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发动机中有大量的运动的金属零件。要保护这些零件就必须进行润滑,这样可以避免金属零件之间的直接接触。实际上,在运动零件的表面总是覆盖着一层油膜。
四行程发动机使用两种润滑系统:飞溅式润滑和飞溅压力结合送油式润滑。
在飞溅润滑系统中,油从机体下部的油盘或油底壳中飞溅上来。飞溅上来的油形成油滴或油雾,使气门机构、活塞销、气缸壁和活塞环得到充分的润滑。
在飞溅压力结合送油润滑系统中,油泵从油盘中把油抽上来并压入发动机机体上和曲轴上的油道,被输送到发动机的曲轴和各种运动的零件的每个轴承上。润滑油在运动零件表面形成油膜,以防止金属零件表面直接接触以及零件的过度磨损。
在这一系统中,气缸壁是由连杆轴承运动飞溅起来的油进行润滑的。润滑油在发动机的所有活动部件之间循环流动,其作用为:
1. 润滑运动零件,减少磨损。
2. 润滑运动零件,减少因磨损因素起的功率损耗。
3. 其冷却剂作用,带走发动机零件产生的热量。
4. 吸收轴承和其他发动机零件之间产生的冲击力,减少发动机的噪音,并延长其寿命。
5. 在活塞环和气缸壁之间形成良好的密封。
6. 起清洁剂作用,冲洗运动零件表面的化学杂质、灰尘和污物,以避免部件受到腐蚀。
理想的发动机润滑油必须具有某些特性:必须具有一定的粘性(粘稠度和流动性),并且必须具有抗氧化、防止碳膜生成、防腐、防锈、抗极压和防泡沫等作用,润滑油必须具有良好清洁作用和良好的低温流动性,以及在高温和低温时都具有良好的粘性。
任何矿物油自身都不具备所有这些特性。因此,润滑油厂家在制造润滑油的过程中,加入了许多添加剂。高级润滑油中可能加入以下这些添加剂:
(1)常常加入黏度指数添加剂;(2)抗凝剂;(3)抗氧剂;(4)防腐剂;(5)防锈剂;(6)抗泡剂;(7)净化分散剂;(8)极压挤。
气门与气门传动组
气门和气门机构
在汽缸封闭的一端,有两个开口,或称为孔。一个开口使可燃混合气可以及时进入气缸。另一个开口是让燃烧后的气体从气缸内排出。这两个开口都装有气门。这些气门在发动机工作顺序的不同阶段,关闭一个开口,(或另一个开口),或者同时关闭两个开口。也就是说,每个气缸有两个气门,即进气门和排气门。凸轮轴上的凸轮凸角通过齿轮或链轮和链条与曲轴轴颈相连,这样,可以使气门按照活塞行程的正确顺序开启和关闭。气门不过是装在阀杆上加工精细的金属塞而已。当气门就位时(向上移动阀口)时,即可将气门关闭。气门关闭时,气门向上移动,这样气门的边缘就正好落在气门座上。在这一位置上,气门口关闭,混合气就不会从汽缸中逸出。
气门杆上的弹簧使气门保持在气门座上(关闭状态)。弹簧的下端抵在气缸盖上。上端抵在弹簧座上,在弹簧座的下面有栓销(或叫做定位销)加以定位。弹簧处于“压缩”状态时,意味着弹簧试图伸展,气门受弹簧作用而处于关闭状态。
使气门开启的机械装置在恰当的时刻开启气门或者将气门从气门座上提起。在大多数发动机中,这套装置的中包括凸轮轴上的一个凸轮,一个气门挺杆,一个气门推杆和一个摇臂。当凸轮轴转动时,凸轮凸角转到气门挺杆下面,使挺杆上举,挺杆推动推杆。当推杆升起时,摇臂的端部向上移动。摇臂围绕支撑轴旋转,气门与摇臂相对应的一端压下。向下的运动使气门向下移动离开气门座,气门被打开。当凸轮凸角离开气门挺杆,气门弹簧使气门重新回到气门座上。
另一种气门机构的气门是装在汽缸体上,而不是汽缸盖上。在这种装置中,凸轮轴直接装在气门挺杆下,并且不必有推杆或摇臂。虽然侧置气门发动机结构设计简单,大多数汽车发动机却都是顶置气门,因为顶置式气门发动机的确有优点。
凸轮和凸轮轴
凸轮是能够使旋转运动变为线性或直线运动的装置。凸轮有一个顶点,或叫做凸轮凸角。当凸轮转动时,凸轮上的从动件也随着凸轮轴来回移动。在发动机中,凸轮轴上的凸轮控制进气门和排气门的开启和关闭。每个气门有一凸轮,每一个气缸就有两个凸轮。凸轮轴由曲轴通过正时齿轮或链条来驱动。凸轮轴的转速为曲轴转速的一半。在四行程发动机中,曲轴上凸轮凸角的位置使气门在恰当的时候开关,以便与气缸的工作顺序相一致。
此外,凸轮轴还带动一个驱动燃料泵的偏心轮和一个带动分电器和油泵的齿轮。
活塞 连杆
活塞
实质上活塞是一个在气缸中上下移动的圆筒状的塞子,面装有活塞环,从而使活塞和气缸之间具有良好的密封性。活塞从气体中吸热,假如要使金属的温度保持在安全限度以内,就必须散热。活塞的不断往复运动产生了惯性力,惯性力随活塞的重量及其速度的增加而增大。为此,设计者设法使活塞造的轻些,特别是高速度发动机。由于低发动机罩和短行程发动机的进一步普及,半围延裙活塞和滑裙式活塞开始使用。在这些活塞中,活塞环的数量减少到三个,即两个气环,一个油环。使用滑裙活塞的原因是:短行程发动机需除去部分活塞裙部,从而为曲轴的平衡重让出空间。滑动活塞长度较短,由于裙部被部分切除后而重量较轻。这就减少了发动机轴承上的惯性负荷,使动机反应更加灵敏。活塞越轻,轴承的负荷越小,轴承的工作寿命就越长.还有一种可使活塞质量减小的方法,就是用轻金属制造活塞.理想的活塞材料应该重量轻,强度高,导热好,热膨胀小,耐磨,价格低廉。因此今天大多数的汽车发动机活塞都是铝制成的,铝的重量还不到铸铁的一半。铸铁活塞在早期的发动机中广泛使用。随着温度的增加,铝比铸铁膨胀量更大。然而,由于气缸体是铸铁制的,必须采用特殊的措施,以维持工作温度下正常的活塞间隙。考虑到这一点,活塞顶部要加工成略成锥状体,即活塞顶部与活塞裙部交接处直径最大,愈向顶部,直径愈小。
活塞环
在活塞与气缸壁之间必须保持良好的密封以防止漏气。“漏气”这一名秤是指燃烧气体从燃烧室溢出,经过活塞进入曲轴箱。换句话说,这些气体是通过活塞溢出的。实际上,活塞与气缸间再严密也免不了漏气。所以活塞环就用来提供必要的密封。活塞环装在活塞的凹槽中。事实上有两种活塞环,气环和油环。当可燃混合气压缩时,气环密封可燃混合气;当可燃混合气燃烧时气环可阻止所产生的压力不外溢。油环的作用是刮去气缸壁上多余的机油,使之流回油底壳。
活塞环有接口(也就是有一缝隙)。这样可以使端部扩张并滑入活塞上的凹槽中。汽车发动机上的活塞环通常是有接口。但在一些重型发动机上,活塞环的接口可以使斜角接口,搭接式或是密封式的。
活塞环的直径要略大于装入气缸时直径。这样,在活塞装入气缸中时,活塞环就会被压缩,接头几乎闭合了。受压使之具有预张力,活塞环就紧紧的压在气缸壁上。
连杆
连杆的一端与曲轴的连杆轴颈相连,另一端通过活塞销与活塞相连。连杆必须具有足够的强度和刚度,并且要尽可能轻。连杆的作用是将活塞承受的压力传给连杆轴颈。同时,连杆做偏心运动。为了把振动和轴承负荷减小到最低限度,连杆的重量必须尽可能的轻。为了保持发动机的良好平衡,连杆和连杆盖都要精心配套。发动机连杆的质量都必须相等,否则,就会产生明显的振动。在进行装配时,连杆和连杆盖都必须一一相互匹配。为了防止拆装发动机是发生匹配错误,通常在部件上刻上标号。在维修过程中,千万不能弄混,因为这会造成轴承不配套及轴承的损坏。
曲轴 飞轮
曲轴
曲轴是由合金钢铸造或锻造,经过热处理,具有一定的机械强度的整体结构。曲轴必须就有足够的强度,以承受活塞在做功行程期间向下运动产生的冲力,而不会产生过度的扭曲。另外,曲轴必须仔细地给予平衡,以避免曲柄重力偏移而引起过度振动。为了保持平衡,曲轴必须具有与曲轴相对应的平衡重。曲轴上钻有油道,润滑油可以从主轴承流到连杆轴承上。在曲轴的前端有三个装置:驱动凸轮轴的齿轮或链轮,减震器和风扇皮带轮。皮带轮通过V型皮带驱动发动机风扇,水泵和发电机。
飞轮
发动机气缸所产生的动力是不均匀的。尽管在六缸或八缸发动机中,动力冲击重叠发生,但是有时产生的动力会大些。这会使曲轴的运转速度忽快忽慢。然而飞轮可以克服这种倾向。飞轮是一个很重的轮子,用螺栓固定在曲轴的后端。飞轮的惯性使飞轮保持恒速运动。这样,飞轮在曲轴加速时把能量储存起来,当曲轴速度减慢时再释放出来。事实上,飞轮在做功行程(或加速过程)中贮存动能,而在其它三个行程(或减慢过程)中,把动能释放出来。 |
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