汽车发动机构造教案1

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活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文缩写词TDC表示。,2.下止点 ：活塞离曲轴回转中心最近处，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文缩写词BDC表示。,3.,活塞行程（,S,）：,上、下止点间的距离。,4.,曲柄半径（,R,） ：与连杆下端（即连杆大头）相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离（,mm,）。 显然，,S=2R,。曲轴每转一周，活塞移动两个行程。,5.,气缸工作容积,(,V,h,),：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积,(L),。,6.,燃烧室容积,(,V,c,),：,活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积,(L),。,7.,发动机排量,(,V,L,),： 发动机所有气缸工作容积之和（,L,）。,8.,气缸总容积,(,V,a,),：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积（,L,）。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和。,9.,压缩比（,）： 气缸总容积与燃烧室容积的比值，它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为7,10，柴油机的压缩比为15,22。,四冲程汽油机工作原理,1.,进气行程,活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上,腔容积增大，在真空吸力的作用,下，经过滤清的空气与汽油形成,混合气，经进气门被吸入气缸，,至活塞运动到下止点时，进气门,关闭，停止进气，进气行程结束。,2.,压缩行程,活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止,点时，压缩行程结束。气体压力,和温度同时升高，混合气进一步,混合，形成可燃混合气。此时，,气缸内压力为,600,1500kPa,温度,600,800K ,远高于汽油的点燃温,度,很容易点燃,3.,作功行程,压缩行程末，火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃,烧，气体产生高温、高压，推动,活塞由上止点向下止点运动，再,通过连杆驱动曲轴旋转向外输出,作功。,4.,排气行程,在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点,运动。废气在自身的剩余压力和,活塞的驱赶作用下，自排气门排,出气缸，至活塞运动到上止点时，,排气门关闭，排气行程结束。,小 结,1.,发动机自行运转之前需要外力完成进气和压缩两个冲程，通常用人力、电动机等带动发动机曲轴和运转。,2.,在四个冲程中只有作功冲程是活塞带动曲轴转动，其他三个冲程都是曲轴带动活塞运动 。,3.,在整个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。,一个工作循环曲轴旋转,720,（,2,圈）；活塞上、下运动四次（,4,个行程）。,4.,发动机着火的基本条件是,油,：,有油，混合气浓度合适。,电,：,能产生足够的火花,点燃可燃混合气。,气,：,气缸有足够压力。,点火正时,：,压缩冲程上止点前点火。,配气正时,：,定时将进、排气门开关,四冲程柴油机工作原理,四冲程柴油机工作原理,1.,进气行程,曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，,排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐增大，形成真空,度，在真空吸力作用下，新鲜空气被吸入气缸。,2.,压缩行程,曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启，,排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐减小，空气被压,缩，压力、温度升高。,3.,作功行程,压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内 的高压空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气，柴油自行着火燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，带动曲轴旋转作功。,4.,排气行程,在作功终了时，排气门被打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸。,第二节,发动机的主要性能指标及编号规则,一、主要性能指标,包括动力性指标,(,有效转矩、有效功率及升功率,),和经济性指标,(,有效燃油消耗率,),。,1.,有效转矩,发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩，用,M,e,表示，单位为,N,m,。,2.,有效功率,发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率，用,P,e,表示，单位为,kW,。,3.,升功率,在标定工况,(,标定功率、标定转速,),下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率称为升功率，用,P,L,表示，单位是,kW/L,。,4.,有效燃油消耗率,发动机在l h内持续发出l kW有效功率所消耗的燃油量，称为有效燃油消耗率，也称有效比油耗或有效耗油率，用,g,e,表示，单位是g(kW,h)。,二、国产内燃机型号编制规则,(1),汽油机,1E65F,： 表示单缸，二行程，缸径,65mm,，风冷通用型,4100Q-4,： 表示四缸，四行程，缸径,100mm,，水冷车用，第四种变型产品,TJ376Q,： 表示三缸，四行程，缸径,76mm,，水冷车用，,TJ,表示系列符号,CA488,： 表示四缸，四行程，缸径,88mm,，水冷通用型，,CA,表示系列符号,(2),柴油机,195,： 表示单缸，四行程，缸径,95mm,，水冷通用型,165F,： 表示单缸，四行程，缸径,65mm,，风冷通用型,6135Q,： 表示六缸，四行程，缸径,135mm,，水冷车用,X4105,： 表示四缸，四行程，缸径,105mm,，水冷通用型，,X,表示系列代号,第三节,发动机的总体构造,曲柄连杆机构,配气机构,冷却系统,润滑系统,供油系统,起动系统,点火系统,第二章,曲柄连杆机构的构造与维修,学习目标,知识目标,1.,能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系；,2.,能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作,原理；,3.,能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。,能力目标,1.,会进行易损零件检测、修理或更换；,2.,会进行曲柄连杆机构的装配与调整；,3.,能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断，并能排除故障。,第一节,曲柄连杆机构的构造和工作原理,一、概 述,1.,曲柄连杆机构的组成,机体组,活塞连杆组,曲轴飞轮组,机体组,气缸盖,气缸垫,气缸体,油底壳,活塞连杆组,活塞,活塞环,活塞销,连杆,曲轴飞轮组,曲轴,飞轮,扭转减振器,2.,工作条件和受力分析,工作条件：,高温、高压、高速、有化学腐蚀,受力分析：,气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力、外界阻力,（,1,）气体作用力,作功行程气体压力,压缩行程气体压力,（,2,）往复惯性力与离心力,（,3,）摩擦力,任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定存在摩擦力。物体所受摩擦力的大小与正压力和摩擦系数成正比，方向总是与物体运动的方向相反。,二、机体组,气缸体与气缸套,气缸体的上半部有引导活塞作往复运动的圆筒，称为气缸。下半部分有供安装曲轴用的上曲轴箱，,有承孔、油道、水道。,气缸体的上、下表面是气缸体维修的基准。,前后两个平面加工，安装正时齿轮盖和飞轮壳。,气缸的排列形式,对置式,V形式,直列式,气 缸,有整体式和镶套式,气缸套的形式,干式缸套,定义：,其外表面不直接与冷却水接触。,特点：,1),壁较薄（,1,3mm,）；,2),与刚体承孔过盈配合；,3),不易漏水漏气。,湿式缸套,定义：,其外表面直接与冷却水接触。,特点：,1)壁较厚（59mm）;2)散热效果好；,3)易漏水漏气;4)易穴蚀。,定位：,1)径向 靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带。,2)轴向 利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。,密封：,1)下部 靠13个耐热耐油的橡胶密封圈。 2)上部 缸套顶面高出缸体0.050.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力，具有防止水套漏水、气缸漏气和保证缸套定位的作用。,气缸盖,气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。,气缸垫,作用：,保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。,构造：,(1),金属,石棉垫,(2),金属骨架,石棉垫,(3),纯金属垫,安装注意：,金属皮的金,属,石棉垫，缸口金属卷边,一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。,油底壳,油底壳的主要作用,贮存机油并密封曲轴箱。,内有稳油挡板、放油螺塞，有的还有磁铁。,三、,活塞连杆组,活塞连杆组,由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。,活 塞,功用,与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。,材料,汽车发动机活塞广泛采用铝合金。 质量小（为铸铁活塞的,50%,70%,）； 导热性好（约为铸铁的,3,倍）； 热膨胀系数大。,组成,可分为顶部、环槽部、裙部。,活塞顶部,是燃烧室的组成部分，用来,承受气体压力。,汽油机活塞的顶部形状有：,（,1,）平顶：受热面积小，广,泛采用。 （,2,）凸顶：与半球形燃烧室,配用。 （,3,）凹顶：高压缩比发动机,为了防止碰撞气门，也可用凹坑,的深度来调整压缩比。,（,4,）组合顶。,活塞,环槽部,环槽部部分切有若干道用,以安装活塞环的槽。,活塞裙部,为活塞运动导向和承受侧压力。,其型式有（,1,）全裙式：裙部为一薄壁圆筒。,（,2,）拖板式：将非承压面的裙部全,部去掉。,活塞的变形及采取的相应措施,变形原因：,热膨胀、侧压力和气体压力。,变形规律：,（,1,）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变,小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁。 （,2,）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，,壁上厚下薄。 （,3,）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方,向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。,结构措施,（,1,）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。,（,2,）活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。,（,3,）销座处凹陷,1.0 mm,。,（,4,）裙部开绝热,膨胀槽（,“,T,”,形或,“,”,形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。,（,5,）采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌入铸钢片，以减少裙部的膨胀量。,偏置销座,定义：,活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移,1,2mm,。,作用：,减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。,原理：,因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。,偏置销座使活塞换向分成了两步：,第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；,第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。,活塞环,（一）气环,作用：,（,1,）密封：防止气缸内的,气体窜入油底壳； （,2,）传热：将活塞头部的,热量传给气缸壁； （,3,）辅助刮油、布油。,活塞环的间隙,（,1,） 端隙,1,：,又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为。,（,2,） 侧隙,2,：,又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道环因温度高，一般为；其他气环一般为。油环一般侧隙较小，一般为。,（,3,） 背隙,3,：,是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为,1mm,。,活塞环的泵油作用及危害,原因：,（,1,）存在侧隙和背隙； （,2,）环运动时在环槽中靠上靠下。,危害：,（,1,）增加了润滑油的消耗； （,2,）火花塞沾油不跳火； （,3,）燃烧室积碳增多，燃烧性能变坏； （,4,）环槽内形成积碳，挤压活塞环而失去密封性； （,5,）加剧了气缸的磨损。,措施：,（,1,）采用扭曲环； （,2,）采用组合式油环； （,3,）油环下设减压腔。,气环的断面形状,（,1,）矩形环,结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。,（,2,）锥形环,1,）特点 与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油,作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。,2,）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或,TOP,等标记）；,（,3,）扭曲环,将矩形环内圆上方或外圆,下方切成台阶或倒角而成。,（二）,油环,作用,刮油，即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。,类型,（,1,） 整体式：其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的,小孔或窄槽。,（,2,）组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬,簧组成。,油环的刮油作用,活塞销,作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。,结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。,1.,全浮式 （,1,）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和,活塞销座孔中都能转动。 （,2,）装配：销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法；,将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入（热装合）。,2.,半浮式（,1,）定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动（一,般固定连杆小头）。（,2,）装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。,全浮式 半浮式,连 杆,功用,将活塞的力传给曲轴，变活塞的往,复运动为曲轴的旋转运动。,组成,连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺,栓和连杆轴瓦等组成。,连杆构造,小头 用来安装活塞销，以连,接活塞。,杆身 常做成,“,工,”,字形断面。,大头 与曲轴的连杆轴颈连。,大头一般做成分开式，即连杆大,头和连杆盖。,连杆大头,（,1,）切口形式,有平切口和斜切口两种。,（,2,）定位方式,1,）连杆螺栓定位 依靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓,孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口连杆。,2,）锯齿形定位 依靠接合面的齿形定位。,3,）套或销定位 依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧,配合定位。,4,）止口定位。,连杆轴承,作用,保护连杆轴颈及连杆大头孔。,组成,由钢背和减摩层组成。钢背由,1,3mm,的低碳钢制成。,减摩层为的减摩合金，层质较软能保护轴颈。,四、曲轴飞轮组,曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、带轮、正时齿轮（或链轮）等,组成。,一、 曲轴,功用,1.,把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。,2.,驱动配气机构及其他附属装置。,材料,大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。,构造,曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端,轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。,1.,主轴颈和连杆轴颈,主轴颈是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一,个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆,轴颈数者称为非全支承曲轴。,曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便,润滑主轴颈和连杆轴颈。,2.,曲柄和平衡重,曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。平衡重的作用是平,衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。,常用曲拐布置,1.,直列四冲程四缸发动机,曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹,角为,720/4=180,。发动机工作顺序有,1-3-4-2,和,1-2-4-3,两种。,2.,直列四冲程六缸发动机,曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角,为,720/6=120,。发动机工作顺序有,1-5-3-6-2-4,和,1-4-,2-6-3-5,两种。,前端轴与后端轴,（,1,）作用,前端轴用来安装正时齿轮、带轮及起动爪等；后端轴有,凸缘盘，用来安装飞轮。有的电喷发动机还装有曲轴位置传,感器和转速传感器的信号发生器。,（,2,）前后端的密封,曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流,出，在曲轴前后都设有防漏装置。常用的防漏装置有挡油,盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。,前端 后端,飞 轮,功用,1.,贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其他三,个行程，使发动机运转平稳。,2.,利用飞轮上的齿圈起动时传力。,3.,将动力传给离合器。,4.,克服短暂的超负荷。,飞 轮,第二节 曲柄连杆机构的维修,一、气缸体的修理,磨损规律,气缸磨损的测量,在活塞的全行程的上、中、下三个断面。,每个断面必须测量发动机纵向和横向两条直径。,气缸圆度误差。,气缸圆柱度误差。,曲轴主轴承孔磨损测量,曲轴主轴承的圆度误,差大于或穴蚀面,积大于,250mm,2,时，必须进,行修理。,气缸盖平面变形测量,二、活塞的测量,活塞环的检测,弹力和漏光度的检查,三、连杆的检测,连杆弯扭的检测,五、飞轮的检验,第三节 常见故障诊断与排除,一、主轴瓦响,1.,故障现象,(1),当发动机转速突然变化时，有明显而沉重的连续,“,嘡,嘡,”,声，并伴随气缸体产生抖动；,(2),发动机的转速升高，响声增大；,(3),发动机负荷变化时，响声明显。,2.,故障诊断与排除方法,(1),拆下机油加注口盖，耳朵贴近机油加注口倾听，同,时反复改变发动机的转速试验：突然加速或减速时，发动,机出现明显钝哑沉重的,“,嘡嘡,”,响声，当用听诊器或简易听诊,杆在气缸体曲轴位置察听时，响声明显。,(2),利用单缸断火法试验，响声没有变化，然后将相邻,两缸断火试验，如在某两缸断火后，响声明显减弱，说明,这两缸之间的主轴瓦发响。,(3)使发动机高速运转，机体会产生较大的振动，机油压力,偏低，说明主轴瓦间隙过大或轴承合金层脱落。,(4)放尽机油，拆下油底壳后检查：,如发现机油中和油底壳壁上有轴承合金屑粒，则说明轴,承合金脱落，应更换新的主轴瓦，并检查主轴颈有无损伤。,检查主轴承盖螺栓是否松动，如有松动，应按规定力矩,拧紧。,检测主轴瓦径向和轴向间隙，若间隙过大，应更换新主,轴瓦。,二、连杆轴瓦响,1.,故障现象,(1),发动机运转中，产生一种连续而短促的,“,当当,”,声，,中速运转时，响声比较明显，当突然加速时，响声随着增大；,(2),发动机负荷增加时，响声随着增大；,(3),发动机温度变化时，响声不随着变化。,2.,故障诊断与排除方法,(1),使发动机怠速运转，可听到短促的,“,当当,”,声，随着,转速的升高，响声会更突出，拆下机油加注口盖倾听，响声,为清脆的,“,当当,”,声，说明是连杆轴瓦响。,(2),利用单缸断火法试验：若某缸断火时响声减弱或消失，,在复火的瞬间响声又立即出现，则可断定该缸连杆轴瓦响。,(3)放尽机油，拆下油底壳检查：,发现机油中或油底壳壁上有轴承合金屑粒，说明连杆,轴瓦合金层脱落，应更换新的连杆瓦，并检查连杆轴颈,有无损伤；,检查连杆螺栓有无松动，如有松动，应按规定力矩拧紧；,若连杆螺栓不松动，用手上、下推拉连杆盖检查，如,感觉旷量较大，说明连杆轴瓦磨损过甚，应更换新的连杆轴瓦。,(4)检查机油压力是否过低，若属机油压力过低造成的响声，,应调整油压；若属机油粘度过小造成的响声，应更换机油。,三、活塞敲缸响,1.,故障现象,(1),发动机在怠速或低、中速运转时，在气缸上部发出,清晰、明显、有规律的,“,嗒嗒,”,声，中速以上一般减弱或消失；,(2),发动机温度低时响声明显，正常工作温度下，响声减弱,或消失；,(3),发动机在高温、高速运转时，发出,“,嘎嘎,”,连续不断且有,节奏的响声。,2.,故障诊断与排除方法,(1),发动机冷车起动，即发出有节奏的,“,嗒嗒,”,声，此时,应将发动机转速控制在响声最明显的范围内，在气缸体上,部用听诊器或简易听诊杆听诊，若响声在怠速、冷车时明显，在高速、温度升高后减弱或消失；同时伴有从机油加注口冒烟、排气管冒蓝烟现象，则说明活塞敲缸。,(2),将发动机置于响声最明显的转速上运转，逐缸进行,断火试验：若某缸断火后响声减弱或消失，说明该缸活塞,敲缸；若在断火后出现敲缸响声，并由间断响变成连续,响，则说明活塞裙部锥度过大，使活塞头部撞击气缸壁所,致。应检查并更换活塞。,(3)发动机熄火，拆下有响声气缸的火花塞或喷油器，往气缸,内注入少量机油，并用手摇柄或起动机带动曲轴转动数圈，然后,装上火花塞或喷油器，起动发动机。如响声在短时间内减弱或消,失，过一会儿又重新出现，说明该缸活塞裙部与气缸壁的间隙过,大。应检测气缸间隙，选配活塞或镗缸。,(4)发动机温度低时响声不明显，在温度升高后，使发动机,中、高速运转时，出现有节奏的,“,嘎嘎,”,声，温度越高，响声越,大，用单缸断火试验，响声没有变化，说明连杆有变形。应检查,并校正连杆。,(5)发动机温度低时响声不明显，当温度升高后，发动机处于,怠速运转时，出现,“,嗒嗒,”,声，机体抖动，温度越高，响声越,大，说明活塞变形或活塞环开口间隙过小，造成活塞与气缸壁的,配合间隙过小，致使润滑不良。应检查、更换活塞及活塞环。,四、活塞销响,1.,故障现象,(1),发动机在怠速或低速时，在气缸上部可听到尖锐、,清脆的,“,嗒嗒,”,声；,(2),发动机的转速升高，响声随着增大；,(3),一般情况下，发动机温度升高，响声不减弱，在低,速下急加速响声非常明显。,(1)发动机置于怠速下运转，然后由怠速向低速急抖节,气门，响声能随着转速变化。若抖动节气门时，出现清脆而,连贯的,“,嗒嗒,”,声，说明活塞销响。,(2)将发动机稳定在响声比较明显的转速上，逐缸进行,断火试验：若某缸断火后响声明显减弱或消失，且在复火的,瞬间能立即出现或连续出现两个响声，说明该缸活塞销响。,若响声严重，并且转速越高响声越大，断火后响声不消失且,变得杂乱，说明活塞销与连杆小头衬套的配合间隙过大。应,检查并更换连杆小头衬套或活塞销。,(3)发动机怠速运转时，出现有节奏而较为沉重的,“,吭吭,”,声，转速升高，响声并不消失，而又出现机体抖动。若用单,缸断火试验，响声反而加重，说明活塞销窜动响。可能是活,塞销卡环脱落。应立即拆检，如确系卡环脱落，活塞销已将,气缸壁划伤，则应更换气缸套。,107,第三章 配气机构,配气机构的主要零部件,概述,配气相位,108,第一节 概 述,按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，,定时开启和关闭气缸的进、排气门，,使新鲜可燃混合气,(,汽油机,),或空气,(,柴油机,),得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。,功用,109,配气机构的工作过程,110,凸轮轴的布置型式,凸轮轴下置,凸轮轴中置,凸轮轴上置,111,凸轮轴上置式：,112,凸轮轴的传动方式,传动方式,图 示,应 用,齿轮传动,凸轮轴下置、中置式配气机构,链条传动,凸轮轴上置式配气机构,齿形带传动,凸轮轴上置式配气机构,113,1,、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,114,正时同步链传动配气机构,1-,曲轴正时同步链轮；,2-,导链板；,3-,张紧器；,4-,凸轮轴正时同步链轮；,5-,链条,115,正时同步带传动配气机构,1-,凸轮轴正时同步带轮；,2-,右张紧轮；,3-,张紧轮支架,4-,曲轴正时同步带轮；,5-,张紧器；,6-,左张紧轮；,7-,正时同步带；,8-,张紧器弹簧；,9-,张紧轮,116,气门数目及排列方式：,（,1,）每个气缸两只气门：即一个进气门和一个排气门的结构。,117,（,2,）每个气缸三只气门：每个气缸有两只进气门，一只排气门，进、排气门各排成一列,.,118,（,3,）每个气缸四只气门：,。,119,（,4,）每个气缸五只气门：即三个进气门和二个排气门的结构。,120,第二节 配 气 相 位,配气相位：用曲轴转角表示进、排气门的开闭时刻和开启持续时间,。,1030 ,4080 ,4080 ,1030 ,上止点,下止点,一、概念,121,1,、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+,+ ,122,2,、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+,+,123,二、气门重叠,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（,+,）。,124,第三节 配气机构的主要零部件,一、气门组,125,126,锁片,弹簧座,127,128,1,、气门,A,、进气门,570K,670K,，排气门,1050K,1200K,。,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。,功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。,头部,杆部,工作条件：,性能：,强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,组成：,头部和杆部,进气门：铬钢或铬镍钢,(,中碳合金刚,),； 排气门：硅铬钢,(,耐热合金刚,),；,注意：充注金属钠，增加导热性能,129,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。,装配前应将密封锥面研磨。,边缘应保持一定的厚度，,1,3mm,。,130,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,。,气门座锥角,b,45,0,（,30,0,）,15,0,75,0,131,（,1,）气门干涉角定义,即气门的锥角比气门座的锥角小,0.5,1,。,0.5,0, 1,0,132,（,2,）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。,133,气门杆部,较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性,气门杆尾部：环形槽、锁销孔,凹槽,易断裂处,气门杆尾部的结构取决于气门弹簧座的固定方式,134,2,、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。,材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。,加工方法： 外表面加工精度较高 ，内表面精绞,装配： 气门杆与气门导管间隙。,气门导管,气缸盖,过盈配合,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。,135,3,、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。,气门密封干涉角：,比气门锥角大,1,度的气门座圈锥角。,气门座,136,汽油机：排气门采用镶嵌式气门座,柴油机：进气门采用镶嵌式气门座,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,137,138,139,4,、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,材料,（优质合金钢）,高锰碳钢、铬钒钢。,气门弹簧,气门弹簧座,锁片,气门关闭,保证气门及时关闭、密封,气门开启,保证气门不脱离凸轮,140,141,二、气门传动组,1,、组成,2,、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。,凸轮轴,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,142,143,1,、凸轮轴,作用： 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顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。,工作条件：,承受气门间歇性开启的冲击载荷。,要求足够的韧性和刚度及耐磨性,材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁,结构：,轴颈,斜齿轮,凸轮,偏心轮,正时齿轮,凸轮轴衬套,止推凸缘,144,145,凸轮轴的轴承和轴径采用压力润滑,146,147,特点：自动调整气门间隙。,结构：由挺杆体,9,、柱塞,11,、油缸,12,及球阀,5,等组成。,1-,高压油腔；,2-,缸盖油道；,3-,量油孔；,4-,斜油孔；,5-,球阀；,6-,低压油腔；,7-,键形槽；,8-,凸轮轴；,9-,挺柱体；,10-,液压缸；,11-,柱塞；,12-,液压缸；,13-,补偿弹簧；,14-,缸盖；,15-,气门杆,148,短臂,长臂,4,、摇臂,功用：,摇臂结构示意图,将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。,摇臂,分类：普通摇臂和无噪声摇臂。,149,150,摇臂组示意图,摇臂轴,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂称套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,151,六、气门间隙：,1,、概念：,气门间隙,：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,气门杆,摇臂,气门间隙,气门,间隙,进气门,0.250.30mm,排气门,0.300.35mm,为何排气门间隙大于进气门间隙？,152,实 物 图,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调整调节螺钉,153,气门间隙的调整,1,、 气门间隙调整方法,两遍法,生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周（指四冲程发动机），便可调整其余半数气门。,154,155,一缸作功开始时可调气门的判别,1,5,4,3,6,2,双,排,不,进,调气门间隙环行记忆图,156,157,158,159,小 结,气门组,气门,气门座,气门导管,气门弹簧,头部,杆部,气门直径要大锥角要合适,密封锥面宽度、角度要合适,160,气门传动组,凸轮轴,气门挺杆,推杆,摇臂及摇臂轴,凸轮、挺杆,推杆、摇臂,普通挺杆,液力挺杆,气门,开启,关闭,第五章 冷却系的构造与维修,冷却系的组成与工作原理,水冷系主要部件的构造与检修,冷却系常见故障诊断与排除,第一节 冷却系的组成与工作原理,一、冷却系的功能,使发动机得到适度的冷却，并保持其在最适宜地温度范围内工作。,冷却程度,后 果,过冷,热量散失过多，增加燃油消耗，冷凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。,不足,发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动功率下降润滑不良，加剧磨损。,不正常冷却对发动机的影响,二、冷却系的类型,水冷式,风冷式,1.,水冷系,水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。,水冷却系统一般由散热器、水泵、水管、水套、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度表和风扇等组成。,水冷却的结构特点：水套直接布置在气缸的周围，利用水吸收水套周围的热量，水再流到散热器内，将热量散到空气中去，然后水流再回，如此不断循环进行散热。由于这种冷却方式克服了空气冷却的缺点，冷却效果好，现代汽车发动机广泛采用这种冷却方式。,1-,散热器；,2-,电动风扇；,3-,水泵；,4-,缸盖出水口；,5-,旁通水管；,6-,膨胀水箱；,7-,暖风机回水软管；,8-,散热器进水软管；,9-,散热器出水管,1-,百叶窗；,2-,散热器；,3-,散热器盖；,4-,风扇；,5-,水泵；,6-,节温器；,7-,水温表；,8-,水套；,9-,分水管；,10-,放水阀,水冷式冷却系统的组成,汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易生成水垢，不能作为发动机冷却水。,功用：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。,1.,冷却水,2.,防冻液,三、冷却液,加注冷却液,加注冷却液,排放冷却液,第二节 水冷系主要部件的构造与检修,一、,散热器,作用,散热器用于增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经散热器后，其温度可降低,10,15,，在散热器后装有风扇与散热器配合工作。,散热器的要求,散热必须有足够的散热面积，而且所用材料导热性能要好。散热器一般用铜或铝制成。,1.,散热器的结构,作用：散热器上的加水口平时用散热器盖严密盖住，以防止冷却水溅出。,散热器盖的要求：热状态正常时，将冷却系水路与大气隔开。冷却系统的压力过高或过低时，散热器盖应使冷却系统水路与大气相通。,2.,散热器盖,散热器盖的结构：汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热器盖具有空气,蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。,压力阀,真空阀,压力阀弹簧,真空阀弹簧,盖,散热器盖的结构及工作原理,3.,膨胀水箱,1-,散热器出气管；,2-,膨胀水箱；,3-,水套出水管；,4-,水套出气管；,5-,节温器；,6-,水泵；,7-,水泵进水管；,8-,散热器；,9-,补充水管；,10-,旁通管,4.,水泵,当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。,(1),水泵的工作原理,汽车广泛使用离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优点。,水泵一般由曲轴通过,V,带驱动。 传动带环绕在曲轴带轮 与水 泵 带轮之间。有些发动机的水泵由凸轮轴直接驱动。,(2),水泵的典型结构,风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。,5.,风扇,作用,风扇的要求,风扇的外径略小于散热器的宽度。风扇的扇风量、噪声及所消耗的功率与风扇的直径、转速及叶片的数目、形状、安装角度等有关。,1-,散热器；,2-,散热器盖；,3-,导风罩；,4-,风扇,风扇温控开关：在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇以高速运转，加速了发动机的冷却；相反，若在冷却水温度降低的时，介质收缩而使风扇低速运转或停下来，实现了对散热器电动机风扇的控制。,硅油风扇及离合器,推杆,弹簧,主阀门,石蜡,胶管,外壳,作用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。,类型：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。,6.,节温器,（,1,）节温器的构造与工作原理,蜡式节温器结构,1.,支架；,2.,主阀门；,3.,推杆；,4.,石蜡；,5.,胶管；,6.,副阀门；,7.,节温器外壳；,8.,弹簧,蜡式节温器的工作原理,当水温低于,358K,时，主阀关，副阀开,小循环。,当水温高于,358K,时低于,378K,时，主阀渐开，副阀渐关,大小循环同时进行。,当水温高于,378K,时，主阀全开，副阀关,大循环。,节温器工作演示,小循环,大循环,混合循环,（,2,）节温器的检修,节温器的常见故障为阀门开启温度过高甚至不能开启，节温器关闭不严等。,对节温器的检查可按下述步骤进行,（,1,）将节温器放在一个充满水的容器内加热，用温度表监测温度；,（,2,）水温约,85,时，节温器主阀门必须开启；,（,3,）水温约,105,时，主阀门完全打开，最低行程为,8mm,。,第三节发动机水冷却系的常见故障诊断与排除,一、水冷系的水温过高,1,故障现象,水温表指针指示在,373 K(100),以上，散热器上贮水,箱有开锅现象；,发动机产生爆燃，不易熄火；,活塞膨胀，发动机熄火后，不易起动。,2,故障原因、诊断和排除方法,冷却水不足。检查冷却水箱或膨胀水箱的水是否充,足，加水或疏通膨胀水箱的通气孔。,水温表指示值过高。观察散热器水温是否过热或开,锅，如水温正常，即为感应塞或水温表故障，应先更换感应,塞；若水温表的指示值还高，则是水温表已坏。,风扇不转。检查风扇传动带是否过松打滑，若打滑应进,行调整。松开电机支架固定螺栓，向外扳动电机，同时拧紧固,定螺栓。风扇传动带松紧度的检查方法是，用拇指按压两轮距,中点处，带的下沉量为1015 mm时为宜。,节温器故障。若发动机温度过高，而散热器的温度并不,高，或散热器上贮水箱温度高，下贮水箱却较冷时，可能是节,温器的阀门没打开或阀门升程太小，应检查更换节温器。,水泵损坏。可将水箱盖打开，操纵油门，突然变化发动,机转速，从加水口观察冷却水面有无变化，若无搅动现象，则,为水泵工作不正常，应检查排除水泵故障。,散热器性能下降。多为散热器内部被水垢或泥沙堵塞，,或散热片之间被堵塞，应清洗、疏通散热器。,散热器盖损坏。若冷却水的沸点温度未提高，发动机冷,却后散热器内的真空度未形成，有膨胀水箱的箱内液面无变,化，则为散热器盖坏，应修复或更换。,护风罩坏或不起作用，百叶窗打不开等。,二、水冷系水温过低,1,故障现象,暖机后水温表指示值在,353 K(80),以下；,发动机加速困难、无力。,2,故障原因、诊断和排除,节温器故障。发动机冷车升温时间长，节温器失效后,其主阀门常开，冷却水没有小循环，应检查更换节温器。,冬季保温措施不良，百叶窗、挡风帘关闭不严。,水温表或水温感应塞故障。实际水温与指示值有误差,时，多为感应塞或水温表故障。,更新水温表后无效果，则为水温感应塞故障，应更新感,应塞。,三、冷却液泄漏,1,故障现象,冷却液外漏。一般是散热器、进出水橡胶管或水泵向,外流水或滴水；气缸垫坏和气缸体的水堵处漏水等。,冷却液内漏。表现为油水相通，水套漏水，气缸套漏,水等。其现象是：水箱的水减少，但是不见水外流，而在油,底壳中发现有水时，均属内漏。,零件损坏造成的漏水，如气缸盖、气缸体、气缸套裂,纹等引起的漏水。,2.,故障诊断和排除,外漏通过表面观察，便可判断出渗漏的部位。根据渗,漏原因进行修理。例如因水封失效而引起的水泵漏水应更换,水封等。,内漏应抽油样检查，如发现机油中有较多的水，即应,解体检查：气缸盖和气缸体是否有裂纹及平面是否翘曲；气,缸垫及气缸套阻水囤是否损坏等。找出内漏原因后，更换有,关零件，按要求进行组装和试验。,第五章发动机润滑系的构造与维修,学习目标,知识目标,1.,简单叙述润滑系的功用、结构组成及其工作原理；,2.,正确描述润滑方式以及润滑路线；,3.,正确描述润滑系主要机件的检测方法及技术要求。,能力目标,1.,会对润滑系主要机件进行熟练拆卸、检验、装配、调整；,2.,会做润滑系一、二级维护作业；,3.,能解决润滑系的一般故障。,第一节发动机润滑系的构造和工作原理,一、润滑系的作用,1.,润滑,减小零件的摩擦、磨损和功率消耗。,2.,清洁,通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来，带,回到曲轴箱。,3.,冷却,润滑油流经零件表面时可吸收其热量并将部分热量带回,到油底壳散入大气中。,4.,密封,发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油,膜，减少了气体的泄漏，起到了密封作用。,5.,防蚀,避免了零件与水、空气、燃气等的直接接触，起到了防,止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀的作用。,润滑方式,对负荷大、相对运动速度高(如主轴承、连杆轴承、凸,轮轴轴承等)的零件，以一定压力将机油输送到摩擦面间隙,中进行润滑的方式。,对外露、负荷较轻、相对运动速度较小(如活塞销、气,缸壁、凸轮表面和挺杆等)的工作表面，依靠运动零件飞溅,起来的油滴或油雾进行润滑的方式。,对水泵、发电机、起动机的轴承定期加润滑脂。,中型货车发动机润滑油路,机油集滤器,机油泵,10%到细滤器,油底壳,90%到粗,滤器,主油道,曲轴主轴承,连杆轴承,油底壳,凸轮轴轴,承,摇臂轴,油底壳,正时齿轮,机油泵、分电器驱动轴,空,压机细滤器,并联在主油道上,分流式粗滤器,串联在主油道上,全流式,三、润滑系主要部件,1.,机油泵,（,1,）转子式机油泵,工作原理,主动的内转子有四个凸齿，从动的外转子有五个内齿，外转子在泵壳内可自由转动，内外转子间有一定的偏心距。,当内转子旋转时，带动外转子一起旋转，无论转子转到任何角度，内外转子每个齿的齿形轮廓上总有接触点，内外转子间便形成了四个工作腔。,由于内外转子的速比大于1，外转子总是慢于内转子，且由于偏心距的存在，使工作腔的容积不断变化。当某一工作腔从进油腔转过时，腔内容积增大，产生真空吸力，机油便经进油口被吸入。当该工作腔与出油腔连通时，腔内容积减小，油压升高，机油便经出油口压出去。,转子式机油泵,（,2,）内啮合齿轮式机油泵,主要是由内齿圈、机油泵盖、小齿轮和限压阀等组成。,一般用曲轴驱动，安装在曲轴的前端,。,（3）外啮合齿轮式机油泵,吸油,机油泵进油腔齿轮的轮齿,脱开啮合，其容积增大，产生,真空吸力，机油便经进油口被,吸入进油腔。,压油,机油泵齿轮的轮齿将机油,带入到出油腔，出油腔齿轮的,轮齿进入啮合，其容积减小，,油压增大，机油便经出油口被,压送到发动机油道中。,2.,机油滤清器,按滤清方式分过滤式滤清器和离心式滤清器。,按滤清器的工作情况分集滤器、粗滤器和细滤器。,按滤清器与主油道的连接方式分全流式滤清器和分流式,滤清器。,全流式滤清器：与主油道串联的滤清器，主油道的机油,全部流经它，称全流式滤清器。,分流式滤清器：与主油道并联的滤清器，主油道的机油,不流经它，称分流式滤清器。,集滤器,作用,防止较大的机械杂质进入机油泵。它装在机油泵之前。,类型,有固定式和浮动式两种。目前多用固定式。,机油粗滤器,用来过滤润滑油中颗粒较大（直径为0.04mm以上）的杂质。,串联于机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器，因其对润,滑油的流动阻力较小。,由壳体、纸质滤芯、旁通阀、进油口和出油口等组成。滤芯,由经过树脂处理的多孔滤纸折叠而成。滤芯的两端由环形密封圈,密封，滤芯内有金属网或带有网眼的薄铁皮作为滤芯的骨架。,机,油,粗,滤,器,机油粗滤器原理,机油细滤器,3.,机油尺,4.,机油散热器,为了使机油保持最有利的工作温度，除了靠油底壳和其,他零件的自然散热外，有的发动机还装有机油散热器。机油,散热器多装在冷却水散热器的前面，利用空气或水来冷却。,第二节发动机润滑系的维修,一、润滑系的维护,1,日常维护,每日坚持检查油面高度和机油质量，及时补给机油。行,车中注意观察指示油压。按照规定周期适时地更换原厂规定,的容