1、2022-7-20全国交通运输职业教育教学指导委员会全国交通运输职业教育教学指导委员会 组织编写王王 雷雷 主 编2022-7-20发动机配气机构构造与检修汽油发动机燃料供给系统构造与检修发动机润滑系统构造与检修发动机冷却系统构造与检修单元三单元四单元五单元六单元七单元八单元九发动机排放控制系统构造与检修 发动机拆装与维护 发动机综合故障诊断与排除 单元二发动机曲柄连杆机构构造与检修单元十柴油发动机 单元一汽车发动机基本知识学习任务1 发动机配气机构概述思考与练习 学习任务2 配气机构构造与检修学习任务3 气门组构造与检修学习任务4 气门传动组构造与检修 学习任务1 发动机配气机构概述学习目标
2、知识目标 1能正确描述发动机的换气过程；2能正确解释充气效率的概念；3能简单分析充气效率的影响因素；4能正确说出改善充气效率的措施。技能目标 能在实车上找出进排气系统中的主要部件。建议课时 24课时。学习任务1 发动机配气机构概述 一、理论知识准备 1换气过程 1）进气过程 进气过程是指新鲜空气从外界进入发动机汽缸内的过程。当进气门打开时，新鲜空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后，沿节气门通道进入动力腔，再经进气歧管分配到各个汽缸中；部分发动机冷车怠速运转时，一部分空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入汽缸。2）排气过程 排气过程是指汽缸内混合气燃烧后生成的废气从汽缸内排放到外界的过程。发动机
3、工作过程中，当排气门打开时，汽缸内的可燃混合气燃烧后的废气，自排气门排出汽缸后，随即进入排气歧管，各缸的排气歧管汇集后，经过排气管将废气排出。学习任务1 发动机配气机构概述 （1）自由排气阶段。排气门开始开启到汽缸内压力接近排气管内压力的时期，称为自由排气阶段。此时，废气流量与排气管内的压力无关，只决定于汽缸内的气体状态和气门开启面积的大小。自由排气阶段排出的废气可达60%以上。（2）强制排气阶段。从自由排气阶段结束，活塞上行至上止点，称为强制排气阶段。由于排气通道特别是排气门开启处的阻力，使强制排气阶段内的汽缸平均压力比排气管内平均压力略高10kPa，且流速越高，阻力与压差越大，则排气耗功越
4、多。3）气门叠开与燃烧室扫气 燃烧室扫气是指由于气门叠开，使进气管、汽缸、排气管连通起来，使一定数量的新鲜充量直接扫过燃烧室，达到清除废气、填充新鲜空气、降低燃烧室温度的目的，称为燃烧室扫气。学习任务1 发动机配气机构概述 2配气相位 配气相位就是用曲轴转角来表示的进排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间，如用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图形即称为配气相位图。从配气相位图上可直接看出进排气门实际开启的曲轴转角（时间）。1）进气过程曲轴转角 在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，即曲轴转到活塞处于上止点位置还差一个角度 时，进气门便开始开启，直到活塞过了下止点后又上行，即曲轴转到活塞下止
5、点位置以后一个角度 时，进气门才关闭。这里，称为进气提前角，一般为1030；称为进气迟闭角，一般为4080。这样，整个进气过程中，进气门开启持续时间的曲轴转角，即进气持续角为180，如图3-1所示。学习任务1 发动机配气机构概述图3-1 进气相位图 学习任务1 发动机配气机构概述 2）排气过程曲轴转角 在做功行程接近终了，活塞到达下止点前，排气门便开始开启，提前开启的角度 称为排气提前角，一般为4080。经过整个排气行程，在活塞越过上止点后，排气门才关闭，排气门关闭的延迟角 称为排气迟闭角，一般为1030。这样，整个排气过程中，排气门开启持续时间的曲轴转角，即排气持续角为180，如图3-2所示
6、。图3-2 排气相位图 学习任务1 发动机配气机构概述 3）气门重叠与气门叠开角 由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开始、活塞处于上止点附近时，进、排气门同时开启，这种现象称为气门重叠。进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角，称为气门重叠角。气门重叠角的大小为，如图3-2所示。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。气门重叠期间进气管、汽缸、排气管连通起来，可以利用气流压力差和惯性清除汽缸内残余废气，增加进气量。非增压发动机的进、排气门重叠角一般为2060，若气门重叠角过大，很可能会引
7、起废气倒流入进气管的现象。学习任务1 发动机配气机构概述 3充气效率 1）充气效率的概念 发动机换气过程中，新鲜混合气或空气充满汽缸的程度，用充量系数（?c）来表示。充量系数是衡量不同发动机性能和进气过程完善程度的重要指标，又称充气效率和容积效率。所谓充量系数就是指发动机每缸每循环实际吸入汽缸的新鲜空气质量（M）与进气状态下理论计算充满汽缸工作容积的空气质量（M0）比值。学习任务1 发动机配气机构概述 充气效率越高，表明进入汽缸内的新鲜空气或可燃混合气质量越多，燃烧混合气可能发出的热量越大，发动机的功率越大。对一定容积的发动机而言，进气质量与进气终了的温度和压力有关，进气的温度越低和压力越高，
8、则进气质量越大，充气效率越高。但由于进气系统对气体造成阻力使进气终了时的汽缸内压力下降，又因为上一轮循环中残余的高温废气，使进气终了气体温度升高，实际进入气体的质量总小于在一般状态下的充满汽缸气体的质量。也就是说，充气效率总小于1，一般为0.80.9。学习任务1 发动机配气机构概述 2）充气效率的影响因素 （1）残余废气量。发动机每个工作循环残余废气量的多少，可用残余废气系数来衡量，残余废气系数是指每循环进气过程结束时，缸内残余废气量与每循环实际进入缸内的新鲜充量之比（质量或体积比）。发动机缸内的残余废气系数与其压缩比、进气压力、配气正时等有关。汽油机的压缩比低，进气有节流，气门重叠角较小，所
9、以残余废气系数较高，通常在7%20%。柴油机由于压缩比高，气门重叠角大，没有进气节流，所以残余废气系数小，增压柴油机更低。（2）进气门关闭时汽缸内的压力。进气门关闭时汽缸内压力越高，说明此时汽缸内的气体密度越大，一定体积条件下气体密度越高，气体的质量也就越大。因此，进气门关闭时汽缸内的压力越高充气效率就越高。学习任务1 发动机配气机构概述 （3）进气门关闭时汽缸内气体温度。进气门关闭时汽缸内温度越高，说明此时汽缸内的气体密度越小，一定体积条件下气体密度越小，气体的质量也就越小。因此，进气门关闭时汽缸内的温度越高充气效率就越低。（4）进排气相位角。进排气相位角会影响换气质量，其中气门重叠角直接影
10、响燃烧室的扫气，最终影响残余废气量及充气效率。合理的进气相位角有利于减小残余废气系数，提高充气效率。（5）压缩比。压缩比是影响发动性能的重要参数之一，压缩比越高残余废气量就越少，充气效率就越高。但压缩比过高容易引起爆燃。（6）进气状态。外界大气的气体压力和温度将直接影响充气量的多少，进气温度越低和压力越高，则进气质量越大，充气效率越高。学习任务1 发动机配气机构概述 3）提高充气效率的措施 （1）降低排气系统的阻力损失，以减小汽缸内的残余废气系数。（2）减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，以降低进气终了时的充量温度。（3）遵循合理的配气正时和气门升程规律。（4）采用增压技术。（5）采用可
11、变配气相位技术。（6）采用可变气门升程技术。（7）降低进气系统的阻力损失，提高汽缸内进气终了时的压力，具体技术措施如下。采用较大的进气流通截面积。采用光滑的进气管道壁面。减小进气截面的突变和转弯角度。尽量采用圆形截面进气管道。学习任务1 发动机配气机构概述二、任务实施下面以大众EA211发动机为例来进行发动机进排气系统部件的认知。1准备工作（1）准备上汽大众朗逸轿车1辆，大众EA211发动机1台。（2）准备1套车辆室内外防护件套。（3）常用工具1套。2注意事项（1）禁止私自起动车辆。（2）按安全操作规程使用举升机。（3）放置车轮挡块，防止车辆溜动。学习任务1 发动机配气机构概述 3操作步骤 （
12、1）将学生分成两个实训小组，每组确定一名组长。（2）集体观看四冲程发动机换气过程视频。（3）按照以下工作任务单的引导，完成发动机进排气系统的认知。本次实训所用的发动机型号是什么?您所看到的发动机系统部件有哪些?请对照发动机实物说出并指示发动机的进气流通路径?对照实物指出哪些部件会影响发动机的充气效率?您所看到的发动机系统部件有哪些?请对照发动机实物说出并指示发动机的废气排放流通路径?对照实物指出哪些部件会影响发动机的残余废气量?（4）完成实训任务后，对工作过程进行自我评价，提交实训工作单，接受指导老师的技能考核。（5）整理并清洁工作场所，清点和收拾所用工具、设备、资料，交回实训室。学习任务1
13、发动机配气机构概述 三、评价与反馈 1自我评价 （1）通过本学习任务的学习你是否已经知道以下问题：发动机的进气过程是怎样的?发动机的排气过程是怎样的?发动机的进气系统部件有哪些?发动机的排气系统部件有哪些?（2）影响发动机换气质量的部件有哪些?（3）通过本学习任务的学习，你认为自己的知识和技能还有哪些欠缺?签名：_ _年_月_日 学习任务1 发动机配气机构概述 学习任务1 发动机配气机构概述 四、技能考核标准（表3-2）学习任务2 配气机构构造与检修学习目标知识目标 1能正确叙述配气机构的功能和分类；2能正确描述配气机构的主要部件结构与工作原理。技能目标 1能规范对配气机构主要部件进行检修；2
14、能规范对配气机构正时链或皮带进行装配。建议课时 24课时。学习任务2 配气机构构造与检修 一、理论知识准备 1配气机构的功用 配气机构的功用是按照发动机每一个汽缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各汽缸的进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气或空气，柴油机为空气）得以及时进入汽缸，废气得以及时从汽缸排出。在压缩与做功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。配气机构的结构参数和形式要有利于减少进气和排气阻力，而且进、排气门的开启时刻和延续的开启时间比较适当，使进气和排气都尽可能充分，以得到较大的功率转矩和较好的排放性能。学习任务2 配气机构构造与检修 2配气机构的类型 1）按气门的
15、布置形式分类 （1）气门顶置式配气机构。气门顶置是目前应用最广泛的一种配气机构形式，如图3-3所示。进气门和排气门都倒挂在汽缸盖的燃烧室顶上。当汽缸需要换气时，凸轮轴上的凸轮通过气门传动组件向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩，气门开启。当凸轮轴上的凸轮转过挺柱以后，气门在弹簧张力的作用下逐渐关闭。压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。图3-3 气门顶置式配气机构 学习任务2 配气机构构造与检修 （2）气门侧置式配气机构。如图3-4所示，气门侧置式配气机构的气门头部向上，布置于缸体一侧，气门开启时向上运动。这种机构形式的配气机构具有结构简单、造价低、维修方便等优点。但由于其气门侧置造
16、成燃烧室结构不紧凑，进气道拐弯多，进气阻力大，导致发动机动力性与高速性较差、经济性不高。目前，这种配气机构已趋于淘汰。图3-4 气门侧置式配气机构 学习任务2 配气机构构造与检修 2）按凸轮轴的布置形式分类 凸轮轴的布置形式根据凸轮轴在机体中安装位置的不同，分为下置式、中置式和顶置式三种，如图3-5所示。图3-5 凸轮轴布置形式 学习任务2 配气机构构造与检修 （1）下置式。凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。大多数载货汽车和大中型客车的发动机都采用这种结构形式。气门组由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片等组成。气门传动组由凸轮轴、凸轮轴正时齿
17、轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等组成。（2）中置式。凸轮轴位于汽缸体的上部，为了减小气门传动机构的往复运动的质量，对于高转速的发动机，可将凸轮轴的位置移到汽缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮惰轮。（3）顶置式。凸轮轴布置在汽缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动的质量大为减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低，因此，它适用于高速强化发动机。学习任务2 配气机构构造与检修 3）按凸轮轴传动方式分类 按照凸轮轴传动形式可分为链传动、齿形带传动和齿轮传动三种，如图3-6所示。四冲程发动
18、机每完成一个工作循环，曲轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为21。齿轮传动的优点是传动的准确性和可靠性好，但是噪声较大。链传动的优点是传动阻力小，可靠性高，但是噪声也大，需要润滑。齿形带传动的优点是噪声小，无须润滑，但是寿命略差。学习任务2 配气机构构造与检修图3-6 凸轮轴传动方式 学习任务2 配气机构构造与检修 4）按气门数分类 按发动机每缸气门数量的不同，可分为二气门、三气门、四气门、五气门配气机构，如图3-7所示。图3-7 发动机气门数 学习任务2 配气机构构造与检修 3气门间隙 发动机工作时，配气机构零部件由于受热温度升高产生热膨胀，如
19、果运动件之间在冷态时没有间隙或间隙过小，热态时由于运动件受热膨胀，容易引起气门关闭不严，使发动机在压缩和做功行程漏气，导致功率下降，严重时还会造成起动困难。为消除这种现象，通常发动机冷态装配时，在气门与传动机构中留有适当的间隙，以补偿受热后的热膨胀量，这一间隙通常称气门间隙，如图3-8所示。图3-8 气门间隙 学习任务2 配气机构构造与检修 气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据实验确定。进气门的间隙一般为0.250.30mm，排气门由于温度高，一般为0.300.35mm。如果间隙过小，发动机在热态可能关闭不严而漏气，使发动机功率下降。如果间隙过大，则使气门有效升程减少，使实际进气充量系数下降，
20、此外还加大了传动件之间的冲击，使配气机构噪声增大。使用液力挺柱的发动机，挺柱的长度能自动变化，补偿气门的热膨胀量，所以不需要预留气门间隙，同时也减小了配气机构的振动、噪声，也因此被广泛用在发动机中。学习任务2 配气机构构造与检修 4配气机构的工作过程 如图3-9所示，以凸轮轴上置式配气机构为例说明配气机构的工作过程。图3-9 配气机构工作过程 学习任务2 配气机构构造与检修 （1）凸轮轴凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高，气门处于关闭状态。（2）当凸轮轴转动时，凸轮凸起部分与挺柱接触，将挺柱压下，挺杆推动气门克服气门弹簧力使气门打开。（3）当凸轮轴继续转动，凸轮凸起部分转过挺柱后又恢复凸轮基
21、圆与挺柱接触。凸轮不再驱动挺柱，气门在弹簧张力作用下，开度逐渐减小，直至关闭，恢复到关闭状态。从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组的作用而完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的，气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧为气门关闭积蓄能量。学习任务2 配气机构构造与检修 二、任务实施 下面以大众EA211发动机配气机构为例来说明正时皮带拆装的方法。1准备工作 （1）准备发动机台架，准备润滑油、擦拭纸、清洁剂。（2）准备常用工具，专用工具固定曲轴皮带轮扳手S3415、固定卡具CT80009、曲轴垫圈T10368、定位扳手T10172、凸轮轴固定工
22、具T10477、30mm特殊扳手、T10499、13mm环形扳手、T10500。2技术要求与注意事项 （1）正确使用专用工具。（2）曲轴螺栓拆开或松动时，禁止转动曲轴，以免顶气门。（3）拆卸正时皮带前，用记号笔标出其运行方向。学习任务2 配气机构构造与检修 3操作步骤 1）拆卸 （1）用S3415及CT80009固定曲轴皮带轮，用Hazet 6294-1将其螺栓拆除，如图3-10所示。图3-10 拆卸曲轴皮带轮 学习任务2 配气机构构造与检修 （2）将T10368套入螺栓中并拧入曲轴皮带轮孔中，按顺序拆下凸轮轴罩盖、曲轴前罩盖、中间罩盖。（3）如图3-11所示，用T10172固定进气凸轮轴皮带
23、轮，拧松固定螺栓1，并用同样的方法拧松排气凸轮轴。图3-11 正时齿形带拆卸 学习任务2 配气机构构造与检修 （4）皮带轮的固定螺栓，此两个凸轮轴正时皮带的固定螺栓松开一圈，如图3-11所示；松开张紧轮固定螺栓1，用T10499松开偏心张紧轮2。（5）将正时齿形带拆下。2）装配 （1）拆下第一缸火花塞，放入长条形工具（如螺丝刀），旋转曲轴，找到曲轴的第一缸上止点大概位置。然后顺时针转动曲轴，使其转过第一缸上止点270左右。（2）将缸体上用于密封“1缸上止点”孔的锁定螺栓拧出，装入T10340并以30Nm的力矩拧紧。然后将曲轴沿顺时针方向转动，至限位位置。学习任务2 配气机构构造与检修 （3）用
24、凸轮轴定位工具T10477将凸轮轴固定在上止点位置，如图3-12所示。图3-12 正时带拆卸 学习任务2 配气机构构造与检修 （4）更换凸轮轴皮带轮固定螺栓，并将其拧上，但不要拧紧，使凸轮轴皮带轮能在凸轮轴上转动，但不能晃动。（5）安装张紧轮，使张紧轮的凸耳（如箭头所示）嵌入在汽缸盖的铸造孔内，如图3-13所示，张紧轮的固定螺栓用手拧紧。图3-13 正时带张紧轮 学习任务2 配气机构构造与检修 （6）按下列顺序装上齿形带：曲轴齿形带轮、张紧轮、排气凸轮轴皮带轮、进气凸轮轴皮带轮、导向轮。（7）用T10499将张紧轮的偏心轮2沿顺时针方向转动，直到指示针3位于缺口右侧10mm处（目的是使皮带绷紧
25、），接着逆时针转动偏心轮2，直到指示针3正好位于缺口中间。将偏心轮2保持在该位置上同时用T10500拧紧固定螺栓1，如图3-14所示。图3-14 正时带张紧 学习任务2 配气机构构造与检修 （8）用T10172/2和T10172将凸轮轴皮带轮的固定螺栓1、2拧紧至50Nm，拧紧此2螺栓的反作用力，必须由T10172/2和T10172承受。（9）拆卸T10477和T10340，并安装缸体上密封上止点孔的锁定螺栓。学习任务2 配气机构构造与检修 3）检查 （1）拆下1缸火花塞，放入长条形工具（如螺丝刀），旋转曲轴，找到曲轴的1缸上止点大概位置。然后顺时针转动曲轴，使其转过1缸上止点270左右。（2
26、）将缸体上用于密封“1缸上止点”孔的锁定螺栓拧出，装T10340并以30Nm的力矩拧紧。然后将曲轴沿顺时针方向转动，至限位位置。（3）T10494可以很容易地安装到凸轮轴的上止点位置，并能用固定螺栓轻易地拧到底，则正时调整正确，否则，需重新调整正时。（4）完成实训任务后，对工作过程进行自我评价，提交实训工作单，接受指导老师的技能考核。（5）整理并清洁工作场所，清点和收拾所用工具、设备、资料，交回实训室。学习任务2 配气机构构造与检修 三、评价与反馈 1自我评价 （1）通过本学习任务的学习你是否已经知道以下问题：配气机构的功用是什么?配气机构的类型及特点有哪些?配气相位的概念和作用是什么?配气机
27、构常见故障与诊断有哪些?（2）EA211发动机正时带拆装的专用工具有哪些?（3）EA211发动机正时带拆装的注意事项有哪些?（4）通过本学习任务的学习，你认为自己的知识和技能还有哪些欠缺?签名：_ _年_月_日 学习任务2 配气机构构造与检修 学习任务2 配气机构构造与检修 四、技能考核标准（表3-4）学习任务2 配气机构构造与检修 学习任务3 气门组构造与检修学习目标知识目标 1能正确说出气门组的主要组成部件；2能正确描述气门组主要部件的作用与工作原理；3能描述气门组常见的检修内容。技能目标 能规范对气门组进行拆装。建议课时 24课时。学习任务3 气门组构造与检修 一、理论知识准备 气门组主
28、要由气门、气门弹簧、气门锁片、气门导管、气门座等组成，如图3-15所示。气门是用来封闭汽缸和进气道的。气门由头部和杆身两部分组成，头部用来封闭进排气道。杆身用来在气门开闭过程中起导向作用。气门是气门组中最为重要的部件，分为进气门和排气门。通常情况下，进气门的直径要大于排气门，主要是为了增加进气量，来提高燃烧效率，从而获得更好的动力输出。图3-15 气门组的组成 学习任务3 气门组构造与检修 1气门 1）气门的工作条件 气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此，气门温度很高。其次，气门受气体力和气门弹簧力以及配气机构运动件的惯性力的作用，使气门落座时受到冲
29、击。再次，气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭，并在气门导管内作高速往复运动。此外，气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。2）气门材料 进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。学习任务3 气门组构造与检修 3）气门结构 汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门顶部和气门杆两部分构成，如图3-16所示。气门头部由气门顶部和密封锥面组成，而气门杆身尾端的结构主要取决于气门弹簧座的固定方式。图3-16 气门的结构 学习任务3 气门组构造与检修 气门顶部有平顶、凹顶和凸顶等形状，如图3-17所示。目前应用最多
30、的是平顶气门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、排气门都可采用。图3-17 气门顶面 学习任务3 气门组构造与检修 气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。进、排气门的气门锥角一般均为45，只有少数发动机的进气门锥角为30，如图3-18所示。气门锥角使气门在关闭时有自动定位作用，能够挤掉接触面的沉积物，同时还能获得较大的压合力，提高密封性和导热性。气门杆是一个圆柱形的杆，一端与头部相连，另一端安装弹簧座。气门杆有较高的加工精度，其与气门导管保持合适的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。图3-18 气门锥角 学习任务3 气门组构造与检修
31、4）每缸气门数 现代高性能汽车发动机普遍采用每缸35个气门，其中尤以四气门发动机为数最多。四气门发动机每缸2个进气门，2个排气门。其突出的优点是气门流通面积大，进气充分排气彻底，提高发动机的转矩和功率。其次是每缸4个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。学习任务3 气门组构造与检修 2气门导管 气门导管的作用是起导向作用，保证气门做直线运动，使气门与气门座能正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与汽缸体之间起导热作用，如图3-19所示。气门导管的工作温度较高，约200，气门杆在其中运动，仅靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑，易磨损，所以气门导管大多数
32、是用灰铸铁、球墨铸铁等制造的。气门导管外圆柱面经过机加工后压入汽缸盖，为了防止气门导管在使用中松脱，有的发动机气门导管用卡环定位。气门杆与气门导管之间有0.050.12mm间隙，使气门杆能在导管中自由运动。图3-19 气门导管 学习任务3 气门组构造与检修 3气门座 气门座的作用是防止气门直接撞击汽缸盖而引起汽缸盖过度磨损，并接受气门传来的热量，依靠其内锥面与气门锥面紧密贴合来密封汽缸。对于铸铁缸盖，气门座通常直接在缸盖上镗出，如图3-20所示。该种气门座散热效果好，耐高温，但不耐磨，不便修理。而对于铝质缸盖，通常在缸盖上镶嵌气门座，如图3-21所示。气门座材料应采用在工作温度下塑性变形较小而
33、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。学习任务3 气门组构造与检修图3-20 整体式气门座图3-21 镶嵌式气门座 学习任务3 气门组构造与检修 4气门弹簧 气门弹簧的作用是保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合，防止气门在发动机振动时发生跳动，破坏其密封性，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，其材料为高碳锰钢冷拔钢丝，加工后热处理，钢丝表面要磨光、抛光或用喷丸处理。为了防止生锈，表面镀锌。气门弹簧的一端支承在汽缸盖或汽缸体上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。许多发动
34、机的气门弹簧采用等螺距圆柱形螺旋弹簧，如图3-22a）所示。但由于等螺距气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧容易发生共振，造成气门反跳，严重时甚至会使弹簧折断。因此，为防止共振的发生，有些发动机采用变螺距气门弹簧、双气门弹簧或锥形气门弹簧等。学习任务3 气门组构造与检修图3-22 气门弹簧 学习任务3 气门组构造与检修 （1）变螺距气门弹簧。还有一些高性能汽油机采用变螺距气门弹簧。变螺距气门弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振，如图3-22b）所示。（2）双气门弹簧。高速发动机多数是一个气门有同心安装的内、外两个气门弹簧，如图3-22c）所示。这样能提高气门弹簧工
35、作可靠性，即不但可以防止共振，而且当一个弹簧折断时，另一个还可维持工作。此外还能使气门弹簧的高度减小。当装用两个气门弹簧时，弹簧圈的螺旋方向应相反，这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。（3）锥形气门弹簧。锥形气门弹簧的外形结构呈锥形，其刚度和固有振动频率是沿弹簧轴线方向变化的，因此，可以消除发生共振的可能性，如图3-23所示。图3-23 锥形气门弹簧 学习任务3 气门组构造与检修 5气门锁片 气门锁片位于气门尾部，其作用是固定气门，防止气门脱落掉入汽缸。它通常和上气门弹簧座配合使用。气门锁片内表面有多种形状，相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁片槽，如图3-24所示。图3-24 气门
36、锁片 学习任务3 气门组构造与检修 6气门检查 发动机工作时，气门受冲击性交变载荷较大，当气门跳动或气门间隙过大时，载荷将显著增加，而导致气门杆及气门头部变形、漏气或严重磨损。气门常见损坏形式有：气门及气门座工作面磨损和烧蚀、气门杆弯曲和磨损、气门杆端面磨损、气门杆与导管配合松旷及积炭等。学习任务3 气门组构造与检修 1）气门外观检查 检查气门是否有以下状况，如图3-25所示。（1）气门锥角部位点蚀。（2）气门边缘厚度不足。（3）气门杆弯曲。（4）气门杆点蚀或严重磨损。（5）气门锁片槽磨损。（6）气门杆端面磨损。图3-25 气门损坏形式 学习任务3 气门组构造与检修 2）气门杆弯曲度和气门头部
37、跳动检查 气门杆弯曲度和气门头部跳动量可用百分表来测定，如图3-26所示。清除气门积炭并将气门擦净，将气门杆支承在V形块上，然后分别用百分表测量气门杆中部和气门头部。安装百分表，转动气门一圈，两只百分表的最大读数与最小值之差分别为弯曲度和气门头部跳动量。若气门杆弯曲度或气门头部跳动量超过规定范围，则应更换气门。图3-26 气门杆弯曲度和头部跳动量检测 学习任务3 气门组构造与检修 3）气门杆磨损检查 气门杆磨损会使气门杆与导管孔的间隙增大，导致气门关闭不严而漏气，高温废气通过导管孔间隙，使气门及导管过热，加速它们的磨损，并可能使气门卡死。用外径千分尺在气门杆上、中、下三个部位分别测量气门杆圆周
38、四个点的磨损程度，如图3-27所示，将测量的尺寸与标准值比较，若超过规定范围，则更换气门。图3-27 气门杆磨损检测 学习任务3 气门组构造与检修 7气门弹簧检查 气门弹簧的检查包括自由长度检查、垂直度检查和弹簧弹力检查。气门弹簧的自由长度可用游标卡尺测量，若超过规定范围应更换气门弹簧。气门弹簧垂直度可用直角尺进行测量，如图3-28所示。若气门弹簧轴线垂直度或弹簧外径的垂直偏差超过规定范围，应更换气门弹簧。图3-28 气门弹簧垂直度检测 学习任务3 气门组构造与检修 气门弹簧的弹力应在专用弹簧检验仪上进行检查，如图3-29所示。用专用弹簧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
39、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。图3-29 气门弹簧弹力检查 学习任务3 气门组构造与检修 二、任务实施 下面以大众EA211发动机为例说明气门组拆装方法。1准备工作 （1）准备发动机汽缸盖、拆装桌、常用工具、气门拆装钳、小一字螺丝刀、专用工具3047A和3121。（2）准备润滑油脂、毛巾、手套、清洁剂。2技术要求与注意事项 （1）操作过程中防止弹簧弹出。（2）气门、油封、液力挺柱不能互换。学习任务3 气门组构造与检修 3操作步骤 1）拆卸 （1）将汽缸盖可靠放置在工作台上，并垫上毛巾。（2）拆下凸轮轴。（3）取出各缸的液力挺柱（注意：拆卸时在液力挺柱上做好标记，不
40、能互换）。（4）用气门弹簧钳压下气门座，取出气门锁片。（5）慢慢松开气门弹簧钳，取出气门弹簧，按顺序摆放好。（6）取出各缸的进、排气门（注意：拆卸时气门需要做好记号，按顺序摆放）。（7）用专用工具3047A取出气门油封，如图3-30所示。图3-30 取出气门油封 学习任务3 气门组构造与检修 （8）用专用工具3121取出气门导管，如图3-31所示。图3-31 取出气门导管 学习任务3 气门组构造与检修 2）装配 （1）安装气门导管。将气门导管涂上机油后用专用工具从凸轮轴一侧压入汽缸盖，并且要压到规定位置。注意：安装气门导管前应检查座孔和导管是否合格；导管安装为过盈配合，用专用工具3121压入。
41、（2）安装气门油封。此时要检查气门油封规格是否符合要求。（3）安装气门。安装气门前要在气门杆上涂上机油，检查气门是否符合规格要求，在安装的时候注意不要把进、排气门的位置装错位，如果使用的是原车的旧气门，则要注意各缸的气门不可互换。（4）装入气门弹簧，安装前检查气门弹簧的高度是否符合要求，是否有变形、裂纹和折断损坏的现象。学习任务3 气门组构造与检修 （5）装入气门弹簧垫片。（6）用专用工具压下气门弹簧垫（注意：在安装前应检查弹簧垫、锁片是否有磨损、变形、裂纹等损坏情况，安装新的锁片时应检查规格是否符合要求）。（7）装入弹簧锁片。（8）装液力挺柱时，要注意液力挺柱不可互换。（9）完成实训任务后对
42、工作过程进行自我评价，提交实训工作单，接受指导老师的技能考核。（10）整理并清洁工作场所，清点和收拾所用工具、设备、资料，交回实训室。学习任务3 气门组构造与检修 三、评价与反馈 1自我评价 （1）通过本学习任务的学习你是否已经知道以下问题：气门组的主要组成部件有哪些?气门组主要组成部件的作用与原理是什么?气门的主要检修内容有哪些?如何进行气门座的研磨?如何进行气门密封性的检查?（2）发动机气门组拆装的工具有哪些?（3）发动机气门组拆装的注意事项有哪些?（4）通过本学习任务的学习，你认为自己的知识和技能还有哪些欠缺?签名：_ _年_月_日 学习任务3 气门组构造与检修 学习任务3 气门组构造与
43、检修 四、技能考核标准（表3-6）学习任务4 气门传动组构造与检修学习目标知识目标 1能正确叙述气门传动组的功用；2能正确叙述气门传动组部件的结构与工作原理；3能正确说出凸轮轴外观检查的内容。技能目标 1能规范对凸轮轴弯曲度与磨损量进行检测；2能规范对凸轮轴轴向间隙进行检测。建议课时 24课时。学习任务4 气门传动组构造与检修 一、理论知识准备 气门传动组件主要包括凸轮轴及其传动机构、挺柱、推杆和摇臂机构等零部件。它的作用是按照发动机工作循环和点火次序开启或关闭气门，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙，如图3-32所示。图3-32 气门传动组 学习任务4 气门传动组构造与检修 1凸轮轴 凸
44、轮轴是气门传动组中的主要部件，其作用是驱动气门组件并控制气门的开闭及其升程的变化规律。凸轮轴通过轴承支承在汽缸盖上，凸轮轴由发动机前部的正时齿轮、正时链条或正时齿形带驱动。凸轮轴上有许多油孔，用来润滑凸轮和气门组件。在四冲程发动机上，由于凸轮轴驱动齿轮的齿数是曲轴正时齿轮齿数的2倍，所以凸轮轴的转速是曲轴转速的1/2。学习任务4 气门传动组构造与检修 1）凸轮轴构造 凸轮轴的主体是一个与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面有若干个凸轮，用于驱动气门，如图3-33所示。凸轮轴的一端是轴承支撑点，另一端与驱动轮相连接。凸轮的侧面呈鸡蛋形，其设计的目的在于保证汽缸充分地进气和排气，具体来说就是在尽可能短
45、的时间内完成气门的开、闭动作。另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击，否则，就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其他严重后果。因此，凸轮和发动机的功率、转矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。学习任务4 气门传动组构造与检修图3-33 顶置式凸轮轴结构 学习任务4 气门传动组构造与检修 2）凸轮轴分类 按凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴两种。（1）单顶置凸轮轴。单顶置凸轮轴在汽缸盖上用一个凸轮轴，直接驱动进、排气门，它具有结构简单，适用于高速发动机，如图3-34所示。一般采用的中置凸轮轴，即凸轮轴在汽缸侧面，由正时齿轮直接
46、驱动。为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动，必须使用气门推杆来传递动力。这样，往复运动的零件较多，惯性质量大，不利于发动机高速运动。而且，细长的推杆具有一定的弹性，容易引起振动，加速零件磨损，甚至使气门失去控制。图3-34 单顶置凸轮轴 学习任务4 气门传动组构造与检修 （2）双顶置凸轮轴。双顶置凸轮轴是在缸盖上装有两个凸轮轴，一个用于驱动进气门，另一个用于驱动排气门，如图3-35所示。采用双顶置凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高，特别适用于气门V形配置的半球形燃烧室，也便于和四气门配气机构配合使用。图3-35 双顶置凸轮轴 学习任务4 气门传动组构造与检修 3）凸轮轴润滑 凸轮轴在发动
47、机工作时高速旋转，凸轮轴轴颈与轴承以及凸轮与挺柱间的摩擦都需要良好的润滑。凸轮轴内部加工有润滑油道，轴颈加工有润滑油孔，润滑系统主油道的润滑油进入凸轮轴内部油道，从润滑油孔处流出，对凸轮轴轴颈和凸轮轴轴承进行润滑，如图3-36所示。对于凸轮轴轴承处的润滑，轴承间隙对润滑效果影响很大。如果间隙过大，润滑油就会从轴承间隙中泄漏出来，造成轴颈处润滑不良。图3-36 凸轮轴的润滑 学习任务4 气门传动组构造与检修 4）凸轮轴传动 凸轮轴与曲轴之间的常见传动方式包括链传动式、齿形带传动式以及齿轮传动式。（1）链传动式。链传动常见于顶置凸轮轴与曲轴之间，但其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动，如图3-37所示
48、。链条一般为滚子链，工作时，应保持一定的张紧度，不使其产生振动和噪声，为此，在链传动机构中装有导链板并在链条松边装有张紧器。图3-37 链传动式 学习任务4 气门传动组构造与检修 （2）齿形带传动式。齿形带传动式多用于上置式凸轮轴的传动，如图3-38所示，齿形带式传动与齿轮和链传动相比，具有噪声低、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确正时要求的传动。为了确保传动可靠，齿形带保持一定张紧力，为此，在齿形带传动机构中也设置张紧器。图3-38 齿形带传动式 学习任务4 气门传动组构造与检修 （3）齿轮传动式。下置凸轮轴和中置凸轮轴与曲轴之间的传动大多采用圆柱形
49、正时齿轮传动，如图3-39所示。一般从曲轴到凸轮轴只需要一对齿轮传动，如果传动齿轮直径过大，可以再增加一个中间惰轮。为了啮合平稳并降低工作噪声，正时齿轮大多采用斜齿轮。图3-39 齿轮传动式 学习任务4 气门传动组构造与检修 5）凸轮轴升程 凸轮升程通常指相对于凸轮轴轴线来讲，凸轮顶尖上升到最高点与下行到最低点之间的距离，如图3-40所示。凸轮升程越大，就意味着在进气行程中进入汽缸的混合气就越多，发动机的功率就越大；在排气行程中排出的废气也会更彻底。有些发动机的进排气凸轮轴升程、规格相同，进排气凸轮轴可以互换使用。但是如果发动机的进排气凸轮轴升程不同，则进排气凸轮轴规格也不会相同，因此，进排气
50、凸轮轴不能互换。图3-40 凸轮 学习任务4 气门传动组构造与检修 6）整体式凸轮轴 整体式凸轮轴是将凸轮轴与罩壳集成为一体，其由铝合金压铸而成并且与两个凸轮轴一起形成一个不可分的模块。也就是说，不能单独更换凸轮轴或罩壳，如图3-41所示。为了降低摩擦，每个凸轮轴上承受齿形带传动装置最大负荷的第一个轴承是向心球轴承。另外，凸轮轴箱还用于固定凸轮轴调节阀N205、霍尔传感器G40以及曲轴箱通风止回阀。学习任务4 气门传动组构造与检修图3-41 整体式凸轮轴 学习任务4 气门传动组构造与检修 2气门挺柱 挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向
