汽车发动机部件、功能及材料玩加电竞

  新闻资讯     |      2023-05-10 10:35

  玩加电竞在这篇文章中,我们将讨论别的汽车引擎部件。如你所知,发动机是一种被设计用来把一种能量转化为机械能。热机通过燃烧燃料来产生热量然后用来做功。发动机有两种类型,一种是内燃机,另一种一种是外燃机。

  发动机是汽车工业中最重要的部分,或者我们可以说发动机是汽车的心脏。本文介绍内燃机各部件的功能、结构及材料。

  而曲轴箱是固定到其底部。除此齿轮、水泵、点火分配器、飞轮、燃油泵等部件外,还附在其上。

  缸体材料应具有足够的强度、良好的浇铸性和切削性,且价格要低,因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁。铸铁有着很多先天的不足,重量大、散热性差、摩擦系数高等等。

  铝合金缸体重量轻,导热性良好,冷却液的容量可减少。启动后,缸体很快达到工作温度,并且和铝活塞热膨胀系数完全一样,受热后间隙变化小,可减少冲击噪声和机油消耗。而且和铝合金缸盖热膨胀相同,工作可减少冷热冲击所产生的热应力。同样铝也存在着缺点,就是容易和燃烧时产生的水发生化学反应,耐腐性不及铸铁缸体。

  气缸盖通过固定在缸体上的螺柱连接到缸体上,垫圈用于在缸体和缸体之间提供一个紧密的、防泄漏的接头。

  它还包括阀导,阀座,端口,冷却液套和火花塞的螺纹孔。它包含了冷却水流的通道。

  这是一种由灰色铸铁或铝制成的刚性结构。它既可以与块体整体铸造,也可以单独铸造,并用螺栓固定在块体上。

  曲轴箱的形状简单地像一个没有底部的盒子。油底壳或油底壳形成曲轴箱的下半部分。

  曲轴箱的功能是为曲轴的主要轴颈和轴承提供支撑,在各种发动机负载下严格地保持其旋转轴的对齐。

  曲轴箱的下半部分叫做油底壳或油底壳。它通过固定螺钉连接到曲轴箱上,并带有垫圈以防止接头泄漏。油底壳作为贮存、冷却和通风发动机润滑油的容器。

  在油底壳底部设有放油塞,在换油时将脏油放出去。油箱一般由钢板压铸或铝合金铸造而成。

  在气缸盖上有一些独立的管道,用来输送空气-燃料混合物和废气,这些管道被称为歧管。它一般由铸铁制成,以便能够承受废气的高温。

  这些圆柱形使用在气缸中,以避免气缸磨损的问题。它是组成发动机内部最重要的功能部件之一。

  通常,这些是离心铸造。这些衬垫耐磨、耐腐蚀。这些衬套是油硬化型的,为发动机提供了更长的寿命。

  与其他部件人相比,活塞是最重要的引擎部件。活塞是一个圆柱形插头,在气缸中上下移动。

  活塞的主要作用是承受汽缸中的燃烧压力,并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。此外,活塞还与缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

  活塞头部是活塞销座以上的部分,活塞头部安装活塞环,以防止高温、高压燃气串入曲轴箱同时阻止机油窜入燃烧室;活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给气缸,进而通过冷却介质传走。

  在气缸壁和活塞之间设置约3 ~ 5个活塞环,保证良好的密封性。发动机的效率和经济性主要取决于活塞的工作情况。

  传统车用柴油发动机的活塞环一般使用球墨铸铁或合金铸铁,汽油发动机的活塞环一般采用钢。

  活塞环技术发展的另一趋势是薄型化。采用该技术后,活塞环高度变小,活塞环与缸套之间的密封性加强,可以大大减少润滑油进入燃烧室的机率,从而降低排放污染。相比铸铁环,钢质活塞环无需铸造,而且重量轻、加工方法简单。

  由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓(或螺钉)等组成。功用是连接活塞和曲轴,把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并将活塞承受的力传给曲轴,这些力的大小和方向都是周期性变化的,因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。

  连杆必须有足够的疲劳强度和结构网刚度。连杆杆身通常做成工字型断面,以求增加其强度和刚度。在其中间有油润滑油道。连杆大头与曲轴的曲柄销相连,大头一般作剖分式的,被分开的部分称为连杆盖,接特制的连杆螺栓紧固在连杆的大头上。连杆盖与连杆大头是组合搪孔,为了防止装配错误,在同一侧有配对记号。大头孔表面有很高的光洁度,以便与连杆轴瓦紧密贴合。连杆大头还铣有定位坑,连杆的大端还有油孔。

  连杆大头按剖分面可分为平切口和斜切口两种。一般汽油机连杆大头的直径小于气缸的直径采用平切口;柴油机受力大,其大头直径较大,超过气缸的直径,采用斜切口,一般与连杆轴线℃夹角。

  碳素调质钢(45钢)和合金调质钢(40Cr或40MnB)是连杆用钢的传统钢种,通常小功率的发动机采用碳素调质钢,大功率的发动机采用合金调质钢。

  非调质钢的强化机理是在中碳钢的基础上添加钒、钛、铌等微合金元素,通过控制轧制或控制锻造过程的冷却速度,使其在基体组织中弥散析出碳、氮的化合物使其得到强化。非调质钢省略了锻后的热处理,从而节省了能源,减少了生产工序,降低了成本。钢种有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等,这些钢种的强度级别都在900MPa以下。

  裂解连杆用钢(Fracture split steel connecting rods)为了提高发动机性能,减轻重量和降低生产成本,20世纪90年代中期钢厂与汽车厂合作开发了裂解连杆用钢,它实际上是一种含碳约为0.7%的高碳钢(C70SC)。通过在连杆大头端开缺口,使连杆和连杆盖裂解,裂解后连杆和连杆盖的接触面不需要机械加工,节省了加工费用。

  粉末冶金连杆,粉末烧结锻造工艺在20世纪60年代就已出现,当时,美国、日本及欧洲的一些国家均进行了大量的试验研究工作。用粉末烧结锻造工艺生产汽车发动机连杆零件,最早是美国通用汽车公司进行这方面的试验并取得成功,但当时没有达到批量生产。随后,日丰田汽车公司采用成分为Fe-2Cu-0.55C-0.1S的合金粉末生产汽车发动机连杆,并与锻钢连杆进行了拉压疲劳性能对比试验。结果表明,粉末烧结锻造连杆与锻钢连杆具有等同的疲劳性能。另外,采用4100S金属粉末,添加钛合金,使连杆的整体质量减轻到原来锻钢连杆质量的65%~80%,并且通过了发动机台架试验。目前,丰田汽车粉末冶金连杆已经商品化。德国还采用成分为Fe-(0.35-0.45)C-(0.3-0.4)Mn-(0.1-0.25)Cr -(0.2-0.3)Ni粉末治金连杆用在Porsche928高性能发动机上。粉末烧结锻造连杆的特点是经济效益显著,一般认为粉末烧结锻造连杆与锻钢连杆相比,材料可节约40%,生产成本可降低10%,能源消耗可节50%。

  钛合金连杆,用钛合金制造发动机连杆主要考虑的是轻量化,金属钛的密度为4.5g/cm3,仅为钢铁材料的58%,因此用钛合金制造汽车发动机连杆,可大幅度地降低连杆的质量。日本采用化学成分为Ti-3A12V的钛合金生产连杆,其抗拉强度可达800MPa、屈服强度可达600MPa,相当于45调质钢的强度水平。Ti-3A1-2V易切削钛合金连杆的疲劳极限在430MPa左右,与45调质钢和800Pa级的非调质钢的疲劳极限相当。钛合金连杆比钢制连杆的质量可减轻30%,由此可使连杆的往复惯性力大幅度地降低。

  活塞销的材料活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢。在负荷不高的发动机中常用15、20、15Cr、20Cr和20Mn2钢。在强化发动机上,采用高级合金钢,如CrNi3A、18 Cr MnTi2及20 Si MnVB等,有时也可用45中碳钢。为使活塞销外层硬并耐磨,需要对活塞销进行热处理。对于低碳钢材料的活塞销外表面进行渗碳和淬火。根据活塞销的尺寸大小,渗碳层的深度一般在0.5- 2mm范围内。对于45钢的活塞销则是进行表面淬火,淬火层的深度为1-1.5mm。注意淬火时不能将活塞销淬透,否则活塞销将变脆。

  曲轴是动力传动系统的第一部分,活塞的往复运动在连杆的帮助下转化为旋转运动。

  曲轴重要的部位分别是轴部两端、轴颈部、曲柄销部、平衡重量部、油孔、两端面、基准面。

  接下来,到后端,主轴颈和油封安装。在某些发动机中,设有回油螺纹,将润滑油回至油底壳。

  曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用,使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度,轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。

  曲轴大多用球墨铸铁制造,也有合金钢。一般对于汽油机曲轴和小型柴油机曲轴,由于功率较小,曲轴毛坯是采用球墨铸铁和优质碳素钢,常用材料有:QT700-2、45钢等;而那些中、重型柴油机曲轴毛坯则采用合金钢,常用材料有:48MnV、35CrMo等。球墨铸铁曲轴除使用圆角滚压工艺外,还要进行氨化处理氨化处理过的曲轴颜色发乌。曲轴材料选择的原则首先是要能满足使用性能,然后再考虑成本、轻量化、环保等一系列要求。

  凸轮轴是安装有凸轮的轴。凸轮是将凸轮轴的旋转运动变为从动件的直线运动的一种装置。凸轮轴负责气门的开启。

  一个凸轮轴沿长度有一些凸轮,两个凸轮为每个气缸,一个操作入口阀,另一个操作排气阀。

  飞轮:是一个质量较大的铸铁惯性圆盘,它贮蓄能量,供给非作功行程的需求,带动整个曲连杆结构越过上、下止点,保证发动机曲轴旋转的惯性旋转的均匀性和输出扭矩的均匀性,借助于本身旋转的惯性力,帮助克服起动时气缸中的压缩阻力和维持短期超载时发动机的继续运转。

  发动机阀门对于控制空气-燃料混合物进入气缸和燃烧产物排出气缸的时间至关重要。

  分为进气门和排气门。气门是由气门头部和杆部组成。气门头部温度很高(进气门570~670K,排气门1050~1200K),而且还承受气体的压力、气门弹簧的作用力和传动组件惯性力,其润滑、冷却条件差,要求气门必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性能。

  它由一个头和一个茎组成。阀面通常为30至45,研磨完美,因为它必须与阀座匹配,以实现完美密封。

  由于气门在发动机里工作环境不一样,所以材质都不会一样。进气门一般采用合金钢(铬钢镍铬钢),排气门采用耐热合金(硅铬钢)。有时为了省耐热合金,排气门头部用耐热合金,而杆部用铬钢,然后将两者焊接起来。