浅议汽车曲柄连杆机构的工作原理

赵满仓

(黑龙江省交通科学研究所)



浅议汽车曲柄连杆机构的工作原理

赵满仓

(黑龙江省交通科学研究所)

汽车的运用以及发展促进了世界交通产业的推进，在当今世界汽车制造业日益发达的今天，随着科学技术水平的不断提高，我国在经过多年科学技术的吸收消化之后，对汽车的应用原理也是得到了较大的改观。虽然我国汽车制造事业起步没有发达国家早，起初的技术水平没有发达国家先进，但是经过近几年科学技术的不断提升，科学生产力的不断强化，我国在汽车制造技术方面也是得到了较为显著的成就。

汽车；曲柄连杆机构；工作原理

1 曲柄连杆机构的组成

1.1 机体组的组成及各组成部分的作用

机体组主要是由汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、曲轴箱、油底壳以及汽缸套组成。机体组是发动机的骨架脉络，各系统的组成均由其做为安装的基础，在制造的过程当中我们对其生产制造车工的要求也相对较高，所以一般来说机体能够承受曲柄连杆机构在工作当中产生的狂暴工作能量。

1.2 活塞连杆组

活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦一系列部件组成。其是曲柄连杆机构动力源传输部分的重要组成构件。

1.3 曲轴飞轮组

曲轴飞轮组主要由曲轴以及大飞轮及个附件组成，在工作结构域活塞连杆组进行配套链接，将活塞连杆组传来的动力经过自身结构转变为曲轴的旋转力矩，然后通过曲轴对外输出，而大飞轮的主要作用则是为了提供做工之后的往复惯性动力。

2 曲柄连杆机构的工作原理

2.1 曲柄连杆机构的工作条件

曲柄连杆机构的工作原理的制定与发动机中曲柄连杆机构工作的条件有着密不可分的关系，在实际的工作过程中曲柄连杆机构由于直接承担动力的传输以及转化，所以直接与高温高压的燃烧室内部的可燃气接触，在可燃气的高爆力、高热能的影响下推动活塞高速往复做直线运动，进而带动曲轴高速旋转，不断增大二者所受到的往复惯性力，使自身在运动过程中时刻受到缸体传来的压力挤压。并且混合气废气具有化学腐蚀的能力，容易造成内部元件的腐化，影响工作的有效运行；润滑剂在高温、高腐蚀的情况下很难发挥作用，所以直接是活塞与缸体摩擦系数增大，摩擦耗损增高。由此可见其工作条件十分恶劣。

2.2 曲柄连杆机构进气冲程的工作原理

当发动机启动运转的时候，曲柄连杆机构中活塞处于气缸内部的上止点位置，由于此时曲轴并没有转动所以进排气门均处于关闭的状态。当活塞在曲轴的带动下从上止点向下止点运动时，进气门打开，排气门关闭，随着活塞不断的向下运动气缸内部的容积也随着活塞向下的运动不断的变大。此时在单位时间内由于体积增大。空间内部空气质量没有改变的原因，气缸内部产生的压强就远远小于外界大气压强，接着由于气体压力差的出现外使气缸内部产生真空度，外界空气以及雾状燃油被吸入气缸内部，当曲轴带动活塞旋转 180°之后，活塞抵达下止点此时进排气门同时关闭。

2.3 曲柄连杆机构压缩冲程的工作原理

随着往复惯性力的产生，曲轴在大飞轮的惯力带动下继续推动活塞做垂直的往复的运动，在大飞轮惯性作用的推动下，曲轴在次旋转180°将活塞从下止点向上止点推动，此刻随着活塞的上行运动，整个气缸内部的工作容积开始缩小，由于进气冲程已经使气缸内部的工作容积充满了可燃混合气，此刻在活塞上行过程中不断的压缩可燃混合气是内部温度以及压强不断的升高，直到压缩终点。在整个压缩工程中进排气门均处于关闭的状态，如果任何一个进排气门打开的话，在上行过程中的活塞会源源不断的将内部的可燃混合气压缩至气缸外，导致气缸内部的压力降低，温度下降。最终使压缩过程失败，影响后续的曲柄连杆机构在做工冲程的工作。

2.4 曲柄连杆机构做工冲程的工作原理

当活塞在连杆的推动下接近上止点的时候，气缸内部的火花塞打火跳火，使内部的可燃混合气体进行燃烧，此时气体与雾化燃油混合燃烧，产生巨大的热能，是缸气体的整体速度与温度快速提高，最终达到3 000～6 000 kPa左右，同时使内部的温度瞬间上升至2 200～2 800 kPa左右，使内部环境瞬间恶化。在高温高压气体的推动下，活塞被向下不断的压缩，在压缩过程中由于连杆与活塞是连在一体的结构，进而巨大的压缩力传递给连杆，连杆在运动中与曲轴向量不断的将热能产生的推动力传递到曲轴上，使曲轴不断地做往复旋转运动，并输出机械能。在活塞下行的过程中，缸内体积会逐渐的增大，并使得气体压力与温度在缸内下降，降低对汽缸体整体内壁的压力。在曲柄连杆机构进行做工冲程的过程中，其外部的进气门以及排气门均处于关闭状态。该方式的作用是为了有效的保证缸内产生的热能能够通过曲柄连杆机构将动力几乎不损耗的传递出去。如果在此过程中进气或者排气门任何一个打开，都会造成内部压力迅速泄压，使曲柄连杆机构得不到充足的动力保障以及动力的后续提供，最后后劲不足导致其无法工作。

2.5 曲柄连杆机构的排气冲程工作原理

当曲柄连杆机构中活塞在热能挤压下推动连杆向下活动进而带动曲轴运动的过程中，已经通过这种连带的方式将动力传递给了曲轴，曲轴通过与变速箱等构件的连接将动力传递出去。当活塞运动到下止点时，便失去了热能所传递的动力，此刻在曲柄连杆机构中飞轮惯性力量的带动下继续做往复惯性运动，使处于下止点的活塞上行。此刻大飞轮带动曲轴旋转，曲轴则通过连杆将自下而上的推动力传递给活塞，并推动活塞上行。在此过程中气缸内部只有燃烧后的可燃混合废气，在活塞的上行排挤以及内外压差变化的方式下，缸内废气不断排出。此刻曲轴在内部旋转180°，排气门开启进气门关闭。之后曲轴调控进气门打开，排气门依旧打开使其处于双开状态进而有效的调控内部的残留废气。在进行排气冲程的过程中如果曲轴卡置将无法有效的将废弃排出，影响汽车的动力性能。

3 结 语

曲柄连杆机构是发动机构造当中必不可少的一个组成部分，它直接参与了热能与机械能的全部转化以及传递的过程。对该机构的良好运用以及掌握将有利于日后对汽车发动机的维修以及保养。

[1] 蔡兴旺.汽车概论[M].机械工业出版社，2011.

[2] 郑劲，张子成.汽车发动机构造与维修[M].化学工业出版社，2010.

[3] 钱锦武.汽车曲柄连杆机构的作用和组成[M].机械工业出版社，2011.

2015-03-12

U415.5

C

1008-3383(2015)12-0155-01