發動機曲柄機構的工作原理

發動機的曲柄機構將活塞的往復運動（由於燃料混合物的燃燒能量）轉換為曲軸的旋轉，反之亦然。 這是一個技術複雜的機構，構成了內燃機的基礎。 在本文中，我們將詳細考慮 KShM 的操作設備和功能。

創造歷史

曲柄使用的第一個證據發現於公元3世紀，公元6世紀的羅馬帝國和拜占庭。 一個完美的例子是希拉波利斯的鋸木廠，它使用曲軸。 在羅馬城市奧古斯塔·勞里卡（現在的瑞士）發現了一個金屬曲柄。 無論如何，詹姆斯·帕卡德 (James Packard) 於 1780 年為這項發明申請了專利，儘管他的發明的證據在古代就已被發現。

KShM 的組成部分

KShM 的組件通常分為活動部分和固定部分。 移動部件包括：

• 活塞和活塞環；
• 連接桿;
• 活塞銷；
• 曲軸；
• 飛輪。

KShM 的固定部分用作底座、緊固件和導軌。 這些包括：

• 氣缸體
• 氣缸蓋；
• 曲軸箱；
• 油底殼；
• 緊固件和軸承。

KShM 的固定部分

曲軸箱和油底殼

曲軸箱是發動機的下部部分，包含曲軸的軸承和油道。 在曲軸箱中，連桿移動並且曲軸旋轉。 油底殼是發動機機油的儲存器。

曲軸箱底部在運行期間承受恆定的熱負載和功率負載。 因此，該部件對強度和剛度有特殊要求。 其製造採用鋁或鑄鐵合金。

曲軸箱連接到氣缸體。 它們共同構成了發動機的框架，即發動機主體的主要部分。 氣缸本身位於缸體中。 發動機缸體的頭部安裝在頂部。 氣缸周圍有用於液體冷卻的腔體。

氣缸位置和數量

目前最常見的有以下幾種類型：

• 直列四缸或六缸位置；
• 六缸 90° V 型；
• VR形位置角度較小；
• 相反位置（活塞從不同方向向彼此移動）；
• W 位置有 12 個氣缸。

在簡單的直列式佈置中，氣缸和活塞垂直於曲軸佈置成一排。 這種方案是最簡單、最可靠的。

氣缸蓋

頭部通過螺柱或螺栓固定在塊體上。 它從上方用活塞覆蓋氣缸，形成一個密封的腔體——燃燒室。 塊體和頭部之間有一個墊圈。 氣缸蓋還裝有氣門機構和火花塞。

汽缸

活塞直接在發動機氣缸中移動。 它們的尺寸取決於活塞衝程及其長度。 氣缸在不同的壓力和高溫下運行。 在運行過程中，壁會承受持續的摩擦和高達2500°C的溫度。對氣缸的材料和加工也提出了特殊要求。 它們由鑄鐵、鋼或鋁合金製成。 零件表面不僅必須耐用，而且易於加工。

外工作表面稱為鏡子。 它經過鍍鉻和拋光處理，以最大限度地減少有限潤滑條件下的摩擦。 氣缸與缸體鑄造在一起或製成可拆卸套筒的形式。

KShM 的可移動部件

活塞

活塞在氣缸中的運動是由於空氣燃料混合物的燃燒而發生的。 產生的壓力作用在活塞頂上。 不同類型的發動機其形狀可能有所不同。 在汽油發動機中，底部最初是平坦的，然後開始使用帶有凹槽的凹形結構用於閥門。 在柴油發動機中，空氣在燃燒室中被預壓縮，而不是燃料。 因此，活塞頂也呈凹形，是燃燒室的一部分。

底部的形狀對於為空氣燃料混合物的燃燒產生正確的火焰非常重要。

活塞的其餘部分稱為裙部。 這是一種在氣缸內移動的導軌。 活塞或裙部的下部的製作方式使其在運動過程中不會與連桿接觸。

活塞的側面有用於活塞環的凹槽或溝槽。 頂部有兩個或三個壓縮環。 它們對於產生壓縮是必要的，也就是說，它們可以防止氣體滲透到氣缸壁和活塞之間。 將環壓在鏡子上，減少間隙。 底部有一個用於刮油環的凹槽。 它旨在清除氣缸壁上多餘的機油，使其不會進入燃燒室。

活塞環，尤其是壓縮環，在恆定負載和高溫下工作。 其生產採用高強度材料，例如鍍有多孔鉻的合金鑄鐵。

活塞銷和連桿

連桿通過活塞銷連接到活塞。 它是實心或空心的圓柱形零件。 銷安裝在活塞的孔和連桿的上頭中。

有兩種類型的附件：

• 固定配合；
• 與浮動著陸。

最流行的是所謂的“浮指”。 使用鎖環進行緊固。 固定式採用過盈配合安裝。 通常使用熱配合。

連桿又將曲軸連接到活塞並產生旋轉運動。 在這種情況下，連桿的往復運動描述了數字八。 它由幾個要素組成：

• 桿或底座；
• 活塞頭（上）；
• 曲柄頭（下）。

青銅襯套被壓入活塞頭，以減少摩擦並潤滑配合部件。 曲柄頭是可折疊的，以確保機構的組裝。 部件彼此完美匹配，並用螺栓和鎖緊螺母固定。 安裝連桿軸承以減少摩擦。 它們由兩個帶鎖的鋼襯製成。 油是通過油槽供給的。 軸承精確適應接頭尺寸。

與普遍的看法相反，襯套不會轉動不是由於鎖定，而是由於其外表面與連桿頭之間的摩擦力。 因此，套筒軸承的外部在組裝期間不能被潤滑。

曲軸

曲軸是一個設計和生產都很複雜的零件。 它承受扭矩、壓力和其他載荷，因此由高強度鋼或鑄鐵製成。 曲軸將旋轉從活塞傳遞到變速器和其他車輛部件（例如驅動皮帶輪）。

曲軸由幾個主要部件組成：

• 土著脖子；
• 連桿頸；
• 配重；
• 臉頰；
• 柄；
• 飛輪法蘭。

曲軸的設計很大程度上取決於發動機的氣缸數量。 在簡單的四缸直列發動機中，曲軸上有四個連桿軸頸，其上安裝有帶活塞的連桿。 五個主軸頸沿軸的中心軸線分佈。 它們安裝在氣缸體或曲軸箱的滑動軸承（襯套）上。 主軸頸通過螺栓蓋從上方封閉。 連接形成 U 形。

用於安裝軸承軸頸的特殊加工支點稱為 床.

主桿頸和連桿頸通過所謂的頰板連接。 配重可抑製過度振動並確保曲軸平穩運動。

曲軸軸頸經過熱處理和拋光，具有高強度和精確配合。 曲軸也經過非常精確的平衡和居中，以均勻分佈作用在其上的所有力。 在根頸的中心區域，在支撐件的側面，安裝了持久的半環。 它們對於補償軸向運動是必要的。

正時齒輪和發動機附件驅動皮帶輪連接到曲軸柄上。

飛輪

軸的背面有一個法蘭，飛輪固定在法蘭上。 這是一個鑄鐵零件，是一個巨大的圓盤。 由於其質量，飛輪產生曲軸運行所需的慣性，並且還向變速器提供均勻的扭矩傳輸。 飛輪輪緣上有一個齒圈（冠），用於與起動機連接。 當發動機啟動時，飛輪轉動曲軸並驅動活塞。

曲柄機構、曲軸的設計和形狀多年來保持不變。 通常，只需進行微小的結構改變即可減輕重量、慣性和摩擦。