
曲軸軸承又稱主軸承(Main Bearing),俗稱「大瓦」,係安裝喺引擎氣缸體主軸承座與曲軸主軸頸之間嘅滑動軸承。作為引擎當中最重要、承受載荷最大嘅滑動軸承之一,曲軸軸承承擔住支稱整根曲軸嘅重任,確保曲軸喺高速旋轉中保持精確嘅徑向位置,同時將曲軸所受嘅氣體壓力同旋轉慣性力傳遞畀氣缸體。其潤滑狀態以液體動壓潤滑為主,即係喺正常運轉時,旋轉嘅曲軸軸頸將機油帶入軸承與軸頸之間嘅楔形間隙,形成一層完整嘅承壓油膜,將軸頸「浮起」,實現金屬非接觸運轉,從而大幅減少摩擦與磨損,同時將摩擦產生嘅熱量傳導至機體並散發。
曲軸軸承係剖分式滑動軸承,每一道主軸頸處均由上軸瓦同下軸瓦兩片半圓環形瓦片對合而成。上軸瓦安裝喺氣缸體嘅主軸承座孔內,下軸瓦則安裝喺主軸承蓋中。為咗防止軸瓦喺座孔中發生周向竄動或軸向移動,每片軸瓦嘅背面沖壓有定位凸耳(俗稱「瓦牙」),同座孔上嘅定位凹槽相配合。
喺材料構成方面,曲軸軸承普遍採用鋼背 + 減摩合金層嘅雙層或三層複合結構。鋼背由低碳鋼板製成(厚度通常為 1.5 至 3 毫米),提供足夠嘅機械強度同抗變形能力;內表面則澆鑄或燒結一層減摩合金。根據合金成分嘅不同,可分為三大類:白合金(巴氏合金) 具有優異嘅跑合性、抗咬合性同耐腐蝕性,但疲勞強度相對較低,多用於中低負荷引擎;銅基合金(銅鉛合金或銅錫合金) 承載能力大、抗疲勞強度高、導熱性好,係強化柴油機同增壓汽油機嘅常用材料;鋁基合金(高錫鋁合金等) 兼具良好嘅承載能力、抗疲勞強度同耐腐蝕性,喺乘用車汽油機中應用廣泛。為咗進一步改善初期磨合性能,多數軸承喺減摩合金層表面仲電鍍有厚度淨係 0.01 至 0.02 毫米嘅錫或錫鉛合金軟鍍層。值得注意的是,上軸瓦內表面通常開設有環形或半環形油槽及貫穿油孔,以對接缸體主油道、將壓力機油引入曲軸內部油道;下軸瓦一般唔開油槽,以保持更大嘅有效承載面積。
曲軸軸承常見嘅失效形式包括磨損、合金層疲勞剝落、燒瓦(熔着)同異響。
磨損係長期使用嘅必然結果。當軸承間隙因磨損而逐漸增大時,機油壓力下降,同時軸承對曲軸嘅支撐剛度降低。疲勞剝落多由長期超負荷運轉或軸承間隙不當引起,表現為減摩合金層呈片狀或點狀脫落,嚴重時鋼背直接同軸頸接觸,加速磨損。
燒瓦係曲軸軸承最嚴重嘅故障形式。當機油壓力過低、油道堵塞、機油變質或軸承裝配間隙過小導致無法形成有效油膜時,軸頸與軸承之間發生劇烈嘅邊界摩擦甚至乾摩擦,產生大量摩擦熱,使減摩合金層溫度急劇升高至熔融狀態並「焊合」喺軸頸表面,最終導致曲軸抱死無法轉動,即「抱軸」或「化瓦」。一旦發生燒瓦,通常都需要更換曲軸並重新選配所有軸承。
曲軸軸承異響(「大瓦響」) 係軸承間隙過大嘅典型聲學特徵。其表現為引擎中低速運轉時,喺氣缸體下部靠近曲軸箱處發出沉重、沉悶而有力嘅「噹噹」金屬敲擊聲,響聲比連桿軸承異響(「小瓦響」)更為低沉。轉速突然升高或負荷突然增大時,異響尤為明顯;引擎溫度變化對其影響唔大。同連桿軸承異響唔同嘅係,單缸斷火試驗時大瓦響一般無明顯變化,但當相鄰兩缸(如同曲柄銷上嘅兩個氣缸)同時斷火時,響聲會明顯減輕或消失。
曲軸軸承嘅維修以間隙測量同成組選配為核心。
間隙測量通常採用塑料間隙規(Plastigauge) 法:清潔並吹乾曲軸軸頸同軸承工作面;將塑料間隙規剪成適當長度,沿軸頸軸向放置(避開油孔);按標準扭矩安裝主軸承蓋並擰緊螺栓,過程中唔得轉動曲軸;拆下軸承蓋,用隨附嘅標尺對比被壓扁後嘅間隙規最寬處寬度,換算即為實際徑向間隙值。主流乘用車嘅曲軸軸承徑向間隙標準值一般為 0.02 至 0.06 毫米(具體以車型維修手冊為準),超過磨損極限時應更換軸承。
選配方面,當曲軸主軸頸因磨損或修理磨削而尺寸減小時,必須選用對應分級尺寸嘅軸承。常用修理級別為縮細 0.25mm、0.50mm、0.75mm、1.00mm 等。選配時須確保軸承背面標識嘅尺寸級別同曲軸軸頸嘅實際磨削尺寸一致。現代引擎維修中嚴禁透過刮瓦或加墊片嚟調整間隙,所有調整均應透過更換正確級別嘅軸瓦來實現,否則將會破壞軸承嘅圓度同油膜形成條件。
安裝時需注意:上軸瓦同下軸瓦唔得互換或裝反,定位凸耳必須正確卡入座孔定位槽中;上軸瓦嘅油孔必須同缸體主油道孔嚴格對正,唔得偏斜;喺軸承工作面塗抹潔淨機油;主軸承蓋應按原廠標記同方向安裝,唔得互換;主軸承螺栓須按從中間向兩端交替嘅順序、分 2 至 3 次逐步擰緊至規定力矩。此外,曲軸嘅軸向間隙由主軸承座上嘅止推軸承(止推片)控制,一般為 0.07 至 0.25mm,維修中應同徑向間隙同步檢查調整。截至 2026 年 7 月,主流維修體系均強調嚴格按照原廠數據執行上述檢測與選配流程,以保障大修後引擎嘅可靠性同使用壽命。