柴油机结构原理

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1、柴油机构造一、 发动机的工作原理 发动机的功能是将燃料在气缸内燃烧使其热能转换成机械能，从而输出动力。能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气压缩做功排气”四个持续过程来实现的，每进行这样一种持续过程就叫做一种工作循环。、进气冲程活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气门关闭，进气门启动。活塞移动的过程中,气缸内的容积逐渐增大，形成一定的真空度，于是通过虑芯的空气通过进气门进入气缸。直至活塞达到下止点时,进气门关闭，停止进气。2、压缩冲程进气冲程结束时，活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动，气缸容积逐渐减小,由于进排气门均关闭,气体被压缩,气缸内温度上升,直至活塞达到上止点时，压缩结束

2、。3、做功冲程在压缩冲程末，高压油嘴喷出高压燃油与空气混合,在高温、高压下混合气体迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀,从而推动活塞由上止点向下止点运动,再通过连杆驱动曲轴转动做功，至活塞到下止点时,做功结束。4、排气冲程在做功冲程结束时，排气门被打开，曲轴通过连杆推动活塞由下止点向上止点运动,废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下,被排出气缸，直至活塞达到上止点时，排气门关闭，排气结束。排气冲程终了时由于燃烧室容积存在，气缸内还存少量废气,气体压力也因排气门和排气管的阻力而仍高于大气压。二、发动机的总体构造柴油机由两大机构四大系统构成。1、柄连杆机构曲柄连杆机构重要由构成气缸的机体、活塞

3、、连杆、曲轴和飞轮等构成。由发动机的工作循环可知,混合气在气缸内燃烧产生的高压是通过活塞、连杆、曲轴而变为有用的机械能输出的；反之，工作循环的准备过程也是由曲轴通过连杆通过活塞作往复运动来实现的。可见,曲柄连杆机构是发动机维持工作循环,实现能量转换的核心。2、配气机构为使发动机的工作循环可以持续进行,必须定期地开闭气门,以便向气缸内充入新鲜气体和排出废气。它重要由气门和控制气门开闭的凸轮轴及其她传动件等构成。3、燃料供应系从发动机的工作循环可知，柴油机要向气缸内提供纯空气并在规定期刻向气缸内喷入燃油。此外,需要将燃烧完的废气按规定的管路导出。柴油机的燃料供应系重要由燃油箱、喷油泵、喷油器、进、

4、排气管、虑清器等构成。、润滑系发动机内部有诸多高速运动的摩擦表面,为了减小摩擦阻力和减缓磨损，需要向这些摩擦表面提供润滑油。润滑系重要由油底壳、机油泵、油道、虑清器等构成。5、冷却系发动机工作时，气缸内气体燃烧的热量在使气体膨胀做功的同步,不可避免地将会加热与它相接触的机件,为了保持正常的工作温度,需将机件的多余热量散发出去。冷却系有水冷和风冷两种，水冷重要由散热器、电扇、水泵、水套等构成；风冷重要由电扇、散热片等构成。6、启动系发动机开始运转的第一种工作循环的准备过程,必须有外部动力带动曲轴旋转,启动系重要由起动机及其附属装置等构成。三、曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机将热能转换为机械能的重

5、要装置。在做功冲程，它将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力；反之，在其她冲程,它又将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动，为做功冲程做好准备。曲柄连杆机构由如下三部分构成：1、 气缸体曲轴箱组：重要涉及气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖、气缸垫等不动件;2、 活塞连杆组:重要涉及活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件;3、 曲轴飞轮组：重要涉及曲轴、飞轮等。一） 曲柄连杆机构的工作条件及受力简析曲柄连杆机构所受的力重要有气体压力、往复运动的惯性力、旋转运动的离心力以及相对运动接触表面的摩擦力。 气体压力在工作循环中,气缸内气体压力是不断变化的。做功冲程压力最

6、高，其瞬间最高压力柴油机可达51Mp。 往复惯性力和离心力由于曲柄连杆机构运动速度的大小和方向都是不断变化的,因此必然产生惯性力。1、 往复惯性力2、 离心惯性力 摩擦力曲柄连杆机构中互相接触的表面相对运动时都存在有摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数成正比,其方向总与相对运动的方向相反。摩擦力的存在是导致配合表面磨损的本源。二） 气缸体与曲轴箱组气缸体与曲轴箱组重要由气缸体、上下曲轴箱、气缸套、气缸盖和气缸垫等构成。 气缸体与曲轴箱的构造形式与功用气缸体是气缸的壳体，上曲轴箱是支承曲轴作旋转运动的壳体,两者构成了发动机的机体。其构造形式有整体式和分体式。整体式构造就是将气缸体与曲轴箱铸成一体，称

7、为气缸体,一般用为水冷发动机。分体式构造就是将气缸体与上曲轴箱分开制造再用螺栓连接起来,多用于风冷发动机。整体式或分体式的上曲轴箱是组装发动机的基本件,并由它来保持发动机各运动件互相间的精确位置关系。 气缸体与曲轴箱的工作条件与规定气缸体曲轴箱承受有较大的机械负荷和较复杂的热负荷。由其功用和工作条件,规定气缸体曲轴箱具有足够的强度,刚度和良好的耐热性、耐腐蚀性等。气缸体曲轴箱的变形会破坏各运动件间的精确位置关系,导致发动机技术状况和寿命减少，因而对刚度和强度的规定同样重要。 曲轴箱的构造型式上曲轴箱一般有三种构造形式。平分式主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上。其特点是制造以便但刚度小,且前后端

8、呈半圆形,与油底壳结合面的密封较困难,给维修导致不以便。多用于中小型发动机，如492Q等。龙门式主轴承座孔中心线高于曲轴轴线分界面。其特点是构造刚度较高,且下曲轴箱前后端为一平面,其密封简朴可靠,维修以便。上述两种型式，其主轴承座孔均为分开式，内孔和端面的加工是在主轴承盖上用定位销或定位套(平分式），或主轴承盖两侧平面（龙门式)定位，并用螺栓固定后进行的，因而轴承盖既不可换位也不可换向。为避免错装，在主轴承盖上均有位置和方向的记号。隧道式主轴承座孔不分开。其特点是构造刚度最大,主轴承同轴度易保证，但拆装较困难。 气缸体与曲轴箱的材料气缸体和上曲轴箱根据其工作条件和构造复杂的特点,一般用灰铸铁制

9、造，由于它具有成本低、锻造工艺性好、刚度大、耐磨和吸振性好等长处。有的强化机型采用了球墨铸铁,尚有的为了增长强度和耐磨性，采用含镍、铬、钼、磷等元素的优质灰铸铁。某些发动机为了减轻重量、加强散热，采用铝合金锻造。 下曲轴箱的密封下曲轴箱的作用是储存润滑油,因此又叫油底壳。其内部有避免润滑油过度激荡的稳油挡板,有助于机油泵的正常工作和润滑油内杂质的沉淀。为了保证发动机纵向倾斜时机油泵仍能正常吸出机油,油底壳的后部或前部一般做得较深，并在其最深处有放油塞，以便放出润滑油。有的放油塞带有磁性,可吸附润滑油中的铁屑，以减小发动机的磨损。由于油底壳受力很小，一般用薄钢板冲压制成。为了加强散热，某些发动机

10、采用铝合金锻造,并铸有散热片。上下曲轴箱之间为了避免漏油，一般垫有软木衬垫，也有的锻造油底壳用密封胶密封。三） 气缸与气缸套 气缸与气缸套的工作条件与材料从发动机的工作原理可知，气缸所接触的气体,其温度和压力都在频繁的变化并且其瞬时值很高,给气缸以很大的热负荷和机械负荷。此外，燃烧产物对气缸壁尚有腐蚀性。在这种恶劣的条件下,活塞在气缸内运动，对气缸的磨损往往影响整个发动机的寿命。为了提高耐磨性,有些气缸采用表白解决，如表白淬火、镀铬等；有的则对整个气缸体采用优质材料,但成本高。目前更多的是采用在气缸体内镶入气缸套的构造。这样，缸套可用更加耐磨的材料，以延长使用寿命,而气缸体则用便宜的一般铸铁或

11、重量轻的铝合金制造。即便制造时不镶缸套的气缸体,经几次大修后为继续使用,也要镶一种原则缸径的气缸套。气缸套的材料,常使用的有珠光体灰铸铁、合金铸铁、高磷铸铁、含硼铸铁及其她高档铸铁。 气缸套的型式与构造根据其与否与冷却水接触,气缸套分为干式和湿式两种。1、干式干式缸套的特点是外表面不直接与冷却水接触。为了获得与缸体间足够的实际接触面积，以保证散热效果和缸套定位，其外表面与其相配合的气缸体承孔内表面，均有一定的加工精度,并且一般都采用过盈配合。此外，干式缸套壁薄,有的只有1m厚。干式缸套外圆下端制不大的锥角，以便压入气缸体。其顶部（或缸体承孔的底部）有带凸缘的两种。带凸缘的配合过盈量较小,由于凸

12、缘可以协助其定位。干式缸套的长处是不容易漏水、漏气,缸体构造刚度大,不存在穴蚀,缸心距小机器重量轻等;其缺陷是修理更换不便,散热效果差等。2、湿式湿式缸套的特点是其外表面直接与冷却水接触。此外，它较干式缸套壁厚大。缸套的定位缸套的径向定位一般靠上下两个凸出的，与气缸体间为动配合的圆环带。轴向定位是运用上部凸缘的下平面。因此缸套的上述部位和气缸体承孔的相应配合部位,应有较高的加工精度。气缸套的密封气缸套下部靠1个耐热耐油密封圈密封。其密封形式有涨封式和压封式两种,其中广泛应用的为涨封式。少数发动机缸体上在两道密封圈之间设有漏水孔,用以观测密封圈工作状况与否良好。随着柴油机强化限度的日益提高，湿式

13、缸套的穴蚀已成为一种突出的问题，因此某些柴油机缸套有三道密封圈，最后一道上半部分与冷却水接触，既能避免配合面生锈、便于拆装,又能借其吸振，减轻穴蚀。缸套的上部一般是靠凸缘的下平面密封。大多数湿式气缸套装入后，其顶面高出缸体一定高度,一般为0.501mm，使气缸盖螺栓紧固后，缸套与缸垫的该部分承受较大的压紧力，具有避免气缸漏气、水套漏水和保证缸套定位的作用。湿式缸套的长处是缸体锻造较容易,又便于修理更换，且散热效果较好。缺陷是缸体刚度较差，易产生穴蚀,且易漏水、漏气。重要用于高负荷发动机和铝合金缸体发动机。为了减少气缸的磨损，气缸壁应有较高的加工精度和较低的粗糙度,过低的粗糙度不利于油膜的形成,

14、反而加速气缸的磨损。此外，为了便于活塞及活塞环装入,气缸上口加工有一定的倒角。四） 气缸盖与气缸垫 气缸盖1、功用与工作条件气缸盖用来封闭气缸的上部并与气缸、活塞共同构成燃烧室。气缸盖燃烧室壁面同气缸同样承受燃气所导致的热负荷及机械负荷,由于它接触温差很大的燃气时间更长,因而气缸盖承受的热负荷更甚于气缸体。构造气缸盖的构造随气门的布置、冷却方式及燃烧室的形状而异。顶置气门式气缸盖有水套(水冷式)或散热片(风冷式)、燃烧室、火化塞座孔(汽油机）或喷油器座孔(柴油机）、进排气道、与气缸体密封的平面、安装气门装置及其她零部件的加工部位等，水套中还装有喷口朝向排气门座及喷油器座孔的喷水管，以加强这些过

15、热部位的冷却。3、材料及气缸盖的紧固气缸盖和气缸体的工作条件及构造复杂性有许多共同之处，其材料也同气缸体同样,一般用灰铸铁或合金铸铁。由于材料的膨胀系数不同，为了避免受热后缸盖螺栓的膨胀不小于铸铁缸盖的膨胀而使紧度减少，对铸铁缸盖要在发动机大正常工作温度后再进行第二次拧紧；铝合金气缸盖由于其膨胀系数比钢大，在发动机热起后紧度会更大,故只需在冷态下一次拧紧即可。多缸一盖的气缸盖，构造刚度较差。为避免其变形，安装气缸盖时，紧固螺栓应按由中央向四周的顺序，分次逐渐地以规定扭矩拧紧。拆卸时则按相反的方向。 气缸垫1、作用与规定气缸垫用来保证气缸体与气缸盖结合面的密封，避免漏气、漏水。气缸垫接触高温、高

16、压气体及冷却水,在使用中很容易被烧蚀,特别是缸口转边周边。因此，气缸垫要耐热、耐蚀、具有足够的强度、一定的弹性和导热性，从而保持可靠的密封。此外还应能反复使用，寿命长。构造目前气缸垫的构造大体有如下几种。1）金属石棉垫,广泛使用的金属石棉垫，内填石棉,外包铜皮或钢皮，且在缸口、水孔、油道口周边卷边加固。金属包皮重要获得强度、耐烧蚀和传热能力，石棉芯有高的耐热性和一定的弹性。这种垫片可多次使用。另一种是金属骨架石棉垫,用编制钢丝、钢片或冲孔钢片为骨架,外覆石棉及橡胶粘结剂压成垫片，表面涂以石墨粉等润滑剂,只在缸口、油道口及水孔处用金属片包边。这种垫片弹性更好,但容易粘结，一般只能用一次。2)纯金

17、属垫,某些强化限度更高的发动机,采用纯金属气缸垫，是由单层或多层金属片（铜、铝或低炭钢)制成的。为了加强密封,在缸口、水孔、油道口处，冲有弹性凸筋。采用这种缸垫对气缸盖和气缸体结合面规定有较高的加工精度。、安装方向金属石棉垫(金属皮的),由于缸口卷边一面高出一层,对与它接触的平面会导致单面压痕变形，因此卷边应朝向易修整的接触面或硬平面。1)气缸盖和气缸体同为铸铁时,卷边应朝向气缸盖（易修整）；2)铝合金气缸盖、铸铁气缸体,卷边应朝向气缸体(硬平面)；3)气缸盖和气缸体同为铝合金时,卷边应朝湿式缸套的凸沿（硬平面)。五)活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等重要机件构成。 活塞1、功

18、用、工作条件与规定活塞的功用是与气缸盖等共同构成燃烧室、承受气缸内气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。活塞是在频繁变化的瞬时高温、高压、高速及液体润滑和散热均困难的条件下工作的：1)气体压力与温度:燃烧过程气体瞬时压力最高可达5Mpa左右,有的柴油机甚至可达0Ma,使数万乃至十几万牛顿的力,忽然作用到活塞顶上,高速时每秒发生20-40次。与此同步，瞬时温度最高可达以上的火热气体覆盖于活塞顶，而散热条件却很差虽然活塞顶的热量由冷混合气体和机油带走一部分,但重要是通过气缸壁间接传给冷却水或散热片,致使活塞承受很高的热负荷。2）速度:活塞运动速度的大小和方向在不断地变化,产生的惯性力可导致很大的机械

19、负荷。此外,活塞的平均速度在12m/左右,瞬时速度要高得多，因而它和缸壁的摩擦是个不可忽视的问题。鉴于其作用和恶劣的工作条件,对活塞的规定是：A、 要有足够的强度和刚度；B、 质量要尽量小，以保持最小的惯性力；C、 导热性要好，有充足的散热能力;D、 要有足够的耐热性；E、 活塞与气缸壁间应有较小的摩擦系数;F、 温度变化时,尺寸和形状变化要小;G、 和气缸壁间要保持最小的间隙。、材料现代汽车发动机的活塞普遍采用铝合金。这是由于铝合金具有密度小，导热性能好的突出长处,有助于提高发动机的功率（密度小则质量及惯性小，发动机容许的转速较高;导热性能好，则活塞顶面中央温度不致太高，充气效率高)。铝合金

20、的突出缺陷是膨胀系数大，高温强度性差，但采用合理的构造,能满足使用规定。活塞用的铝合金中，使用较广泛的是硅铝合金，因其有较小的膨胀系数和密度,耐磨性也较好。少数机械负荷和热负荷较大的柴油机活塞采用了高温强度和导热性能好的铜镍镁铝合金,它的膨胀系数和密度都不小于硅铝合金，并且价格也较贵。由于不同成分的铝合金其膨胀系数和密度均不相似,因此使用时不同厂家的活塞不可混装，也不能照搬同样的装配间隙。近年车用柴油机活塞开始研究使用灰铸铁，以发挥灰铸铁的优势(成本低,耐热性好,膨胀系数小，能减小装配间隙)。新设计的灰铸铁活塞重量甚至比铝合金还轻。、构成根据其作用,活塞可分为顶部、环槽部、裙部和活塞销座四部分

21、,其中顶部和环槽部也通称为头部。1）顶部活塞顶部是燃烧室的构成部分，用来承受气体压力。为了提高刚度和强度,并加强其散热能力，背面多有加强筋。顶部形状多有平顶、凹顶和凸顶，凹顶活塞重要是高压缩比发动机为了避免气门碰撞,也可用凹孔的深度来调节压缩比。)环槽部活塞的环槽部切有若干环槽，用以安装活塞环，它是活塞的防漏部分。两环槽之间成为环岸。环槽的形状与活塞环断面形状相相应,一般为矩形或梯形。靠顶部的环槽装压缩环（气环),一般为-道;下面的环槽装油环为12道。油环槽的槽底圆周上制有若干贯穿的泄油孔或泄油槽，以便油环从缸壁上刮下多余润滑油经此流回油底壳。)裙部活塞的裙部是用来给活塞的运动导向和承受侧压力

22、的,因而裙部有一定的长度，以保证可靠的导向;又有足够的面积,以避免活塞对气缸壁的单位面积压力过大,破坏润滑油膜，加大磨损。4)活塞销座活塞销座是活塞通过活塞销与连杆的连接部分，位于活塞裙部的上部，为厚壁圆筒构造,用以安装活塞销。活塞所承受的气体压力、惯性力，都是通过销座传给活塞销的。为限制活塞销的轴向窜动，大部分活塞在活塞销孔座内接近外端面处有卡环槽，用以安装卡护环,两卡环槽之间的距离不小于活塞销的长度,使卡环在活塞销端面之间留有足够的间隙,以防冷却过程中,活塞的收缩不小于活塞销的收缩而将卡环顶出。销座孔有很高的加工精度，并且经分组与活塞销选配,以达到高精度的配合。4、活塞的变形及其相应的构造

23、措施为了保证活塞的正常工作,活塞各部与气缸壁之间必须保持一定的间隙,其中起导向作用的裙部这一间隙尤为严格，若间隙过小,将会因活塞膨胀而浮现拉缸，卡死等故障。然而发动机在工作时，活塞裙部与气缸壁间的间隙是变化的，这重要是由于活塞的变形引起的。1)活塞变形的因素及规律:活塞工作时变形的重要因素是热膨胀，另一方面是侧压力。此外，气体的正压力也会引起活塞顶部弯曲变形，但变形状况较复杂并且较小,故予以忽视。活塞变形的规律及具体因素是：、整个活塞的热膨胀量不小于气缸的膨胀,使活塞与气缸的配合间隙变小。这是由于活塞的温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数不小于铸铁;B、活塞头部的膨胀不小于裙部，并且各部分都是自

24、上而下膨胀量由大而小。这是由于温度上高下底,且活塞的壁厚上厚下薄。C、裙部圆周方向近似椭圆形变化，长轴在沿销座孔轴线方向。这是由于销座处金属多而膨胀量大和侧压力的成果。2）构造措施：为了使活塞各部分，特别是裙部，在多种工作状况下与缸壁的配合间隙都尽量保持在一定范畴内,不同的活塞在构造上采用了与变形相适应或控制尽量小的变形等某些措施。重要有:A、活塞头部的直径呈上小下大的阶梯形或截锥形，且头部直径不不小于裙部,直径一般差0-0mm。B、活塞裙部呈上小下大的截锥形。在垂直于销座孔轴线方向上，裙部下端与上端的直径称为活塞裙部的锥度,也笼统称为活塞的锥度。C、活塞裙部沿圆周方向近似椭圆形，成为椭圆活塞

25、。椭圆的长轴在垂直于销座孔轴线的方向，即侧压力面方向。一般椭圆活塞是裙部下端长轴最大,它与同一横截面短轴的直径差称为活塞裙部的椭圆度,也笼统称为活塞的椭圆度。以上三项构造措施,是与活塞的热变形及侧压力变形相适应，使活塞在工作温度下变成接近于正圆柱形,从而获得均匀的配合间隙。、活塞裙部沿销座外端面在锻造时凹陷0.51m,使销座两端有充足的膨胀余地，不会与缸壁接触。E、裙部开有绝热膨胀槽。在裙部受侧压力较小的面，开有“T”形或“”槽。其中横槽叫绝热槽,它开在头部最下一道油环槽中或裙部上边沿，其作用是减少头部热量向裙部传导，从而减少裙部的热膨胀；此外,它还可增强油环槽的回油能力。竖槽叫膨胀槽，其作用

26、是使裙部具有一定的弹性和热态时起补偿作用,使活塞在装配间隙较小的状况下热膨胀时，不致卡缸。为了避免由于应力集中导致开槽沿槽端延伸破裂，凡未开通的槽的端部均钻有圆孔。活塞裙部开槽削弱了其强度和刚度，只合用于负荷不大的汽油机,且是开在侧压力较小的一侧即次推力面。柴油机活塞由于受力较大，裙部不开槽，其装配间隙比汽油机要大某些。F、双金属活塞,即在铝合金活塞裙部或销座孔内嵌铸入钢片，以减小活塞裙部的膨胀量。这是目前国内外所广泛采用的一种措施。3)偏置销座一般发动机活塞的销座轴线与活塞的中心线垂直相交，,当活塞在上止点变化运动方向时，由于侧压力瞬时换向,使活塞与缸壁的接触面忽然由一侧平面移至另一侧，便产

27、生活塞对气缸壁的“拍击”(俗称活塞敲缸），增长了发动机的噪音。因此,某些高速发动机,将活塞销座朝向承受膨胀做功侧压力一面偏移1-2mm。这样,在接近上止点时,作用在活塞销座轴线以右的气体压力不小于右边,使活塞倾斜,裙部下端提前先换向,然后在活塞越过上止点,侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转向（不是平移),完毕转向。可见偏置活塞销座使活塞换向延长了时间且分为两步,第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用;第二步虽然气体压力大，但它是个渐变过程。为此使换向冲击大为削弱。5、活塞的安装方向和顶面标记由于某些活塞裙部膨胀槽的位置和顶部形状不对称或偏置销座等因素,使活塞安

28、装时有一定的方向。为了避免错装,这种活塞顶面上一般均有方向标记。 活塞环、概述）活塞环的分类与功用：按照公用活塞环可分为气环和油环两类A、气环也叫压缩环，用来密封活塞与气缸壁的间隙,避免气缸内的气体窜入曲轴箱,以及将活塞头部的热量传给气缸壁为活塞散热。此外还可起到刮油、布油等辅助作用,一般发动机每个活塞装有2-3道气环。B、油环，用来将气缸壁上过量的润滑油刮回油底壳去,避免进入燃烧室，以及为气缸壁均匀布油。另为也起密封作用,一般发动机有1道油环。近年来随着发动机转速的提高，活塞环的数目日趋减少,新发动机多为两道气环一道油环。这样不仅减小了摩擦损失，还减少了活塞的高度,从而减少了发动机的高度。2

29、）工作条件活塞环是在高温、高压、高速和润滑困难的条件下工作的。它的运动状况很复杂,不仅和缸壁间有相对高速的滑动摩擦，尚有与环槽侧面的上下撞击,以及由于环的径向张缩而产生的与环槽侧面相对的摩擦。因此，活塞环的磨损是发动机中磨损最快的零件之一。此外,高温热负荷不仅使环的耐磨性下降,并且往往是弹性力下降的重要因素。上述恶劣条件对第一道气环来说最严重，因而其弹力下降和磨损的速度最快。3)材料与表白解决根据活塞环的功用与工作条件,规定环的材料应具有好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、任性和足够的弹性等。一般活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造。由于活塞环槽侧面的磨损往往是活塞初期磨损的重要因素,

30、其外表面多进行镀铬解决。这样使气缸、活塞特别是活塞环的寿命大大提高。4）间隙发动机工作时，活塞和活塞环都会发生膨胀。因此，活塞在气缸内应有开口间隙,与环槽间应有侧隙和背隙。2、气环1)气环的密封原理，气环也许漏气的通道有三条：环面与气缸壁间;环与环槽的侧面间;开口间隙处。A、第一密封的建立，活塞环在自由状态下,其外圆直径略不小于缸径,因此装入气缸后,环就产生一定的弹力与缸壁压紧,形成第一密封；B、第二密封的建立,由于活塞头部与缸壁间有间隙,活塞环尚有侧隙和背隙,气缸内未被密封的气体不能通过第一密封面下窜，便窜入侧隙和背隙。在做功和压缩冲程,对密封的规定高,此时气体压力一般起主导作用,使活塞环压

31、在环槽的下侧，形成第二密封面。C、气环的第二次密封,窜入活塞环背隙和侧隙的气体,产生背压力和侧压力，使环对气缸壁和槽侧进一步压紧,明显增长了第一、二密封面的密封。此即为环的第二次密封。做功冲程时，环的背压力远不小于环的弹力，因此此时第一密封面的密封，重要是靠第二次密封。但是如果环的弹性不好或接触面贴合不良,而在环面与缸壁间浮现缝隙,此缝隙就要一方面漏窜气体，且其单位压力不小于单位背压力，就将削弱或形不成第二次密封。因此，靠活塞环的弹力产生的密封，是第一次和第二次密封的前提。不难看出，两个密封面的密封，都必须在其密封面有良好贴合的状况下才干实现。因此，环与环槽侧面都必须加工平整,并且粗糙度应较低

32、。然而对于环面来说,新环形状复杂，难以与缸壁相顺应,因而环面一般车有细微纹路，以及镀锡等表面解决,以加速磨合。有了两个密封面的密封，理论上就只有开口处是唯一漏气通道。由于开口很小,并互相按一定位置错开，形成迷宫式封气路线,气体通过各道环口后,压力明显下降,其漏气量在现代高速发动机上是很微小的,一般仅为进气量的0.2%,密封是成功的。这也是往复活塞式发动机至今仍有巨大生命力的因素之一 。)活塞环的泵油作用及危害由于侧隙和背隙的存在,当发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。其过程是：当活塞带动活塞环下行（进气冲程）时,环靠在环槽的上方,环从缸壁上刮下来的润滑油充入环槽下方；当活塞又带动活塞环上行（

33、压缩冲程）时，环又靠压在环槽的上方。如此反复运动，就将润滑油泵向活塞顶。活塞环的泵油作用，一方面对润滑困难的气缸上部是有利的，另一方面随发动机转速的日益提高,泵油作用加剧；不仅增长了润滑油的消耗,且也许使燃烧室内积炭增多,甚至在环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性。此外还加剧了气缸的磨损。3、油环无论活塞上行或下行，油环都能将气缸壁上多余的润滑油刮下来经由活塞上的回油孔流回油底壳。目前油环有两种构造形式。1）整体式整体式油环没有背压力，为了提高对缸壁的压力,并增长刮油次数，在其外圆上切有环形槽,槽底开有若干回油用的小孔或窄槽。某些发动机将油环减薄，在其背后加装弹性衬簧。这样既保证了对缸壁的压

34、力，又有较好的柔性,改善了对缸壁贴合的合用性。此外，也明显减小了环面的磨损对弹力下降的影响,从而延长了使用寿命。2）组合式组合式油环由起刮油作用的钢片（也叫刮油片）和产生径向、轴向弹力作用衬簧构成。组合式油环的钢片表面都是镀铬的,否则容易产生粘附磨损。由于组合式油环没有侧隙,因而环不能在槽内浮起，从而关闭了润滑油经背隙和侧隙窜油的通道。在加上其弹力大，回油能力强,以及因上下刮片可分别动作而合用性强(特别是对有锥形和失圆的气缸更为有利)等,使刮油效果明显优于整体式。 活塞销1、功用与工作条件活塞销用来连接活塞和连杆，并把活塞所受的力传给连杆。活塞销是在承受大小和方向都不断变化的冲击载荷下工作的。

35、同步,由于是作低速摆转运动，油膜不易建立,使润滑条件较差。2、构造与材料活塞销基本构造位一厚壁管装体。也有的按等强度规定做成等强度构造。活塞销的材料一般为低炭钢或低炭合金钢，如2、2C、MnV等，再经表面渗炭或氰化解决。这样既有较高的表面硬度，耐磨性好,刚度、强度高，由于软的芯部，耐冲击性好。3、活塞销的连结方式1）全浮式全浮式连接就是发动机在正常工作温度下,活塞销在连杆小头及活塞销座内均有合适的配合间隙而能自由转动。这是目前绝大多数发动机采用的连接方式。全浮式连接，活塞销工作时可做缓慢的无规则转动，使其磨损较均匀，寿命较长。由于铝的膨胀系数不小于钢，且销座温度高于活塞销,为了在工作温度下保持正常间隙,销与销座孔在冷态时配合间隙极小,为过渡配合，这样高的配合精度除活塞销自身须有很高的加工精度和低的表面粗糙度外，是用分组选配法与销座孔相配合的。由于销与销座孔在冷态下配合较紧，为了避免损伤销座孔，活塞销与活塞装配时,应将铝活塞放在热水或热油中加热,使销座孔胀大，然后迅速将销装入。2）半浮式半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头处，一处固定,一处浮动。其中大多数采用活塞销与连杆小头固定的方式。 连杆1、构成与功用连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件构成,习惯上常把整个连杆构成作连杆。连杆组的功用是连接活塞和曲轴,把活塞的往复运动变为曲轴旋转运动,并把活塞的动力传给曲轴。