第三章 汽車構(gòu)造1-2

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1、 第三章 汽車構(gòu)造 第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)基本知識(shí) 一、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)種類繁多，大多數(shù)汽車采用水冷式四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要類型如下： 1．汽油機(jī)和柴油機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)按所使用的燃料進(jìn)行分類，可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)（圖3-1）。燃用汽油的為汽油機(jī)，燃用柴油的為柴油機(jī)，汽油和柴油都是石油精煉時(shí)所得到的產(chǎn)品，化學(xué)成份十分相似。汽油沸點(diǎn)低、容易氣化和點(diǎn)燃、點(diǎn)燃溫度比柴油低。 （a）汽油機(jī) （b）柴油機(jī) 圖3-1 汽油機(jī)與柴油機(jī) 汽油機(jī)是利用電火花點(diǎn)火，使空氣和汽油蒸氣所組

2、成的混合氣燃燒（圖3-2a）。而柴油的點(diǎn)燃溫度高，且需要較強(qiáng)的點(diǎn)火能量，否則很難點(diǎn)燃。 大家都知道，空氣被壓縮之后溫度將升高，使用自行車打氣筒給輪胎充氣時(shí)，打氣筒會(huì)變熱就是這個(gè)道理。出于同樣道理，柴油機(jī)采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自然溫度，這時(shí)再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時(shí)自己點(diǎn)火燃燒（圖3-2b）。 （a）汽油機(jī) （b）柴油機(jī) 圖3-2 汽油機(jī)與柴油機(jī)的點(diǎn)火方式 德國人狄塞爾想出了這個(gè)辦法并取得了專利權(quán)，所以柴油機(jī)又叫狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)。和汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是柴油經(jīng)濟(jì)性好，但柴油機(jī)缺點(diǎn)也較多。例如由于工作壓

3、力過大。所以要求各有關(guān)零件有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。使柴油機(jī)和同等水平的汽油機(jī)相比重量重、尺寸大。為了把燃料強(qiáng)力地噴入到高壓空氣中去，需要裝用高精密的高壓噴射油泵，這將增加柴油機(jī)的制造成本。此外柴油機(jī)工作粗暴、振動(dòng)和品噪聲大。由于上述原因，目前小轎車主要裝用汽油機(jī)。 此外也有人按點(diǎn)火方式把發(fā)動(dòng)機(jī)分為二大類，即把汽油機(jī)叫火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，把柴油機(jī)叫做壓燃點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。 2．轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 汽油機(jī)是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)。工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，為了使活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲軸。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它不使用曲軸，直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩（圖3-3）。 圖3-

4、3 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量輕，而且振動(dòng)和噪聲低，具有較大的優(yōu)勢(shì)。 但是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)上有其獨(dú)特的困難。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)其轉(zhuǎn)子前端沿殼體壁面滑動(dòng)，受燃燒氣體沖刷使?jié)櫥偷南牧枯^大，此外尚有其他一些技術(shù)問題尚待解決。 3．二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)按其工作循環(huán)分類可分可二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（圖3-4）。 當(dāng)曲軸每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能同時(shí)完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣工作過程的為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在曲軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)只完成進(jìn)氣和壓縮工作行程，在曲軸轉(zhuǎn)第二圈時(shí)才完成燃燒和排氣工作行程。 和四沖程

5、發(fā)動(dòng)機(jī)相比，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單、重量輕、成本低，同時(shí)單位重量功率（通常比功率）大。 二沖程汽油機(jī)排氣的時(shí)候也正是新鮮混合氣吸入的時(shí)候，這使廢氣和可燃?xì)饣ハ嗷祀s，結(jié)果導(dǎo)致一部分新鮮混合氣白白地排出了發(fā)動(dòng)機(jī)之外。 由于上述缺點(diǎn)，二沖程汽油機(jī)排量都不大，一般多用于摩托車或小型機(jī)動(dòng)船上。在中大型船舶上使用的都是二沖程柴油機(jī)。 （a）四沖程發(fā)動(dòng)機(jī) （b）二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 圖3-4 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 二、發(fā)動(dòng)機(jī)的基本組成 發(fā)動(dòng)機(jī)由曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、點(diǎn)火系、冷卻系、潤滑系及起動(dòng)系等主要部分組成（圖3-5和圖

6、3-6）。 圖3-5 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的組成 圖3-6 發(fā)動(dòng)機(jī)的外形 三、基本術(shù)語 在圖3-7中，活塞置于氣缸中，活塞可在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，活塞通過連桿和曲軸相連，曲軸可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。 圖3-7 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語 1．上止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常指活塞上行到最高位置。 2．下止點(diǎn) 活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞下行到最低位置。 3．活塞行程 上、下兩止點(diǎn)間的距離。 4．曲柄半徑 與連桿下端（即連桿大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心距離

7、。顯然，曲軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，活塞移動(dòng)兩個(gè)行程。 5．氣缸工作容積 活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間容積。 6．發(fā)動(dòng)機(jī)排量 發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和。 7．燃燒室容積 活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積。 8．氣缸容積 活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和。 9．壓縮比 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。 壓縮比表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。一般車用汽油機(jī)的壓縮比為6~10，柴油機(jī)的壓縮比為15~22。 10．發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán) 在氣

8、缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一系列連續(xù)（進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣）稱發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)。 11．二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞往復(fù)兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。 12．四沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。 四、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 1．四沖程汽油機(jī)工作原理 四沖程汽油機(jī)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣完成一個(gè)工作循環(huán)的，圖3-8為單缸四沖程汽油機(jī)工作原理示意圖。 （a）進(jìn)氣 （b）壓縮 （c）作功 （d）排氣 圖3-8 單缸四沖程汽油機(jī)的工作

9、原理 （1）進(jìn)氣行程 活塞由曲軸帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。由于活塞下移，活塞上腔容積增大，形成一定真空度，在真空吸力的作用下，經(jīng)過濾清的空氣與化油器供給的汽油形成混合氣，經(jīng)進(jìn)氣門被吸入氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，停止進(jìn)氣，進(jìn)氣行程結(jié)束。 （2）壓縮行程 進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí)，活塞在曲軸的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，隨著活塞上移、活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。 （3）作功行程 壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，在氣體壓力的作用

10、下，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功，至活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，作功行程結(jié)束。 （4）排氣行程 在作功行程終了時(shí)，排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到期上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。 排氣行程結(jié)束后，進(jìn)氣門再次開啟，又開始了下一個(gè)工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，發(fā)動(dòng)機(jī)就自行運(yùn)轉(zhuǎn)。 2．四沖程柴油機(jī)的工作原理 四沖程柴油機(jī)和四沖程汽油機(jī)工作原理一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程所組成。但柴油和汽油性質(zhì)不同，柴油機(jī)在可燃混合氣的形成、著火方式等到與汽油機(jī)有較大

11、區(qū)別。圖3-9為單缸四沖程柴油機(jī)工作原理示意圖。 （a）進(jìn)氣行程 （b）壓縮行程 （c）作功行程 （d）排氣行程 圖3-9 單缸四沖程柴油機(jī)的工作原理 （1）進(jìn)氣行程 不同于汽油機(jī)的是進(jìn)入氣缸的不是混合氣，而是純空氣。 （2）壓縮行程 不同于汽油機(jī)的是壓縮的是純空氣，且由于柴油機(jī)壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機(jī)高。 （3）作功行程 此行程與汽油機(jī)有很大不同，壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣。因?yàn)榇藭r(shí)氣缸的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃溫度（約500Ｋ左右

12、），柴油自行著火燃燒，且以后的一段時(shí)間內(nèi)邊噴邊燃燒，氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇升高，推動(dòng)活塞下行作功。 （4）排氣行程 與汽油機(jī)排氣行程基本相同。 3．四沖程汽油機(jī)與四沖程柴油機(jī)的區(qū)別 由上述四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理可知： （1）兩種發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的基本內(nèi)容相似，其共同特點(diǎn)是： 每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)（720度）每一行程曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)（180度），進(jìn)氣行程是進(jìn)氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個(gè)行程進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。 四個(gè)行程中，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力，其它三個(gè)行程是為作功行程做準(zhǔn)備工作的輔助行程，雖然作功行程是主要行程，但其它三個(gè)行程也不可缺少。 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的第一個(gè)循環(huán)，必須

13、有外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進(jìn)氣、壓縮行程，著火后，完成作功行程，依靠曲軸和飛輪貯存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)無需外力就可自行完成。 （2）兩種發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的主要不同之處是： 汽油機(jī)的汽油和空氣在氣缸外混合，進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸的是可燃混合氣。而柴油機(jī)進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸的是純空氣，柴油是在作功行程開始階段噴入氣缸，在氣缸內(nèi)與空氣混合，即混合形成方式不同。 汽油機(jī)用電火花點(diǎn)燃混合氣，而柴油機(jī)是用高壓將柴油噴入氣缸內(nèi)，靠高溫氣體加熱自行著火燃燒，即著火方式不同。所以汽油機(jī)有點(diǎn)火系，而柴油機(jī)則無點(diǎn)火系。 4．二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是在曲軸旋轉(zhuǎn)一周（360o

14、）活塞上下兩個(gè)行程內(nèi)完成工作循環(huán)的。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上有三個(gè)孔，即進(jìn)氣孔、排氣孔和換氣孔，如圖3-10所示。這三個(gè)孔分別在一定時(shí)刻由活塞關(guān)閉。進(jìn)氣孔與化油器相通，可燃混合氣經(jīng)過進(jìn)氣孔流入曲軸箱，繼而從換氣孔進(jìn)入氣缸；而廢氣則從排氣孔排出。 圖3-10 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 （1）第一行程 活塞自下止點(diǎn)向上移動(dòng)，三個(gè)氣孔被關(guān)閉后，已進(jìn)入氣缸的混合氣被壓縮；活塞下方的曲軸箱因容積增大，形成一定的真空度，在進(jìn)氣孔露出時(shí)，可燃混合氣自化油器經(jīng)進(jìn)氣孔流入曲軸箱內(nèi) （2）第二行程 活塞行到上止點(diǎn)時(shí)，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣，高溫高壓的燃?xì)馀蛎洠苿?dòng)活塞下移而作功。 活

15、塞下移作功時(shí)進(jìn)氣關(guān)閉，密封的曲軸箱內(nèi)可燃混合氣被壓縮，當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣孔開啟，廢氣沖出，隨后換氣孔開啟，受予壓的可烯燃混合氣沖入氣缸，驅(qū)除廢氣。進(jìn)行換氣過程。此過程一直進(jìn)行到下一行程活塞上移，三個(gè)氣孔關(guān)閉為止。 簡而言之，活塞上行時(shí)進(jìn)行換氣、壓縮、曲軸箱進(jìn)氣；活塞下行時(shí)進(jìn)行作功、壓縮，曲軸箱混合氣、換氣。 5．二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）曲軸每旋轉(zhuǎn)一周（360o）就有一個(gè)作功行程，理論上講二行程發(fā)動(dòng)機(jī)功率等于四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍。 （2）作功頻率大，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均勻平穩(wěn)。 （3）結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 缺點(diǎn)是燃燒不完全，經(jīng)濟(jì)性差，故一般被用在摩托車

16、及微型汽車上。 第二節(jié) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)與配氣機(jī)構(gòu) 一、曲柄連桿機(jī)構(gòu) 1．功用 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用是將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。 2．組成 曲柄連桿機(jī)構(gòu)由機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組等三部分組成。 （1）機(jī)體組 機(jī)體組主要包括氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動(dòng)件（圖3-11）。 圖3-11 機(jī)體組 氣缸體是氣缸的殼體，曲軸箱是支承曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的殼體，二者組成了發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體。其結(jié)構(gòu)型式有整體式和

17、分體式兩種。 （2）活塞連桿組 活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等主要機(jī)件組成（圖3-12）。 圖3-12 活塞連桿組 活塞的功用是與氣缸壁等共同組成燃燒室，承受氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。 活塞環(huán)可分為氣環(huán)和油環(huán)兩大類（圖3-13）。 圖3-13 活塞環(huán) 氣環(huán)也叫壓縮環(huán)，用來密封活塞與氣缸壁的間隙，防止氣缸內(nèi)的氣體竄入油底殼，以及將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。另外還起到刮油、布油的輔助作用。一般發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)活塞裝有2~3道氣環(huán)。 油環(huán)用來刮氣缸壁上多余的機(jī)油，并在氣缸壁上涂一層均勻的機(jī)油膜，這樣可以防止機(jī)

18、油竄入燃燒室燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和磨擦阻力。此外，油環(huán)也起到密封的輔助作用。通常發(fā)動(dòng)機(jī)有1~2道油環(huán)。 連桿組由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成（圖3-14）。習(xí)慣上常把整個(gè)連桿組（或除去連桿軸瓦）稱作連桿，也有的將連桿體稱作連桿。Ｖ型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的結(jié)構(gòu)如圖3-15所示。 連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖3-14 連桿組 （a）并列式 （b）主副式 （c）叉式 圖3-15 Ｖ型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿示意圖 連桿可分為大頭、小頭和桿身三部分

19、連桿小頭用來安裝活塞銷，以連接活塞。 桿身通常做成“工”字形斷面，以求在強(qiáng)度和剛度足夠的前提下減小質(zhì)量。 連桿大頭是與曲軸的連桿軸頸相聯(lián)的。為了便于安裝，大頭一般做成分開式的，一半為連桿體大頭，一半為連桿蓋，二者一般用螺栓裝合。 （3）曲軸飛輪組 曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、皮帶輪、正時(shí)齒輪（或鏈輪）等組成（圖3-16）。 圖3-16 曲軸飛輪組 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的機(jī)件之一。其功用主要是把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出；另外，還用來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)

20、及其他各種輔助裝置（如發(fā)電機(jī)、風(fēng)扇、水泵、轉(zhuǎn)向油泵、平衡軸機(jī)構(gòu)等）。 減振器的功用就是吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。 飛輪的主要功用是貯存作功行程的能量，用以在其它行程中克服阻力完成發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，使曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)克服短暫超負(fù)荷的能力。同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給離合器。 二、配氣機(jī)構(gòu) 1．功用 配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作過程的需要，定時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽油機(jī)）或空氣（柴油機(jī)）得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)排出氣缸。 2．類型 根據(jù)凸輪軸的位置不同，分為下置式、中置式和上置式。配氣機(jī)構(gòu)多采用頂置式氣

21、門。 配氣系主要包括以下幾部分，即凸輪軸及其傳動(dòng)系統(tǒng)，氣門及與氣門有關(guān)的零件。圖3-17為一臺(tái)頂置凸輪軸直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣系布置情況。該發(fā)動(dòng)機(jī)使用正時(shí)齒輪形帶驅(qū)動(dòng)輪軸凸，凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)8個(gè)氣門，在凸輪軸和氣門之間布置了液壓挺桿。 圖3-17 頂置凸輪軸4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)（桑塔納） 3．組成 以頂置式為例，配氣機(jī)構(gòu)包手帕以下三部分組成： （1）氣門驅(qū)動(dòng)組：由正時(shí)齒輪及凸輪軸組成。 （2）氣門傳動(dòng)組：由挺桿、推桿、搖臂軸及支座、搖臂及調(diào)整螺釘?shù)冉M成。 （3）氣門組：由氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門鎖片及彈簧等

22、組成。 凸輪軸由曲軸通過前端的正時(shí)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪突出分頂起挺桿時(shí)氣門開啟（圖3-18a）；當(dāng)突出部分離開挺桿時(shí)氣門關(guān)閉（圖3-18b） （a）氣門開啟 （b）氣門關(guān)閉 圖3-18 頂置式配氣機(jī)構(gòu) 4．凸輪軸傳動(dòng)方式 （1）鏈傳動(dòng)（圖3-19） 在曲軸和凸輪軸上裝有鏈輪，曲軸通過鏈條驅(qū)動(dòng)凸輪軸。在鏈條側(cè)面有張緊機(jī)構(gòu)和鏈條導(dǎo)板，利用張緊機(jī)構(gòu)可以調(diào)整鏈條的張力。 圖3-19 鏈傳動(dòng) （2）齒輪帶傳動(dòng)（圖3-20） 齒輪帶和鏈條的功能是相同的，為了確保齒輪形帶傳動(dòng)的可靠性，齒

23、輪帶和齒形帶輪的接觸接觸周長必須比鏈傳動(dòng)要長一些 。這使齒形帶周圍零件的布置都受到制約。 對(duì)于Ｖ型發(fā)動(dòng)機(jī)來說，由于齒形帶較長，必須確實(shí)地控制齒形帶的張力。 齒形帶的優(yōu)點(diǎn)是無需潤滑，工作噪聲小。和鏈條比較起來，壽命略差一些，一般要求每10000km更換一次。 圖3-20 齒輪皮帶傳動(dòng) 圖3-21 齒輪傳動(dòng) 93 （3）齒輪傳動(dòng)（圖3-21） 下置凸輪軸的汽油機(jī)通常用一對(duì)正時(shí)齒輪傳動(dòng)。在柴油機(jī)上凸輪軸中心距一般較大，且需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)噴油泵，需加入中間惰輪傳動(dòng)。為了使齒輪嚙合平順，減小噪聲和磨

24、擦，正時(shí)齒輪都用斜齒輪并用不同材料制成。通常小齒輪用中碳鋼，大齒輪除柴油機(jī)多用鋼制外，常用夾布膠木或塑料等。為了保證裝配時(shí)的配氣正時(shí)，齒輪上都有正時(shí)記號(hào)，裝配時(shí)必須使記號(hào)對(duì)正。 4．氣門組 （1）組成 氣門組的主要機(jī)件有氣門、氣門彈簧、氣門導(dǎo)管等（圖3-22）。 圖3-22 氣門組 （2）氣門間隙 氣門機(jī)構(gòu)利用凸輪頂壓氣門使氣門開啟，然后在彈簧的壓力下使氣門落座關(guān)閉。為了使氣門機(jī)構(gòu)能正常工作，必須在氣門機(jī)構(gòu)中間保留一定量的間隙，該間隙叫氣門間隙（圖3-23）。 圖3-23 氣門間隙 在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣門從燃燒室獲得熱量產(chǎn)生熱變形，使其尺寸變長?？紤]到熱

25、膨脹所引起的尺寸變化，氣門機(jī)構(gòu)中必須留的一定的間隙。一般轎車的氣門間隙大約在0.2~0.5mm左右（圖3-24）。 圖3-24 氣門間隙的測(cè)量 在發(fā)動(dòng)機(jī)長期工作后，由于氣桿端部和氣門錐面的磨損，將使氣門間隙慢慢地變大，所以必須適當(dāng)?shù)卣{(diào)整間隙。如果氣門間隙不合適，發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)出現(xiàn)以下各種異?，F(xiàn)象。 氣門間隙過大：此時(shí)在氣缸蓋周圍會(huì)聽到一種金屬敲擊聲。 氣門間隙過小：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，氣門間隙過小可能使氣門不能落座，氣門仍略微開啟一條小縫。在壓縮行程時(shí)，使壓縮混合氣泄漏，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象。總之，應(yīng)使氣門間隙始終保持一定值是十分重要的。在進(jìn)行車輛檢查時(shí)，氣門間隙也是

26、調(diào)整項(xiàng)目的檢查內(nèi)容之一。 （3）氣門數(shù)量 每缸氣門數(shù)量有2、3、4、5、8等多種類型（圖3-25）。 圖3-25 氣門數(shù)量與布置 2氣門發(fā)動(dòng)機(jī)每缸一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，被廣泛采用。 3氣門發(fā)動(dòng)機(jī)每缸2個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門。與2氣門比較，能大幅度地提高進(jìn)效率，同時(shí)必須適當(dāng)增加排氣門頭部直徑尺寸，但很難把火花塞布置在燃燒室中心位置上，使發(fā)動(dòng)機(jī)容易產(chǎn)生爆震現(xiàn)象。 4氣門發(fā)動(dòng)機(jī)每缸各有2個(gè)進(jìn)氣和2個(gè)排氣門，亦被廣泛采用。 5氣門發(fā)動(dòng)機(jī)每缸使用3個(gè)進(jìn)氣門和2個(gè)排氣門。 8氣門發(fā)動(dòng)機(jī)每缸各裝4個(gè)進(jìn)氣門和4個(gè)排氣門。 5．配氣相位 用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻和開

27、啟持續(xù)時(shí)間，稱為配氣相位。配氣相位的各個(gè)角度可用配氣相位圖來表示（圖3-26）。 圖3-26 配氣相位圖 當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)位置附近時(shí)，也即在排氣行程將要結(jié)束進(jìn)氣行程就要開始的時(shí)候，進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟。此時(shí)進(jìn)氣門提前開啟的目的是，希望利用進(jìn)氣慣性把更多的混合氣吸進(jìn)氣缸內(nèi)。在低轉(zhuǎn)速條件下，當(dāng)進(jìn)氣門提前開啟時(shí)，新鮮混合氣反而擠出氣缸了。為此必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能合理地確定凸輪曲線（圖3-27）。 凸輪的突起部分叫桃尖，桃尖的高度決定了氣門升程的大小，桃尖的形狀曲線決定了氣門的開閉時(shí)間。桃尖的形狀看起來十分簡單，但它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響卻很大，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)予以充分注意。 圖3-27 凸輪曲線 72