史上最全的发动机内部结构图(彩图)

  现代汽车发动机缸体主要由发动机缸体、气缸盖、气缸盖罩、气缸垫、主轴承盖和油底壳组成。发动机机体是发动机的支撑，是曲柄连杆机构配气机构与发动机系统主要零件的装配基础。气缸盖用于封闭气缸顶部，与活塞顶部和气缸壁形成燃烧室。

  气缸盖用于密封气缸，形成燃烧室。气缸盖铸造有水套、进水孔、出水孔、火花塞孔、螺栓孔、燃烧室等。

  气缸体是发动机的主体，连接气缸和曲轴箱，是安装活塞、曲轴等零部件和附件的支撑架。

  气缸垫位于气缸盖和气缸体之间，其作用是填充气缸体和气缸盖之间的微孔，保证结合面的良好密封性能，来保证燃烧室的密封，防止气缸漏气和水套漏水。

  活塞-连杆组是发动机的传动部件，将燃烧气体的压力传递给曲轴，使曲轴旋转输出动力。活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆组成。

  活塞的最大的作用是承受燃烧气体的压力，并将这个力通过活塞销传递给连杆，推动曲轴转动。此外，活塞顶部、气缸盖和气缸壁共同形成一个燃烧室。活塞是发动机中最剧烈的部件，气体力和往复惯性力都作用在它上面。

  连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴承等零件。连杆组的作用是将活塞承受的力传递给曲轴，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。小连杆头与活塞销连接并随活塞往复运动；连杆的大端与曲柄销连接，并随曲轴转动，因此发动机工作时连杆在复杂的平面内运动。

  飞轮组包括曲轴、飞轮、扭转阻尼器和平衡轴。飞轮组的作用是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，输出扭矩供汽车等需要动力运转的机构使用；同时也储存能量克服非工作冲程的阻力，使发动机运转平稳。

  曲轴的作用是将来自活塞和连杆的气体力转化为扭矩，用来驱动汽车的传动系统、发动机的配气机构和其他辅助装置。曲轴在周期性变化的气体力、惯性力和扭矩的共同作用下工作，承受交变的弯曲和扭转载荷。

  众所周知，气缸中的活塞是直线上下运动的，但如何将直线运动转化为旋转运动，才能输出带动车轮前进的旋转力呢？其实这和曲轴的结构有很大关系。连杆轴与曲轴主轴不在一条直线上，而是相对设置。

  其实这个运动的原理和骑自行车很像。两脚相当于两个相邻的活塞，踏板相当于连杆轴，中间是大飞轮I。

  如果顶部有两个凸轮轴，分别负责进气门和排气门的开启和关闭，则称为DOHC。DOHC下面有两个凸轮轴，一个能控制进气门，一个能控制排气门。这样做才能够增加进气门的面积，改善燃烧室的形状，加快气门运动速度，所以很适合高速行驶的车辆。

  所谓气门正时，可以简单理解为气门开启和关闭的瞬间。理论上，在进气冲程中，当活塞从上止点运动到下止点时，进气门开启，排气门关闭；在排气冲程中，当活塞从下止点移动到上止点时，进气门关闭，排气门打开。

  正时的目的其实就是在发动机实际在做的工作中增加气缸内的进气量，进气门需要提前开启，稍后关闭；同样，为了清洁气缸内的废气，排气阀也需要早开晚关，才可能正真的保证发动机的有效运转。

  凸轮轴主要负责进气门和排气门的开启和关闭。在曲轴的带动下，凸轮轴不断转动，凸轮不断下压气门，以此来实现控制进气门和排气门开闭的功能。

  气门的作用是通过其弹簧的拉力使打开的气门迅速回到关闭位置，从而防止气门在发动机运动过程中因惯性力产生间隙，来保证气门在关闭状态下能紧密贴合，同时防止气门在振动过程中因跳动而损坏密封。

  气门座圈是气门和气缸盖之间的接口。和用于密封燃烧室以调节进气和排气的阀座环。

  当发动机处于冷态且气门关闭时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。图(a)显示气门间隙由螺钉调节，图(b)显示气门间隙由垫圈调节。

  液压挺柱主要由挺柱体、柱塞、球塞(推杆支架)、单向阀、单向阀弹簧和回位弹簧组成。液压挺柱内部独特的结构设计，可以自动调整配气机构的传动间隙，传递凸轮升程的变化，按时开闭气门。

  其工作原理是，当凸轮处于升程阶段时，凸轮压缩柱塞，单向阀关闭，高压室内的少量机油从挺杆体与柱塞之间的间隙漏出。此时，液压挺柱可近似视为一个未压缩的刚体，在“刚体”的支撑下，进气门和排气门将被打开。在凸轮回位阶段，柱塞的力被释放，柱塞在回位弹簧的作用下再次上升，气门在气门弹簧的作用下自动关闭，从而完成一个工作循环，达到自动调整气门间隙的目的。

  通过液压控制凸轮轴正时齿轮中的内转子，可以在一些范围内提前或延迟该角度。

  可变气门升程系统主要是通过切换凸轮轴上的低角度凸轮和高角度凸轮来实现可变气门升程。

  丰田的可变气门正时系统得到了广泛的应用。主要原理是在凸轮轴上安装液压机构。在ECU的控制下，气门的开启和关闭时间能在一定的角度范围内调整，或提前或延迟或保持不变。

  本田的VTEC可变气门升程系统能看作是在原有基础上增加了第三个摇臂和第三个凸轮轴。通过三个摇臂的分离和整合，可以切换高低角凸轮轴，从而改变气门升程。

  发动机低负荷时，三个摇臂分开，由低角度凸轮两侧的摇臂控制气门的开闭，所以气门升程小；发动机高负荷时，三个摇臂为一体，中间摇臂由高角度凸轮驱动，气门升程大。

  奥迪AVS可变气门升程系统主要是通过切换凸轮轴上两组不同高度的凸轮来改变气门升程。其原理与本田VTEC非常相似，只不过AVS系统是通过安装在凸轮轴上的螺旋槽套实现凸轮轴的左右移动，进而切换凸轮轴上的高低凸轮。在电磁驱动器的作用下，凸轮轴能够最终靠螺旋槽向左或向右移动，以此来实现不同凸轮之间的切换。

  当发动机处于高负荷时，电磁驱动器将凸轮轴向右移动，切换到高角度凸轮，从而增加气门升程。

  当发动机处于低负荷时，电磁驱动器将凸轮轴向左移动，并切换到低角度凸轮，以降低气门升程。