图6.13同时喷射的控制电路发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器输入的基准信号发出喷油指令，控制晶体管VT导通与截止，再由VT控制喷油器的电磁线圈电流接通与切断，使各缸喷油器同时喷油和停止喷油。图6.14为四缸发动机分组喷射的控制电路。发动机工作时，由ECU控制各组喷油器轮流喷油。当蓄电池电压变化时，会影响到喷油器开启时刻，从而造成喷油量的误差，所以，微电脑也会根据蓄电池电压对喷油量进行修正。......
2023-08-23
机体组构成及功能-发动机构造与维修
【摘要】：机体组是发动机的基体和 “骨架”，发动机的许多零部件和辅助系统的元件都安装在机体上。机体组主要由气缸盖、气缸体、曲轴箱、气缸垫、油底売、气缸套等不动件组成。水冷式发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体一曲轴箱，简称气缸体，如图2.2所示。富康 ZX轿车 TU3.2K发动机、夏利376Q型发动机的气缸体结构属于这种结构。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。
机体组是发动机的基体和 “骨架”，发动机的许多零部件和辅助系统的元件都安装在机体上。它是发动机的固定件，也是发动机形状尺寸的主要决定因素。
机体组主要由气缸盖、气缸体、曲轴箱、气缸垫、油底売、气缸套等不动件组成（如图2.1所示）。
图2.1 机体组的结构
图2.2 气缸体
（一）气缸体
气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动部件相互之问的准确位置关系。水冷式发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体一曲轴箱，简称气缸体，如图2.2所示。
气缸体上半部有一个或若干个圆柱形空腔，称为气缸。为了使气缸散热，在气缸的外面制有水套。气缸体下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔是曲轴运动的空间。曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有曲轴主轴承座孔，有的发动机在气缸体上还制有凸轮轴轴承座孔。为了润滑这些轴承，在气缸体侧壁上钻有润滑系主油道，前后壁和中问隔板上钻有分油道。
气缸体有上下两个水平面，上平面用来安装气缸盖，下平面用来安装油底売。这两个平面也往往是气缸修理的加工基准，因此，在拆装时应注意保护。
1．气缸体的结构形式
气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底売安装平面的位置不同，通常把气缸体分为一般式气缸体、龙门式气缸体、隧道式气缸体三种形式，如图2.3所示。
图2.3 气缸体的结构形式
（1）一般式气缸体。其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差，多用于中小型发动机。富康 ZX轿车 TU3.2K发动机、夏利376Q型发动机的气缸体结构属于这种结构。
（2）龙门式气缸体。其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难，大中型发动机多采用这种结构。捷达、富康、桑塔纳轿车发动机均属于这种结构。
（3）隧道式气缸体。这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装人。其优点是结构紧凑，刚度和强度好；但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便，负荷较大的柴油机可采用这种结构。
2．气缸体排列方式
现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，同时对发动机机体的刚度和强度也有影响，也关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成直列式、V型式和对置式三种，如图2.4所示。
图2.4 多缸发动机气缸体排列形式
（1）直列式。发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。直列式气缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。
（2）V型式。气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ<180°，称为V型发动机，V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。
（3）对置式。气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角γ=180°，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。
3．气缸体冷却方式
为散发掉发动机在工作时的多余热量、保证发动机能在高温下正常工作，应对气缸体和气缸盖随时进行强制冷却。按冷却介质不同，冷却方式可分为水冷和风冷两种。汽车发动机多采用水冷的方式，利用水套中的冷却水流经高温零件的周围带走多余的热量，见图2.5（a）所示。风冷式发动机一般将气缸体与曲轴箱分开铸造，在气缸体与气缸盖的外表面铸有散热片，用来增强散热效果，如图2.5（b）所示。
图2.5 气缸体冷却方式
1—气缸体；2—水套；3—气缸盖；4—燃烧室；5—散热片
4．气缸与气缸套
气缸内表面由于受高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。为提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命，又有不同的气缸结构形式和表面处理方法。气缸结构形式有三种：无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式。
（1）无气缸套式。即不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸，优点是可以缩短气缸中心距，使机体尺寸和质量减小，但成本较高。
图2.6 气缸套类型（单位：mm）
1—气缸套；2—水套；3—气缸；4—橡胶密封圈
A—下支承密封带；B—上支承密封帶；C—缸套凸缘平面
（2）干气缸套式。如图2.6（a）所示，其特点是缸套的外表面不与冷却水直接接触，壁厚为1～3mm薄壁圆筒，外表面和气缸套座孔内表面均需精加工，以保证必要的形位精度和便于拆装。优点是机体刚度大，气缸中心距小，质量轻，加工工艺简单，不存在冷却水密封问题。缺点是传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部形变。汽油机气缸体多装有干式气缸套。
（3）湿气缸套式。如图2.6（b）、（c）所示，外壁与冷却液直接接触，壁厚5～9mm，利用上下定位环实现径向定位，轴向定位靠气缸套上部凸缘与机体顶部相应的支承面配合实现。优点是机体上没有密封水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换气缸套。缺点是机体刚度差，容易漏水。柴油机大多采用湿式气缸套。
（二）气缸盖及气缸盖罩
气缸盖用来封闭气缸并构成燃烧室。侧置气门式发动机气缸盖铸有水套、进水孔、出水孔、火花塞孔、螺栓孔、燃烧室等。顶置气门式发动机气缸盖，除了冷却水套外，还有气门装置、进气和排气通道等。气缸盖在内燃机属于配气机构，主要是用来封闭气缸上部，构成燃烧室，并作为凸轮轴和揺臂轴还有进排气歧管的支撑，结构如图2.7所示。
图2.7 气缸盖的结构
1—机油加注口；2—气缸盖罩；3—衬垫；4—凸轮轴或揺管轴支撑； 5—气缸盖；6—火花塞孔；7—气缸垫
气缸盖由于形状复杂，一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，但是目前，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。如天津夏利、神龙富康、上海桑塔纳及大众波罗等轿车发动机均采用铝合金的气缸盖。铝合金气缸盖的缺点是刚度低，使用中容易变形。
1．气缸盖的结构形式
气缸盖的结构形式有两种：整体式和分开式。
整体式气缸盖是指多缸发动机的多个气缸共用一个缸盖。整体式缸盖结构紧凑，零件数少，可缩短气缸中心距和发动机总长度，制造成本低。当气缸数不超过6个，气缸直径小于105mm时，均采用整体式气缸盖。
分开式气缸盖是指1个或2个、3个气缸共用一个缸盖。这种结构刚度较高，变形小，易于实现对高温高压燃气的密封，同时易于实现发动机产品的系列化。但气缸盖零件数增多会使气缸中心距增大，一般用在缸径较大的发动机上。
2．燃烧室
汽油机燃烧室由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。对燃烧室有如下要求：一是结构尽可能紧凑，冷却面积要小，以减少热量损失和缩短火焰行程；二是使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气混合质量和燃烧速度，保证混合气得到及时、充分燃烧；三是表面要光滑，这样不易积碳。
汽油机常见燃烧室形状有三种：半球形、楔形、盆形，如图2.8所示。各类燃烧室特点及应用见表2.1。
图2.8 汽油机燃烧室形状类型
表2.1 各类燃烧室特点及应用
（续表）
3．气缸盖罩
气缸盖罩密封配气机构等零部件，防止灰生污染润滑油或灰尘进入加快气门传动机构的磨损。有的盖罩上设有机油加注口和曲轴箱通风管接口。
气缸盖罩用铝合金铸造或薄钢板冲压制成，与气缸盖结合面垫上橡胶衬垫起密封的作用。
（三）气缸垫
气缸垫位于气缸盖与气缸体之间，其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微孔隙，保证结合面处有良好的密封性，进而保证燃烧室的密封，防止气缸漏气和水套漏水。
随着内燃机的不断强化，热负荷和机械负荷均不断增加，气缸垫的密封性愈来愈重要。对结构和材料的要求是：在高温高压和高腐蚀的燃气作用条件下具有足够的强度，耐热；不烧损或变质，耐腐蚀；具有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封并使使用寿命延长。
气缸垫按材料分为石相材料、无石棉材料和金属材料三类。
由于石棉对人体有害，人类的环保意识越来越强，石棉产品将被禁止使用，石棉类气缸垫也将退出市场，而被金属材料、无石相材料取代。
目前应用较广泛的有复合型气缸垫、金属型气缸垫两大类，如图2.9（a）、（b）所示。
1．复合型气缸垫
复合型气缸垫结构，由两面带有冲刺镀锌钢带作芯板，表面辊压上软材料制成，密封垫表面通常有一层防粘涂层。
无石棉复合板是一种专门为发动机的密封，特别是作为气缸垫材料而发展的无石棉材料，它是由乳胶、芳伦、岩粉等化工材料混合辊压的软材料，与带冲刺的芯板辊压制成无石棉板材，后经化学处及表面处理，制成耐高温、高压、防油、防水、防气、防粘，具有良好密封性能的符合环保要求的密封件材料。
适用于各种类型的汽油和柴油发动机上。
2．金属型气缸垫
金属气缸垫的结构由上盖板、芯板、下盖板组成，结构如图2.9（c）所示，其特点是依靠上、下盖板、芯板上的凸起环进行线密封。
图2.9 气缸衬垫类型及结构
（a）复合型气缸垫；（b）金属型气缸垫；（c）金属型气缸垫结构
金属气缸垫芯板，采用低碳钢材料，通过冲压成型制成有密封凸起环的芯板，后再经过处理表面涂上橡胶涂层。密封凸起环的作用是为了加强燃烧室缸口的强度，抵抗高温、高压的冲击。芯板涂层的作用是弥补盖板的粗糙度。
金属气缸垫芯板上下盖板，采用不锈钢材料表面加橡胶涂层，通过冲压成型制成有凸起环的上、下盖板。其凸起环分为半筋和全筋。作用是对水路和油路的密封。盖板涂层的作用是用于弥补缸体缸盖的粗糙度。
金属气缸垫适用于各种车辆发动机的耐高温、高压、气密、水密、油密的接合部位，其综合技术性能指标均超过石棉气缸垫、无石棉气缸垫的指标，是未来密封件产品的发展方向。
（四）油底壳
1．作用
油底壳用于储存、冷却机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。
2．材料
油底壳受力很小，其形状取决于发动机的总体布置和存储机油的容量。一般用薄钢板冲压而成，如奥迪A6轿车ANQ发动机的油底壳。有的发动机油底壳采用铝合金铸造（设有散热片）。
3．结构特点
为了避免发动机颠簸时造成的油面震荡，在油底壳内部装有稳油挡板。在油底売底部最低处还装有放油螺塞，以便放出润滑油。通常放油理螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。油底壳构造如图2.10所示。
图2.10 油底壳结构
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