在這篇文章中，我們將討論別的汽車引擎部件。如你所知，發(fā)動機(jī)是一種被設(shè)計用來把一種能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。熱機(jī)通過燃燒燃料來產(chǎn)生熱量然后用來做功。發(fā)動機(jī)有兩種類型，一種是內(nèi)燃機(jī)，另一種一種是外燃機(jī)。

發(fā)動機(jī)是汽車工業(yè)中最重要的部分，或者我們可以說發(fā)動機(jī)是汽車的心臟。本文介紹內(nèi)燃機(jī)各部件的功能、結(jié)構(gòu)及材料。

汽車發(fā)動機(jī)主要部件如下:

 

1. 缸體

缸體由三部分組成:

活塞上下滑動的汽缸。

閥門的端口或開口

冷卻水流的通道。

缸體通常由灰口鑄鐵或鋁及其合金制成。

而曲軸箱是固定到其底部。除此齒輪、水泵、點(diǎn)火分配器、飛輪、燃油泵等部件外，還附在其上。

氣缸壁設(shè)有通道，用于冷卻水循環(huán)。

缸體的配合表面是經(jīng)過精心加工，以提供一個完美的密封面。

缸體也攜帶潤滑油的油孔。

缸體材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、良好的澆鑄性和切削性，且價格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。鑄鐵有著很多先天的不足，重量大、散熱性差、摩擦系數(shù)高等等。

鋁合金缸體重量輕，導(dǎo)熱性良好，冷卻液的容量可減少。啟動后，缸體很快達(dá)到工作溫度，并且和鋁活塞熱膨脹系數(shù)完全一樣，受熱后間隙變化小，可減少沖擊噪聲和機(jī)油消耗。而且和鋁合金缸蓋熱膨脹相同，工作可減少冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。同樣鋁也存在著缺點(diǎn)，就是容易和燃燒時產(chǎn)生的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，耐腐性不及鑄鐵缸體。

2. 氣缸蓋

另一種發(fā)動機(jī)部件是氣缸蓋，它是氣缸蓋和缸體之間的連接件。

它通常由鑄鐵和鋁合金組成。

缸體的頂部被一個單獨(dú)的鑄造件覆蓋，稱為缸蓋。

氣缸蓋通過固定在缸體上的螺柱連接到缸體上，墊圈用于在缸體和缸體之間提供一個緊密的、防泄漏的接頭。

氣缸蓋每個氣缸上面含一個燃燒室。

它還包括閥導(dǎo)，閥座，端口，冷卻液套和火花塞的螺紋孔。它包含了冷卻水流的通道。

在少數(shù)情況下缸蓋和與缸體也整體鑄造，通常在賽車中為了獲得更好的氣密性。

可拆卸的頭部類型比整體結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢。

然而，對于某些需要高冷卻率的重型發(fā)動機(jī)，如在賽車中，可以使用銅合金。

3.曲軸箱

油底殼和缸體的下部一起稱為曲軸箱。它是氣缸體的底部，曲軸安裝在里面。

這是一種由灰色鑄鐵或鋁制成的剛性結(jié)構(gòu)。它既可以與塊體整體鑄造，也可以單獨(dú)鑄造，并用螺栓固定在塊體上。

曲軸箱的形狀簡單地像一個沒有底部的盒子。油底殼或油底殼形成曲軸箱的下半部分。

曲軸箱的功能是為曲軸的主要軸頸和軸承提供支撐，在各種發(fā)動機(jī)負(fù)載下嚴(yán)格地保持其旋轉(zhuǎn)軸的對齊。

曲軸箱通過一些稱為主軸承的軸承支撐在曲軸箱中。

4. 油盤

曲軸箱的下半部分叫做油底殼或油底殼。它通過固定螺釘連接到曲軸箱上，并帶有墊圈以防止接頭泄漏。油底殼作為貯存、冷卻和通風(fēng)發(fā)動機(jī)潤滑油的容器。

在油底殼底部設(shè)有放油塞，在換油時將臟油放出去。油箱一般由鋼板壓鑄或鋁合金鑄造而成。

油底殼的各種功能如下

儲存發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)所需的油。

油底殼用于收集回油

容器:作為雜質(zhì)或外來物的容器

油底殼用于冷卻油底殼中的熱油。

工作

潤滑系統(tǒng)的油泵從油底殼吸油，并將油輸送到發(fā)動機(jī)的所有工作部件。

油流最后流回油底殼里。

因此，機(jī)油在油底殼和發(fā)動機(jī)的工作部件之間有一個持續(xù)的循環(huán)。

5. 歧管

在氣缸蓋上有一些獨(dú)立的管道，用來輸送空氣-燃料混合物和廢氣，這些管道被稱為歧管。它一般由鑄鐵制成，以便能夠承受廢氣的高溫。

它由進(jìn)氣口，節(jié)氣門體，進(jìn)氣歧管法蘭尾管和一個化油器法蘭組成。

工作

空氣進(jìn)入進(jìn)氣口，通過節(jié)氣門進(jìn)入進(jìn)氣歧管，從那里通過氣缸蓋進(jìn)入發(fā)動機(jī)。

進(jìn)氣歧管攜帶空氣燃料混合物從化油器到氣缸。

排氣歧管是一組管道攜帶廢氣從氣缸蓋到排氣系統(tǒng)。

6. 墊片

這些是用來提供兩個表面之間的緊密連接。

墊片在

缸蓋和缸體之間的接頭

曲軸箱和油底殼之間。

在缸體和歧管之間。

用于墊片的材料是

軟木

石棉

橡膠

墊片要求/性能如下

一致性:墊圈應(yīng)符合可能有粗糙度或翹曲的配合表面。

耐受性:它應(yīng)該具有耐高壓、極端溫度和振動的能力。

不透水:墊圈必須不透水。

耐化學(xué)腐蝕:墊圈應(yīng)具有耐化學(xué)物質(zhì)，如燃料，燃燒產(chǎn)品，冷卻劑和發(fā)動機(jī)油。

孔徑的提供:墊圈必須有任何螺柱，螺栓，開口等孔徑，

發(fā)動機(jī)使用的墊圈類型

銅石棉墊片。

鋼石棉墊片。

鋼石棉銅墊片。

單鋼脊或波紋墊片。

7. 氣缸套

這些圓柱形使用在氣缸中，以避免氣缸磨損的問題。它是組成發(fā)動機(jī)內(nèi)部最重要的功能部件之一。

這些東西磨損后可以更換。它們是由含有硅、錳、鎳和鉻的特殊合金鐵制成的。

通常，這些是離心鑄造。這些襯墊耐磨、耐腐蝕。這些襯套是油硬化型的，為發(fā)動機(jī)提供了更長的壽命。

8. 活塞

與其他部件人相比，活塞是最重要的引擎部件。活塞是一個圓柱形插頭，在氣缸中上下移動。

活塞的主要作用是承受汽缸中的燃燒壓力，并將此力通過活塞銷和連桿傳給曲軸。此外，活塞還與缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。

活塞頭部是活塞銷座以上的部分，活塞頭部安裝活塞環(huán)，以防止高溫、高壓燃?xì)獯肭S箱同時阻止機(jī)油竄入燃燒室；活塞頂部所吸收的熱量大部分也要通過活塞頭部傳給氣缸，進(jìn)而通過冷卻介質(zhì)傳走。

活塞在氣缸中達(dá)到的最高位置稱為上死中心(TDC)和

它到達(dá)的最低位置被稱為底部死中心(BDC)。

在氣缸壁和活塞之間設(shè)置約3 ~ 5個活塞環(huán)，保證良好的密封性。發(fā)動機(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性主要取決于活塞的工作情況。

活塞材料要求：

（1）要有足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕，以保證最小慣性力。

（2）導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕，有充分的散熱能力，受熱面積小。

（3）活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。

（4）溫度變化時，尺寸、形狀變化要小，和氣缸壁間要保持最小的間隙。

（5）熱膨脹系數(shù)小，比重小，具有較好的減磨性和熱強(qiáng)度。

活塞使用的材料主要是，

鑄鐵,

汽油機(jī)活塞材料一般采用硅鋁合金，ZLI09G（Mahlel224、AC8A）

柴油機(jī)活塞則多用銅鎳鎂鋁合金

現(xiàn)在鋁合金被廣泛使用。它可以是鑄造的，也可以是鍛造的。

9. 活塞環(huán)

活塞環(huán)安裝在活塞的凹槽內(nèi)，以保持活塞與氣缸壁之間良好的密封。

活塞環(huán)一般使用的材料是

球墨鑄鐵

含硅和錳的細(xì)晶合金鑄鐵

鋼制（又分馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼）

傳統(tǒng)車用柴油發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)一般使用球墨鑄鐵或合金鑄鐵，汽油發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)一般采用鋼。

活塞環(huán)技術(shù)發(fā)展的另一趨勢是薄型化。采用該技術(shù)后，活塞環(huán)高度變小，活塞環(huán)與缸套之間的密封性加強(qiáng)，可以大大減少潤滑油進(jìn)入燃燒室的機(jī)率，從而降低排放污染。相比鑄鐵環(huán)，鋼質(zhì)活塞環(huán)無需鑄造，而且重量輕、加工方法簡單。

鍍鉻環(huán)也用于頂部環(huán)，它受到最高的工作溫度和燃燒產(chǎn)物的腐蝕作用。

10. 連桿

圖中顯示了一個連桿。它安裝在活塞和曲軸之間。

由連桿體、連桿大頭蓋、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓（或螺釘）等組成。功用是連接活塞和曲軸，把活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將活塞承受的力傳給曲軸，這些力的大小和方向都是周期性變化的，因此連桿受到壓縮、拉伸等交變載荷作用。

連桿必須有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)網(wǎng)剛度。連桿桿身通常做成工字型斷面，以求增加其強(qiáng)度和剛度。在其中間有油潤滑油道。連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，大頭一般作剖分式的，被分開的部分稱為連桿蓋，接特制的連桿螺栓緊固在連桿的大頭上。連桿蓋與連桿大頭是組合搪孔，為了防止裝配錯誤，在同一側(cè)有配對記號。大頭孔表面有很高的光潔度，以便與連桿軸瓦緊密貼合。連桿大頭還銑有定位坑，連桿的大端還有油孔。

連桿大頭按剖分面可分為平切口和斜切口兩種。一般汽油機(jī)連桿大頭的直徑小于氣缸的直徑采用平切口；柴油機(jī)受力大，其大頭直徑較大，超過氣缸的直徑，采用斜切口，一般與連桿軸線成30~60℃夾角。

連桿材料主要有以下幾種：

碳素調(diào)質(zhì)鋼（45鋼）和合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr或40MnB）是連桿用鋼的傳統(tǒng)鋼種，通常小功率的發(fā)動機(jī)采用碳素調(diào)質(zhì)鋼，大功率的發(fā)動機(jī)采用合金調(diào)質(zhì)鋼。

非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)化機(jī)理是在中碳鋼的基礎(chǔ)上添加釩、鈦、鈮等微合金元素，通過控制軋制或控制鍛造過程的冷卻速度，使其在基體組織中彌散析出碳、氮的化合物使其得到強(qiáng)化。非調(diào)質(zhì)鋼省略了鍛后的熱處理，從而節(jié)省了能源，減少了生產(chǎn)工序，降低了成本。鋼種有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等，這些鋼種的強(qiáng)度級別都在900MPa以下。

裂解連桿用鋼（Fracture split steel connecting rods）為了提高發(fā)動機(jī)性能，減輕重量和降低生產(chǎn)成本，20世紀(jì)90年代中期鋼廠與汽車廠合作開發(fā)了裂解連桿用鋼，它實(shí)際上是一種含碳約為0.7%的高碳鋼（C70SC）。通過在連桿大頭端開缺口，使連桿和連桿蓋裂解，裂解后連桿和連桿蓋的接觸面不需要機(jī)械加工，節(jié)省了加工費(fèi)用。

粉末冶金連桿，粉末燒結(jié)鍛造工藝在20世紀(jì)60年代就已出現(xiàn)，當(dāng)時，美國、日本及歐洲的一些國家均進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作。用粉末燒結(jié)鍛造工藝生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)連桿零件，最早是美國通用汽車公司進(jìn)行這方面的試驗(yàn)并取得成功，但當(dāng)時沒有達(dá)到批量生產(chǎn)。隨后，日豐田汽車公司采用成分為Fe-2Cu-0.55C-0.1S的合金粉末生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)連桿，并與鍛鋼連桿進(jìn)行了拉壓疲勞性能對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，粉末燒結(jié)鍛造連桿與鍛鋼連桿具有等同的疲勞性能。另外，采用4100S金屬粉末，添加鈦合金，使連桿的整體質(zhì)量減輕到原來鍛鋼連桿質(zhì)量的65%~80%，并且通過了發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)。目前，豐田汽車粉末冶金連桿已經(jīng)商品化。德國還采用成分為Fe-(0.35-0.45)C-(0.3-0.4)Mn-(0.1-0.25)Cr -(0.2-0.3)Ni粉末治金連桿用在Porsche928高性能發(fā)動機(jī)上。粉末燒結(jié)鍛造連桿的特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)效益顯著，一般認(rèn)為粉末燒結(jié)鍛造連桿與鍛鋼連桿相比，材料可節(jié)約40%，生產(chǎn)成本可降低10%，能源消耗可節(jié)50%。

鈦合金連桿，用鈦合金制造發(fā)動機(jī)連桿主要考慮的是輕量化，金屬鈦的密度為4.5g/cm3，僅為鋼鐵材料的58%，因此用鈦合金制造汽車發(fā)動機(jī)連桿，可大幅度地降低連桿的質(zhì)量。日本采用化學(xué)成分為Ti-3A12V的鈦合金生產(chǎn)連桿，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)800MPa、屈服強(qiáng)度可達(dá)600MPa，相當(dāng)于45調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度水平。Ti-3A1-2V易切削鈦合金連桿的疲勞極限在430MPa左右，與45調(diào)質(zhì)鋼和800Pa級的非調(diào)質(zhì)鋼的疲勞極限相當(dāng)。鈦合金連桿比鋼制連桿的質(zhì)量可減輕30%，由此可使連桿的往復(fù)慣性力大幅度地降低。

11. 活塞銷

活塞銷又稱腕銷或活塞銷。用于連桿小端與活塞的連接。

活塞銷的材料活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼。在負(fù)荷不高的發(fā)動機(jī)中常用15、20、15Cr、20Cr和20Mn2鋼。在強(qiáng)化發(fā)動機(jī)上，采用高級合金鋼，如CrNi3A、18 Cr MnTi2及20 Si MnVB等，有時也可用45中碳鋼。為使活塞銷外層硬并耐磨，需要對活塞銷進(jìn)行熱處理。對于低碳鋼材料的活塞銷外表面進(jìn)行滲碳和淬火。根據(jù)活塞銷的尺寸大小，滲碳層的深度一般在0.5- 2mm范圍內(nèi)。對于45鋼的活塞銷則是進(jìn)行表面淬火，淬火層的深度為1-1.5mm。注意淬火時不能將活塞銷淬透，否則活塞銷將變脆。

12. 曲軸

曲軸是獲得動力的發(fā)動機(jī)部件。它是發(fā)動機(jī)各部件的主要動力傳遞源之一。

曲軸是動力傳動系統(tǒng)的第一部分，活塞的往復(fù)運(yùn)動在連桿的幫助下轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

曲軸主要加工方法包括鏜削、銑削、鉆銷、車削等，

曲軸重要的部位分別是軸部兩端、軸頸部、曲柄銷部、平衡重量部、油孔、兩端面、基準(zhǔn)面。

連桿的大端與曲軸的曲軸銷連接。

在主軸承內(nèi)的曲軸部件稱為主軸頸。

曲柄銷和曲軸頸部之間的中心到中心的距離是行程期間活塞位移的一半。

因此，曲軸一次完整的旋轉(zhuǎn)就構(gòu)成活塞的兩個沖程。

為了平衡，在另一側(cè)提供了平衡砝碼。

曲軸有鉆過的油路，油路通過主軸承流向連桿軸承。

曲軸的前端有三個裝置

驅(qū)動凸輪軸的齒輪，

風(fēng)扇皮帶輪。這個皮帶輪驅(qū)動發(fā)動機(jī)風(fēng)扇、水泵和v型皮帶發(fā)電機(jī)。

曲軸的后端承載著飛輪。飛輪傾向于保持曲軸恒定運(yùn)轉(zhuǎn)。

接下來，到后端，主軸頸和油封安裝。在某些發(fā)動機(jī)中，設(shè)有回油螺紋，將潤滑油回至油底殼。

曲軸受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期變化的氣體慣性力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的作用。因此要求曲軸有足夠的強(qiáng)度和剛度，軸頸表面需耐磨、工作均勻、平衡性好。

曲軸大多用球墨鑄鐵制造，也有合金鋼。一般對于汽油機(jī)曲軸和小型柴油機(jī)曲軸，由于功率較小，曲軸毛坯是采用球墨鑄鐵和優(yōu)質(zhì)碳素鋼，常用材料有：QT700-2、45鋼等；而那些中、重型柴油機(jī)曲軸毛坯則采用合金鋼，常用材料有：48MnV、35CrMo等。球墨鑄鐵曲軸除使用圓角滾壓工藝外，還要進(jìn)行氨化處理氨化處理過的曲軸顏色發(fā)烏。曲軸材料選擇的原則首先是要能滿足使用性能，然后再考慮成本、輕量化、環(huán)保等一系列要求。

曲軸一般有兩種類型，

在一件式中，所有的零件是完整的，并由模鍛，然后加工。

在組合式中，曲柄銷和軸頸固定在曲柄腹板上。

13. 凸輪軸

凸輪軸是安裝有凸輪的軸。凸輪是將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)閺膭蛹闹本€運(yùn)動的一種裝置。凸輪軸負(fù)責(zé)氣門的開啟。

一個凸輪軸沿長度有一些凸輪，兩個凸輪為每個氣缸，一個操作入口閥，另一個操作排氣閥。

此外，凸輪軸有一個偏心操作燃油泵和齒輪驅(qū)動點(diǎn)火分配器和油泵。

凸輪軸由曲軸驅(qū)動。凸輪軸齒輪的齒數(shù)是曲軸齒輪的兩倍。

凸輪軸由鍛造合金鋼制成。

這給出了1:2的齒輪傳動比，凸輪軸以曲軸的一半速度轉(zhuǎn)動。

工作

因此，在四缸發(fā)動機(jī)中，曲軸每轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸就轉(zhuǎn)一圈，每個氣門就開一關(guān)。

因此，有正確的開啟和關(guān)閉閥門采取的位置，活塞在氣缸。

凸輪軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)有以下三種:

齒輪傳動。

鏈傳動。

皮帶傳動。

14. 飛輪

飛輪：是一個質(zhì)量較大的鑄鐵慣性圓盤，它貯蓄能量，供給非作功行程的需求，帶動整個曲連桿結(jié)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)，保證發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的慣性旋轉(zhuǎn)的均勻性和輸出扭矩的均勻性，借助于本身旋轉(zhuǎn)的慣性力，幫助克服起動時氣缸中的壓縮阻力和維持短期超載時發(fā)動機(jī)的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

飛輪是一個重鋼輪附加到曲軸后端。

輪的大小取決于氣缸的數(shù)量和發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。

工作

在動力沖程期間，發(fā)動機(jī)傾向于加速，而在其他沖程期間，它傾向于減速。

飛輪的慣性往往使曲軸以恒定的速度運(yùn)行。

因此，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定。

一般使用球鐵：QT450-10、QT600-3、QT500-7 等；鑄鐵 ：HT200 HT250，國外也有用45號鋼制作的飛輪。

15. 氣門

發(fā)動機(jī)閥門對于控制空氣-燃料混合物進(jìn)入氣缸和燃燒產(chǎn)物排出氣缸的時間至關(guān)重要。

分為進(jìn)氣門和排氣門。氣門是由氣門頭部和桿部組成。氣門頭部溫度很高（進(jìn)氣門570~670K，排氣門1050~1200K），而且還承受氣體的壓力、氣門彈簧的作用力和傳動組件慣性力，其潤滑、冷卻條件差，要求氣門必須有一定強(qiáng)度、剛度、耐熱和耐磨性能。

這些位于發(fā)動機(jī)氣缸的入口和出口開口。

這些閥門在關(guān)閉位置安裝在閥座上。

發(fā)動機(jī)氣門有以下三種:

提升閥

套筒閥

旋轉(zhuǎn)閥

15.1提升閥

這是汽車發(fā)動機(jī)中使用最廣泛的閥門。錐閥因其上下運(yùn)動而得名。

它由一個頭和一個莖組成。閥面通常為30°至45°，研磨完美，因?yàn)樗仨毰c閥座匹配，以實(shí)現(xiàn)完美密封。

閥桿具有彈簧保持器鎖槽，閥桿端部與凸輪接觸，用于閥門的上下運(yùn)動。

由于氣門在發(fā)動機(jī)里工作環(huán)境不一樣，所以材質(zhì)都不會一樣。進(jìn)氣門一般采用合金鋼（鉻鋼鎳鉻鋼），排氣門采用耐熱合金（硅鉻鋼）。有時為了省耐熱合金，排氣門頭部用耐熱合金，而桿部用鉻鋼，然后將兩者焊接起來。

氣門的材質(zhì)在中國通常分為40Cr、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、21-4N和23-8N等。5Cr8Si2、4Cr9Si3、21-2N、21-12N、23-8N、XB等已在一些引進(jìn)機(jī)型上大批量使用。高溫鎳基合金在高負(fù)荷柴油機(jī)排氣門上也開始應(yīng)用。