汽车发动机曲轴传动机构组成和工作原理（图解）
曲轴传动机构概述
曲轴传动机构（图 4-1） 的功能是将燃烧室压力转化为动能。曲轴、连杆主要用来改变力的方向，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，然后对外做功。曲轴前端主要用来驱动配气机构、水泵、机油泵、空调压缩机、动力转向泵等附属部件。曲轴后端采用凸缘结构，用以安装飞轮。
奥迪 1.4L TFSI 发动机的曲轴传动机构如图 4-2 所示。曲轴通过主轴承支撑在发动机缸体上，活塞连杆机构则安装在连杆轴承上。曲轴在自转的同时，通过曲轴链轮、正时链条和凸轮轴链轮带动凸轮轴旋转，从而控制配气机构。该发动机为了提高曲轴刚度，减小了曲轴和连杆轴承的宽度，在曲轴易产生弯曲变形的部位加大曲拐臂宽度。
曲轴 介绍
曲轴通常由灰铸铁制成。连杆轴颈或曲柄轴颈与曲轴通过曲柄臂连接，连杆轴颈和曲柄臂组成的部分也称曲柄。此外，曲轴上布置有油道用来润滑曲轴轴承。直列 4 缸发动机曲轴的结构如图 4-3 所示。该曲轴只有 4 个平衡重，但与具有 8 个平衡重的曲轴的运转特性是相同的，因此重量大大减轻。
在一般的发动机上，每个连杆轴颈旁都有一个曲轴主轴承；每个连杆轴颈上都有一个连杆（V 型发动机上有两个）。也就是说，一台直列 6 缸发动机的曲轴有 7 个主轴承轴颈，同一台 V 型 12 缸发动机的主轴承轴颈数正好相等。主轴承从前向后编号。宝马 S85B50 发动机的曲轴结构如图 4-4 所示。该 V10 发动机的曲轴一共有 6 个主轴承、5 个连杆轴颈，每个连杆轴颈上有两个连杆。
齿轮模块：曲轴通过一个齿轮模块向不同控制链条传力。如图 4-5所示，曲轮模块的三个齿轮分别驱动平衡轴、凸轮轴及机油泵。曲轴螺栓将曲轴带轮、齿轮模块与曲轴连接在一起。为增加接触面积，在所有三个元件的侧面都装有齿轮，使它们互相啮合在一起，这样就能用一个小直径的部件来传递大转矩。
发 动 机 的 活 塞 连 杆 机 构 如 图 4-6所示。活塞主要由活塞顶、带有环槽的活塞环部分、活塞销座和活塞裙组成。活塞的任务是承受燃烧过程中产生的压力，并通过活塞销和连杆将其传至曲轴。在此过程中将热能转化为机械能。活塞需要承受极高负荷，一方面是机械负荷，另一方面是热负荷。连杆有大小两个头。连杆小头通过活塞销与活塞连接，连杆小头顶端的一个开孔为轴承提供机油。分体式连杆大头位于曲轴侧。连杆大头必须采用分体形式，以使连杆支撑在曲轴上。其功能通过滑动轴承来保证。滑动轴承由两个轴瓦构成，曲轴内的一个油孔为轴承提供机油。
梯形连杆：如图 4-7 所示，梯形连杆的小头横截面为梯形。即在连杆小头处由连杆轴端部向连杆顶部逐渐变细。这一方面可减轻重量，另一方面可增加承受负荷的轴承宽度，因此提高了活塞连杆的承压能力。梯形连杆的另一个优点是可取消连杆小头内的油孔，机油可利用滑动轴承的倾斜渗入。这可使该侧连杆更窄小，起到减重和节省活塞空间的作用。
图 4-8 所示的柴油发动机活塞顶与气缸盖构成了 ω 形燃油室，这可使燃油和空气更好地混合。柴油发动机活塞内通常有环形冷却通道。机油流经环形通道，可带走活塞顶的热量，降低活塞承受的热负荷。
平衡轴
为改善发动机的运行平稳性并降低噪声，四缸发动机使用了两根装有平衡重的平衡轴，这样就能平衡二次振动。为达到这个目的，两根平衡轴必须朝相反方向旋转，而且转速要两倍于曲轴转速。平衡轴的结构如图 4-9 所示。平衡轴旋转方向的变换是通过带斜齿的惰轮完成的。为了改善平衡效果，将平衡轴装在曲轴上方，这既可降低发动机的结构高度，还可提高扭曲刚性并避免油底壳中产生泡沫。
工作原理：如图 4-10 所示，平衡轴以两倍于曲轴转速的转速旋转，平衡重产生离心力，减小或抵消发动机的二阶往复力。
文章出自《汽车发动机电控系统故障诊断检修一本通》
作者：黄费智
上市时间：2020年10月