汽油机系统设计一、汽油机总体构造简介发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；二、汽油机曲柄连杆机构设计1、构成及作用曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动2、具体设计曲 柄 连 杆 机 构 由 机 体 组 、 活 塞 连 杆 组 、 曲 轴 飞 轮 组 三 部 分 组 成 （ 1） 机 体 组 ： 气 缸 体 、 气 缸 垫 、 气 缸 盖 、 曲 轴 箱 及 油 底 壳 、 曲 轴 箱 、汽 缸 套 （ 2） 活 塞 连 杆 组 ： 活 塞 、 活 塞 环 、 活 塞 销 、 连 杆 （ 3） 曲 轴 飞 轮 组 ： 曲 轴 、 飞 轮 、 扭 转 减 振 器 、 平 衡 轴 （ 1） 机 体 组 设 计 机 体 是 构 成 发 动 机 的 骨 架 ， 是 发 动 机 各 机 构 和 各 系 统 的 安 装 基 础 ， 其 内 、外 安 装 着 发 动 机 的 所 有 主 要 零 件 和 附 件 ， 承 受 各 种 载 荷 。
因 此 ， 机 体 必 须 要有 足 够 的 强 度 和 刚 度 气 缸 体 设 计气 缸 体 是 发 动 机 各 个 机 构 和 系 统 的 装 配 基 体 ， 是 发 动 机 中 最 重 要 的 一 个部 件 气 缸 体 有 水 冷 式 缸 体 和 风 冷 式 气 缸 体 水 冷 式 气 缸 体 一 般 与 上 曲 轴 箱 铸 成 一 体 气 缸 体 上 部 拍 了 出 所 有 气 缸 ，气 缸 周 围 的 空 腔 相 互 连 通 构 成 水 套 下 半 部 分 是 用 来 支 承 曲 轴 的 曲 轴 箱 气 缸 体 有 直 列 、 V 形 和 水 平 对 置 三 种 形 式 ， 在 汽 车 上 常 用 直 列 和 V 形两 种 气 缸 体 下 部 的 结 构 有 一 般 式 、 龙 门 式 、 和 隧 道 式 三 种 形 式 风 冷 式 气缸 体 和 曲 轴 箱 采 用 分 体 式 结 构 ， 气 缸 体 和 曲 轴 箱 分 开 铸 造 ， 然 后 再 装 配 到 一起 气 缸 体 和 气 缸 盖 外 表 面 铸 有 许 多 散 热 片 来 保 证 充 分 散 热 ， 缸 体 的 材 料 一般 用 灰 铸 铁 ， 为 提 高 气 缸 的 耐 磨 性 ， 有 时 在 铸 铁 中 加 入 少 量 合 金 元 素 如 镍 、钼 、 铬 、 磷 等 。
但 是 ， 实 际 上 除 了 与 活 塞 配 合 的 气 缸 壁 表 面 外 ， 其 他 部 分 对耐 磨 性 要 求 并 不 高 为 了 材 料 上 的 经 济 性 ， 广 泛 采 用 缸 体 内 镶 入 气 缸 套 来 形成 气 缸 工 作 表 面 这 样 ， 缸 套 可 用 耐 磨 性 较 好 的 合 金 铸 铁 或 合 金 钢 制 造 ， 以延 长 气 缸 使 用 寿 命 ， 而 缸 体 可 用 价 格 较 低 的 普 通 铸 铁 或 铝 合 金 材 料 制 造 气缸 套 有 干 式 和 湿 式 两 种 干 式 气 缸 套 外 表 面 不 直 接 与 冷 水 接 触 ， 其 壁 厚 一 般 为 1～ 3mm 缸 套 外表 面 与 其 装 配 的 气 缸 体 内 表 面 采 用 过 盈 配 合 湿 式 缸 套 外 表 面 直 接 与 冷 却 水 接 触 ， 冷 却 效 果 好 其 壁 厚 比 干 式 缸 套 厚 ，一 般 为 5～ 9mm 气 缸 盖 设 计气 缸 盖 的 主 要 作 用 是 封 闭 气 缸 上 部 ， 与 活 塞 顶 部 和 气 缸 壁 一 起 构 成 燃 烧室 。
一 般 水 冷 式 发 动 机 气 缸 盖 内 铸 有 冷 却 水 套 ， 缸 盖 下 端 面 与 缸 体 上 端 面 向所 对 应 的 水 套 是 相 通 的 ， 利 用 水 的 循 环 来 冷 却 燃 烧 室 壁 等 高 温 部 分 ； 风 冷 式发 动 机 气 缸 盖 上 铸 有 许 多 散 热 片 ， 靠 增 大 散 热 面 积 来 降 低 燃 烧 室 的 温 度 发 动 机 的 气 缸 盖 上 应 有 进 排 气 门 座 导 管 孔 和 进 排 气 通 道 等 汽 油 机 气缸 盖 还 应 有 火 花 塞 孔 ， 而 柴 油 机 则 设 有 安 装 喷 油 器 的 做 孔 气 缸 垫 设 计气 缸 盖 与 气 缸 体 之 间 装 有 气 缸 衬 垫 ， 其 作 用 是 保 证 气 缸 盖 与 气 缸 体 间 的密 封 ， 防 止 燃 烧 室 漏 气 、 水 套 漏 水 油 底 壳 设 计油 底 壳 的 主 要 作 用 是 储 存 机 油 并 封 闭 曲 轴 箱 油 底 壳 受 力 很 小 ， 一 般 采用 薄 钢 板 冲 压 而 成 （ 2） 活 塞 连 杆 组 设 计 活 塞 连 杆 组 由 活 塞 、 活 塞 环 、 活 塞 销 、 连 杆 、 连 杆 轴 瓦 等 组 成 。
活 塞 设 计活 塞 的 作 用 是 与 气 缸 盖 、 气 缸 壁 等 共 同 组 成 燃 烧 室 ， 并 承 受 气 缸 中 气 体 压 力 ，通 过 活 塞 销 将 作 用 力 传 给 连 杆 ， 以 推 动 曲 轴 旋 转 活 塞 可 分 为 头 部 、 环 槽部 和 裙 部 三 部 分 活 塞 头 部 设 计活 塞 是 燃 烧 室 的 组 成 部 分 ， 其 形 状 取 决 于 燃 烧 室 的 形 式 常 见 的 活 塞 头部 形 状 有 平 顶 式 、 凹 顶 式 和 凸 顶 式 活 塞 环 槽 设 计活 塞 环 安 装 在 活 塞 环 槽 内 汽 油 机 一 般 由 2～ 3 道 环 槽 ,上 面 1～ 2 道 用来 安 装 气 环 ,实 现 气 缸 的 密 封 ;最 下 面 的 一 道 用 来 安 装 油 环 .在 油 环 槽 底 面 上钻 有 许 多 径 向 回 油 孔 ,当 活 塞 向 下 运 动 时 ,油 环 把 气 缸 壁 上 多 余 的 机 油 刮 下来 经 回 油 孔 流 回 油 底 壳 若 温 度 过 高 ， 第 一 道 环 容 易 产 生 积 碳 ， 出 现 过 热 卡死 现 象 。
活 塞 裙 部 设 计活 塞 裙 部 起 导 向 作 用 活 塞 环 设 计 活 塞 环 安 装 在 活 塞 环 槽 内 ， 用 来 密 封 活 塞 与 气 缸 壁 之 间 的 间 隙 ， 防 止 窜气 ， 同 时 使 活 塞 往 复 运 动 便 顺 捷 活 塞 环 分 为 气 环 和 油 环 两 种 活 塞 销 设 计 活 塞 销 的 作 用 是 连 接 活 塞 和 连 杆 小 头 ， 并 将 活 塞 所 受 的 气 体 作 用 力 传 给连 杆 活 塞 销 通 常 为 空 心 圆 柱 体 ， 有 时 也 按 等 强 度 要 求 做 成 截 面 管 状 体 结 构 活 塞 销 一 般 采 用 低 碳 钢 或 低 碳 合 金 制 造 活 塞 销 与 活 塞 销 座 孔 和 连 杆 小 头 衬 套 孔 的 连 接 采 用 全 浮 式 和 半 浮 式 连 接 采 用 全 浮 式 连 接 ， 活 塞 销 可 以 在 孔 内 自 由 转 动 ； 采 用 半 浮 式 连 接 ， 销 与 连 杆小 头 之 间 为 过 盈 配 合 ， 工 作 中 不 发 生 相 对 转 动 ； 销 与 活 塞 销 座 孔 之 间 为 间 隙配 合 。
（ 3） 连 杆 设 计连 杆 的 作 用 是 将 活 塞 承 受 的 力 传 给 曲 轴 ， 并 使 活 塞 的 往 复 运 动 转 变 为 曲轴 的 旋 转 运 动 连 杆 由 连 杆 体 、 连 杆 盖 、 连 杆 螺 栓 和 连 杆 轴 瓦 等 零 件 组 成 ， 连 杆 体 与 连杆 盖 分 为 连 杆 小 头 、 杆 身 和 连 杆 大 头 连 杆 小 头 用 来 安 装 活 塞 销 ， 以 连 接 活 塞 杆 身 通 常 做 成 “工 ”或 “H”形 断 面 ， 以 求 在 满 足 强 度 和 刚 度 要 求 的 前 提 下 减 少 质 量 连 杆 大 头 与 曲 轴 的 连 杆 轴 颈 相 连 一 般 做 成 分 开 式 ， 与 杆 身 切 开 的 一 半称 为 连 杆 盖 ， 二 者 靠 连 杆 螺 栓 连 接 为 一 体 连 杆 轴 瓦 安 装 在 连 杆 大 头 孔 座 中 ， 与 曲 轴 上 的 连 杆 轴 颈 装 和 在 一 起 ，是 发 动 机 中 最 重 要 的 配 合 副 之 一 常 用 的 减 磨 合 金 主 要 有 白 合 金 、 铜 铅 合 金和 铝 基 合 金 。
（ 4） 曲 轴 飞 轮 组 设 计 曲 轴 飞 轮 组 主 要 由 曲 轴 、 飞 轮 和 一 些 附 件 组 成 曲 轴 设 计飞 轮 组 主 要 由 曲 轴 和 飞 轮 以 及 其 他 不 同 作 用 的 零 件 和 飞 轮 以 及 其 他 不 同作 用 的 零 件 和 附 件 组 成 曲 轴 是 发 动 机 最 重 要 的 机 件 之 一 其 作 用 是 将 活 塞 连 杆 组 传 来 的 气 体 作用 力 转 变 成 曲 轴 的 旋 转 力 矩 对 外 输 出 ， 并 驱 动 发 动 机 的 配 气 机 构 及 其 他 辅 助装 置 工 作 曲 轴 前 端 主 要 用 来 驱 动 配 气 机 构 、 水 泵 和 风 扇 等 附 属 机 构 ， 前 端 轴 上 安装 有 正 时 齿 轮 (或 同 步 带 轮 )、 风 扇 与 水 泵 的 带 轮 、 扭 转 减 振 器 以 及 起 动 爪 等 曲 轴 后 端 采 用 凸 缘 结 构 ， 用 来 安 装 飞 轮 主 轴 颈 和 连 杆 轴 颈 是 发 动 机 中 最 关 键 的 滑 动 配 合 副 ， 一 般 均 进 行 表 面 淬火 ， 轴 颈 过 渡 圆 角 处 还 须 进 行 滚 压 强 化 等 化 等 工 艺 ， 以 提 高 其 抗 疲 劳 强 度 。
曲 轴 的 轴 向 定 位 一 般 采 用 止 推 片 或 翻 边 轴 瓦 ， 定 位 装 置 装 在 前 端 第 一 道主 轴 承 处 或 中 部 某 轴 承 处 曲 轴 一 般 选 用 强 度 高 、 耐 冲 击 韧 度 和 耐 磨 性 能 好 的 优 质 中 碳 结 构 钢 、 优质 中 碳 合 金 钢 或 高 强 度 球 墨 铸 铁 来 锻 造 或 铸 造 曲 轴 在 装 配 前 必 须 经 过 动 平 衡 校 验 ， 对 不 平 衡 的 曲 轴 ， 常 在 其 偏 重 的 一侧 平 衡 重 或 曲 柄 上 钻 去 一 部 分 质 量 ， 以 达 到 平 衡 的 要 求 飞 轮 设 计飞 轮 是 一 个 转 动 惯 量 很 大 的 圆 盘 ， 外 缘 上 压 有 一 个 齿 圈 ， 与 起 动 机 的 驱动 齿 轮 啮 合 ， 供 起 动 机 发 。