机体组

现代汽车发动机的机体组，这一关键部件，涵盖了机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等多个精细组件。它不仅承载着发动机的骨架作用，还是曲柄连杆机构、配气机构及其他发动机系统核心部件的装配基石。特别地，气缸盖的设计旨在严密封闭气缸的顶部，与活塞顶和气缸壁共同构筑出燃烧室的工作空间。

机体组部件

气缸盖，作为机体组的重要一环，承担着封闭气缸并构筑燃烧室的关键任务。其设计精巧，不仅铸有水套、进水孔、出水孔以进行冷却，还设有火花塞孔和螺栓孔以便于点火和固定。此外，燃烧室的形成，更是气缸盖与活塞顶和气缸壁共同协作的结果。

气缸体

气缸体，作为发动机的核心组件，将各个气缸与曲轴箱紧密相连，构成发动机的主体结构。它不仅承载着安装活塞、曲轴等关键零件的重任，还是发动机其他附件的稳固支承。

气缸垫

气缸垫，这一关键部件坐落于气缸盖与气缸体之间，其核心作用在于填补二者之间的微小孔隙，确保结合面具备出色的密封性能。这一设计不仅有助于维持燃烧室的完整密封，还能有效防止气缸漏气和水套漏水的情况发生。

气缸垫与活塞连杆组件

气缸垫，作为气缸盖与气缸体之间的关键部件，其作用在于填补微小孔隙，确保卓越的密封性能。而活塞连杆组件，则是发动机的传动核心，它负责将燃烧气体的压力有效转化为曲轴的旋转动力。这一组件涵盖了活塞、活塞环、活塞销以及连杆等多个精密部件。

活塞连杆组件

活塞，作为发动机中的核心部件，肩负着承受燃烧气体压力的重要使命。它通过活塞销将这一压力有效传递给连杆，进而推动曲轴旋转。同时，活塞顶部与气缸盖及气缸壁共同构成了燃烧室，是发动机进行燃烧做功的关键场所。值得一提的是，活塞在发动机中承受着极为严酷的工作条件，不仅需要承受气体力的作用，还要应对往复惯性力的挑战。

连杆组构成与功能

连杆组，作为活塞连杆组件的重要一环，主要包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓以及连杆轴承等精密零件。其核心作用在于将活塞所承受的巨大力量高效地传递给曲轴，同时，通过精密的机械转换，将活塞的往复运动精准地转化为曲轴的旋转运动。在发动机的工作过程中，连杆小头与活塞销紧密相连，共同进行往复运动；而连杆大头则与曲柄销相连，参与曲轴的旋转运动，从而确保了发动机的平稳高效运行。

曲轴飞轮组的功能与构成

在曲轴飞轮组中，曲轴占据着举足轻重的地位。它负责将活塞和连杆传递来的气体力高效转化为转矩，这一转矩不仅推动着汽车的传动系统，还为发动机的配气机构及其他辅助设备提供必需的动力。在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同影响下，曲轴需承受弯曲与扭转的交变载荷，其稳定性与耐久性直接关系到发动机的性能与寿命。

曲轴术语与安装位置

在探讨曲轴的更多细节时，我们不可避免地要提及到其安装位置。这一位置对于发动机的性能和寿命有着至关重要的影响，因为它直接关系到曲轴所承受的载荷类型和程度。

曲轴的安装位置与工作原理

在发动机中，曲轴扮演着至关重要的角色。它连接着活塞和主轴，负责将气缸内活塞的上下直线运动转化为驱动车轮前进的旋转力。这一转化过程的关键在于曲轴的独特结构。其连杆轴与主轴并非位于同一直线上，而是以对立的方式布置，从而实现了从直线运动到旋转运动的巧妙转换。

曲轴工作原理

这一原理与踩自行车的动作颇为相似。想象一下，我们的双脚就如同相邻的两个活塞，而脚踏板则对应着连杆轴，中间的大飞轮则代表曲轴的主轴。当我们用左脚向下蹬踏时（类似于活塞做功或吸气动作），右脚则会被自然提起（即另一活塞的压缩或排气动作）。这样的往复循环，便实现了从直线运动到旋转运动的巧妙转变。

配气机构概述

配气机构的核心组件包括正时齿轮系、凸轮轴以及气门传动组件（涵盖气门、推杆、摇臂等）。它的核心职能是根据发动机的实时工作状态，精准地开启和关闭各气缸的进、排气门，从而确保新鲜混合气体能够及时进入气缸，同时废气也能顺畅排出。

配气机构示意图

配气机构组成与类型

配气机构，作为发动机的关键组成部分，负责控制气门的开启与关闭，从而影响发动机的进气与排气过程。其类型主要取决于凸轮轴的位置，可分为底置凸轮轴式和顶置凸轮轴式。在底置凸轮轴式中，凸轮轴被安置在气缸的底部；而顶置凸轮轴式则相反，凸轮轴位于气缸的顶部。OHV（Overhead Valve）技术是指顶置气门配合底置凸轮轴的配置，而OHC（Overhead Camshaft）则专指顶置凸轮轴的设计。此外，如果气缸顶部仅有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开闭，那么这种设计便被称为单顶置凸轮轴（Single Overhead Camshaft，SOHC）。

顶置气门发动机

当发动机的顶部设有两根凸轮轴，分别专职控制进气门和排气门的开闭时，这种设计被称为双顶置凸轮轴（Double Overhead Camshaft，简称DOHC）。在DOHC系统中，每根凸轮轴都专注于其特定的气门控制任务：一根负责进气门，另一根则负责排气门。这样的设计不仅增大了进气门的面积，优化了燃烧室的形态，还显著提升了气门的运动速度，因而非常适合高性能、高转速的汽车发动机使用。

双顶置凸轮轴

在汽车发动机的设计中，双顶置凸轮轴（DOHC）是一种常见的配置。这种设计特点在于，发动机的顶部设置了两根凸轮轴，分别独立控制进气门和排气门的开闭。通过这种精心设计的双凸轮轴系统，不仅增大了进气门的面积，优化了燃烧室的形状，更提高了气门的运动速度，从而满足了高性能、高转速汽车发动机的严苛需求。

OHV与SOHC的气门正时

气门正时，即气门开启和关闭的精确时刻，是发动机性能的关键因素。在进气冲程中，当活塞从上止点向下止点移动时，进气门应适时打开而排气门保持关闭；相反，在排气冲程中，活塞从下止点向上止点运动，此时进气门应关闭而排气门打开。

配气相位与凸轮轴的作用

在发动机的实际工作中，气门正时的目的旨在优化气缸内的进气量，为此，进气门需适时提前开启并延迟关闭。同时，为了确保气缸内废气能够彻底排出，排气门同样需要提前开启并延迟关闭，从而维持发动机的高效运转。而凸轮轴，作为控制进、排气门开启和关闭的关键部件，在曲轴的驱动下持续旋转，并通过凸轮的下压作用，实现对气门精准控制的使命。

凸轮轴的构造

凸轮轴，作为发动机中的核心部件，其构造精细且关键。在曲轴的带动下，凸轮轴不断旋转，并通过其上的凸轮与气门弹簧、挺杆等机构的协同作用，实现对进气门和排气门开启与关闭的精准控制。其构造上的每一个细节，都直接影响着发动机的性能与效率。

凸轮轴相关术语解析

• 气门：气门是发动机中负责控制燃料输入与废气排出的关键部件。在凸轮轴的驱动下，气门按时开启与关闭，从而确保发动机的顺畅运行。
  

气门构造详解

气门，作为发动机的关键部件，其构造和功能都至关重要。在凸轮轴的精准驱动下，气门得以适时开启与关闭，进而实现对燃料输入与废气排出的精准控制，确保发动机的高效稳定运行。

气门术语

气门弹簧，这一关键部件在发动机中扮演着至关重要的角色。其核心作用在于，通过自身的弹簧张力，推动开启的气门迅速复位至关闭状态。这一功能不仅有效防止了气门在发动机运转过程中因惯性而产生的间隙，更确保了气门在闭合时能实现紧密贴合，从而保障了发动机的密封性能。同时，气门弹簧的张力也有助于防止气门在振动时发生跳动，进一步确保了发动机的稳定性和耐久性。

典型气门弹簧与相关部件

在发动机的复杂构造中，气门弹簧虽然不起眼，却扮演着不可或缺的角色。而与之紧密相关的气门座圈，更是气门与气缸盖之间的关键接触面。它们共同协作，确保燃烧室的严密密封，从而实现对进、排气过程的精准调节。

气门座圈与气门间隙

在发动机的冷态下，气门处于关闭状态，此时气门与传动件之间会形成一定的间隙，这个间隙被称为气门间隙。调整气门间隙的方法有两种：一种是通过螺钉进行调节，如图（a）所示；另一种则是通过垫片来调整，如图（b）所示。这两种方法都是为了确保气门能够正常工作，从而实现对进、排气过程的精准控制。

气门间隙与液压挺杆

液压挺杆，作为现代发动机技术中的重要组件，其结构包含挺杆体、柱塞、球头柱塞（推杆支座）、单向阀、单向阀弹簧以及回位弹簧等多个精密部件。这种液压挺杆能够利用其内部独特的结构设计，实现自动调节配气机构传动间隙的功能，同时传递凸轮升程的变化，从而确保气门能够准时开启和关闭。

液力挺杆的工作原理

在发动机运行过程中，当凸轮处于升程阶段时，它会压缩柱塞，从而关闭单向阀。此时，高压腔中的油液会通过挺杆体与柱塞之间的配合间隙少量泄出。此时，液压挺杆可被视为一个近似的刚体，为气门提供稳定的支撑，确保进、排气门能够顺畅打开。随着凸轮的回程，柱塞上的压力被解除，回位弹簧使其恢复上升，同时气门在气门弹簧的作用下自动关闭，完成一个完整的工作循环，从而实现气门间隙的自动调节。

此外，摇臂作为顶压气门的杠杆机构，在发动机工作中扮演着驱动气门开启和关闭的重要角色。

摇臂与摇臂轴

在发动机的工作中，摇臂扮演着驱动气门开启和关闭的关键角色。为了稳定地支撑这一杠杆机构，有些发动机采用了摇臂轴的设计。这一设计能够确保摇臂在发动机运行过程中保持稳定，从而为气门的顺畅工作提供有力支持。

摇臂轴与可变气门技术

摇臂轴，作为发动机中支撑摇臂的重要部件，其稳定性对于气门的顺畅工作至关重要。而可变气门正时与可变气门升程技术的引入，则进一步优化了发动机的进、排气效率，使其在不同转速和工况下都能达到理想状态。其中，可变气门正时技术通过液压控制凸轮轴正时齿轮，实现内转子的角度调整，从而灵活地提前或延迟气门的开启时机。

可变气门升程系统

可变气门升程技术，是通过巧妙切换凸轮轴上的低角度凸轮与高角度凸轮，来灵活调整气门的升程，从而满足不同工况下的需求。

可变气门升程与丰田智能可变气门正时系统
丰田的智能可变气门正时系统，通过在凸轮轴上增设一套液力控制系统，实现了ECU对气门开启和关闭时刻的精准调控。这一技术能够在特定角度范围内灵活调整气门的开启和关闭时间，从而优化发动机的性能。

丰田智能可变气门正时系统的工作原理
在丰田的智能可变气门正时系统中，凸轮轴的正时齿轮的外转子与正时链条（或皮带）相连，而内转子则与凸轮轴直接相连。机油泵提供的机油压力可以间接驱动外转子旋转，进而带动内转子在一定范围内实现角度的提前或延迟。这种设计使得气门的开启和关闭时刻能够根据需要进行精准调控，从而优化发动机的性能。

本田智能可变气门正时与升程电子控制系统
本田的VTEC可变气门升程系统在原有基础上进行了升级，通过增加第三根摇臂和第三个凸轮轴，实现了气门升程的灵活调节。这三根摇臂的分离与结合一体化的设计，使得高低角度凸轮轴能够顺畅切换，进而改变气门的升程。这种系统不仅提高了发动机的性能，还为其带来了更广泛的适用性。

本田VTEC系统的工作原理如下：在发动机低负荷时，三根摇臂保持分离，低角度凸轮通过其两边的摇臂来控制气门的开闭，此时气门升程较小。而当发动机处于高负荷状态时，这三根摇臂会结合成一个整体，由高角度凸轮驱动中间的摇臂，从而使得气门升程增大。

接下来，我们再来看看奥迪的AVS可变气门升程系统。该系统同样实现了气门升程的灵活调节，其工作原理与本田的VTEC颇为相似。奥迪通过在凸轮轴上设计两组不同高度的凸轮，并配合螺旋沟槽套筒来实现气门升程的改变。在电磁驱动器的驱动下，螺旋沟槽可以使凸轮轴向左或向右移动，进而切换到不同的凸轮上，从而实现对气门升程的精准控制。

奥迪的AVS可变气门升程系统在发动机高负荷状态下，会通过电磁驱动器的作用，使凸轮轴向右移动，进而切换到高角度凸轮，以此方式来增大气门的升程，确保发动机在高负荷时能够输出更大的动力。

AVS工作原理（低负荷）
在发动机低负荷状态下，电磁驱动器会推动凸轮轴向左位移，转而启用低角度凸轮，从而减小气门的升程，确保发动机在轻载时能够保持高效且经济的运行。

AVS技术的工作原理在发动机低负荷状态下显得尤为重要。此时，电磁驱动器会发挥作用，推动凸轮轴向左侧产生位移。这一动作将导致低角度凸轮的启用，进而实现对气门升程的减小。这一系列的操作，都是为了确保发动机在轻载情况下能够维持高效且经济的运行状态。