内燃机机械系统基本功能

GF01.00-P-9900A

内燃机机械系统基本功能

06.03.2020

发动机

所有 (小轿车)

概述

本文档包含以下信息:

• 概述

• 功能

概述

内燃机作为活塞发动机, 主要特点在于活塞的振荡运动和内部循环燃烧. 通过不同模块之间的机械式相互作用, 活塞发动机对空燃混合气进行压缩并将燃烧压力以扭矩的形式传递至曲轴.

曲轴总成 M139 的示例

1	曲轴箱
2	油底壳
3	油底壳底部
4	正时箱
5	平衡轴
6	中间齿轮
7	曲轴
8	连杆
9	活塞
10.1	刮油环
10.2	锥面活塞环
10.3	压缩环
A	气缸套 (NANOSLIDE® 涂层)

P01.00-A042-76

功能

曲轴箱

目前梅赛德斯柴油和汽油发动机的曲轴箱都是由铝制成. 在许多发动机型号名称中, 通过 NANOSLIDE® 涂层工序在曲轴箱内部区域直接采用气缸套. 在发动机型号名称 M260 和 M264 以及 M270, M274 和 M278 中, 安装了铸铁气缸衬套.

气缸套作为发动机外壳的中央部件, 通常包括以下部件: 曲轴箱, 油底壳和正时箱, 曲轴箱起到很重要的作用. 例如, 吸收燃烧过程中的作用力, 适应活塞的震荡运动以及较大的热负载. 机械方面来说, 曲轴箱是外壁上内部区域许多发动机部件的安装载体, 包括支撑整个曲轴总成. 曲轴总成的主要部件包括:

• 带轴瓦的平衡轴

• 中间齿轮

• 带顶部和底部轴瓦的曲轴

• 带轴瓦的连杆

• 活塞销

• 活塞

• 活塞环

气缸套和整个曲轴总成的摩擦学设计主要用于减少摩擦损失并保证发动机的耐用性. 直接作用在活塞上的燃烧压力会产生线性运动. 由此产生的力通过连杆作用到曲轴上, 从而产生扭矩.

活塞和活塞环需承受较大的机械和热负载. 活塞的几何结构和表面质量对混合气的形成和燃烧有很大影响. 活塞还用于将燃烧室的热量扩散到机油和冷却液中. 活塞环根据其功能设计了不同的几何形状. 最底部的为刮油环, 用于刮除气缸套上的发动机油, 同时产生油膜, 在行程过程中上部活塞环可在上面滑动. 锥面活塞环安装在中央的活塞环槽中, 用于调节油膜, 使其具备足够的摩擦学条件且厚度适当. 油膜必须非常薄, 以降低蒸发导致的机油损失. 此外, 锥面活塞环还起到密封作用, 以防燃烧气体进入, 并通过与最底部活塞环运动的相互作用, 影响发动机的漏气情况. 普通压缩环或压缩环用于将燃烧室与曲轴箱密封分隔, 并将燃烧热量传递到冷却的气缸套上. 由于此活塞环存在机械预加载荷, 可在发动机起动时确保密封性, 并在发动机转速较高时防止活塞环摆动.

曲轴总成安装在曲轴箱中. 曲轴箱主要执行以下工作:

• 支撑曲轴和平衡轴

• 支撑安装的平衡轴

• 气缸盖和传动系统之间的机械力传递连接

• 安装气缸套和气缸衬套

• 集成用于冷却, 润滑和通风的管道结构

• 提供辅助设备安装空间

曲轴箱装配了用于附加部件安装的接合点并提供了一个气密和水密良好的机械机构和冷却液室.

气门组
气门组规定了吸入新鲜空气以及排放燃烧后废气的时间点和持续时长. 气门组及相关部件是气缸盖的主要元件.
气门机构可显示内燃机的增压变化. 气缸盖执行以下任务:

• 吸收气缸的压缩力

• 冷却燃烧室附近区域

• 润滑气门机构

• 在顶部密封燃烧室

• 安装火花塞和喷嘴气门组主要包括以下部件:

• 进气门和排气门

• 气门弹簧

• 凸轮随动件

• 进气和排气凸轮轴

• 气缸盖

• 正时链 (或齿形皮带)凸轮轴及进气门和排气门由曲轴通过正时链进行控制. 凸轮轴的凸轮通过传动部件, 例如凸轮随动件, 克服进气门和排气门气门弹簧的弹簧作用力将其打开. 气门弹簧的弹簧作用力也会将气门再次关闭. 一个工作循环持续四个行程, 即曲轴旋转两圈. 气门的打开和关闭每次仅发生一次, 凸轮轴仅转动一圈. 凸轮轴以曲轴发动机转速的一半速度转动.
 曲轴与凸轮轴的速度比为 2 : 1.
皮带驱动
皮带驱动的任务是将曲轴的旋转运动传递至其他辅助装置, 例如发电机, 水泵和制冷剂压缩机, 并驱动这些部件.
皮带驱动主要包括以下部件:

• 多楔皮带

• 皮带张紧器

• 导轮发动机润滑
发动机润滑用于通过供给润滑油对发动机中的所有区域进行所需的润滑和冷却, 例如, 活塞, 轴瓦和凸轮随动件. 从而, 油压会随发动机转速变化.
发动机润滑系统主要包括以下部件:

• 油泵

• 油底壳

• 机油泵阀

• 机油传感器

• 机油滤清器模块

• 发动机油热交换器 发动机润滑系统执行以下任务:

• 进行润滑, 避免部件之间相互滑动摩擦造成的能量损失和磨损.

• 进行冷却, 保护发动机部件, 因为其无法将热量直接传递至冷却液或冷却的空气.

• 进行密封, 确保相互滑动摩擦的部件之间的良好密封 (例如活塞环和气缸壁之间).

• 进行清洁, 减少或吸附发动机油中的磨屑, 沉积物和燃烧残留物.

• 防止腐蚀.

• 减小发动机噪音, 因为润滑膜会起到降噪减震的作用.

气门机构 M139 的示例

7	曲轴
11	正时链
12	带液压链条张紧器的链条张紧轨
13	排气凸轮轴
14	进气凸轮轴
15	气门弹簧
16	进气门
17	排气门
18	火花塞

P01.00-A043-76

	附加基本功能
	曲轴箱基本功能		GF01.40-P-1000A
	气门正时基本功能		GF05.30-P-1000A
	皮带驱动基本功能		GF13.21-P-1001A
	发动机润滑基本功能		GF18.00-P-1003A