汽车换气系统结构与维修.ppt

教学目标与要求掌握换气系统总体组成 作用与工作原理掌握配气机构的类型 结构与工作原理理解四冲程发动机的换气过程掌握配气相位概念及作用掌握充气效率概念 意义及其影响因素分析学会换气系统的拆装学会配气相位安装及气门间隙调整理解可变气门控制系统的结构与工作原理理解发动机废气涡轮增压的结构与工作原理 作用 根据发动机各缸的工作循环和着火次序适时地开启和关闭各缸的进 排气门 使足量的纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸 并及时地将废气排出 3 1换气系统的作用与组成 换气系统组成 1 空气滤清器2 进气管系3 4 配气机构5 排气管系6 消声器 3 1 1空气滤清器1 作用 去除新鲜空气中尘埃和油雾的装置2 基本结构与工作原理 干式纸滤芯空气滤清器a 滤清器总成b 纸滤芯1 滤芯2 滤清器外壳3 滤清器盖4 金属网5 打褶滤纸6 滤芯上盖7 滤芯下盖 2 带恒温进气装置的空气滤清器 3 空气滤清器的分类 1 按工作原理分 惯性式和过滤式 2 按滤芯材料分 纸滤芯 铁丝网滤芯等 3 1 2进气管系 组成 1 进气总管空气滤清器至进气支管之间的管道 2 进气支管进气总管后向各气缸分配空气的支管 1 空气滤清器2 空气流量计3 进气总管4 进气支管 进气支管的加热方式 1 利用陶瓷加热器 1 陶瓷热敏电阻加热器2 密封圈3 密封垫4 进气支管 2 利用高温排气加热进气 3 利用循环冷却液加热 1 节气体安装面2 循环冷却液管3 进气支管安装面4 与机体安装面 3 1 3排气管系 组成 排气支管和排气总管 作用 汇集发动机各缸的废气安全地排入大气中 1 排气支管2 排气总管3 催化转化器4 排气温度传感器5 副消声器6 后排气管7 主消声器8 排气尾管 分类 根据发动机排气管数分为单排气系统和双排气系统 v形发动机排气管布置a 单排气系统b 双排气系统1 发动机2 排气支管3 叉形管4 催化转化器5 排气总管6 消声器7 排气尾管8 连通管 3 1 4消声器 作用 减小排气噪声和消除废气中的火焰或火星 使废气安全地排入大气 基本原理 通过多次地变动排气气流方向或重复地使气流通过收缩又扩大的断面 或将气流分割为许多小的支流并沿着不平滑的平面流动等方法 以消耗废气中的能量 衰减排气气流的压力波 降低噪声 典型的排气消声器构造 1 排气入口2 外壳3 多孔管4 隔板5 排气出口 3 2配气机构 根据发动机工作循环和点火次序 适时地开启和关闭各缸的进 排气门 使纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸 废气及时地排出 3 2 1配气机构的作用 3 2 2配气机构总体组成与工作原理 1 配气机构总体组成1 曲轴正时皮带轮2 中间轴正时皮带轮3 齿形皮带4 张紧轮5 凸轮轴传动皮带轮6 进气凸轮轴7 凸轮8 液压挺柱9 进气门组件10 排气凸轮轴11 排气门组件2 配气机构工作原理 3 2 3配气机构的分类 1 按气门的布置位置分 1 侧置气门式 已淘汰 2 顶置气门式 2 按凸轮轴布置位置分1 上置凸轮轴配气机构 1 凸轮轴2 挺柱3 推杆4 摇臂轴5 锁紧螺母6 调整螺钉7 摇臂8 气门锁夹9 气门弹簧座10 气门弹簧11 气门导管12 气门13 气门座 2 中置凸轮轴配气机构 1 凸轮轴2 挺柱3 支架4 调整螺钉5 摇臂6 摇臂轴7 锁夹8 气门弹簧座9 气门弹簧10 气门导管11 气门 3 上置凸轮轴配气机构根据顶置气门凸轮轴的个数分为 单顶置凸轮轴 sohc 和双顶置凸轮轴 dohc 1 进气门2 排气门3 凸轮轴4 摇臂 3 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 1 曲轴正时齿轮2 凸轮轴正时齿轮3 凸轮轴4 挺柱5 推杆6 摇臂座7 摇臂轴8 摇臂9 气门 1 齿轮传动凸轮轴下置 中置的配气机构大多采用 2 链传动多用在凸轮轴顶置的配气机构中优点 布置容易缺点 结构质量及噪声较大 1 曲轴链轮2 油泵驱动链轮3 液力张紧装置4 凸轮轴链轮5 导链板6 链条 3 齿带传动现代高速发动机广泛采用 可以减小噪声 减少结构质量和降低成本 1 曲轴正时皮带轮2 中间轴正时皮带轮3 齿形皮带4 张紧轮5 凸轮轴传动皮带轮6 进气凸轮轴7 凸轮8 液压挺柱9 进气门组件10 排气凸轮轴11 排气门组件 4 按每缸气门的数目分2气门 3气门 4气门 5气门 a 同名气门排成两列b 同名气门排成一列1 t形驱动杆2 气门杆端 3 2 4配气机构主要组件结构原理 配气机构主要组成1 气门组件2 凸轮轴组件3 凸轮轴传动机构4 气门驱动机构 1 气门组件 由气门 气门座 气门导管 气门弹簧 气门锁夹等零件组成 1 气门锁夹2 气门弹簧座3 气门弹簧4 气门油封5 气门弹簧垫圈6 气门导管7 气门8 气门座9 气缸盖 1 气门由头部 杆身和带密封锥面的气门盘组成 气门盘顶面的形状 凸顶 平顶和凹顶 气门弹簧座的固定方式 锁夹式和锁销式 a 锁夹固定b 锁销固定1 气门杆2 气门弹簧3 弹簧座4 锁夹5 锁销 2 气门座 3 气门导管和油封 4 气门弹簧 a 等螺距弹簧b 不等螺距弹簧c 双弹簧 2 凸轮轴组件 由凸轮轴 凸轮轴衬套和止推凸缘等组成 1 螺栓2 垫圈3 正时齿轮4 止推凸缘5 止推座6 凸轮轴衬套7 凸轮轴8 驱动汽油泵的偏心轮9 驱动分电器的螺旋齿轮10 凸轮轴轴颈11 凸轮 从各缸进 排凸轮的排列 可以判断出发动机的工作顺序 如图四缸为1 3 4 2 2 凸轮轴的轴向定位 调整止推片2的厚度 可控制其轴向间隙大小 1 正时齿轮2 止推片3 凸轮轴颈 3 凸轮轴传动机构 正时齿轮安装记号 传动机构安装时应特别注意曲轴正时齿轮 或链轮 带轮 与凸轮轴正时齿轮 或链轮 带轮 的相互位置关系图中齿轮上的点a应与点b相互对齐 4 气门驱动机构是将凸轮轴的旋转运动变为气门往复运动的机构 主要由气门挺柱 推杆 摇臂 摇臂轴 气门间隙调整螺钉和液压挺柱等组成 1 凸轮轴2 挺柱3 推杆4 摇臂轴5 锁紧螺母6 调整螺钉7 摇臂8 气门锁夹9 气门弹簧座10 气门弹簧11 气门导管12 气门13 气门座 1 挺柱 菌形挺柱平面挺柱桶形挺柱1 挺柱2 凸轮 2 推杆 1 上凹球头2 空心杆3 下凸球头 3 摇臂 a c 油道b 油槽 摇臂通过青铜衬套或滚针轴承支承在空心的摇臂轴上 再一起固定在摇臂轴支座上 1 垫圈2 3 4 摇臂轴支座5 摇臂轴6 8 10 摇臂7 弹簧9 定位销11 锁簧12 堵头c d e 油孔 气门间隙是指发动机冷态 气门关闭时 气门与摇臂之间的间隙 作用是为气门及驱动组件工作时留有受热膨胀的余地 1 摇臂2 气门间隙调整螺钉3 锁紧螺母 4 气门间隙调整螺钉 气门间隙调整 5 液压挺杆 桑塔纳和捷达轿车发动机采用的液压挺柱 3 3 1配气定时 配气相位 配气定时 进 排气门实际开启关闭的时刻以曲轴转角表示 也称配气相位 用环形图表示配气相位称为配气相位图 进气提前角进气迟后角排气提前角排气迟后角气门重叠角 发动机的结构不同 转速不同 配气相位也就不同 最佳的配气相位角是根据发动机性能要求 通过反复试验确定 一 配气相位检前准备 1 准备好百分表 连磁座 塞尺 梅花扳手 起子 检测用得分度盘 指针装置 转动发动机用的摇把 配气相位检前准备 2 配气机构的气门间隙检查 首先将曲轴摇转到第一缸活塞处于压缩行程上止点位置 使正时皮带轮与正时带轮罩或发动机壳上的记号对正 此时检查发动机上的进 排气门的气门配合间隙是否符合要求 二 气门调整操作步骤 1 首先将曲轴摇转到第一缸活塞处于压缩行程上止点位置 使正时皮带轮与正时带轮罩或发动机壳上的记号对正 飞轮壳上的刻度线与飞轮上的记号对正 使第一缸的进 排气门都处于关闭状态 调整气门间隙 2 对第一缸进行检查 安装好磁座百分表 先检查进气门 将百分表杆触点压在进气门弹簧座端面上 钢珠压入1 左右 长针对准 0 顺转曲轴直至百分表长针刚动 约330 即停止运转 观看分度盘上的读数 并标在相位图上 该度数即为进气门开启角的刻度 顺时针继续摇转曲轴 直至百分表复原位 此时指针所指为进气门关闭角的刻度 3 采用同样的方法 对排气门进行检查 即将百分表触点压在排气门弹簧座端面上 钢珠压入1 左右 继续顺转曲轴 百分表刚动 即停止运转 观看分度盘上的读数 即为排气门开启角的刻度 顺时针继续摇转曲轴至百分表复原位即为排气门的关闭角 并且把进 排气门的早开角和迟闭角的刻度值标在相位图上 4 要确定检查配气相位的进 排气门的早开角和迟闭角的刻度数值是否符合技术要求 应该根据发动机原厂技术标准来衡量 若不符合技术要求 应该重新调整气门间隙 再用百分表进行检查直到符合技术要求为止 注意因为不同的汽车车型有不同的数据标准值 安装汽油发动机正时的方法 1 以 四缸发动机 为例 首先在发动机上找出曲轴正时 齿形带轮 齿轮的记号 凸轮轴正时 齿形带轮 齿轮的记号 正时罩盖与曲轴正时 齿形带轮 齿轮 凸轮轴正 齿形带轮 齿轮相对应的记号 2 转动曲轴使发动机一的活塞必须位于压缩行程上止点位置 曲轴正时 齿形带轮 齿轮与发动机机体上的特定正时记号对齐 转动凸轮轴使第一缸的进 排气门都处于关闭状态 凸轮轴正时 齿形带轮 齿轮与气缸盖上的特定正时记号对齐 3 3 2充气效率 充气效率 每循环实际进入气缸的充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值 v1 m1 实际进入气缸充量的体积 质量 vh ms 进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的体积 质量 柴油机充气效率一般在0 75 0 9 汽油机在0 70 0 85 3 4发动机可变进气控制技术 根据发动机的运行状况而改变配气相位和气门升程 3 4 1可变气门控制系统 本田vtec 1 凸轮轴2 摇臂轴3 主摇臂4 正时板5 中间摇臂6 止推活塞7 辅助摇臂8 同步活塞b9 同步活塞a10 正时活塞 凸轮轴对应于每一缸有五段凸轮参加工作 1 凸轮轴2 6 排气凸轮3 主进气凸轮4 中间进气凸轮5 辅助进气凸轮 三个进气凸轮分别驱动三根摇臂 与主凸轮 辅助凸轮和中间凸轮相对应的摇臂分别为主摇臂7 辅助摇臂5和中间摇臂6 三根摇臂内部装有由液压控制移动的同步活塞3和4 正时活塞1等 摇臂组件1 正时活塞2 正时活塞弹簧3 同步活塞a4 同步活塞b5 辅助摇臂6 中间摇臂7 主摇臂 工作过程 2 vtec的工作原理 1 工作过程发动机低速时 三个摇臂彼此分离独立 中间摇臂并不参与工作 vtec工作和普通发动机相似 发动机高速运转时 三根摇臂锁成一体 由中间凸轮升程最高驱动 进气门开启时间延长 升程增加 使发动机功率和转矩提高 2 工作过程控制 由控制系统控制主要由传感器 控制单元和执行器组成 3 4 2可变进气管控制系统 1 控制原理进气管长度 直径等进气系统参数都会改变进气压力波 因而适当调整和控制这些参数 可以有效地利用进气压力波提高充气效率 2 控制方法按照气体压力波传播的特点设计进气道 使进气道的长度 形状都可以改变 利用进气动态效应来提高充气效率 1 进气管长度可变结构 2 进气管截面可变结构 增压 就是将空气预先压缩后再供入气缸 以提高进气密度 增加进气量的一项技术 进气增压程度常用以下两个参数衡量 1 增压度是指发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比 3 5发动机废气涡轮增压 3 5 1基本概念 pek 发动机增压后的有效功率 peo 发动机增压前的有效功率 2 增压比 指增压后空气压力pb与增压前空气压力po之比 增压发动机按增压比的大小可分为 低增压 b 1 5 中增压 1 5 b 2 5 高增压 2 5 b 3 5 和超高增压 b 3 5 进气增压的方法有废气涡轮增压 机械增压 气波增压等 其中以废气涡轮增压技术最为成熟 效率也高 应用最广 3 5 2废气涡轮增压 1 基本结构与工作原理 1 排气口2 涡轮机3 压气机4 进气口5 进气管6 排气管 2 径流式涡轮增压器1 压气机蜗壳2 无叶式扩压管3 压气机叶轮4 密封套5 增压器轴6 进气道7 推力轴承8 挡油板9 浮动轴承10 涡轮机叶轮11 出气道12 隔热板13 涡轮机蜗壳14 中间体 一种涡轮增压器 1 离心式压气机 2 径流式涡轮机 3 中间体 3 增压系统的控制 1 增压压力的控制 排气旁通阀1 膜片式控制阀2 连动杆3 排气旁通阀4 排气管5 涡轮机叶轮6 涡轮机蜗壳7 增压器轴8 中间体9 压气机蜗壳10 压气机叶轮11 连通管 现代电控汽油机中 排气旁通阀通常由发动机电脑控制 2 增压空气的冷却也称中冷器 对进气进行冷却 以提高充气效率 同时降低发动机的热负荷和排气温度 试验证明 增压空气温度每降低10 柴油机的循环平均温度可降低25 30 在压缩比为1 5 2时 供气量能比不用中冷器时提高10 18 发动机的动力性和经济性都会得到改善 3 6换气系统的维护 定期检查空气滤清器 特别是纸滤芯使用一段时间后 外表面集聚了大量尘埃和杂质 降低了充气效率 应及时清洁或更换空气滤清器 清洁时将滤芯取出用手轻拍或用压缩空气从内圈向外吹去积尘 在装有空气流量计的电控发动机中 进气通道的各连接处要严密对接 避免漏气 如有发生胶管开裂 老化等现象应更换胶管 当发现发动机排气噪音增加 废气排放超标时 要检查排气管路 接口处的泄漏情况 及时修理或更换泄漏的部件 发动机工作时 如发现配气机构异响 应及时拆检 排除故障 本章小结 1 发动机换气系统由空气滤清器 进气管系