1、汽车发动机构造与维修 第2版 主编主编 胡胜胡胜 正文学习目标1.学会配气机构的拆装及主要零件的检修方法。2.能进行气门间隙的调整。典型工作任务1.气门组的拆装与维修。2.气门传动组的拆装与维修。3.气门间隙的调整。正文任务分析本项目主要学习配气机构的拆装与维修,通过学习,学生能够知道配气机构的作用和组成;能对配气机构进行正确的拆装;熟悉配气机构各组成零件的结构特点及检测方法;学会气门间隙的调整。学习方式为观看多媒体课件、相互讨论、现场教学、专题讲座等。正文知识准备第1课配气机构概述正文一、配气机构的作用和组成1.配气机构的作用配气机构的作用是按照发动机各缸的工作次序和每一气缸内所进行的工作循
2、环的要求,定时开启和关闭各气缸的进、排气门,配合发动机各缸实现进气、压缩、做功和排气的工作过程,如图4-1所示。正文发动机配气机构的基本组成可分为气门组和气门传动组两大部分,如图4-2所示。气门组包括气门、气门导管、气门弹簧和气门弹簧座,其组成与配气机构的形式基本无关。气门传动组,是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件,包括凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂总成,其组成视配气机构的形式而有所不同。2.配气机构的组成正文 图4-1配气机构的作用正文 图4-2配气机构的组成正文1.按气门的布置形式配气机构按气门的布置形式可分为气门侧置式和气门顶置式,如图4-3所示。图4-3配气机构按布置形式分a)气门侧置
3、式b)气门顶置式二、配气机构的形式正文2.按曲轴和凸轮轴之间的传动方式配气机构按曲轴和凸轮轴之间的传动方式可分为齿轮传动式、链传动式和同步带传动式,如图4-4所示。图4-4配气机构按曲轴和凸轮轴之间的传动方式分a)齿轮传动式b)链传动式c)同步带传动式正文3.按每气缸气门数目配气机构按每气缸气门数目可分为二气门式、四气门式和五气门式,如图4-5所示。4.按凸轮轴的布置位置配气机构按凸轮轴的布置位置可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式,如图4-6所示。正文的间隙称为气门间隙。在冷态时,如果气门及其传动件之间无间隙或间隙过小,则在热态下,气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严,造成
4、发动机在压缩和做功行程中的漏气,从而使发动机功率下降,严重时甚至使发动机不能起动。为了消除这种现象,通常在发动机冷态装配时,在气门与其传动机构中预留一定的间隙,以补偿气门受热后的膨胀量,如图4-7所示。三、气门间隙发动机在冷态下,当气门处于关闭状态时,气门与传动件之间正文图4-5配气机构按每气缸气门数目分a)二气门式b)四气门式c)五气门式正文图4-6配气机构按凸轮轴的布置位置分a)凸轮轴下置式b)凸轮轴中置式c)凸轮轴上置式正文图4-7气门间隙正文图4-8气门撞击活塞正文第2课气门组零件的拆装与维修正文一、气门组零件的拆装气门组零件主要由气门、气门锁片、气门弹簧座(铝合金气缸盖的发动机分气门
5、弹簧上座和气门弹簧下座)、气门弹簧、气门座、气门导管和气门油封等组成,如图4-9所示。正文击套筒,用振动法取下气门锁片,如图4-10a所示。也可用专用工具拆卸气门锁片,如图4-10b所示。2)取下气门弹簧上座和气门弹簧。3)取下气门。4)拆卸气门油封(若不更换气门油封,则无此步骤)。用钢丝钳或一字螺钉旋具拆卸气门油封,如图4-11所示。气门组零件的拆装步骤如下:1)拆卸气门锁片。用一大小合适的套筒抵住气门弹簧座,然后用榔头敲正文图4-9气门组零件正文 图4-10拆卸气门锁片a)用振动法拆卸气门锁片b)用专用工具拆卸气门锁片正文 图4-11拆卸气门油封a)用钢丝钳拆卸气门油封b)用一字螺钉旋具拆
6、卸气门油封正文 5)取下气门弹簧下座(若无气门弹簧下座,则无此步骤)。6)拆卸气门导管(若不更换气门导管,则无此步骤)。7)清洗气门组零件。8)安装气门弹簧下座(若无气门弹簧下座,则无此步骤),有的发动机此步骤在安装气门之后,如图4-12所示。10)安装气门,如图4-14所示。11)安装气门弹簧和气门弹簧上座,如图4-15所示。12)安装气门锁片。用专用工具安装气门锁片,如图4-16所示。9)安装气门油封。用专用工具安装气门油封,如图4-13所示。正文 图4-12安装气门弹簧下座正文 图4-13安装气门油封正文二、气门的构造与维修1.气门的构造气门由头部和杆部两部分组成,如图4-17所示。头部
7、用来封闭气缸的进排气通道,杆部主要为气门的运动进行导向。进气门常采用合金钢制造,排气门采用耐热合金钢制造。正文 图4-14安装气门正文 图4-15安装气门弹簧和气门弹簧上座正文 图4-16安装气门锁片正文 图4-17气门的构造正文图4-18气门头部形状a)平顶b)凹形顶c)球面顶(1)气门头部气门头顶部形状一般有平顶、凹形顶和球面顶等,如图4-18所示。平顶制造方便,吸热面积小,进、排气门都可采用,使用最多;凹形顶头部与杆部的过渡部分为流线型,可减少进气阻力,适用于进气门;球面顶强度高,排气阻力小,废气的清除效果好,适用于排气门。正文 图4-19气门锥角气门头部与气门座接触的工作面,是与杆身同
8、心的锥面。通常将这一锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角,如图4-19所示。正文 气门锥角一般做成45,有的发动机进气门气门锥角也可采用30。这是考虑到在气门升程相同的情况下,气门锥角较小时,气流通过断面较大,进气阻力较小。排气门因热负荷大,一般采用45锥角,以加强散热,避免受热变形。气门头的边缘应保持一定的厚度,一般为13mm,以防止工作中冲击损坏和被高温烧蚀,如图4-19所示。气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖,另一部分则通过气门杆和气门导管传给气缸盖,最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热,气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合。为此,两者要配对研磨,研磨之后不能互换。为增
9、加进气通道面积,提高充气效率,多数发动机进气门的头部直径做得比排气门的大,如图4-20所示。正文图4-20气门直径正文(2)气门杆部气门杆呈圆柱形,在气门导管中往复运动,表面经热处理后磨外圆,以保证与导管的配合精度。气门弹簧上座在气门上的固定形式有锁片式和锁销式两种,如图4-21所示为锁片式固定形式。图4-21锁片式正文2.气门的维修(1)气门的拆装拆装气门时,必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧,然后拆下或装上气门锁片或锁销,并慢慢放松气门弹簧即可,如图4-22所示。拆下的气门必须做好标记并按顺序摆放,如图4-23所示。(2)气门的维修气门的维修主要是检查气门杆磨损、气门工作面磨损、气门杆端
10、面磨损及气门杆弯曲等情况。正文 图4-22气门的拆装正文 图4-23拆下的气门按顺序摆放正文1)气门杆磨损的检查。气门杆磨损,会使气门杆与导管孔的间隙增大,易使气门歪斜,导致气门关闭不严而漏气。当高温废气通过导管孔间隙时,会使气门及导管过热,加速它们的磨损,并可能由于导管中润滑油烧结,使气门卡死而无法动作。气门杆与气门导管的配合间隙过大时,应更换气门和气门导管。用外径千分尺测量气门杆的磨损程度,测量部位在气门杆上、中、下三个部位,如图4-24所示。气门杆磨损极限为不大于0.08mm,若超过规定范围,应更换气门。2)气门工作面磨损的检查。检查气门头部工作面是否有斑点或烧蚀,若有,可用气门磨光机修
11、磨,如图4-25所示。正文 图4-24气门杆的磨损检查正文 图4-25使用气门光磨机修磨气门工作面正文图4-26气门杆弯曲的检查正文3)气门杆端面磨损气门杆端面磨损或有疤痕,往往使气门杆端面不平。当气门顶起时,挺杆(或摇臂)作用力将产生侧向力,使气门杆歪斜、气门关闭不严。气门杆端面磨损,可用气门磨光机修正。磨光机上设有V形铁座,将气门杆平放在座上,一手按住气门杆,一手转动气门头,并使杆端轻微抵在砂轮上磨平。4)气门杆弯曲和气门头部歪斜的检查。气门杆的弯曲可用百分表来测量,如图4-26所示。正文三、气门导管的构造与维修1.气门导管的构造和材料气门导管(图4-27)的作用是对气门的运动进行导向,保
12、证气门作直线往复运动,使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。此外,其还将气门杆承受的热量部分地传给气缸盖。气门导管的工作温度较高,而且润滑条件较差,靠配气机构工作时飞溅的机油来润滑气门杆和气门导管孔。气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。在以一定的过盈配合将气门导管压入气缸盖上的气门导管座孔之后,再精铰气门导管孔,以保证气门导管与气门杆的正确配合间隙。正文图4-27气门导管正文气门导管为一空心管状结构,气门导管压装在气缸盖的导管孔中,其外圆柱面与导管孔的配合有一定的过盈量,一般为0.0150.065mm,以保证良好的传热性能和防止松脱。为防止松脱,有些发动机利用卡环对气门导管定位,如图4
13、-28所示。图4-28气门导管形式及定位正文气门导管内孔与气门杆之间为间隙配合,为防止润滑油从气门导管与气门杆的间隙中漏入燃烧室,在气门导管的上端安装有气门油封,如图4-29所示。图4-29气门油封正文2.气门导管的维修(1)气门导管磨损的检查气门导管磨损后会使其与气门杆的配合间隙增大,导致气门工作时摆动,关闭不严。气门导管与气门杆的检查方法有两种:正文 1)直接测量气门导管内径和气门杆直径,并计算其配合间隙。2)先把气门安装在气门导管内,再将气门提起1015mm(相对气缸盖平面),然后用百分表测量气门头部的摆动量,如图4-30所示。正文 图4-30气门头部摆动量的测量正文 (2)更换气门导管
14、更换气门导管时,应用冲子和锤子将旧气门导管拆出,拆出时应注意方向(一般气缸盖上方为拆除方向)。对于铝合金气缸盖,拆出旧气门导管前还应加热气缸盖,以免气缸盖裂损。正文四、气门座的构造与维修1.气门座的构造气门座的作用是与气门配合,使气缸密封。多数发动机的气门座单独制成座圈,然后压装到燃烧室内的进排气道口处。气门座圈与座孔应有足够的过盈配合量,过盈量一般为0.0750.125mm,以防止发动机工作时气门座脱落。气门座圈材料应采用在工作温度下塑性变形较小而硬度较高的合金材料,一般采用合金铸铁、球墨铸铁,也有采用合金钢的。通常座圈的硬度比气门工作面硬度稍低一些。正文为保证气门与气门座可靠密封,气门座上
15、加工有与气门相适应的锥面,气门座的锥面由三部分组成,45(或30)锥面是与气门密封锥面配合的工作面,15锥面和75锥面是用来修正工作面位置和宽度的,如图4-31所示。图4-31气门座结构a)气门座实物图b)气门座锥面正文2.气门座的维修(1)气门座的铰削气门座的铰削通常用气门座铰刀进行手工加工。气门座铰刀是由多只不同直径、不同锥角的铰刀组成的,如图4-32所示。气门座一般应先粗铰后精铰,铰削方法如下:1)铰削前,应先检查气门导管,以保证气门座与气门导管的中心线重合。2)选择一组合适的气门座铰刀,铰刀杆插入气门导管应转动灵活而不松旷。3)先用45(或30)的粗铰刀粗铰气门座工作锥面,直到全部露出
16、金属光泽,如图4-33所示。铰削时,铰刀只能顺转不能反转或小范围内转动。正文 图4-32气门座铰刀正文 图4-33气门座的铰削正文部偏气门顶的位置。若接触环带偏向气门杆部,应用75的铰刀修正;若接触环带偏向气门顶部,应用15的铰刀修正。图4-34在气门锥面上涂粗砂研磨膏4)用修理好的气门或新气门进行试配,接触环带应处在气门密封锥面中5)最后用45的铰刀精铰气门座锥面,并在铰刀下面垫上细砂布修磨。正文(2)气门与气门座的研磨1)将一层粗砂研磨膏涂在气门锥面上,气门杆表面涂润滑油后,插入气门导管,如图4-34所示。2)用捻子橡胶吸盘吸住气门顶面,手持捻子柄,转动气门研磨,如图4-35所示。3)密封
17、工作面均匀接触后,换用细砂研磨膏,用同样手法研磨。4)检查气门锥面,形成一圈无间断、宽度一致、无明显沟槽的灰色无光环带,即停止研磨,如图4-36所示。5)最后用汽油清洗气门和气门座,不许残留磨料。正文 图4-35手持捻子柄研磨气门正文 图4-36检查气门锥面正文(3)气门座的更换气门座损坏、严重烧蚀、松动或下沉2mm以上,应更换气门座圈。若气门座是在气缸盖上直接加工的,则必须更换气缸盖。更换气门座圈时,对铝合金气缸盖不可用撬动的方法拆卸旧气门座圈,而应用镗削加工方法将旧气门座圈镗削至只剩一薄层,这样就可很容易地取下旧气门座圈;也可将一合适的旧气门焊接到旧气门座圈上,然后再敲击气门杆拆下旧气门座
18、圈。安装新座圈前,应对座孔加工,使新气门座圈与座孔的过盈配合量为0.080.12mm。正文(4)气门密封性检查气门密封性检查常有以下四种方法:1)画线法。在气门锥面上用软铅笔画许多素线,然后接触气门座转动气门两周,如图4-37所示。取出气门看素线,若所有素线痕迹均被气门座工作面划断,表明符合要求;若有线条未断表明该处密封不严,应重新研磨。2)涂色法。在气门密封锥面涂上一层红丹油,并把气门放入气门导管孔内,然后用力将气门压在气门座上旋转两周后取出,最后检查气门上的红丹油情况,如图4-38所示。如果气门锥面上与气门座接触处红丹油全部没有,则说明密封性良好。若有地方还有红丹油,应重新研磨。正文3)浸
19、油法。把气门紧密地安装到气门座上,用煤油或汽油浇在气门顶部,检视气门与气门座接触处有无明显渗漏,若无渗漏现象,即为密封合格,如图4-39所示。4)拍打法。把研磨好的气门插入气门导管,用适当的力提起气门,并拍击气门座。检视气门密封工作面,若留下明亮的连续光环,表明符合要求,如图4-40所示。气门座铰削加工质量良好,使用新气门时,可以不经研磨直接使用。研磨后的气门无互换性,为避免装错,应在气门上做装配标记。正文 图4-37画线法检查气门密封性正文 图4-38涂色法检查气门密封性正文 图4-39浸油法检查气门密封性正文 图4-40拍打法检查气门密封性正文1.气门弹簧的构造气门弹簧的作用是使气门关闭并
20、与气门座压紧,同时还可在气门开启或关闭过程中,使气门传动组零件紧密连接,防止因惯性力分离而产生异响。气门弹簧为圆柱螺旋弹簧,弹簧两端磨平,装配后弹簧一端支撑在气缸盖上,另一端靠气门弹簧座和锁片或锁销与气门杆定位。气门弹簧类型有等螺距弹簧、变螺距弹簧和双弹簧,如图4-41所示。五、气门弹簧的构造与维修正文图4-41气门弹簧类型a)等螺距弹簧b)变螺距弹簧c)双弹簧(左为内弹簧右为外弹簧)正文距弹簧各圈之间的螺距不等,安装时螺距较小的一端应朝向气缸盖。如图4-42所示的变螺距弹簧,有漆的一端应朝向气门弹簧上座。图4-42变螺距气门弹簧的安装等螺距弹簧是最简单的一种,但使用中容易因振动而折断。变螺正
21、文采用内外两个双气门弹簧时,两弹簧的旋向应相反,以防止工作时一个弹簧卡入另一个弹簧中,一般内弹簧弹力比外弹簧小。图4-43气门弹簧自由长度的测量正文2.气门弹簧的检查气门弹簧常见的故障是自由长度变短、弹力减弱、弹身歪斜、严重时可能出现弹簧折断。气门弹簧不能维修,必要时只能更换。气门弹簧的自由长度可用游标卡尺测量,如图4-43所示。气门弹簧垂直度的检查,如图4-44所示。若气门弹簧的自由长度或垂直度不符合要求,应更换气门弹簧。通常使用专用检验仪对气门弹簧的弹力进行检查,用检验仪对气门弹簧施加压力,在规定压力下的气门弹簧高度(或规定气门弹簧高度下的压力)应符合标准,否则应更换气门弹簧,如图4-45
22、所示。正文 图4-44气门弹簧垂直度的检查正文 图4-45气门弹簧弹力检查正文第3课气门传动组的拆装与维修正文一、气门传动组的拆装气门传动组由凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等零件组成,如图4-46所示。气门传动组有的结构简单,有的结构复杂。有的气门传动组有摇臂总成,有的没有,因而拆装步骤有很大的不同。图4-46气门传动组的组成正文气门传动组的拆装步骤如下(有摇臂总成):1)拆卸发动机正时部分。拆卸发动机正时机构前,应观察好正时标记,以便以后安装,如图4-47所示。图4-47正时标记正文2)拆卸摇臂总成。用套筒扳手或螺钉旋具由两边往中间分23次拧松摇臂总成固定螺栓或紧固螺钉,如图4-
23、48所示。图4-48拆卸摇臂总成a)用套筒扳手拆卸摇臂总成b)用螺钉旋具拆卸摇臂总成正文3)取下推杆或(和)挺柱(有的发动机无此步骤)。4)拆卸凸轮轴。5)清洗气门传动组零件,如图4-49所示。6)安装凸轮轴,如图4-50所示。7)安装挺柱或(和)推杆(有的发动机无此步骤)。正文 图4-49清洗气门传动组零件a)清洗凸轮轴b)清洗摇臂总成正文 图4-50安装凸轮轴正文8)安装摇臂总成,如图4-51所示。图4-51安装摇臂总成9)安装发动机正时部分。正文二、凸轮轴的构造与维修1.凸轮轴的构造凸轮轴作为气门传动组中最主要的零件,用来驱动和控制各缸气门的开启和关闭,使其符合发动机的工作次序、配气相位
24、及气门开度的变化等要求。凸轮轴由凸轮(包括进、排气凸轮)、凸轮轴轴颈等构成,如图4-52所示。凸轮轴多用优质钢模锻而成,并经表面高频感应淬火或渗碳淬火处理,也可用合金铸铁或球墨铸铁铸造。正文 图4-52凸轮轴的构造 正文。这些油槽或油孔用来储存润滑油或作为润滑油通道。图4-53凸轮轴上的油槽或油孔发动机结构形式不同,凸轮轴的根数也不同。如图4-54所示的发动机,只装有一根凸轮轴,这根凸轮轴上既有进气凸轮,又有排气凸轮。各缸的进气凸轮(或排气凸轮)称为同名凸轮,以直列发动机为例,从凸轮轴前端看,同名凸轮的相对角位置按各缸做功顺序逆凸轮轴转动方向排列,彼此间的夹角为做功间隔角的一半。有些凸轮轴的轴
25、颈上加工有不同形状的油槽或油孔,如图4-53所示正文图4-54单凸轮轴发动机a)凸轮轴安装前b)凸轮轴、摇臂轴安装后如图4-55所示的发动机,装有两根凸轮轴,一根为进气凸轮轴,一根为排气凸轮轴。正文图4-55双凸轮轴发动机正文凸轮轴的支承方式有全支承式和非全支承式两种。全支承式凸轮轴,即凸轮轴轴颈数比气缸数多一个,这样可以减少凸轮轴变形,但加工工艺复杂,如图4-56所示。图4-56全支承式凸轮轴非全支承式凸轮轴,即每隔两个气缸设置一个轴颈,如图4-57所示。正文图4-57非全支承式凸轮轴为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动,同时又能承受斜齿轮产生的轴向力,凸轮轴必须有轴向定位装置。如图4-58a
26、所示,该凸轮轴采用止推片实现凸轮轴轴向定位,其止推片用螺栓固定在气缸盖上。图4-58b所示为采用凸轮轴轴颈两侧面定位的凸轮轴。正文 图4-58凸轮轴轴向定位a)用止推片轴向定位b)用凸轮轴轴颈两侧面定位正文 2.凸轮轴的维修(1)凸轮轴弯曲的检修检查凸轮轴弯曲变形可用其两端轴颈外圈或两端的中心孔作基准,测量中间一道轴颈的径向圆跳动量,如图4-59所示。凸轮轴径向圆跳动量若超过极限值,可对凸轮轴进行冷压校正,必要时应更换凸轮轴。正文图4-59凸轮轴弯曲的测量正文较严重。凸轮磨损后,凸轮高度减少,会影响发动机工作时的进排气阻力。凸轮的磨损程度可通过测量凸轮的高度(H)或凸轮升程(h)来检查。凸轮高
27、度可用外径千分尺测量,如图4-60所示。凸轮升程为凸轮高度与基圆直径之差。凸轮高度或升程若超过允许极限,应更换凸轮轴。(2)凸轮磨损的检修凸轮的磨损是不均匀的,一般凸轮的顶尖附近磨损正文 图4-60凸轮的高度测量正文 (3)凸轮轴轴向间隙的检修用百分表测头抵在凸轮轴端,前后推拉凸轮轴,百分表指针的摆动量即为凸轮轴轴向间隙,如图4-61所示。凸轮轴轴向间隙若超过允许极限,可视情况更换止推片、凸轮轴或气缸盖。(4)凸轮轴轴颈及轴承磨损的检修凸轮轴轴颈及轴承的磨损情况可通过测量其配合间隙来检查。多数发动机凸轮轴轴颈和轴承无修理尺寸,当轴承间隙超过其允许极限时,必须更换凸轮轴或凸轮轴轴承,必要时两者一
28、起更换。对无凸轮轴轴承的,若凸轮轴座孔磨损严重,只能更换气缸体或气缸盖。正文3.凸轮轴的安装若凸轮轴的座孔为整体式,为了安装方便,凸轮轴各轴颈直径是从前向后依次减小的,如图4-62所示。正文 图4-61凸轮轴轴向间隙的测量正文 图4-62整体式座孔凸轮轴的安装正文 若凸轮轴的座孔为剖分式,凸轮轴各轴颈直径相等。安装时,应注意凸轮轴轴承盖的安装方向和位置,两根凸轮轴的发动机还要区分凸轮轴左、右轴承盖,如图4-63所示。图4-63剖分式座孔凸轮轴的安装a)单凸轮轴发动机正文图4-63剖分式座孔凸轮轴的安装(续)b)双凸轮轴发动机正文安装凸轮轴时,要将正时齿轮上的标记对齐,如图4-64所示。图4-6
29、4凸轮轴安装标记a)曲轴与凸轮轴之间的正时标记b)两根凸轮轴之间的正时标记c)凸轮轴与壳体之间的正时标记正文图4-64凸轮轴安装标记(续)d)曲轴和凸轮轴与壳体之间的正时标记正文三、挺柱的构造与维修挺柱可分为普通挺柱和液力挺柱两种,其作用是与凸轮轴直接接触,将凸轮的推力传递给推杆或气门。1.普通挺柱的构造与维修(1)普通挺柱的构造常见普通挺柱的构造如图4-65所示。在发动机工作时挺柱底部与凸轮接触,为使挺柱底部磨损均匀,挺柱底部的工作面制成球面。挺柱的下端设有油孔,以便将漏入挺柱内的润滑油排出到凸轮上进行润滑。正文图4-65普通挺柱构造a)菌形b)筒形c)滚轮式正文如图4-66所示。图4-66
30、普通挺柱内部构造普通挺柱内孔的底部也制成球面,它与推杆下端的球面接触,以降低磨损,正文外表圆柱工作面和底部工作面有轻微的损伤或麻点,可用油石修整。若发现挺柱有裂纹、工作面严重刮伤或偏磨,应及时更换。挺柱与其导向孔的配合间隙若超过允许极限,也应及时更换挺柱。挺柱在拆卸过程中应作好标记,以方便安装,如图4-67所示。图4-67拆卸的挺柱作标记(2)普通挺柱的维修普通挺柱的常见损伤是工作面损伤或磨损。挺柱正文(1)液力挺柱的构造液力挺柱的构造,如图4-68所示。液压缸外圆与挺柱体内导向孔配合,内孔则与柱塞配合,两者都有相对运动。液压缸底部装有一个补偿弹簧,把球阀压在柱塞的阀座上,补偿弹簧还可以使挺柱
31、顶面和凸轮轮廓线保持紧密接触,以消除气门间隙。当球阀关闭柱塞中间孔时可将柱塞分成两个油腔,柱塞上部为低压油腔,柱塞下部为高压油腔。当球阀开启后,柱塞上下成为一个油腔。2.液力挺柱的构造与维修正文液力挺柱的工作过程,如图4-69所示。图4-68液力挺柱的构造正文1)气门开启。当挺柱体圆筒上环形油槽与缸盖上的斜油孔对齐时,发动机润滑系统中的润滑油经量油孔、斜油孔和环形油槽流入低压油腔。位于挺柱背面上的键形槽可将润滑油引入柱塞上方的低压油腔,这时缸盖主油道与液力挺柱体低压油腔连通。此时,挺柱与气门构成一刚性部件运动,气门开始升起。2)气门升起。凸轮转动,挺柱体和柱塞向下移动,高压油腔中的润滑油被压缩
32、,油压升高,加上补偿弹簧的作用使球阀紧压在柱塞的下端阀座上,这时高压油腔与低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性,整个挺柱如同一个刚体一样下移,推开气门升起并保证了气门应达到的最高升程。正文3)气门关闭。当挺柱到达下止点后开始上行时,在气门弹簧上顶和凸轮下压的作用下,高压油腔继续封闭,球阀也不会打开,液力挺柱仍可认为是一个刚性挺柱,直至上升到凸轮处于基圆与气门关闭时为止。此时,缸盖主油道中的压力油经量油孔、挺柱环形油槽进入挺柱的低压油腔。同时,高压油腔内油压下降,补偿弹簧推动柱塞上行。从低压油腔来的压力油推开球阀进入高压油腔,使两腔连通充满润滑油。此时,挺柱顶面仍和凸轮紧贴。在气门受热膨胀时,
33、柱塞和油缸作轴向相对运动,高压油腔中的油液可经过油缸与柱塞间的缝隙挤入低压油腔。故使用液力挺柱时,可以不留气门间隙。正文 图4-69液力挺柱的工作过程a)气门开启位置b)气门升至最高点位置c)气门关闭位置正文 (2)液力挺柱的维修液力挺柱的常见故障是外表工作面磨损或损伤、挺柱内部配合表面磨损导致密封不良等。液力挺柱磨损后无法调整,只能更换。维修时,除按普通挺柱的检查项目和方法对液力挺柱体外表工作面的损伤情况、液力挺柱体与导向孔的配合间隙进行检查外,还需对液力挺柱进行密封性检查。有时用测量液力挺柱自由行程的方法检验其密封性。液力挺柱检查自由行程的方法如下:拆下气缸盖罩,顺时针转动曲轴使待检查的液
34、力挺柱凸轮向上,用楔形木棒或塑料棒压下液力挺柱但不要使气门开启,如图4-70所示。用塞尺测量挺柱与凸轮之间的间隙,若间隙超过0.10mm,应更换该液力挺柱。正文四、推杆的构造与维修1.推杆的构造推杆安装在挺柱与摇臂之间,它是气门机构中最容易弯曲的零件,因此推杆要有很高的刚度。在动载荷大的发动机中,推杆应尽量做得短些。推杆作用是将挺柱的推力传给摇臂,推杆的类型有突心和空心两种,如图4-71所示。对于气缸体与气缸盖都是铝合金制造的发动机,其推杆最好用硬铝制造。推杆两端有不同形状的端头,以便与挺柱和摇臂上的支座相适应。推杆端头均经过磨光处理,以降低磨损。正文 图4-70液力挺柱自由行程的检查正文 图
35、4-71推杆的类型a)实心推杆b)空心推杆正文 2.推杆的维修推杆的常见损伤是端头磨损或杆身弯曲。检查推杆两端头,若磨损严重或有损伤,应更换推杆。推杆可在平板上来回滚动并用塞尺测量其弯曲变形量,也可用百分表检查推杆的弯曲变形量,推杆弯曲超过允许极限时,应校正或更换推杆。正文1.摇臂总成的构造图4-72摇臂的构造五、摇臂总成的构造与维修正文摇臂总成的作用是将气门传动组的推力改变方向并驱动气门开启。摇臂是一个两臂不等长的双臂杠杆,长短臂长的比值(称为摇臂比)约为1.21.8,摇臂的长臂端用来推动气门,如图4-72所示。这样,在一定的气门升程内,可减少推杆、挺柱等运动件的运动距离和加速度,从而减少了
36、工作中的惯性力。摇臂的材料一般为中碳钢,也有用球墨铸铁或合金铸铁。摇臂大多采用T字形或工字形断面,以减轻质量。正文 图4-73摇臂的形式a)普通摇臂b)滚轮摇臂c)三角摇臂摇臂有普通摇臂、滚轮摇臂和三角摇臂等形式,如图4-73所示。正文 摇臂总成由摇臂轴、摇臂、摇臂轴支座、定位弹簧和螺栓等组成,如图4-74所示。图4-74摇臂总成的构造正文 摇臂空套在摇臂轴上,摇臂轴通过摇臂轴支座固定在气缸盖上。为防止摇臂轴向窜动,每两摇臂之间装有定位弹簧。摇臂轴为空心管状结构,润滑油从气缸体上的主油道经气缸体、气缸盖和支座中的油道进入摇臂轴内(该轴两端被堵死),然后经摇臂轴上的径向孔进入摇臂与轴之间进行润滑
37、。摇臂轴支座并非都有油道,不可装错。正文2.摇臂总成的维修解摇臂总成时,应注意各摇臂的序号、摇臂轴的安装方向及位置,以免安装时位置装错。对摇臂总成零件进行清洗时,应注意将摇臂轴内部清理干净,并保证各油孔通畅,如图4-75所示。正文 图4-75清洗摇臂总成正文 检查摇臂球面接触部位的磨损情况,若有轻微磨损,可用油石修磨,磨损严重时应更换摇臂;检查气门调整螺钉、锁紧螺母和摇臂上的螺孔是否完好,若有损坏应更换;检查摇臂和摇臂轴配合间隙,若间隙超过允许极限,应更换零件或总成;检查摇臂轴的弯曲变形,若超过允许极限,应校正或更换摇臂轴。如图4-76所示摇臂已断裂,只能予以更换。正文图4-76断裂的摇臂正文
38、第4课配气相位与气门间隙的调整正文一、配气相位的定义配气相位就是发动机进、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间,通常用曲轴转角来表示,称为配气相位。配气相位通常用环形图表示,称为发动机的配气相位图,如图4-77所示。正文 图4-77配气相位图正文 二、配气相位分析1.理论上的配气相位分析理论上进气、压缩、做功和排气各占180,也就是说进气门在上止点时开,排气门在下止点时开,持续时间都是曲轴转过180的时间。但实际表明,简单配气相位对实际工作是很不适应的,它不能满足发动机对进、排气门的要求。原因是:(1)气门的打开和关闭有个过程气门打开总是由小到大,关闭总是由大到小,这样势必使进气不足、排气
39、不净。正文(2)气体惯性的影响随着活塞的运动,进气量由小到大,排气量由小到大;进气门由小到大再到小,排气门由小到大再到小。同样会造成进气不足、排气不净。(3)发动机速度的要求实际发动机曲轴转速很高,活塞每一行程时间都很短。例如,当转速为5600r/min时一个行程只有60/(56002)s=0.0054s,即使转速为1500r/min,一个行程也只有0.02s,这样短的进气或排气过程,使得发动机进气不足、排气不净。可见,理论上的配气相位不能满足发动机进气充分、排气干净的要求。正文2.实际的配气相位分析为了使进气充足、排气干净,除了从发动机结构上进行改进外(如增大进、排气管道),还可以从配气相位
40、上进行完善,例如使气门早开晚闭,延长进、排气时间。(1)气门早开晚闭的可能性进气门早开,可使进气一开始就有一个较大的通道面积,可增加进气量。活塞到达进气下止点时,由于进气吸力的存在,气缸内气体压力仍然低于大气压,在大气压的作用下仍能进气。另外,此时进气流还有较大的惯性。由此可见,进气门晚关可以增加进气量。正文(2)气门叠开与气门叠开角由于进气门早开,排气门晚关,势必造成在同一时间内两个气门同时开启的现象,此现象称为气门叠开;对应的曲轴转角称为气门叠开角。在这段时间内,可燃混合气和废气是否会乱窜呢?不会的,这是因为:1)在合适的配气相位下,进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性,而重叠时间又很
41、短,不至于混乱,即吸入的可燃混合气不会随同废气排出,废气也不会经进气门倒流入进气管,而只能从排气门排出。2)进气门附近有降压作用,有利于进气。正文3)进气相位和排气相位。实际进气时刻和持续时间:在排气行程接近终了时,活塞到达上止点前,即曲轴转到离上止点还差一个角度,进气门便开始开启;进气行程直到活塞越过下止点后时,进气门才关闭。整个进气过程持续时间相当于曲轴转角180+。正文进气提前角,一般=1030。进气延迟角,一般=4080。所以,进气过程曲轴转角为230290。实际排气时刻和持续时间:同样,做功行程接近终了时,活塞在下止点前排气门便开始开启,提前开启的角度一般为4080,活塞越过下止点后
42、角排气门关闭,一般为1040,整个排气过程相当于曲轴转角180+。排气提前角,一般=4080。排气延迟角,一般=1040。正文所以排气过程曲轴转角为230300。气门叠开角+=2070。从上面的分析可以看出,实际配气相位和理论上的配气相位相差很大。实际配气相位,气门要早开晚关,主要是为了满足进气充足、排气干净的要求。但实际中,究竟气门什么时候开?什么时候关最好呢?这主要根据各种车型,经过实验的方法确定,由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。正文三、配气相位的计算表4-1为CA1092和奥迪100配气相位参数一览表,试计算它们的进气相位、排气相位和气门叠开角。正文表4-1CA1092和奥迪100
43、配气相位参数一览表CA1092的配气相位:进气相位=180+=180+15+45=240。排气相位=180+=180+45+15=240。气门叠开角=+=15+15=30。奥迪100的配气相位:进气相位=180+=180+3+41=224。排气相位=180+=180+33+5=218。气门叠开角=+=3+5=8。正文四、气门间隙的调整气门间隙的检查和调整应在气门完全关闭,而且气门挺柱落在最低位置时进行,如图4-78所示的两个气门的气门间隙均不可调。正文图4-78气门未落座间隙不可调正文两次调整法是指只要把发动机的曲轴摇转两次,就能把多缸发动机的所有气门间隙全部检查调整好,下面着重介绍两次调整法
44、。1.直列四缸四行程发动机气门间隙的调整表4-2为直列四缸四行程发动机工作循环表。表4-2直列四缸四行程发动机工作循环表(工作顺序1342)正文 图4-79直列四缸四行程发动机气门间隙两次调整法直列四缸四行程发动机气门间隙两次调整法,如图4-79所示。正文 2.直列六缸四行程发动机气门间隙的调整表4-3为直列六缸四行程发动机工作循环表。表4-3直列六缸四行程发动机工作循环表(工作顺序153624)正文图4-80直列六缸四行程发动机气门间隙两次调整法直列六缸四行程发动机气门间隙两次调整法,如图4-80所示。正文臂、摇臂轴和气门等。气门间隙调整时,用扳手拧松锁紧螺母,螺钉旋具旋转气门间隙调整螺钉,
45、塞尺插入“气门间隙”处即可调整气门间隙。气门间隙调整位置和气门间隙位置不在同一侧。3.气门间隙调整类型及具体调整位置第一种气门间隙调整类型,如图4-81所示。该配气机构结构最为完整,有凸轮轴、挺柱、推杆、锁紧螺母、气门间隙调整螺钉、摇正文 图4-81气门间隙调整第一种类型正文 第二种气门间隙调整类型,如图4-82所示。该配气机构结构有一些简化,省去了挺柱和推杆。气门间隙调整时,用扳手拧松锁紧螺母,螺钉旋具旋转气门间隙调整螺钉,塞尺插入“气门间隙”处即可调整气门间隙。气门间隙调整位置和气门间隙位置在同一侧。正文 图4-82气门间隙调整第二种类型正文 第三种气门间隙调整类型,如图4-83所示。该配
46、气机构结构和第二种气门间隙调整类型一样,省去了挺柱和推杆。气门间隙调整时,用扳手拧松锁紧螺母,螺钉旋具旋转气门间隙调整螺钉,塞尺插入“气门间隙”处即可调整气门间隙。气门间隙调整位置和气门间隙位置不在同一侧。正文 图4-83气门间隙调整第三种类型正文 第四种气门间隙调整类型,如图4-84所示。该配气机构结构大大简化,省去了推杆、锁紧螺母、气门间隙调整螺钉、摇臂和摇臂轴等。正文 图4-84气门间隙调整第四种类型正文 此类型气门间隙调整方法有两种做法:1)采用安装不同厚度级别的挺柱来调整气门间隙,如图4-85所示。2)采用改变垫片厚度的方法调整气门间隙,如图4-86所示。正文图4-85不同厚度级别的
47、挺柱正文图4-86有调整垫片的挺柱a)垫片未装入挺柱体b)垫片装入挺柱体c)挺柱内部结构正文第5课可变气门正时及升程电子控制系统正文本田发动机装有VTEC机构,VTEC的中文意思为:可变气门正时及升程电子控制系统。发动机每个气缸和普通的高速发动机一样,都配置有两个进气门和两个排气门。两个进气门有主、次之分,即主进气门和次进气门。每个气门均由单独的凸轮通过摇臂来驱动,驱动主、次进气门的凸轮分别叫主、次凸轮。与主、次进气门接触的摇臂分别叫主、次摇臂,主、次摇臂之间有一个特殊的中间摇臂,它不与任何气门直接接触。三个摇臂并列在一起,均可在摇臂轴上转动,如图4-87所示。在主、次摇臂和中间摇臂相对应的凸
48、轮轴上铸有三个不同升程的凸轮,分别为主凸轮(慢正时、中升程)为中间尺寸,次凸轮(慢正时、低升程)尺寸最小,中间凸轮(快正时、高升程)尺寸最大。中间摇臂的一端和中间凸轮接触,另一端在低速时可自由活动。一、可变气门正时及升程电子控制系统的构造正文三个摇臂在靠近气门一端均有一个油缸孔。油缸孔中都安置有油压控制的活塞,他们依次为正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞,如图4-88所示。正文 图4-87凸轮和摇臂正文 图4-88正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞正文二、可变气门正时及升程电子控制系统的工作原理VTEC不工作时,正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内,与中间摇臂等宽的中间同
49、步活塞位于中间摇臂油缸内,次同步活塞和弹簧一起则位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液压油道想通,油道的开闭由ECU通过VTEC电磁阀来控制。发动机处于低速工况时,ECU无指令,油道内无油压,活塞位于各自的油缸内,各个摇臂均独自做上下运动,如图4-89所示。正文 图4-89发动机低速正文 发动机处于中速工况时,ECU控制中速油路开启,油压油驱动中速转换活塞,使主、次摇臂连接在一起,中速凸轮起作用,驱动两个气门运转,如图4-90所示。发动机处于高速工况时,ECU控制打开高速油路,油压油推动高速转换活塞,主、次和中间摇臂连接在一起,由高速凸轮驱动,获得最大的功率,如图4-91所示。正文 图4-90发
50、动机中速正文 图4-91发动机高速正文任务实施任务一拆装气门组并检测正文1.任务目的描述1)知道气门组的组成。2)能检测气门组零件。3)学会气门组的拆装方法。4)能积极主动参与任务,能与小组成员团结协作,能执行实训室“6S”规定。2.任务准备1)知识准备:完成第1课配气机构概述和第2课气门组零件的拆装与维修的学习。2)设备准备:汽车发动机、汽车发动机拆装工量具、演示课件(或操作视频)。正文3.任务步骤1)老师演示或播放视频:气门组零件的拆装与维修。2)学生练习气门组零件的拆装(或老师演示时同步练习),并完成汽车发动机构造与维修工作页相应部分内容的填写。拆装汽车发动机气门组,拆装内容包括气门锁片
