 四点支撑
第三节、活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连 杆、连杆轴瓦等组成，
第二节

机 体 组


机体是构成发动机的骨架，是发动机各机 构和各系统的安装基础，其内、外安装着 发动机的所有主要零件和附件，承受各种 载荷。 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和 气缸垫等零件组成。
一、 汽
1、按结构形式分：
缸 体
隧道式气缸体
一般式气缸体、龙门式气缸体、
销座方向
桶形
不受压力的 部分，去掉 后可以减轻 质量。 裙部受侧压力的作用， 导致活塞发生变形 工作时向里变形
（2）预先做成阶梯形、锥形

活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的 温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是 上部大、下部小。为了使工作时活塞上下 直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先 把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。
一、活塞




功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆 驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。 工作条件：高温、高压、高速、惯性力、冲击、化学腐蚀、 润滑不良。 要求： (1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠； (2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损； (3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。 材料：高强度铝合金，在一些低速柴油机上采用高级铸铁或 耐热钢。铝合金活塞质量小、导热性能好，但热膨胀系数大。 构造：活塞分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。
对置式
高度小，总体布置方便，有利于风冷。 这种气缸应用较少。
汽 缸 排 列 方 式
4、整体式气缸体和镶嵌式气缸体
类型 构造 性能及应用 强度和刚度好，能 承受大负荷。成本 高。
降低了制造成本， 便于修理和更换， 延长了气缸体的使 用寿命。
气缸直接镗在气 整体式气缸体 缸体上
用耐磨优质材料 制成气缸套，再 镶嵌式气缸体 装到一般材料制 成的气缸体内。

•
铜皮—石棉汽缸垫
石棉 铜皮
铜皮
4、安装缸盖和气缸垫的注意事项
（1）拧紧缸盖螺栓时，须按规定的力矩拧紧
，并注
意顺序，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2～3 次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。 （2）注意缸盖的材料与螺栓材料不同时，安装状态 不同，铝合金缸盖要在发动机冷态下最后拧紧，铸铁 缸盖要在发动机热态下最后拧紧。 （3）首先要检查气缸垫的质量和完好程度，所有气 缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。 （4）安装气缸垫时，应注意把光滑的一面朝气缸体， 否则容易被气体冲坏
烧室。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热 负荷很大。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 结构：水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖 下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环 水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气 门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气 通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火 花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的 孔。 形式：整体和单体