成型方法
铸造：高温强度下降较小、成本低， 易出现气孔、缩松等铸造缺陷。
锻造：强度比铸造高、导热性较好， 适用于强化发动机，制造成本高。
活塞构造
活塞 顶部
活塞 头部
活塞 裙部
（1）活塞顶部（燃烧室组成部分）
平
凹
凸
顶
顶
顶
汽油机多采用平顶、有些采用凹顶
二冲程汽油机 多用凸顶
柴油机多采用各种各样的凹坑
• 1. 气缸盖的组成 • 密封气缸上部形成燃烧室 • 冷却水套与缸体水套相通 • 设有进排气座、气门导管孔 • 设有进排气通道 • 汽油机缸盖：设有火花塞座孔 • 柴油机缸盖：设有喷油器座孔
➢气缸盖 气缸盖示意图
气缸盖实物
5. 燃烧室
（1）燃烧室基本要求 • 结构经凑：（表面积/容积）要小，减小热 损失，提高热效率 • 能增大进气门直径或进气道通道面积：增 加进气量，提高发动机转矩和功率 • 能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高 混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 • 汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离最短， 以防止发生不正常燃烧 •柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流 运动进行良好配合
卡环
集油孔 螺母
四、连 杆 组
连杆衬套 连杆体
连杆螺栓 连杆轴承
上轴瓦 连杆轴承
下轴瓦 连杆盖
喷油孔
连杆 螺栓
1. 连杆组功用
力
活
曲
塞
（2）汽油机燃烧室
•楔形
•盆形
•半球 形
（3）柴油机燃烧室
①直喷式燃烧室
•ω形燃烧 室
•球形燃烧 室
②分开式燃烧室
•涡流燃烧 室
喷油器
•预燃燃烧 室
预燃 室
涡流 室
➢直喷式燃烧室
燃烧室 容积 集 中于活 塞顶上 的 燃烧 室凹坑
内
➢涡流燃烧室
空气被挤 入涡流室 形成强烈 有规则涡 流运动 大 部分柴油 在涡流室 内燃烧形 成二次涡 流混合燃
烧
思考题（续）
课 外
1.曲柄连杆机构的功用和组成？ 2.气缸体的结构形式及概念比较? 3.气缸的三种排列方式及特点? 4.比较干式和湿式缸套的特点? 5.机体组由哪些零件组成？ 6.汽油机和柴油机燃烧室的种类？
活塞
活塞销 连杆 组
曲轴 飞轮 组
活塞连杆组
活 塞
活塞
环 活塞环
活塞销
连杆组
活塞
活塞功用 （1）承受气缸中的燃气压力 （2）将燃气作用力通过活塞销和连 杆传给曲轴，推动曲轴旋转 （3）参与组成燃烧室
• 发动机中最大的零件 • 承受拉、压、弯、扭等机械负荷 • 承受高温燃气很大的热负荷 • 发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 • 尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） • 加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 • 一般高强度灰铸铁、铝合金 • 合金铸铁
气缸的排列方式（发动机形式）
凹
坑
（2）活塞头部（活塞环槽以上部位）
•承受气 体压力
①
主 要 作

•与活塞环 实现
气缸密封
用 •将热量通
过活塞环传
给气缸壁
气环 •环槽
油环
②
主 •隔热槽(有时)
要 使部分热流转 结 向二、三环
构 •环槽护圈可
保护和加强
铝合金活塞 环槽
热负荷较高发动机采用
（3）活塞裙部（活塞环槽以下部位） ①功用 为活塞导向和承受侧压力
主 推 力 面
活塞越过上止点时 侧压力方向改变会 产生“敲缸”噪声
可减轻活塞“敲缸”噪 声，但会引起裙部两端 尖角的磨损或变形增大
二、活 塞 环
• 1. 活塞环功用
• 气环
密封 导热
刮油
• 油环 均匀油膜
辅助密封
三、活 塞 销
1. 活塞销功用
活塞销
•连接活塞和 连杆
•将活塞承受的 力传给连杆
连杆衬套
（2）干式缸套式 干式缸套 可卸干式缸套
1~3
灰铸铁或铝合金缸体
（3）湿式缸套式
0.05~0.15
C B
5~9
A
•AB环带：径向定位 •凸缘C：轴向定位 缸套顶 面略高于缸体平面：
0.05~0.15mm •密封圈：下部1~3道密封 圈
普通铸铁或铝合金缸体
➢干、湿式缸套比较
和冷却水 直接接触
与缸体配 合较松
3、曲轴飞轮组 曲轴 飞轮等
• 1. 机体组的功用 • 机体组是发动机的支架 • 是各机构与系统的装配机体 • 气缸盖密封气缸、形成燃烧室 • 机体与气缸盖内水套—冷却系统 • 机体与气缸盖内油道—润滑系统
机体工作条件、要求及材料
（1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、 适当冷却（以免损坏和变形）
•直列式
•对置式
•V型式
➢气缸W型式
大众W12 •由两个夹角为 15°的V6发动 机，以72°的夹 角组成 •拥有5.6升的 排量
A8L6.0及其W12发动机
气缸的结构形式（气缸套）
（1）无气缸套式 优点：
• 缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量 • 机体刚度大、工艺性好 缺点： • 耐磨合金铸铁 •成本高 无气缸套式铝合金缸体 •气缸表面镀铬，提高耐 磨性
壁厚 5～9mm
不直接 和冷却 水接触
与缸体 紧配合
壁厚 1～ 3mm
缸套材料：合金铸铁或合金钢
6. 水冷和风冷气缸体
（1）水冷气缸体
利用水套 中的冷却 水流过高 温零件的 周围带走 多余热量
（2）风冷气缸体
•缸体与 曲轴箱 分 开铸 缸体 和缸盖铸 有 散热片 如有风扇 可加强 散 热
气缸盖
曲柄连杆机构的功用
热能
机械能
燃气压力
转矩
活塞 连杆 曲轴
曲柄连杆机构能量转换
热能 转变为 机械能
向工作 机构 输出
机械能
曲柄连杆机构工作过程
将活塞 顶上的
燃气 压力 转变为 曲轴 转矩
曲柄连杆机构的组成
1、机体组 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸盖 气缸垫 油底壳等
2、活塞连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆等
工作条件：高温、高压、高速往复直线运动
要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀 系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活 塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中 大量磨损。
材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是 热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有 的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。
•燃气压力使 裙部弯曲变形
②椭圆 •侧压力使销座 变形 轴线方向增大
•热变形使销座 轴线方向增大
➢活塞裙部椭圆形
冷态下把 活塞加工 成裙部断 面为长轴 垂直于活 塞销方向 的椭圆形
➢活塞销座附近裙部外表面下陷
为减少 活塞销 座附近 处的热 变形量
④活塞销座轴线布置
活塞销对中布置
活塞销偏移布置 (偏移活塞轴线1~2mm)