曲軸的構造

曲軸主要由主軸頸、連桿軸頸（曲柄銷）、曲柄臂、平衡重（并非所有曲軸都有）、前端（自由端）和后端（功率輸出端）等組成。

①主軸頸與連桿軸頸內燃機的主軸頸與連桿軸頸都是尺寸精度較高和粗糙度較低的圓柱體，它們以較大的圓弧半徑與曲柄臂相連接。主軸頸是用來支承曲軸的，曲軸繞主軸頸中心高速旋轉。尤其在高原地區(qū)，因氣壓低、空氣稀薄，導致輸出功率下降，一般當海拔高度每升高1000m，功率將下降8％~10％。主軸頸多為實心的，而球墨鑄鐵的曲軸主軸頸與連桿軸頸大多是空心的，其優(yōu)點是可以減少旋轉質量，從而減少其離心力；同時可作為潤滑油離心濾清的空腔。主軸頸與連桿軸頸采用壓力潤滑，潤滑油通過曲柄臂中的斜油道被壓送至連桿軸頸空腔內，在旋轉離心力的作用下，將機油中密度大的金屬磨屑及其他雜質甩向空腔的外壁，內側干凈的機油通過油管流到連桿軸頸及軸承摩擦表面。

②曲柄臂（簡稱曲柄）曲柄臂的作用是連接主軸頸與連桿軸頸，通常制成橢圓形或圓形，其厚度與寬度應使曲軸有足夠的剛度和強度。

③平衡重平衡重通常設在與連桿軸頸相對的一側曲柄臂上，其形狀多為扇形。平衡重的作用是平衡連桿軸頸及曲柄臂的重量、離心力及其力矩，以減輕主軸承的載荷，增加運轉的平穩(wěn)性。

④曲軸的前端曲軸的前端制成有臺肩的圓柱形。其上分別裝有正時齒輪、擋油圈、油封、帶輪和止推片等零件。有些中小功率內燃機曲軸前端設有啟動爪，另有一些高速內燃機曲軸前端裝有扭轉減振器，還有些工程機械用內燃機的曲軸前端設有動力輸出裝置。

⑤曲軸的后端一般曲軸的后端設有油封、回油螺槽、后凸緣等結構。曲軸后端的尾部伸出機體外，以便將內燃機的功率輸送給配套機具的傳動裝置。后端多裝有飛輪，通過花鍵或凸緣與其相配，然后用螺栓固緊。山于飛輪尺寸大而重，因此對螺栓的緊固有一定的要求。

（4）曲軸的形狀和發(fā)動機的發(fā)火次序

曲軸的形狀及曲柄銷間的相互位置（即曲拐的布置）與沖程數、汽缸數、汽缸排列方式和各汽缸做功行程發(fā)生的順序（稱為發(fā)火次序或工作順序）有關。曲軸的形狀要同時滿足慣性力的平衡和發(fā)動機工作平穩(wěn)性的要求。

就四沖程發(fā)動機而言，曲軸每轉兩圈（即一個工作循環(huán)），每缸都應發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時間（以°CA表示）應力求均勻。④石灰乳法將曲軸洗凈浸在熱油（機油）中約2h，讓油進入裂縫，取出抹干后，用噴槍把“石灰乳液"噴到曲軸上使其干燥（石灰乳液是清潔的白堊和酒精的混合液，其比例為1：10-1：12），或用氣焊火焰將曲軸上的噴層加熱至70~80℃。設發(fā)動機有個汽缸，則發(fā)火間隔應為720°/i°CA，即曲軸每轉720°/i時，就應有一個缸做功，這樣才能使發(fā)動機工作平穩(wěn)。現(xiàn)就常用的4缸、6缸和V型8缸發(fā)動機說明如下。

①四沖程直列4缸發(fā)動機因缸數i=4，所以發(fā)火間隔應為720°/4一180°CA。其曲柄銷布置4個曲柄銷布置在同一平面內，1、4缸的曲柄銷朝上時，2、3缸的朝下，1、4缸與2、3缸相隔180°。

曲枘銷的另種布置形式是將述一種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的著火次序是，只有少數進內燃機采用這種著火次序。

按發(fā)火次序看，前后兩個汽缸的做功行程有60°是重疊的，這種現(xiàn)象是容易理解的。因為各汽缸間做功行程的間隔是120°，而每個汽缸的做功行程本身都是180°，就必然有前后兩個汽缸的做功行程有60°的重疊角。氣門座是與氣門密封錐面相配合的支承面，它與氣門共同保證密封性能，同時它還要把氣門頭部的熱量傳遞出去。在這個60°中，兩個汽缸都在做功，個汽缸做功未完，后一個汽缸做功已經開始。這種做功行程重疊的現(xiàn)象對發(fā)動機工作的平穩(wěn)性是非常有利的。

③四沖程v型8缸機大多將汽缸排列成雙列v形（兩列汽缸的中心線夾角常取90°）。因其汽缸數i=8，所以，各缸發(fā)火間隔應為720°/8=90°CA。若兩只體與中間殼配合較緊時，可用橡膠或木質槌沿殼體四周輕輕敲打，取下殼體時要細心，不能使殼體在軸線方向上產生傾斜，以免碰上壓氣機及渦輪葉片的部分或碰毛殼體相應的內側表面。通常，這種發(fā)動機左右兩列汽缸中相對的一對連桿共裝在一個曲柄銷上，所以v型8缸機只有4個曲柄銷。一般情況下，將4個曲柄銷布置在兩個互成90°的平面內。v型8缸機常用的發(fā)火次序為1-5-4-2-6-3-7-8。

氣門彈簧

氣門彈簧的功用是保證氣門在關閉時能壓緊在氣門座上，而在運動時使傳動件保持相互接觸，不致因慣性力的作用而相互脫離，產生沖擊和噪聲。所以氣門彈簧在安裝時就有較大氣門彈簧的材料通常為高碳錳鋼、硅錳鋼和鎳鉻錳鋼的鋼絲，用冷繞成型后，經熱處理而成。凸輪軸通常采用齒輪驅動，齒輪裝在凸輪軸前端，與曲軸上的齒輪直接或間接嚙合，稱為正時齒輪。為了提高彈簧的疲勞強度，一般用噴丸或噴砂表面處理。氣門彈簧的形狀多為圓柱形螺旋彈簧。

氣門彈簧在工作時可能發(fā)生共振。當氣門彈簧的固有振動頻率與凸輪軸轉速或氣門開閉的次數成倍數關系時，就會產生共振。共振會使氣門彈簧加速疲勞損壞，配氣機構也無法正常工作，因而應盡力防止。

通過增加彈簧剛度來提高固有頻率是防止共振的措施之一。但剛度增加，凸輪表面的接蘭應力加大，使磨損加快，曲軸驅動配氣機構所消耗的功也增加。將噴油泵從柴油機上拆下后再重新裝回時，可先將噴油泵固定在柴油機機體上的噴油泵托架上，再慢慢轉動曲軸，使柴油機一缸的活塞位于壓縮行程上止點前相當于規(guī)定的供油提前角的位置，然后使噴油泵凸輪軸上與噴油泵殼體上相應記號對準。有的內燃機采用變鏍距彈簧來防止共振。工作時，彈簧螺距較小的一端逐漸疊合，有效圈數不斷減少，因而固有頻率也不斷增加。這種氣門彈簧在安裝時，應將螺距較小的一端靠近氣門座。

不少內燃機采用兩根氣門彈簧來防止共振。內、外兩根氣門彈簧同心地安裝在一個氣門。為保證氣門的密封性，必須在氣門與傳動件之間留適當的間隙，習慣稱之為“氣門間隙”，并有“冷間隙"與“熱間隙”之分。采用雙彈簧的優(yōu)點除了可以防止共振外，同時當一根彈簧折斷時，另一根還可繼續(xù)維持工作，不致產生氣門落入汽缸的事故。此外，在保證相同彈力的條件下，雙彈簧的高度可比一根彈簧的小，因而可降低整機高度。采用雙彈簧時，內、外彈簧的螺旋方向應相反，以避免當一根彈簧折斷時，折斷部分卡入另一根彈簧中。

輸油泵

輸油泵的功用是保證低壓油路中柴油的正常流動，克服柴油濾清器和管道中的阻力，并以一定的壓力向噴油泵輸送足夠的柴油。

柴油機所采用的輸油泵有活塞式、內外轉子式、滑片式和膜片式等多種。在中小功率柴油機中常用活塞式輸油泵，活塞式輸油泵又稱柱塞式輸油泵。缺點是傳熱條件差，加工要求高，氣門座圈如工作時松脫則會造成事故?；钊捷斢捅弥饕苫钊?、推桿、出油閥和手油泵等組成。用于推動活塞運動的偏心輪通常設在噴油泵的凸輪軸上，因此輸油泵常和噴油泵組裝在一起。

柴油機工作時，噴油泵凸輪軸由曲軸驅動旋轉，偏心輪即隨之轉動。當柴油機工作時，輸油泵從柴油箱吸出柴油，經油水分離器除去柴油中的水分，再經柴油濾清器濾除柴油中的雜質，然后送入噴油泵，在噴油泵內柴油經過增壓和計量之后，經高壓油管輸往噴油器，最后通過噴油器將柴油噴入燃燒室。當偏心輪凸起部分高點向推桿位置轉動時，推桿被推動并使活塞移動壓油，同時壓縮活塞彈簧。由于活塞前端油腔中的柴油壓力提高，進油閥在壓力作用下關閉，出油閥被推開，該油腔中的柴油經出油閥和上出油道流入活塞靠推桿一端的油腔內。

當偏心輪繼續(xù)轉動，使凸起部分高點逐漸遠離推桿時，柱塞彈簧推動活塞和推桿回行，這時活塞后端油腔的油壓升高而前端油壓下降，出油閥關閉，活塞后端油腔中的柴油經上出油道流向噴油泵。（3）凸輪軸的檢驗①凸輪軸彎曲度的檢驗其方法是將凸輪軸安裝于車床頂針間或以v形鐵塊安放于平板上，以兩端軸頸作為支點，用百分表檢查各中間軸頸的擺差。進油閥6被推開，由柴油箱或者柴油濾清器來的柴油，經進油道流入活塞前端油腔，使油腔充滿柴油，至此，活塞式輸油泵就完成了一次壓油與進油的過程。

由于柴油由輸油泵流向噴油泵是依靠彈簧推動活塞而壓出的，因此輸油壓力由彈簧彈力所決定而保持在一定的范圍內。活塞往復運動時，當活塞運動到前端，也即彈簧受到大壓縮時的變形量，取決于偏心輪的偏心距（工作中是不可改變的）。所謂增壓，即用增壓器（壓氣機）將柴油機的進氣在缸外壓縮后再送入汽缸，以增加柴油機的進氣量，從而提高平均有效壓力和功率?；钊嘶氐胶蠖说奈恢茫瑒t為彈簧彈力與活塞后端油腔中油壓相等時的位置。當噴油泵需要的柴油量大時，由輸油泵后端油腔中流出較快，活塞沖程較長。當柴油機負荷減小，需要的油量減少，活塞后端油腔中柴油流出較少，油壓相對升高，活塞后退的沖程就短。因此這種輸油泵可保持輸油壓力一定，而輸油量則可根據需要而改變。

輸油泵上還裝有手油泵，其作用是在柴油機尚未工作時，由人工用它來向供油系統(tǒng)內壓油，以排除油道中的空氣。使用時，先提起手油泵活塞，進油閥開啟，柴油即流入手油泵油腔內。柴油機采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％~100％以上，同時還可減少單位功率的質量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對大氣的污染等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。然后將活塞壓下，使進油閥關閉而出油閥開啟，柴油經過出油閥流向噴油泵和各油道中去。使用完畢，應將手柄上的螺塞旋緊，以免柴油機工作時，空氣進入供油系統(tǒng)中。