淺議汽車曲柄連桿機構的工作原理

趙滿倉

(黑龍江省交通科學研究所)

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淺議汽車曲柄連桿機構的工作原理

趙滿倉

(黑龍江省交通科學研究所)

汽車的運用以及發(fā)展促進了世界交通產(chǎn)業(yè)的推進，在當今世界汽車制造業(yè)日益發(fā)達的今天，隨著科學技術水平的不斷提高，我國在經(jīng)過多年科學技術的吸收消化之后，對汽車的應用原理也是得到了較大的改觀。雖然我國汽車制造事業(yè)起步?jīng)]有發(fā)達國家早，起初的技術水平?jīng)]有發(fā)達國家先進，但是經(jīng)過近幾年科學技術的不斷提升，科學生產(chǎn)力的不斷強化，我國在汽車制造技術方面也是得到了較為顯著的成就。

汽車；曲柄連桿機構；工作原理

1 曲柄連桿機構的組成

1.1 機體組的組成及各組成部分的作用

機體組主要是由汽缸體、汽缸蓋、汽缸墊、曲軸箱、油底殼以及汽缸套組成。機體組是發(fā)動機的骨架脈絡，各系統(tǒng)的組成均由其做為安裝的基礎，在制造的過程當中我們對其生產(chǎn)制造車工的要求也相對較高，所以一般來說機體能夠承受曲柄連桿機構在工作當中產(chǎn)生的狂暴工作能量。

1.2 活塞連桿組

活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦一系列部件組成。其是曲柄連桿機構動力源傳輸部分的重要組成構件。

1.3 曲軸飛輪組

曲軸飛輪組主要由曲軸以及大飛輪及個附件組成，在工作結構域活塞連桿組進行配套鏈接，將活塞連桿組傳來的動力經(jīng)過自身結構轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)力矩，然后通過曲軸對外輸出，而大飛輪的主要作用則是為了提供做工之后的往復慣性動力。

2 曲柄連桿機構的工作原理

2.1 曲柄連桿機構的工作條件

曲柄連桿機構的工作原理的制定與發(fā)動機中曲柄連桿機構工作的條件有著密不可分的關系，在實際的工作過程中曲柄連桿機構由于直接承擔動力的傳輸以及轉(zhuǎn)化，所以直接與高溫高壓的燃燒室內(nèi)部的可燃氣接觸，在可燃氣的高爆力、高熱能的影響下推動活塞高速往復做直線運動，進而帶動曲軸高速旋轉(zhuǎn)，不斷增大二者所受到的往復慣性力，使自身在運動過程中時刻受到缸體傳來的壓力擠壓。并且混合氣廢氣具有化學腐蝕的能力，容易造成內(nèi)部元件的腐化，影響工作的有效運行；潤滑劑在高溫、高腐蝕的情況下很難發(fā)揮作用，所以直接是活塞與缸體摩擦系數(shù)增大，摩擦耗損增高。由此可見其工作條件十分惡劣。

2.2 曲柄連桿機構進氣沖程的工作原理

當發(fā)動機啟動運轉(zhuǎn)的時候，曲柄連桿機構中活塞處于氣缸內(nèi)部的上止點位置，由于此時曲軸并沒有轉(zhuǎn)動所以進排氣門均處于關閉的狀態(tài)。當活塞在曲軸的帶動下從上止點向下止點運動時，進氣門打開，排氣門關閉，隨著活塞不斷的向下運動氣缸內(nèi)部的容積也隨著活塞向下的運動不斷的變大。此時在單位時間內(nèi)由于體積增大。空間內(nèi)部空氣質(zhì)量沒有改變的原因，氣缸內(nèi)部產(chǎn)生的壓強就遠遠小于外界大氣壓強，接著由于氣體壓力差的出現(xiàn)外使氣缸內(nèi)部產(chǎn)生真空度，外界空氣以及霧狀燃油被吸入氣缸內(nèi)部，當曲軸帶動活塞旋轉(zhuǎn) 180°之后，活塞抵達下止點此時進排氣門同時關閉。

2.3 曲柄連桿機構壓縮沖程的工作原理

隨著往復慣性力的產(chǎn)生，曲軸在大飛輪的慣力帶動下繼續(xù)推動活塞做垂直的往復的運動，在大飛輪慣性作用的推動下，曲軸在次旋轉(zhuǎn)180°將活塞從下止點向上止點推動，此刻隨著活塞的上行運動，整個氣缸內(nèi)部的工作容積開始縮小，由于進氣沖程已經(jīng)使氣缸內(nèi)部的工作容積充滿了可燃混合氣，此刻在活塞上行過程中不斷的壓縮可燃混合氣是內(nèi)部溫度以及壓強不斷的升高，直到壓縮終點。在整個壓縮工程中進排氣門均處于關閉的狀態(tài)，如果任何一個進排氣門打開的話，在上行過程中的活塞會源源不斷的將內(nèi)部的可燃混合氣壓縮至氣缸外，導致氣缸內(nèi)部的壓力降低，溫度下降。最終使壓縮過程失敗，影響后續(xù)的曲柄連桿機構在做工沖程的工作。

2.4 曲柄連桿機構做工沖程的工作原理

當活塞在連桿的推動下接近上止點的時候，氣缸內(nèi)部的火花塞打火跳火，使內(nèi)部的可燃混合氣體進行燃燒，此時氣體與霧化燃油混合燃燒，產(chǎn)生巨大的熱能，是缸氣體的整體速度與溫度快速提高，最終達到3 000～6 000 kPa左右，同時使內(nèi)部的溫度瞬間上升至2 200～2 800 kPa左右，使內(nèi)部環(huán)境瞬間惡化。在高溫高壓氣體的推動下，活塞被向下不斷的壓縮，在壓縮過程中由于連桿與活塞是連在一體的結構，進而巨大的壓縮力傳遞給連桿，連桿在運動中與曲軸向量不斷的將熱能產(chǎn)生的推動力傳遞到曲軸上，使曲軸不斷地做往復旋轉(zhuǎn)運動，并輸出機械能。在活塞下行的過程中，缸內(nèi)體積會逐漸的增大，并使得氣體壓力與溫度在缸內(nèi)下降，降低對汽缸體整體內(nèi)壁的壓力。在曲柄連桿機構進行做工沖程的過程中，其外部的進氣門以及排氣門均處于關閉狀態(tài)。該方式的作用是為了有效的保證缸內(nèi)產(chǎn)生的熱能能夠通過曲柄連桿機構將動力幾乎不損耗的傳遞出去。如果在此過程中進氣或者排氣門任何一個打開，都會造成內(nèi)部壓力迅速泄壓，使曲柄連桿機構得不到充足的動力保障以及動力的后續(xù)提供，最后后勁不足導致其無法工作。

2.5 曲柄連桿機構的排氣沖程工作原理

當曲柄連桿機構中活塞在熱能擠壓下推動連桿向下活動進而帶動曲軸運動的過程中，已經(jīng)通過這種連帶的方式將動力傳遞給了曲軸，曲軸通過與變速箱等構件的連接將動力傳遞出去。當活塞運動到下止點時，便失去了熱能所傳遞的動力，此刻在曲柄連桿機構中飛輪慣性力量的帶動下繼續(xù)做往復慣性運動，使處于下止點的活塞上行。此刻大飛輪帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸則通過連桿將自下而上的推動力傳遞給活塞，并推動活塞上行。在此過程中氣缸內(nèi)部只有燃燒后的可燃混合廢氣，在活塞的上行排擠以及內(nèi)外壓差變化的方式下，缸內(nèi)廢氣不斷排出。此刻曲軸在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)180°，排氣門開啟進氣門關閉。之后曲軸調(diào)控進氣門打開，排氣門依舊打開使其處于雙開狀態(tài)進而有效的調(diào)控內(nèi)部的殘留廢氣。在進行排氣沖程的過程中如果曲軸卡置將無法有效的將廢棄排出，影響汽車的動力性能。

3 結 語

曲柄連桿機構是發(fā)動機構造當中必不可少的一個組成部分，它直接參與了熱能與機械能的全部轉(zhuǎn)化以及傳遞的過程。對該機構的良好運用以及掌握將有利于日后對汽車發(fā)動機的維修以及保養(yǎng)。

[1] 蔡興旺.汽車概論[M].機械工業(yè)出版社，2011.

[2] 鄭勁，張子成.汽車發(fā)動機構造與維修[M].化學工業(yè)出版社，2010.

[3] 錢錦武.汽車曲柄連桿機構的作用和組成[M].機械工業(yè)出版社，2011.

2015-03-12

U415.5

C

1008-3383(2015)12-0155-01