1、第 二 版第 二 版 阙广武庞志康 主编汽车构造与拆装（上）汽车构造与拆装（上）常用汽车维修工量具和仪器的使用01发动机的拆装02配气机构的拆装03曲柄连杆机构的拆装04目录/C O N T E N T SC O N T E N T S供给系统的拆装05冷却系统的拆装06润滑系统的拆装07点火系统的拆装08目录/C O N T E N T SC O N T E N T S项目二发动机的拆装一、我们的目标是 1.知识目标:掌握配气机构及其主要零部件的作用、组成、结构原理及它们之间的连接关系。2.技能目标:掌握配气机构两大组成部分(气门传动组和气门组)的正确拆装方法。3.情感目标:通过配气机构拆装
2、项目的训练,培养学生规范的操作素养和安全操作意识。二、着手的任务是 1.拆装气门传动组。2.拆装气门组。任务一气门传动组的拆装任务准备中1.器材工具1)桑塔纳轿车AJR型发动机、拆装工作台和零件架。2)扭力扳手、世达120件维修工具和桑塔纳轿车专修工具等。2.注意事项1)按正确的操作步骤进行拆装,在拆装过程中特别注意装配记号。2)当转动凸轮轴时,曲轴不应该处于上止点位置,以免损坏气门和活塞。3)安装时注意凸轮轴轴承盖的方向与顺序标记,以免装错。4)装好正时带后,要转动曲轴两圈,以检查正时带安装是否正确。5)气缸体上的气缸盖螺栓孔中不允许有油或冷却液。6)装配时要检查正时带的松紧度,保证其符合技
3、术要求。3.相关图片认知AJR发动机正时带如图3-1所示,AJR发动机配气机构分解图如图3-2所示。图图3-13-1AJRAJR发动机正时带发动机正时带图图3-23-2AJRAJR发动机配气机构分解图发动机配气机构分解图 工作中1.气门传动组的拆卸1)拆去正时带上、中防护罩,旋转曲轴至第一缸上止点位置,如图3-3所示。图图3-33-3曲轴传动带带轮标记与底板标记曲轴传动带带轮标记与底板标记曲轴传动带带轮标记、正时带带轮标记、底板(O.T.)标记应互相对齐,如图3-4所示。图图3-43-4正时带轮与底板正时带轮与底板O.T.O.T.标记标记2)在正时带上做好旋向标记。松开张紧轮,如图3-5所示;
4、图图3-53-5松开张紧轮松开张紧轮拆卸正时带,如图3-6所示。图图3-63-6拆卸正时带拆卸正时带3)拆下正时带后上方的防护罩,如图3-7所示。图图3-73-7拆下正时带后上方的防护罩拆下正时带后上方的防护罩4)取下气门室罩盖压条,拆卸气门室罩盖,如图3-8所示。图图3-83-8拆卸气门室罩盖拆卸气门室罩盖5)取下密封衬条和衬垫,如图3-9所示。图图3-93-9取下密封衬条和衬垫取下密封衬条和衬垫6)拆下机油反射罩,如图3-10所示,取下半圆键。图图3-103-10拆下机油反射罩拆下机油反射罩7)拆下正时带后防护罩,如图3-11所示。图图3-113-11拆下正时带后防护罩拆下正时带后防护罩8
5、)从两边到中间对角交叉分次拧松气缸盖螺栓,取下气缸盖,如图3-12所示。图图3-123-12拆卸气缸盖拆卸气缸盖按气缸盖螺栓拆卸顺序图所示拆卸气缸盖螺栓,如图3-13所示。图图3-133-13气缸盖螺栓拆卸顺序图气缸盖螺栓拆卸顺序图9)取下气缸盖和气缸垫,如图3-14所示。图图3-143-14取下气缸垫取下气缸垫10)拆卸凸轮轴正时齿轮,如图3-15所示。图图3-153-15拆卸凸轮轴正时齿轮拆卸凸轮轴正时齿轮11)拆卸凸轮轴半圆键,如图3-16所示。图图3-163-16拆卸凸轮轴半圆键拆卸凸轮轴半圆键12)拆卸凸轮轴轴承盖螺栓,如图3-17所示。图图3-173-17拆卸凸轮轴轴承盖螺栓拆卸凸
6、轮轴轴承盖螺栓13)取下凸轮轴和凸轮轴油封,如图3-18所示。图图3-183-18取下凸轮轴和凸轮轴油封取下凸轮轴和凸轮轴油封14)取下液压挺柱,如图3-19所示。图图3-193-19取下液压挺柱取下液压挺柱2.气门传动组的装配1)安装各缸的液压挺柱,如图3-20所示。图图3-203-20安装液压挺柱安装液压挺柱2)安装凸轮轴,如图3-21所示。图图3-213-21安装凸轮轴安装凸轮轴3)将半圆键安装到凸轮轴上,如图3-22所示。图图3-223-22安装半圆键安装半圆键4)安装凸轮轴正时齿轮,如图3-23所示,拧紧紧固螺栓。图图3-233-23安装凸轮轴正时齿轮安装凸轮轴正时齿轮5)安装气缸垫
7、,如图3-24所示。图图3-243-24安装气缸垫安装气缸垫6)安装气缸盖,将气缸盖螺栓分次对角按顺序拧紧,如图3-25所示。图图3-253-25安装气缸盖安装气缸盖按气缸盖螺栓拧紧顺序图(见图3-26)所示拧紧气缸盖螺栓,拧紧力矩为第一次40Nm,第二次60Nm,第三次75Nm再转90(1/4圈)。图图3-263-26气缸盖螺栓拧紧顺序图气缸盖螺栓拧紧顺序图7)安装半圆键和机油反射罩,如图3-27所示。图图3-273-27安装机油反射罩安装机油反射罩8)安装气门室罩盖衬垫,如图3-28所示。图图3-283-28安装气门室罩盖衬垫安装气门室罩盖衬垫9)安装气门室罩盖,如图3-29所示。图图3-
8、293-29安装气门室罩盖安装气门室罩盖10)安装支架和压条,如图3-30所示。图图3-303-30安装支架和压条安装支架和压条11)安装正时带后上防护罩,如图3-31所示。图图3-313-31安装正时带后上防护罩安装正时带后上防护罩12)将曲轴转到第一缸上止点位置,如图3-32所示。图图3-323-32第一缸上止点位置第一缸上止点位置 13)将正时带轮上的标记对准底板上的标记,如图3-33所示。图图3-333-33对准同步标记对准同步标记14)将正时带安装到张紧轮和凸轮轴齿形带轮上,如图3-34所示。图图3-343-34安装正时带安装正时带15)安装其他相关附件和正时带上防护罩,如图3-35
9、所示。图图3-353-35安装正时带上防护罩安装正时带上防护罩你可能需要的帮助一、配气机构1.功用配气机构的功用是按照发动机的工作顺序和工作循环要求,定时开闭各缸进、排气门,使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸,而废气从气缸及时排出。2.组成配气机构由气门组和气门传动组两大部分组成。目前,发动机多采用顶置气门式配气机构,如图3-36所示。图图3-363-36顶置气门式配气机构顶置气门式配气机构气门组的作用是封闭进、排气道,保证气门对气缸的密封性,气门传动组的作用是驱动配气机构,使进排气门按配气相位规定的时刻进行开启与关闭控制。3.工作原理凸轮轴是由曲轴通过正时齿轮驱动的。四冲程发动机曲轴旋转两周
10、完成一个工作循环,而凸轮轴只需转一周,就可使各缸进、排气门各开启一次,因此曲轴转速与凸轮轴转速之比为21。如图3-37所示,当凸轮基圆部分与气门头部接触时,气门不打开,当凸轮上的凸起部分与气门头部接触时,向下推动气门,压缩气门弹簧,将气门头部推离气门座而打开。图图3-373-37发动机凸轮轴和发动机凸轮轴和气门结构的工作原理气门结构的工作原理二、气门传动组主要零部件的结构原理气门传动组主要由凸轮轴及其驱动装置、挺柱、推杆和摇臂总成等组成,如下图3-38所示。图图3-383-38气门传动组气门传动组1.凸轮轴(1)凸轮轴的结构如图3-39所示,凸轮轴主要由凸轮和轴颈两部分组成。凸轮轴前端装有正时
11、齿轮或链轮。图图3-393-39凸轮轴凸轮轴凸轮轮廓的形状直接决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。凸轮轴轴颈用于安装支承凸轮轴,轴颈数量取决于凸轮轴的支承方式。全支承方式,对应每个气缸间设有一道轴颈,支撑点多,能有效防止凸轮轴变形对配气相位的影响。非全支承方式,每隔两个(或多个)气缸设置一个轴颈,结构简单,成本降低,但支承刚度较差。同一根凸轮轴上各缸的进气凸轮(排气凸轮)称为同名凸轮。各同名凸轮的相对角位置与凸轮轴旋转方向、气缸工作顺序及做功间隔角有关。同名凸轮轴沿圆周方向的排列顺序与做功顺序应一致。如从凸轮轴前端逆时针方向看,工作顺序为1342的四缸发动机的凸轮相对角位置如图3-40a所
12、示,工作顺序153624的六缸发动机的凸轮相对角位置如图3-40b所示。图图3-403-40同名凸轮排列同名凸轮排列a)a)四缸发动机四缸发动机b)b)六缸发动机六缸发动机(2)凸轮轴的润滑与定位凸轮轴轴颈的润滑采用压力润滑,气缸体或气缸盖上钻有油道与轴承相通。凸轮与挺柱间采用飞溅润滑。为防止凸轮轴轴向窜动,凸轮轴设有轴向定位装置。顶置式凸轮轴利用某一道轴承的翻边或轴承盖的两侧实现轴向定位。如桑塔纳AJR发动机就是利用凸轮轴第五道轴承盖的两侧来实现轴向定位。(3)凸轮轴驱动方式如图3-41所示,凸轮轴的驱动方式主要有齿轮传动、链条与链轮传动、齿形带传动三种。图图3-413-41凸轮轴驱动方式凸
13、轮轴驱动方式a)a)齿轮传动齿轮传动b)b)链条与链轮传动链条与链轮传动c)c)齿形带传动齿形带传动(4)凸轮轴布置方式如图3-42所示,凸轮轴的布置方式有顶置式、中置式和下置式三种。现代发动机采用凸轮轴顶置式。图图3-423-42凸轮轴布置方式凸轮轴布置方式a)a)凸轮轴下置凸轮轴下置b)b)凸轮轴中置凸轮轴中置c)c)凸轮轴顶置凸轮轴顶置2.液压挺柱发动机采用液压挺柱可自动调整气门间隙,也可减少发动机噪声。一般载重汽车上用得较少,但在高级轿车上应用的很多,液压挺柱实物如图3-43a所示。图图3-433-43液压挺柱液压挺柱a)a)液压挺柱实物液压挺柱实物b)b)气门开时气门开时c)c)气门
14、关闭时气门关闭时(1)工作原理发动机起动后,来自润滑系统有压力的机油进入液压挺柱,油压与气门的弹簧力平衡,消除气门间隙,挺柱回位时间隙为零。(2)工作过程液压挺柱内充满了油液。当气门打开时,凸轮推动挺柱体和柱塞下移,油缸受到气门弹簧的阻力而不能马上下移,导致油压升高,单向阀关闭,下端油腔被密封。由于机油不可压缩,液压挺柱与普通挺柱一样,是一个刚性体,顶起气门,如图3-43b所示。当凸轮继续旋转时,挺柱上移,单向阀逐渐打开,上端油腔(低压)的油液进入高压油腔,使柱塞继续延伸,以消除气门间隙,如图3-43c所示。3.气门驱动方式(1)利用挺柱、推杆和摇臂驱动(见图3-38)该驱动方式的结构特点是凸
15、轮轴下置,且平行布置在曲轴一侧,配气机构的工作通过曲轴和凸轮轴之间的一对正时齿轮将曲轴的动力传给凸轮轴。其主要由挺柱、推杆、摇臂和摇臂组件等元件构成,具体实物如图3-44所示,目前,应用于大多数的载货汽车和大中型客车发动机。图图3-443-44配气机构元件配气机构元件a)a)挺柱挺柱b)b)推杆推杆c)c)摇臂摇臂d)d)摇臂组件摇臂组件1)挺柱。作用是将凸轮的推力传给推杆,承受凸轮旋转传来的侧向力并传给发动机机体。2)推杆。作用是传力,其上端是凹槽,下端为凸头。3)摇臂。作用是改变传力方向,利用两边臂的比值(称摇臂比)来改变气门的升程。它以中间轴孔为支点,长臂一端与气门接触来推动气门。此外短
16、臂端有螺纹孔,安装有调整螺钉,用来调整气门间隙。4)摇臂组件。摇臂组件由青铜衬套或滚针轴承、摇臂轴、摇臂轴支座和弹簧组成。(2)利用凸轮轴直接驱动这种驱动方式能量损失较小,广泛用于高速发动机,分为单顶置凸轮轴式(SOHC)(见图3-45)和双顶置凸轮轴式(DOHC)(见图3-46)两种。单顶置凸轮轴式只有一根凸轮轴,是将进气凸轮和排气凸轮布置在同一根凸轮轴上。双顶置双凸轮轴式有两根凸轮轴,一根是进气凸轮轴,上面布置有各缸的进气凸轮;另一根是排气凸轮轴,上面布置有各缸的排气凸轮。此外,现代发动机还经常使用液压挺柱。图图3-453-45单顶置凸轮轴式单顶置凸轮轴式(SOHC)(SOHC)图图3-4
17、63-46双顶置凸轮轴式双顶置凸轮轴式(DOHC)(DOHC)任务二气门组的拆装任务准备中1.器材工具 1)桑塔纳轿车AJR型发动机、拆装工作台和零件架。2)扭力扳手、世达120件维修工具、桑塔纳轿车专修工具和气门弹簧拆装工具等。2.注意事项1)按正确顺序将发动机总成解体。2)更换气缸盖紧固螺栓,不能重复使用已经按照拧紧力矩拧紧过的螺栓。3)各缸的液压挺柱、气门不可互换。4)在拆装过程中特别注意装配记号。5)正确使用气门弹簧拆装钳拆装气门。3.相关认识图片气门组部件如图3-47所示,气门组安装位置如图3-48所示。图图3-473-47气门组部件气门组部件图图3-483-48气门组安装位置气门组
18、安装位置工作中1.气门组的拆卸 1)如图3-49所示,用气门卡簧拆装钳拆卸气门组,取出气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧及气门。图图3-493-49拆卸气门弹簧拆卸气门弹簧各组件按顺序摆放好,如图3-50所示。图图3-503-50按顺序摆放气门组零件按顺序摆放气门组零件2)用气门油封钳取出油封,如图3-51所示。图图3-513-51取出油封取出油封3)用专用工具取出气门导管,如图3-52所示。图图3-523-52取出气门导管取出气门导管2.气门组的安装1)清洗气门、气缸盖各部位,如3-53所示。图图3-533-53清洗零件清洗零件2)将气门导管涂上发动机润滑油后,用专用工具安装到气缸盖上,如图3-
19、54所示。图图3-543-54安装气门导管安装气门导管3)将气门油封涂上发动机润滑油后,用专用工具安装到气门导管上,如图3-55所示。图图3-553-55安装气门油封安装气门油封4)在气门杆上涂上发动机润滑油后将其安装到气门导管上,如图3-56所示。图图3-563-56安装气门杆安装气门杆5)放入气门弹簧,如图3-57所示。图图3-573-57放入气门弹簧放入气门弹簧6)安装气门弹簧座,如图3-58所示。图图3-583-58安装气门弹簧座安装气门弹簧座7)用气门弹簧钳将气门弹簧压下,如图3-59所示。图图3-593-59压缩气门弹簧压缩气门弹簧8)装入气门锁片,如图3-60所示。图图3-603
20、-60装入气门锁片装入气门锁片你可能需要的帮助如图3-61所示,气门组由气门、气门弹簧座、气门导管、气门弹簧和锁片等组成。图图3-613-61气门组气门组1.气门气门有进气门和排气门两种。但按照各气缸气门数量的不同,可分为两气门、三气门、四气门和五气门机构。为增加进气量,进气门直径通常大于排气门直径。气门由头部和杆身两部分组成。头部用来密闭进、排气道,杆身在气门开闭过程中起导向作用。(1)头部头部的形状有平顶、凹顶和凸顶,目前平顶应用最广。其密封锥面与顶平面之间的夹角,称为气门夹角(见图3-62),一般为45,少数为30。图图3-623-62气门夹角气门夹角较小的气门夹角使气门通过断面较大,进
21、气阻力较小,可以增加进气量。但头部边缘较薄,刚度较差,致使密封性变差。气门的头部边缘与密封锥面之间应有一定的厚度,如图3-63所示,一般为13mm,以防止工作中受冲击损坏。图图3-633-63头部头部(2)杆身杆身为圆柱形,与气门导管配合,为气门开启与关闭过程中的上下运动起导向作用。杆身的尾部有槽,用锁片来固定气门弹簧座,如图3-64所示。图图3-643-64杆身杆身2.气门座气门座与气门头部一起对气缸起密封作用,同时接受气门头部传来的热量,起到对气门散热的作用。如图3-65所示,气门座有两种结构形式。一种是制成单独的座,镶入气缸盖;另一种是在气缸盖上直接铰削成形。图图3-653-65气门座气
22、门座a)a)镶嵌在气缸盖上的气门座镶嵌在气缸盖上的气门座b)b)在缸盖上铰削成形的气门座在缸盖上铰削成形的气门座直接在气缸盖上的气门座散热效果好,使用中不存在脱落造成事故的可能性,但存在不耐高温、不耐磨损、不便于修理更换等缺点。气门座圈用耐热合金制成,镶嵌在气缸盖上,它不但耐高温、耐磨损和耐冲击,而且使用寿命长,易于更换,缺点是导热性差,如果与缸盖上的座孔公差配合选择不当,还可能发生脱落。3.气门导管(见图3-66)图图3-663-66气门导管气门导管气门作往复直线运动时,气门导管起导向作用,并将气门杆身上的部分热量通过导管传给气缸盖。气门导管与气门杆身的间隙为0.050.12mm,使气门能在
23、导管内自由运动,为防止机油从导管与气门杆身的间隙进入气缸,在气门导管上装有油封(见图3-67)。如果油封损坏,气门将严重积炭。图图3-673-67气门油封气门油封4.气门弹簧气门弹簧如图3-68所示,图图3-683-68气门弹簧与锁片气门弹簧与锁片其作用为:保证气门回位;在气门关闭时保证气门与气门座之间的密封;在气门开启时保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧,它的一端支承在气缸盖上,另一端压靠在气门杆身尾端的弹簧座上,弹簧座用锁片固定在气门杆身的尾端。当气门弹簧的工作频率与自身频率相等时,将产生共振,气门不能正常工作,使弹簧折断。通常采用变螺距弹簧和双气门弹簧(
24、见图3-69)来避免共振。图图3-693-69双气门弹簧双气门弹簧5.锁片锁片如图3-68所示,其功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆身锁住,使弹簧力作用到气门上。休息一下一、配气相位如图3-70所示,图图3-703-70配气相位配气相位配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间,通常用环形图表示,即配气相位图。配气相位对发动机充气系数和功率影响很大。当转速为1500r/min时,一个行程只有0.02s,这样短的进气或排气过程,会使发动机进气不足,排气不净,从而使发动机功率下降。因此,延长进、排气时间,使气门早开晚闭,以改善进、排气状况,提高发动机动力性。1.进气相位(
25、1)进气提前角指发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角,用表示,一般=1030。其目的是为了保证进气开始时,进气门已开启较大,以增加进入气缸的新鲜气体或可燃混合气。(2)进气迟后角指活塞从下止点行至进气门完全关闭的曲轴转角,用表示,一般=4080。其目的是利用进气流惯性和压力差继续进气。(3)进气持续角指进气门开启期间曲轴转过的角度,即180+。2.排气相位(1)排气提前角从排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角,用表示,一般=4080。其目的是利用废气压力,使气缸内废气排得更干净。但排气提前角也不宜过大,否则将造成做功能力损失。(2)排气迟后角指活塞从上止点到排气门完全关
26、闭所转过的曲轴转角,用表示,一般=1030。其目的是利用排气气流惯性使废气排除更彻底。(3)排气持续角指排气门开启期间曲轴转过的角度,即180+。3.气门重叠角由于进、排气门的早开和迟闭,会有一段时间内进、排气门同时开启的现象,这种现象称为气门叠开,重叠的曲轴转角称为气门重叠角,气门重叠角大小为+。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性,在短时间内不会改变流向,只要角度选择合适,就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象,并可以利用气流压差和惯性清除残余废气,增加新鲜充量,这称为燃烧室扫气。二、气门间隙发动机工作时,气门因温度升高而膨胀,如果气门及其传动件在冷态时无间隙或间隙过小
27、,在热态时,气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和做功行程中漏气,使功率下降,严重时甚至不易起动。因此,为了消除这一现象,在发动机工作时,为补偿气门等零件受热后的膨胀量,通常在发动机冷态装配时,气门与其传动机构中留有一定的间隙,这一间隙称为气门间隙,如图3-71所示。图图3-713-71气门间隙气门间隙a)a)单顶置凸轮轴单顶置凸轮轴b)b)双顶置凸轮轴双顶置凸轮轴气门间隙的大小对发动机的工作和性能影响很大。如果气门间隙过小时,发动机在热态下可能漏气,导致功率下降甚至烧坏气门;如果气门间隙过大,传动组件之间以及气门组件之间产生撞击响声,加速磨损,同时使气门开启的持续时间减少,造成进气不足、排气不畅,发动机性能下降。总的来说,进气门气门间隙要求在0.250.30mm、排气门气门间隙在0.300.35mm。但对采用液压挺柱的发动机,由于挺柱的长度能自动变化,以随时补偿气门的热膨胀量,故不需要预留气门间隙。
