第十三问 发动机的“机体”是什么样的?
曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构,其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩,以驱动车轮转动。
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。发动机机体组主要包括气门室盖、气缸盖、气缸体和油底壳及以上元件结合面的密封垫片。
机体组是发动机的基础,是组成燃烧室的主要零部件,是曲柄连杆机构、配气机构和各系统主要零部件的装配基体。
发动机机体组
机体组示意图
►气门室盖
气门室盖也叫气缸盖罩,它安装在气缸盖上面。气门室盖上通常有火花塞安装承孔和加机油口。气门室盖衬垫起到密封作用,防止机油渗漏。有些车型采用塑料制成的气门室盖,以减轻汽车质量。
气门室盖上还有机油盖,方便添加发动机机油。机油盖必须盖严,否则会漏油和引起发动机其他故障。
气门室盖和衬垫
塑料气门室盖
机油盖
【小贴士】
为了发动机室美观,通常在发动机气门室盖上再安装发动机装饰罩。
发动机装饰盖一般采用塑料制成,利用卡扣固定在发动机上。发动机装饰盖上印有车辆品牌、发动机布置型式等信息。
►气缸盖
气缸盖位于发动机上部,直列发动机只有一个气缸盖,而V型发动机有两个气缸盖。
气缸盖还用于安装凸轮轴、进气门、排气门、气门挺柱等零部件。
气缸盖上端面安装了气门室盖,气缸盖两侧用于安装进、排气歧管。气缸盖下端安装气缸体。
气缸盖的位置
发动机气缸会产生非常高的压力,而气缸盖就像高压锅的盖子,其下端面要非常平整,用来封闭气缸上部。
轿车用的汽油发动机多采用整体式铝合金铸造气缸盖。
气缸盖内部有冷却水道,用于冷却其高温部分。气缸盖上还有机油进、回油道,进气、排气管道,气门导管承孔,火花塞座孔等。
【知识拓展】
气缸盖损坏产生小孔或小裂纹时,可能会使冷却液进入进气、排气通道,导致出现排气管漏水、冒大量白气的现象。
气缸盖
气缸垫
气缸垫装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气、漏水和漏油。
气缸垫的材料要有一定的弹性,同时要有好的耐热性和耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。
►燃烧室
汽油机气缸盖还用来构成燃烧室,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。半球形燃烧室使用广泛,结构紧凑,火花塞布置在燃烧室中央,火焰行程短,燃烧速率高。
楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻力小,充气效率高。
盆形燃烧室工艺性好,制造成本低,但因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达、奥迪轿车发动机均采用盆形燃烧室。
半球形燃烧室
楔形燃烧室
盆形燃烧室
►气缸体
气缸体是发动机的主体,它将各个气缸和曲轴箱连成一体,是安装活塞、曲轴以及其他零件和附件的支承骨架。其上部安装气缸盖,下部安装油底壳。
气缸体要经受高温高压,且活塞在其中往复运动,摩擦较大,燃料与废气又具有腐蚀性,所以气缸体必须能耐高温、耐腐蚀、耐磨损等。
直列发动机气缸体
V型发动机气缸体
►气缸套
活塞在气缸中以极快的速度往复运动,所以气缸体耐磨性要很好。通常在气缸中镶入耐磨金属的气缸套,磨损后可以更换或维修气缸套。汽油机采用厚度较小的干式气缸套,它不与冷却液直接接触。柴油机采用厚度大的湿式气缸套,它直接与冷却液接触。
【知识拓展】
拉缸是因为气缸过热或缺乏润滑等的原因,发生异常磨损而使其内壁出现明显的纵向划痕和刮伤。
干式气缸套
湿式气缸套
►油底壳
油底壳采用铝合金铸造而成,或采用薄钢板冲压而成。气缸体的下方是油底壳,油底壳用于容纳机油,油底壳内部有挡板以防止机油的晃动。油底壳放油螺栓用于排放机油,很多放油螺栓带有磁性,可以吸附磨损的金属粉末。
铝合金油底壳
钢板油底壳
►发动机悬置
随着底盘、发动机技术的日臻完善,车辆的振动、噪声的控制转而成为各整车厂研发的重点。发动机通过发动机悬置与车身连接,发动机悬置能有效地吸收振动,避免将发动机振动传到车身上,同时可以提高舒适性能和降低其他零部件因为振动产生疲劳破坏。
发动机悬置位置
发动机悬置俗称发动机脚垫,通常发动机采用三处或四处脚垫支撑在车身的前纵梁或副车架(发动机元宝梁)上。
发动机副车架
通常发动机副车架刚性较高,在主车架与发动机副车架中间增加一层橡胶垫,可阻隔振动和噪声。
橡胶悬置
发动机液压悬置
发动机悬置有橡胶悬置、空气悬置和液压悬置等种类,常用的是橡胶悬置。发动机液压悬置能隔离发动机的振动和噪声向车厢内的传递,明显提高车内的舒适性。
高档轿车为了追求最佳的隔振效果采用主动悬置,主动悬置理论上可以使振动响应达到零。