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1、汽车发动机构造与维修一体化教程,01,项目一 配气机构的检修,学习目标,汽车组成,引导问题一 汽车身份证VIN码的含义是什么？,第1位：生产国家（地区）代码,LSGTC52M08Y100211,表示：LSG上海通用；TC车型；5三厢4门；2手动安全带带前气囊；M发动机类型；0工厂校检码；82008年；Y装配工厂；Y代表烟台；100211生产序号。,汽车身份证VIN码在车上的位置,引导问题二 发动机主要有哪些类型？,汽车发动机是汽车的动力源，被喻为汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。将液体燃料或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，热能再转变为机械
2、能，又称内燃机。,1.按活塞的运动方式分类,2.按所用燃料分类,3.按点火方式分类,4.按冲程数分类,内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈（720），活塞在汽缸内上下往复运动四个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机。而把曲轴转一圈（360），活塞在汽缸内上下往复运动两个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。,图1-7 四冲程汽油机的工作原理示意图,5.按冷却方式分类,图1-8 水冷发动机,图1-9 风冷发动机,6.按汽缸数分类,图1-10 多缸发动机,图1-11 单缸柴油机,7.按汽缸的排列形式
3、分类,图1-12 直列发动机,图1-13 V型发动机,图1-14 对置发动机,图1-15辐射式发动机,8.按进气系统是否采用增压方式分类,图1-16 自然吸气式发动机,图1-17 强制进气式发动机,作业,1、汽油机与柴油机的优缺点。2、水冷发动机与风冷发动机的优缺点。3、简述四冲程发动机的工作原理。,引导问题三 发动机维修中主要有哪些专业术语？,下止点：活塞顶离曲轴中心最小距离时的位置称为下止点(BDC)。,活塞行程：活塞运行在上下两个止点间的距离称为活塞行程，一般用S表示。,冲程：活塞完成一个行程的过程叫冲程。,曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。,上止点
4、：活塞顶离曲轴中心最大距离时的位置称为上止点(TDC)。,燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间，一般用Vc表示。,工作容积：活塞从上止点运行到下止点所让出的容积，一般用VH表示。,总容积：活塞位于下止点时，活塞顶上方的容积，一般用VA表示，VAVcVH。,压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。,工作循环：汽车的每一个工作循环包括进气、压缩、做功和排气过程，即完成进气、压缩、做功和排气四个过程叫一个工作循环。,压缩比过大的后果,发动机排量：多气缸发动机，各气缸工作容积之和，叫发动机排量，一般用VL表示。,引导问题四 发动机主要性能指标有哪些？,动力性指标指发动机通过曲轴对外做功的能力，
5、包括有效转矩、有效功率等。,1.动力性,是指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的可使用的转矩，即克服摩擦、驱动附件等损失后曲轴对外输出的净转矩，通常用Te 表示，单位N/m。,有效转矩,有效功率,是指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的可使用的功率，通常用Pe 表示，单位为kW。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测出有效转矩和曲轴转速后，用如下公式计算：Pe=Ten。,2.燃油消耗率,是指单位有效功率的燃油消耗量，即发动机每发出1kW 有效功率在每小时内所消耗的燃油质量，通常用表示，单位为g/kWh,燃油消耗率,有效燃油消耗率越小，标示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，经济型越好。,引导问题
6、五 发动机特性？,发动机的有效转矩Te，有效功率Pe，有效燃油消耗率ge 等主要性能指标随其运转工况（负荷、转速）变化的关系称为发动机的特性，随发动机转速变化的关系称为发动机的速度特性，而随负荷变化的关系称为发动机的负荷特性。,图1-19 速度特性,图1-20 工况与负荷示意图,作业,1、简述什么叫排量？2、简述什么叫压缩比？3、简述什么较有效转矩？,引导问题六 配气机构的作用和类型是什么？,按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜混合气及时地进入气缸，废气得以及时地排出气缸。,配气机构的作用？,1.按凸轮位置分有凸轮轴顶置式、凸轮轴下置式和凸
7、轮轴中置式,2.按传动方式分有链条传动、齿形带传动和齿轮传动,1、齿轮传动：凸轮轴下置、中置式配气机构大多数采用圆柱正时齿轮传动。斜齿轮(啮合平稳、减小噪声和磨损)2、链传动：工作可靠性和耐久性不如齿轮传动3、同步带传动：减小噪声、减小结构质量、降低成本,3.按每缸气门数目分有二气门、三气门、四气门和五气门,4.根据凸轮轴数目分有单凸轮轴式配气机构（SOHC）和双凸轮轴式配气机构(DOHC)。,5.根据气门驱动方式分为摇臂式、摆臂式、直接驱动等。,中间支点摇臂式顶置凸轮轴,末端支点摆臂式顶置凸轮轴,直接驱动式顶置凸轮轴,作业,1、配气机构的作用。2、链条传动、齿形带传动和齿轮传动的优缺点,引导
8、问题七 配气机构有哪些部件组成？,气门式配气机构由气门组和气门传动组（气门驱动机构和凸轮轴传动机构）两部分组成,图1-26配气机构的组成,1.气门组,气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧等零件。,气门工作条件,A、进气门570K670K，排气门1050K1200K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C、冷却和润滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。,气门要求：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,气门的结构,汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由头部、杆身和尾部组成(图1-8)。,气门顶面形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等(图1-9)。,图1-28气门,图1-29不同形状
9、的气门头部,平顶,球面顶,喇叭形顶,气门锥角,锥角作用：A、获得较大的气门座合压力，提高密封性。扩大导热面积，导热性能提高。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、在相同气门升程的条件下，气门锥度能使气流的通过断面面积增大、进气阻力降低，提高进气速度和进气量。避免气流拐弯过大而降低流速。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,装配前应将密封锥面研磨。,气门座锥角,气门座锥角是与气门锥角相适应的，以保证二者紧密座合，可靠地密封。气门座锥角通常为30（或）45。,气门干涉角定义,即气门的锥角比气门座的锥角小0.5 1。,气门干涉角的作用,1）减小二者之间的接触面积，提高了单位压力，加快了磨合速度，同
10、时也提高了密封性；2）可挤出二者之间的夹杂物，即具有自洁作用；3）在气体压力作用下产生弹性变形时，可趋向全锥面接触；4）防止加工时出现负干涉角，而使气门暴露在炽热燃气中的受热面积增加，使气门的热负荷增加。,气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给汽缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管传给汽缸盖，最终都被汽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，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。,图1-30气门锥角,杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向和散热作用。杆身与头部采用圆滑过渡连接，与气门导管保持较小的配合间隙。一些强化发动机为降低气门的质量和惯性力，常采用中
11、空的气门杆。为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，中空的气门内还填入部分钠以加强冷却。,图1-31 充钠排气门,气门尾端制有凹槽（锥形槽或环形槽），用以安装气门锁夹，并固定上气门弹簧座。,图1-32 气门尾端和气门锁夹,气门导管和气门座(圈)的结构,气门导管,气门座圈,气门导管,作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。,气门座,气门座概念：气缸盖(或气缸体)的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。,气门座,汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌
12、式气门座,气门座圈：,以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。,镶嵌式气门座特点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。,气门座圈,气门弹簧和气门弹簧座的结构,气门弹簧,气门弹簧类型,气门弹簧,功用：保证气门的回位。要求：合适的弹力、足够的刚度和抗疲劳强度,气门弹簧座,锁片,气门弹簧,气门油封是一个橡胶密封圈，既能密封气门导管，防止机油泄漏到汽缸内；又能够让极少量的机油流过橡胶密封圈，润滑气门杆和气门导管。,气门油封的作用？,气门旋转机构的结构和工作原理,在气门旋转机构壳体上有8个变深度的凹槽，凹槽内部装有钢球和复位弹簧。碟形弹簧安装在旋转机构壳体与
13、气门弹簧座圈之间。气门关闭时，碟形弹簧没有压紧在钢球上。钢球在复位弹簧的作用下位于凹槽的最浅处。气门开启时，气门杆尾端受到的压力传到碟形弹簧，使碟形弹簧变形并压紧在钢球上，钢球沿凹槽斜面滚动，带动旋转机构壳体和气门一起旋转一定的角度。,2.凸轮轴传动机构,凸轮轴正时标记,3.气门驱动机构,气门驱动机构要按照规定时刻(配气定时)和次序(点火次序)开启和关闭进、排气门，并保证一定的开度和升程。气门驱动机构包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和气门间隙调整螺钉等。,凸轮轴的结构,凸轮轮廓,挺柱的结构和分类,挺柱将凸轮推力传给推杆或气门，同时将侧向力经过挺柱导管传给汽缸体。挺柱一般用钢或铸铁制成，可分为机械挺
14、柱和液压挺柱。,(1)机械挺柱,各种机械挺柱,平面挺柱,球面挺柱,滚子挺柱,（2）液力挺柱,（3）摇臂的结构和作用,调节螺钉在推杆一侧,调节螺钉在气门一侧,摇臂的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长。短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉。长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。,摇臂的功用？,(4)摆臂的结构和作用,摆臂是单臂杠杆，支点在摆臂的一端，又称末端支点摇臂。摆臂的作用与摇臂相同，为减轻摩擦
15、和磨损，可将凸轮与摆臂的接触方式由滑动改为滚动。摆臂以摆臂支座为支点，在很多轿车上采用气门间隙自动补偿器代替摆臂支座。自动补偿器的结构和工作原理与液力挺柱相似。,（5）推杆的结构和作用,推杆将从凸轮轴和挺柱传来的运动传给摇臂，是传统配气机构中最容易弯曲的零件之一。要求有很大的刚度和纵向稳定性，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量做得短些。常采用硬铝合金、锻铝、无缝钢管等制成，两边的球头需经淬火和磨光，以保证其耐磨性。,引导问题八 气门间隙是指什么？,发动机工作时，气门等部件因温度升高而伸长，如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下由于气门等部件的受热膨胀引起气门关闭不严，造成汽缸
16、漏气，使功率下降。为此，通常在发动机冷态装配时气门驱动组与气门组之间必须留有适当的间隙，以补偿气门等受热后的膨胀量，该间隙称为气门间隙。,为何排气门间隙大于进气门间隙？,摇臂,气门间隙,气门杆,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调整调节螺钉,如果间隙过小，发动机在热态下可能发生漏气，导致功率下降甚至气门烧坏。如间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间将产生撞击，响声，而加速磨损，同时也会使得气门开启的持续时间减少，气缸的充气及排气情况变坏。,气门间歇过大或过小会造成什么样？,引导问题九 进、排气门按照何种规律运行？,进、排气门开启和关闭的时刻，直接影响汽缸内新鲜空气的充人和燃烧后废气的排出，改
17、变发动机的充气效率，直接影响发动机的动力性、经济性等指标。进、排气门的开启时刻和开启持续时间用曲轴转角表示，就称为配气相位，通常用环形图表示，即配气相位图,上止点,下止点,1、进气门的配气相位(1)进气提前角(2)进气迟后角(3)进气持续角：180+,配气相位理论上，进气门在上止点时开，下止点时关。由于发动机转速很高，活塞每一行程历时相当短，在这样短的时间内换气，势必使进气不足，导致发动机功率下降，故发动机进气门实际开闭时刻不在上、下止点，而是在上止点前开，在下止点后关。,提前开和迟后关的目的进气门在上止点前提前开是保证进气行程开始时，气门已大开，使新鲜气体能顺利的充入气缸。进气门在过了下止点
18、迟后关是由于当活塞到下止点时，缸内压力仍低于大气压，压缩开始活塞上移速度又较慢，故仍可用气流惯性和压差继续进气，故过了下止点后再关闭，有利于更好进气，从而提高了发动机功率。,2、排气门的配气相位(1)排气提前角(2)排气迟后角(3)排气持续角：180+,配气相位 理论上，排气门在下止点时开，上止点时关。发动机排气门实际开闭时刻不在下、上止点，而是在下止点前开，上止点后关。排气门提前开的角度用表示，一般=4080；迟后关的角度用表示，=1040，这样排气门的配气相位为180。,提前开和迟后关的目的 排气门在下止点前提前开是为了利用作功行程后期缸内较高压力强迫废气排出，虽然损失一部分功，但对排气有
19、利，且转过下上点后活塞向外挤气阻力大大降低，又省了一部分功，也由于高温废气迅速排出，防止了发动机过热。当活塞到上止点时，缸内压力仍大于大气压。因此还可利用压差及排气气流惯性继续排气，故在上止点后再关闭，使废气尽可能排净，同样提高了发动机功率。,3、气门重叠角气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门重叠角：气门同时开启的角度（+）。,防止进、排气混流的措施 由于气门叠开，这就有可能造成进、排气混流，由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在短时间是不会改变流向的，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性。但当汽油机小负荷运转，进气管内压力很低时，就可
20、能出现废气倒流，新鲜气体排出气缸，使进气量减少。因此，防止进、排气混流的措施是选择合适的叠开角，即合适的配气相位。,对配气相位的要求 配气相位对发动机性能有很大影响，对于不同的发动机，由于结构形式、转速各不相同，因而配气相位也不相同。即使同一台发动机，随转速的不同，对配气相要求也不同，转速提高时，要求气门提前开启角和迟后关闭角增大，反之则要求减少。,复 习 思 考 题,一判断题（正确的打“”，错误的打“”）1气门间隙是指气门与气门座之间的间隙。（）2 在气门升程相同的情况下，气门锥角越大，气流通过断面越大。（）3 进气门头部直径通常要比排气门的大，而进气门锥角有时比排气阀的小。（）4 采用双气
21、阀弹簧时，两个弹簧的旋向必须相同。（）5 凸轮轴的转速比曲轴的转速快一倍。（）6 挺柱在工作时，既有上下往复运动，又有旋转运动。（）7 进气持续角等于进气门早开角和进气门晚开角之和。（）二选择题 1 顶置式气门的气门间隙的调整部位在（）。A挺柱上 B推杆上 C摇臂上 2曲轴正时齿轮与凸轮轴正时齿轮的传动比是（）。A1：1 B1：2 C2：l 3四冲程发动机的曲轴转速为3 000 rmin时，则同一气缸的进气门，在 lrnin内开闭的次数应该是（）。A3 000次 B1500次 C750次,三思考题 1.配气机构的功用是什么？按凸轮轴的安装位置分几种类型？2.说明气门的构造、类型。3.说明凸轮轴的构造、类型。4.侧置（中置）凸轮轴式配气机构与下置凸轮轴式配气机构相比有何异同？5.为什么在采用挺柱的发动机的配气机构中要留气门间隙？6.为什么在采用液压挺柱的发动机的配气机构中不留气门间隙？7.气门间隙过大或过小有何危害？在哪里调整与测量？8.什么是配气相位？对配气相位有什么要求？一般通过什么方法来改变配气相位？9.什么是气门间隙？为何留气门间隙？如何检查调整？,
