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汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 汽车曲柄连杆机构本章主要内容：本章主要内容：1、曲柄连杆机构的组成曲柄连杆机构的组成2、机体组机体组3、活塞连杆组活塞连杆组4、曲轴飞轮组曲轴飞轮组作用：作用：将燃料燃烧的将燃料燃烧的热能热能转换为转换为机械能机械能，将活塞的，将活塞的往复运动往复运动转变为曲轴的转变为曲轴的旋转运动旋转运动，并将能量传输出去，并将能量传输出去1汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成一、组 成：v机体组v活塞连杆组v曲轴飞轮组2汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修1 1、机体组：、机体组：气缸体气缸体、曲轴箱曲轴箱、油底油底壳壳、气缸套气缸套、气缸盖气缸盖和和气缸垫气缸垫曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成3汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修2、活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销和连杆等气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成4汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修3、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成5汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修4 4、工作条件、工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高高温高压温高压气体接触，曲轴的旋转气体接触，曲轴的旋转速度又很高速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到到化学腐蚀化学腐蚀作用，并且作用，并且润滑困难润滑困难。可见，曲。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当柄连杆机构的工作条件相当恶劣恶劣。工作条件:高温,高压,高速,化学腐蚀第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成6汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修5、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气体压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。PPjPCF第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成7汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修1）、气体压力：气体压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP，SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。(a)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPSPPpRPTP第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成8汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修(b)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPPSPRPTP第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成9汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成结论：在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上个处的磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也是不均匀的。10汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修2）、往复惯性力Pj：指活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯性力。其大小：与机件的质量及加速度成正比；其方向：总是与加速度的方向相反。Pj第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成往复惯性力使发动机产生上下震动往复惯性力使发动机产生上下震动11汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成规律：a）当活塞向下运动时，前半程是加速运动，惯性力向上；后半程是减速运动，惯性力向下b）活塞向上运动时，前半程是减速运动，惯性力向下；后半程是加速运动，惯性力向上c）在上下止点：活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；d）在行程中部：活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零12汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修3）、离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。Pc第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成13汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修4）、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。F第3章 曲柄连杆机构3.1 曲柄连杆机构的组成因为较小，故分析时忽略因为较小，故分析时忽略14汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构3.2 机体组机体组功能：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。因此，机体必须要有足够的强度和刚度组成：机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成15汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修一、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组16汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 气缸体的分类1、根据气缸的排列方式（1）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。（3）对置式：是V型的特殊形式。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组17汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组结构简单、加工结构简单、加工容易，但发动机容易，但发动机长度和高度较大。长度和高度较大。缩短了机体的长缩短了机体的长度和高度，增加度和高度，增加了刚度，减轻了了刚度，减轻了发动机的重量；发动机的重量；形状复杂，加工形状复杂，加工困难。困难。18汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组高度小，总体布置方便。19汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修油底壳安油底壳安装平面和装平面和曲轴旋转曲轴旋转中心在同中心在同一高度。一高度。气缸体气缸体上曲轴上曲轴的主轴的主轴承孔为承孔为整体式。整体式。2 2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为油底壳安油底壳安装平面低装平面低于曲轴的于曲轴的旋转中心旋转中心。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组20汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组名称名称性能性能应用应用 一般式一般式（平分式）（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。加工拆卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机，汽油机，9090系系列柴油机。（中小列柴油机。（中小型）型）龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。（大中型发动机）加工困难。（大中型发动机）捷达轿车、富康轿捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车车、桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。艺性差、曲轴拆卸不方便。主轴承同轴主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承度易保证，主轴承用滚动轴承61356135等负荷较大的等负荷较大的柴油机上柴油机上 。21汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组3）根据冷却方式不同1-汽缸 2-水套 3-汽缸盖 4-燃烧室 5-汽缸垫v发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套1-汽缸体 2-汽缸盖 3-散热片v发动机用空气冷却时，在汽缸体和汽缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分22汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组v(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。v(2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。类型类型构造构造性能及应用性能及应用整体式整体式气缸直接镗在气缸气缸直接镗在气缸体上体上强度和刚度好，能承受强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。大负荷。成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制用耐磨优质材料制成气缸套，再装到成气缸套，再装到一般材料制成的气一般材料制成的气缸体内。缸体内。降低了制造成本，便于降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。长了气缸体的使用寿命。4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体23汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修二、气缸套二、气缸套目目的的：解解决决成成本本与与寿寿命命之间的矛盾。之间的矛盾。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组气缸内气缸内镶了镶了用耐磨的用耐磨的高高级级铸铁材料铸铁材料制成的制成的气缸气缸套套，而，而缸体缸体则可用则可用价廉价廉的的普通铸铁普通铸铁或质量轻的或质量轻的铝合金铝合金制成，这样，既制成，这样，既延长了延长了使用寿命使用寿命，又，又节节省省了好材料。了好材料。24汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组2）湿式气缸套）湿式气缸套外外表表面面直直接接与与冷冷却却水水直直接接接接触触；壁壁厚厚59mm；外外表表面面加加工工较较粗粗糙糙；设设置置有有漏漏水水密密封封装装置置；冷冷却却效效果果优优于于干干式式；刚刚性性差差；多用于车用柴油机上。多用于车用柴油机上。1）干式气缸套）干式气缸套外表面不直接与冷却水接触外表面不直接与冷却水接触；壁厚；壁厚13mm；外表面加工；外表面加工精度高精度高，与气缸孔，与气缸孔配合紧配合紧密密，不易漏水、漏气。多用于，不易漏水、漏气。多用于功率较小功率较小的汽油的汽油机上。机上。干式气缸套干式气缸套湿式气缸套湿式气缸套13mm59mm0.050.15mm25汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组1 1、作用、作用 封封闭闭气气缸缸上上部部；与与活活塞塞顶顶部部和和气气缸缸壁壁一一起起构构成成燃燃烧烧室室；是配气机构的多数零件的是配气机构的多数零件的安装安装机体机体。2 2、组成、组成 气气缸缸盖盖上上有有冷冷却却水水套套、燃燃烧烧室室、进进排排气气门门道道、气气门门导导管孔管孔和和进排气门座进排气门座、火花塞孔火花塞孔（汽油机）或（汽油机）或喷油器座孔喷油器座孔。3 3、工作条件和材料、工作条件和材料 1 1）工作条件：）工作条件：受到受到高温高温、高压高压的冲击；受到的冲击；受到腐蚀腐蚀作用。作用。2 2）材料：）材料：灰铸铁灰铸铁、合金铸铁、合金铸铁、铝合金铝合金（汽油机用）（汽油机用）三、三、气缸盖气缸盖26汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组4 4、结构形式、结构形式1 1）整整体体缸缸盖盖：一一台台发发动动机一个气缸盖。机一个气缸盖。特特点点：结结构构较较紧紧凑凑，零零件件数数目目少少，成成本本低低，发发动动机机的的总总长长度度减减少少；但但刚刚性性差差，易易变变形形，使使得得发发动动机机的的密密封封性性下下降降，系系列列化化程程度度差差，加加工工报报废废率率高高；适适用用于于缸缸径径105mm105mm的发动机的发动机。27汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组2）块块状状缸缸盖盖：2缸缸或或2缸缸以以上上共共用用一一个个缸缸盖盖。适用于适用于105mm缸径缸径105mm可可用用；缸缸径径120mm的的优优先先采采用；缸径用；缸径160mm都采用都采用28汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组5 5、缸盖的拆卸与安装、缸盖的拆卸与安装多缸一盖安装时：多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分2 23 3次次 。拆卸相反顺序。拆卸相反顺序。对角、分次、由内向外（拆卸时是由外向内）对角、分次、由内向外（拆卸时是由外向内）铝合金缸盖冷机拧紧即可；铝合金缸盖冷机拧紧即可；铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次29汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组四、汽油机燃烧室四、汽油机燃烧室（柴油机燃烧室在柴油机燃料供给系中详细介绍）（柴油机燃烧室在柴油机燃料供给系中详细介绍）1 1、要求、要求（1 1）有利于提高热效率有利于提高热效率 （2 2）有利于排气净化有利于排气净化（3 3）有利于换气有利于换气（4 4）有利于燃烧平静有利于燃烧平静（5 5）有利于组织气流运动有利于组织气流运动，使混合气在压缩行程中形成良使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动好的涡流运动 30汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组2 2、几种典型燃烧室、几种典型燃烧室（1 1）盆型燃烧室：）盆型燃烧室：优优点点：结结构构简简单单，工工艺艺性性好好、成成本本低低，可形成挤气涡流。可形成挤气涡流。缺缺点点：结结构构不不够够紧紧凑凑；换换气气质质量量较较差差；燃燃烧烧速速度度较较低低，COCO和和HCHC排排放放较较高高而而NONO的排放较低。的排放较低。使使用用车车型型：捷捷达达轿轿车车发发动动机机、奥奥迪迪轿车发动机有采用轿车发动机有采用 。盆型燃烧室盆型燃烧室31汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组（2 2）楔型燃烧室：）楔型燃烧室：优优点点：结结构构简简单单，较较紧紧凑凑，散散热热面面积积小小、热热损损失失少少；能能形形成成挤挤气气流流气气门门斜置，气流导流较好，充气效率高；斜置，气流导流较好，充气效率高；缺缺点点：火火花花塞塞置置于于燃燃烧烧室室最最高高处处，火火焰焰传传播播距距离离长长,燃燃烧烧速速度度较较快快，COCO和和HCHC排放较低而排放较低而NONO的排放稍高。的排放稍高。使用车型：使用车型：切诺基轿车发动机切诺基轿车发动机 采用采用。楔形燃烧室楔形燃烧室32汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组（3 3）半球形燃烧室：）半球形燃烧室：优优点点：气气门门成成横横向向V V型型排排列列，气气门门头头部部直直径径较较大大，换换气气效效果果好好；火火焰焰行行程程短短、燃燃烧烧速速率率高高、热热损损失失小小、热热效效率率高高，动动力力性性、经经济济性性最最好好。COCO和和HCHC排排放放最最少少，而而NONO的排放较高的排放较高。缺缺点点：配配气气机机构构复复杂杂，工工作作较较粗粗暴。暴。使使用用车车型型：多多用用于于高高速速汽汽油油机机。在在轿轿车车发发动动机机上上被被广广泛泛地地应应用用例如桑塔纳、例如桑塔纳、夏利、夏利、富康等富康等半球形燃烧室半球形燃烧室33汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组（4 4）双球形燃烧室：）双球形燃烧室：由两个球形构成。由两个球形构成。可布置可布置较大直径的气门或采用多较大直径的气门或采用多气门形式，很容易获得压气门形式，很容易获得压缩涡流。缩涡流。缺点缺点是燃烧室形是燃烧室形状复杂，散热面积较大，状复杂，散热面积较大，经济性差。经济性差。34汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组（5 5）多气门蓬形燃烧室）多气门蓬形燃烧室 ：由半球形发展而成。由半球形发展而成。结构紧结构紧凑，提高发动机的充量系数；凑，提高发动机的充量系数；火焰传播距离短，火焰传播距离短，可采用较可采用较高压缩比。高压缩比。国产夏利、富康国产夏利、富康及欧宝及欧宝V6V6、奔驰、奔驰320E320E、等国、等国外许多车型均采用此种燃烧外许多车型均采用此种燃烧室。室。35汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修五、气缸垫五、气缸垫1 1、作作用用：保保证证缸缸体体与与缸缸盖盖间间的的密密封封，防防止止漏漏水水、漏气漏气、窜油。窜油。2 2、材料：、材料：有弹性、耐热性、耐压性。有弹性、耐热性、耐压性。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组36汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修3.3.种类种类（1 1）金属金属石棉垫石棉垫：外包铜皮和钢片外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、，且在缸口、水孔、油道口周围油道口周围卷边加强卷边加强，内填石棉内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。强导热）。（2 2）金属骨架金属骨架石棉垫：石棉垫：以编织的以编织的钢丝网钢丝网或或有孔钢板有孔钢板为为骨骨架架，外覆石棉外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。金属片包边。（3 3）纯金属垫：纯金属垫：由单层或多层由单层或多层金属片金属片（铜、铝或低碳钢）（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。制成，用于某些强化发动机。4 4、安装注意：、安装注意：金属皮的金属金属皮的金属石棉垫，石棉垫，缸口金属卷边一面应缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形面造成压痕变形。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组37汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修六、油底壳六、油底壳1 1、功用：、功用：贮存贮存和和冷却冷却机油并机油并封闭封闭曲轴箱曲轴箱。2 2、构造：、构造：（1 1）用薄钢板冲压而成。）用薄钢板冲压而成。（2 2）内内部部设设有有稳稳油油挡挡板板，以以防防止止汽汽车车振振动动时时油油底底壳壳油油面面产产生生较大的波动。较大的波动。(3)3)最低处有放油塞最低处有放油塞(磁性磁性)(4)(4)曲轴箱与油底壳之间有密曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。封衬垫。第3章 曲柄连杆机构 3.2 机体组放油螺塞放油螺塞密封垫密封垫稳油板稳油板38汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组活活塞塞组组：活活塞塞、活活塞塞环环（气气环环、油油环环）、活活塞塞销销、卡环等。卡环等。连连杆杆组组：连连杆杆、连连杆杆盖盖、连连杆杆轴轴瓦瓦、连连杆杆衬衬套套、连连杆杆螺栓等。螺栓等。39汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修40汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组一、活塞一、活塞1 1、作用、作用(1)(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转轴旋转2 2、工作条件（非常恶劣）工作条件（非常恶劣）三高：三高：高温高温（顶部高达（顶部高达600700K，且分布不均匀且分布不均匀）高压高压（汽油机高达（汽油机高达35MPa，柴油机高达，柴油机高达69MPa）高速高速（线速度达线速度达812m/s，承受很大的惯性力。承受很大的惯性力。）两难：两难：冷却困难、润滑困难冷却困难、润滑困难一腐蚀：一腐蚀：受到酸性物质的腐蚀受到酸性物质的腐蚀41汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组3、材料、材料常常用用：铸铸铝铝合合金金（高高硅硅铝铝合合金金、铝铝铜铜合合金金）、高高级级铸铸铁铁、耐耐热钢等热钢等新型：新型：金属陶瓷（组合式（陶瓷用于活塞顶部）、整体式的）金属陶瓷（组合式（陶瓷用于活塞顶部）、整体式的）活塞应具备的特点：活塞应具备的特点：A A 刚度和强度应足够大，传力可靠。刚度和强度应足够大，传力可靠。B B 导热性能好，耐高压、高温、磨损导热性能好，耐高压、高温、磨损 C C 质量较小，尽可能减少往复惯性力质量较小，尽可能减少往复惯性力对对于于转转速速较较高高的的发发动动机机来来说说，活活塞塞材材料料多多选选择择质质量量较较轻轻的的铝铝合金；而对于低速机，现在多用灰铸铁。合金；而对于低速机，现在多用灰铸铁。42汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修5 5、构造：、构造：活活塞塞可可分分为为顶顶部部、头部、裙部头部、裙部第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组4 4、加工制造方法、加工制造方法1）铸造）铸造2）锻造）锻造3）液态模锻）液态模锻43汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组1）顶部：顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。汽油机：汽油机：二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机多用平顶。机多用平顶。柴油机：柴油机：有平顶、凹顶、有平顶、凹顶、形、碗形、盆型、形、碗形、盆型、花瓣形等。花瓣形等。44汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。凸起呈球状、顶凸起呈球状、顶部强度高，起导部强度高，起导向作用、有利于向作用、有利于改善换气过程。改善换气过程。凹坑的形状、位置必须凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止烧；提高压缩比，防止碰气门。（高压缩比发碰气门。（高压缩比发动机为了防止碰撞气门，动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调也可用凹坑的深度来调整压缩比整压缩比)45汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修2 2）活塞头部（又叫环槽部、防漏部）活塞头部（又叫环槽部、防漏部）位置：位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环槽气环槽油环槽油环槽工作条件最工作条件最恶劣，应离恶劣，应离顶部远些。顶部远些。活塞销孔活塞销孔第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组作用：作用：(1)(1)、安装活塞环、与、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、活塞环一起密封气缸、(2)(2)、防止可燃混合气、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，漏到曲轴箱内，(3)(3)、将顶部吸收的热、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸量通过活塞环传给气缸壁。壁。46汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组3 3）活塞裙部）活塞裙部A A、位置：、位置：从油环槽下端面起从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，至活塞最下端的部分，包包括销座孔。括销座孔。B B、作用：、作用：对活塞在气缸内的对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油承受侧压力，防治破坏油膜。膜。47汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修C C、活塞的变形及采取的相应措施、活塞的变形及采取的相应措施、变形原因：、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。48汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 、变形规律、变形规律（1 1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2 2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；上厚下薄；（3 3）沿活塞销的方向，金属量较多沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受热膨胀后，此所以在其受热膨胀后，此处的膨胀量就最大。处的膨胀量就最大。（4 4）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯曲变形。塞顶部在销座跨度内发生弯曲变形。（5 5）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销的轴线方向。的轴线方向。总之：裙部周向会发生近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。49汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 、预防和控制裙部椭圆变形的措施预防和控制裙部椭圆变形的措施 （1 1）、尽量减少活塞的受热）、尽量减少活塞的受热。（2 2）、使活塞的侧表面形状与变形相适应）、使活塞的侧表面形状与变形相适应。例如：活塞纵断面制成上小下大的截锥形等。50汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（3 3）、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。）、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开)51汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（4 4）在活塞上镶铸钢片，以限）在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量。制活塞的变形量。52汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（5 5）采用油冷活塞。采用油冷活塞。（6 6）减少销座方向的金属量，以减少）减少销座方向的金属量，以减少其受热变形其受热变形53汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修4）活塞销座）活塞销座A、作用：、作用：支承活塞销，将活塞顶部气体作用力经过活塞销支承活塞销，将活塞顶部气体作用力经过活塞销传给连杆。传给连杆。B、活塞销偏移布置、活塞销偏移布置定定义义：活活塞塞销销座座朝朝向向承承受受作作功功侧侧压压力力的的一一面面（图图示示左左侧侧）偏偏移移1mm2mm。作用：作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。54汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组5）、活塞在气缸内的安装注意事项）、活塞在气缸内的安装注意事项A、按按照照活活塞塞顶顶部部的的指指定定标标记记安安装装（注注意意喷喷油油方方向向、气气门方向）门方向）B、同同台台发发动动机机的的活活塞塞质质量量差差不不能能超超过过10g，并并与与相相同同尺寸公差的缸盖配合。尺寸公差的缸盖配合。C、开开纵纵向向槽槽的的活活塞塞面面尽尽量量安安装装在在不不受受侧侧压压力力（主主、次次推力面）的一面，以免活塞在运动时划伤气缸壁。推力面）的一面，以免活塞在运动时划伤气缸壁。55汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组3、分类：、分类：按照用途分为：按照用途分为：气环和油环。气环和油环。汽油机：汽油机：气环气环23道；油环数道；油环数1道。道。柴柴油油机机：气气环环34道道；油油环环数数12道。道。柴油机气环数多于汽油机的原因：柴油机气环数多于汽油机的原因：1）柴油机压缩比大于汽油机；）柴油机压缩比大于汽油机；2）柴油机转速低于汽油机；）柴油机转速低于汽油机；3）柴油机的配缸间隙大于汽油机）柴油机的配缸间隙大于汽油机。二、二、活塞环活塞环1 1、定义：、定义：是具有弹性的开口环，分为气环和油环。是具有弹性的开口环，分为气环和油环。2 2、工作条件：、工作条件：高温高温、高压高压、高速高速、极难润滑极难润滑。56汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（一）气环（一）气环1）、作用）、作用1）与活塞一起密封高温高压的燃气下窜入曲轴箱。（主要）与活塞一起密封高温高压的燃气下窜入曲轴箱。（主要）2）将活塞头部的热量传给气缸壁。将活塞头部的热量传给气缸壁。3）辅助油环控制气缸壁上的润滑油，辅助刮油、布油。）辅助油环控制气缸壁上的润滑油，辅助刮油、布油。2）、工作条件）、工作条件恶劣：恶劣：活塞环（气环）是发动机零件中工作寿命活塞环（气环）是发动机零件中工作寿命最短最短的。的。总的说：总的说：高温、高压、高速、润滑困难、磨损严重等。高温、高压、高速、润滑困难、磨损严重等。3）、材料）、材料多用多用合金铸铁、钢片、粉末冶金、金属陶瓷合金铸铁、钢片、粉末冶金、金属陶瓷等。等。对于强化发动机：对于强化发动机：则用球墨铸铁，以加强环的强度和冲击韧性。则用球墨铸铁，以加强环的强度和冲击韧性。第一环：第一环：条件最恶劣，所以要求表面镀铬。条件最恶劣，所以要求表面镀铬。其余各环：其余各环：镀锡或者磷化、喷石墨及硫化处理，以提高其与气镀锡或者磷化、喷石墨及硫化处理，以提高其与气缸壁的磨合性。缸壁的磨合性。57汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修、结构：、结构：活塞环的间隙活塞环的间隙（1 1）端端隙隙1 1：又又称称开开口口间间隙隙，是是活活塞塞环环装装入入气气缸缸后后开开口口处处的的间间隙。一般为隙。一般为0.25mm0.25mm0.50mm0.50mm；4 4）、气环的结构与密封原理：）、气环的结构与密封原理：在保证密封及传热的前提下，气环应尽量少（在保证密封及传热的前提下，气环应尽量少（2-3）；）；气环安装时切口应错开（迷宫）气环安装时切口应错开（迷宫）第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组158汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（2）侧侧隙隙2：又又称称边边隙隙，是是环环高高方方向向上上与与环环槽槽之之间间的的间间隙隙。第第 一一 道道 0.04mm 0.10mm；其其 它它 气气 环环 0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；32第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组（3）背隙）背隙3：是活塞环装入是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。部的间隙。0.5mm1mm；59汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组、密封原理密封原理第第一一密密封封面面：自自由由状状态态下下在在，环环外外径径缸缸径径，装装缸缸后后在在其其弹弹力力P0作作用用下下与与缸缸壁壁压压紧紧，气气环环外外缘缘面面与与缸缸壁接触的面壁接触的面形成第一密封面。形成第一密封面。第第二二密密封封面面：活活塞塞环环在在运运动动时时产产生生惯惯性性力力PjPj，与与缸缸壁壁间间产产生生摩摩擦擦力力F F，以以及及侧侧隙隙有有气气体体压压力力P1P1，在在这这三三个个力力的的共共同同作作用用下下，使使环环靠靠在在环环槽槽的的上上侧侧或或下下侧侧，形成第二密封面。形成第二密封面。第一密封面P0PjFP1第二密封面第二次密封：第二次密封：由下窜入背隙的由下窜入背隙的气体压力形成，气体压力形成，加强了第一密封加强了第一密封面的密封性。面的密封性。60汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修原因：原因：a)a)存在侧隙和背隙；存在侧隙和背隙；b)b)环环运运动动时时在在环环槽槽中中靠靠上上靠下靠下。危害危害：a)增加了润滑油的消耗增加了润滑油的消耗；b)火花塞沾油不跳火；火花塞沾油不跳火；c)燃燃烧烧室室积积炭炭增增多多，燃燃烧烧性能变坏；性能变坏；d)环环槽槽内内形形成成积积炭炭，挤挤压压活塞环而失去密封性；活塞环而失去密封性；e)加剧了气缸的磨损加剧了气缸的磨损第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组5）、活塞环的泵油作用及危害）、活塞环的泵油作用及危害61汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修措施：（1）采用扭曲环；（2）采用组合式油环；（3）油环下设减压腔第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组62汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第3章 曲柄连杆机构 3.3 活塞连杆组6）、）、气环的切口形状气环的切口形状四种：四种：A)直切口直切口B)斜切口斜切口C)搭切口搭切口D)封闭切口封闭切口63汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修7）、常见气环的断面形状）、常见气环的断面形状气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环 64汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修A A、矩形断面环（气环横剖面为矩形）矩形断面环（气环横剖面为矩形）：结构简单，结构简单，加工容易，成本较低，报废率少，加工容易，成本较低，报废率少，与缸与缸壁接触面积大，散热好壁接触面积大，散热好，贴合性、结合性、磨合性贴合性、结合性、磨合性较差，耐磨性也较差，密封效果不好，泵机油现象较差，耐磨性也较差，密封效果不好，泵机油现象严重。严重。65汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修B B、锥形环（、锥形环（微锥面环微锥面环）1 1）特点：）特点：与缸壁线接触，与缸壁线接触，环的磨合性和贴合性大大提高，环的磨合性和贴合性大大提高，有利于密有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。楔形油膜。2 2）安装注意安装注意：锥锥角角朝朝下下（在在环环端端有有向向上上或或TOPTOP等等标标记记）；安安装装时时，不不能能装反，否则会引起机油上窜装反，否则会引起机油上窜 锥锥形形环环传传热热性性差差，常常装装到到第第二二、三三道道环环槽槽上上。起起强强化化密密封的作用。封的作用。66汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修C C、扭曲环：、扭曲环：将矩形环将矩形环内圆上方内圆上方或或外圆下方外圆下方切成切成台阶台阶或或倒角倒角而成。而成。1 1）特点）特点具有锥形环的特点；具有锥形环的特点；减小了泵油作用；减小了泵油作用；作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。2 2）安装：安装：内上切扭曲环内上切扭曲环装入装入第一道环槽第一道环槽，外下切扭曲环外下切扭曲环装入装入第二、三第二、三道环槽道环槽。注意断面形状和方向，注意断面形状和方向，内切口朝上内切口朝上，外切口朝下外切口朝下，不能装反。，不能装反。e67汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修D D、梯形环：、梯形环：当活塞在侧压力作用下左、右当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，断变化，使胶状油焦不断从环使胶状油焦不断从环槽中被挤出。槽中被挤出。梯形环用于热负梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。荷较大的柴油机的第一道环。优点：优点：抗胶结作用比较强，有自洁抗胶结作用比较强，有自洁作用。作用。与其它环比较，提高了环的与其它环比较，提高了环的密封性。密封性。68汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修E E、桶形环：、桶形环：普遍用在强化柴油机中的第一道。普遍用在强化柴油机中的第一道。特点：特点：1 1）环的外圆面为凸圆弧形环的外圆面为凸圆弧形；对气对气缸的表面适应性和对活塞偏摆缸的表面适应性和对活塞偏摆适适应性均好应性均好，有利于密封。，有利于密封。2 2）环面与缸壁环面与缸壁圆弧接触圆弧接触，避免了，避免了棱角负荷；棱角负荷；环上下运动时，均能形成环上下运动时，均能形成楔形油楔形油膜膜。有利于润滑有利于润滑；缺点：缺点：凸圆弧表面加工困难。凸圆弧表面加工困难。桶间梯形环：桶间梯形环：现代高速柴油机广泛使用。现代高速柴油机广泛使用。69汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修F、其他类环、其他类环开槽环：开槽环：开槽内储存对润滑油有较强吸附能力的多孔开槽内储存对润滑油有较强吸附能力的多孔性氧化铁。性氧化铁。有利于润滑、磨合和密封。有利于润滑、磨合和密封。顶岸环：顶岸环：有利于密封，有利于降低有利于密封，有利于降低HC排放。排放。70汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修（二）（二）油环油环1、作用、作用刮掉缸壁上多余的机油，并且均匀分布缸壁上的机油。刮掉缸壁上多余的机油，并且均匀分布缸壁上的机油。辅助密封。辅助密封。2、分类、分类A、普通油环（整体式油环）、普通油环（整体式油环）其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽71汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞 B、组合式油环组合式油环由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。13472汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修特点：密封好：密封好：第一密封面，靠径向力，第一密封面，靠径向力，因衬簧长度大因衬簧长度大于刮片长度而产生径向力。于刮片长度而产生径向力。第二密封面，靠轴向力，第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。总厚度大于环槽