汽车发动机机械系统检测与维修9装配与试验发动机总成.ppt

Review Leading in Learning 学习任务8 装配与试验发动机总成 工作情境描述 发动机通过检测与诊断 并且部分机件经过了修复或更换以后 正确的装配工艺和良好的装配质量是发动机总成技术性能发挥的保证 请按技术标准装配和调试发动机总成 并制订发动机零部件检验 装配 调整以及试验的方法和工艺流程 5 学习目标 通过本任务学习 应能描述发动机装配 调整的方法和原则 描述发动机磨合的必要性及工艺规范要求 根据维修手册 正确选用工量具及检测设备 安全规范地完成发动机的装配及性能试验 6 学习引导 7 1 发动机装配 把零件 新件 修复件 符合技术要求的组合件和总成按照一定的工艺顺序和原则安装成为完整的发动机 称作发动机的总装或装配 发动机装配不仅是将各个零 部件及总成装配成发动机 还要对加工或新换的零部件的质量进行最后的检查 装配质量的好坏 直接影响到发动机的修理质量 这就要求在修理工作中精益求精 保质保量地完成发动机装配工作 8 发动机装配前的准备工作发动机的装配精度要求很高 装配前必须认真清洗零件 不应有毛刺 擦伤 积炭和污垢 必须认真清洗工具 保持人员 设备 工作场地的清洁 特别应仔细检查和彻底清洗汽缸体 曲轴上各润滑油道 并用压缩空气吹干净 清洁工作稍有疏忽 往往造成返工甚至带来严重事故 准备必要的专用工具 量具 所有配件 通用件 各种紧固件 锁止件 垫片等 摩擦面涂用的新机油 石棉绳等用料 要求规格合适 数量充足 品种齐全 随用随有 9 发动机装配的工艺原则及要求发动机的装配过程一般都分为两步 即总成装配和整机装配 把修理合格 选配合适的一组零部件 装配成总成的工艺叫总成装配 把各总成和零部件组装成一台完整发动机的工艺 叫做整机装配 总成装配和整机装配虽然是两个装配阶段 但在实际操作中往往是相互连续和相互交叉 并不是截然分开的 有些还是重复进行 如曲轴主轴承和连杆轴颈的修理与装配等 发动机结构形式很多 导致整机装配程序不完全一致 有些总成 部件 如 起动机 发电机和滤清器等 的装配前后顺序并不十分关键 但是发动机装配时必须遵循工艺原则 10 发动机装配工艺原则必须保持零部件 总成 工具及装配场地的清洁 待装的总成和零部件 须经过检查或试装确认合格 各部位不可互换的零部件 如 汽缸体与飞轮壳 连杆与连杆盖等要按装配记号装回原位 不准装错 螺栓等联接件 必须按规定力矩和顺序 分次拧紧 螺栓的配套件 按规定装配齐全 不能丢失或漏装 关键部位组合件间的配合间隙 如活塞与汽缸 曲轴轴颈与轴承的配合间隙等 都必须符合修理技术标准 装配过程中 应使用规定的工具 采用正确的操作方法和手段 防止产生非正常的零部件损伤 禁止野蛮操作 11 2发动机的磨合 发动机总成装配后进行磨合试验的目的 是使零件摩擦表面作好承受使用载荷的准备 通过磨合可提高零件摩擦表面的质量 耐磨性 疲劳强度和抗腐蚀性能 同时通过磨合能及时发现和清除在零件修理和装配中由于偏离技术条件而引起的一些缺陷 因此 能提高发动机总成的使用可靠性和耐久性 12 发动机磨合的意义形成适应工作条件的配合性质新零件和经过修理的零件 由于表面微观粗糙和各种误差 装配后配合副的实际接触面积达不到设计要求 因此 需要通过发动机磨合形成配合表面的实际接触面积 形成适应工作条件的表面粗糙度 达到改善配合性质的目的 改善配合副的润滑效能磨合可使配合间隙增大到适应正常工作条件的配合间隙 改善了润滑油的泵送性能 增大了配合副间润滑油流量 不但改善了配合副的润滑效能 也有利于保持正常的工作温度和配合表面的清洁 13 提高发动机的可靠性与耐久性金属在低于或近于疲劳极限下 磨合一定的时间 实现次负荷锻炼 可以明显提高金属零件的抗磨损能力和抗疲劳破坏能力 从而提高机械的可靠性与耐久性 发动机全部磨合过程由微观几何形状磨合期 宏观几何形状磨合期 适应最大载荷表面准备期三个时期组成 后两个时期是发动机在限速 限载条件下的运行过程中完成的 称为 汽车走合 第一时期磨合则于出厂前在台架上 或在车上 完成 称为 发动机磨合 14 发动机磨合规范发动机以最佳规范进行磨合是提高发动机修理质量的主要措施之一 最佳磨合规范是指按规范磨合时 以最少的磨合耗费 最小的磨损量建立起能承受使用载荷的最佳工作表面 发动机的磨合质量在材料 结构 装配质量等条件已定的情况下 主要取决于磨合时期的转速 载荷 磨合时间 润滑油品质 因此 由磨合转速 载荷和磨合时间组成了发动机的磨合规范 发动机磨合分冷磨合与热磨合两个阶段 冷磨合是由外部动力驱动总成或机构拖动下运转磨合 而发动机自行运转的磨合称为热磨合 其中发动机自行空运转的磨合则称为无载热磨合 加载自行运转的磨合称为负载热磨合 15 磨合转速的确定发动机冷磨合目的是对发动机主要摩擦件 如气缸和活塞环等 进行磨合 使零件摩擦表面能适应发动机正常工作时承载 冷磨起始转速400r min 600r min 0 20ne 0 25ne 终止转速为1000r min 1200r min 0 40ne 0 45ne 无载热磨合目的是为检查热工况下发动机各部件的配合情况 进行必要的调整 消除发现的缺陷 为负载热磨合作准备 转速为1000r min 1200r min或按 0 40 0 55 ne来确定 负载热磨合除了在有负荷情况下进一步磨合并检验发动机修理后的功率恢复情况 还能发现一些修理缺陷和故障 一般为800r min 1000r min 终止转速是根据发动机磨合后能承受75 85 额定功率载荷确定 汽油机为0 8ne 柴油机为ne 16 磨合负荷的确定负载热磨合的负载取决于磨合转速和磨合后配合副的承载能力的要求 一般起始负载为 10 20 Pe Pe为额定功率 磨合终止负载一般取 0 8 1 0 Pe 汽油发动机一般推荐取0 80Pe 研究表明 磨合从初始负荷和转速过渡到终止负荷和转速 采用有级过渡较之采用无级过渡更为有利 试验表明在其他条件相同的情况下 无级过渡时的磨损较之有级过渡时的磨损大45 左右 17 磨合时的润滑及磨合时间发动机磨合使用的润滑油对磨合质量影响也比较大 润滑油不但要有很好的油性 而且应能很好地冷却摩擦表面 因此磨合时应采用低粘度润滑油 以改善摩擦表面间的散热条件 但这种润滑油的承载能力较差 不能有效地防止表面擦伤和粘附 因此不是在所有的情况下都适宜 选用润滑油粘度的依据是不同粘度润滑油磨合时的磨损量 在润滑油中加入适量的活性添加剂 可明显改善磨合过程 缩短磨合时间 但是必需对发动机润滑系进行彻底清洗 冷磨合的磨合时间约为60min 热磨合的总磨合时间约为120min 150min 18 3发动机总成修理竣工验收的技术要求 发动机竣工验收在热状态下进行 应符合技术要求 发动机外观整洁 无油污 各部分密封良好 不得有漏油 漏水 漏气现象 电器部分应安装正确 绝缘良好 发动机在正常环境温度和低温255K 18 时 都能顺利起动 允许起动3次 在各种工况下运转稳定 无过热现象 无异响 改变工况时 应过渡圆滑 不得有突爆 回火 放炮等现象 在正常温度和标准状态下 发动机怠速运转时 进气歧管真空度符合原设计规定 其波动范围 6缸汽油机一般不超过3kPa 4缸汽油机一般不超过5kPa 19 在规定转速下 发动机润滑系统工作正常 机油压力和机油温度应符合原厂维修技术要求 警告装置可靠有效 在标准状态下 发动机额定功率和最大扭矩不得低于原设计规定值的90 最低燃料消耗率不得大于原设计标定值的105 机油消耗量应符合原设计规定 发动机排放装置应齐全有效 排放污染物限值应符合国家有关标准的规定 20 项目装配和调整发动机总成 项目说明发动机装配顺序与调整方法直接关系发动机的性能 发动机装配顺序随其结构的不同而有所不同 但基本工艺过程大同小异 请按技术标准和工艺要求装配桑塔纳2000AJR发动机并进行正确的调整 21 技术标准与要求学员以组为单位合作完成此项目 技术标准见表 22 设备器材桑塔纳2000AJR发动机总成及台架 常用工量具 桑塔纳专用工具 润滑油和密封胶等 作业准备清洁零部件 清洁工量具 准备作业单 23 清洁汽缸体 操作步骤清洁汽缸体装配前 必须认真的清洁和检查汽缸体内外表面以及各油道 油孔和螺孔 安装曲轴与轴承将经过清洗 擦拭干净的曲轴 和选配或修配好的轴承 轴承盖及垫片等零件依次摆放整齐 准备装配 24 安装带止推垫片轴承盖 安装曲轴和轴承 在主轴承摩擦表面上涂上清洁机油 将曲轴安装在缸体上 按记号安装珠轴承盖 在第3道主轴颈两侧安装止推垫片 垫片上带油槽的减磨合金表面必须朝向曲柄臂 注意 轴承盖应按序号安装 不得装错和装反 由中向外对称分次紧固主轴承螺栓 扭矩为65N m 90 全部螺栓拧紧后 应检查曲轴转动阻力矩 25 检查曲轴的轴向间隙 在曲轴前端装妥百分表 沿曲轴轴向抵在曲轴上 当前后撬动曲轴 观察百分表上的摆差 即为曲轴轴向间隙 间隙值应为0 07mm 0 21mm 提示 曲轴轴向间隙不符合原厂规定 应更换止推片重新检测 使用专用工具安装曲轴后油封和油封座 安装曲轴前后油封和座 检查曲轴轴向间隙 26 3 安装活塞连杆组件 将汽缸体横置 第1 4缸曲柄转到下止点位置 取第1缸的活塞连杆总成 不带连杆轴承盖 上轴承应在连杆上 润滑各运动部件 检查各环开口位置 第一环开口位置与活塞销轴线错开45 按活塞顶部装配标记 将活塞连杆组件装入汽缸 用手引导连杆使其对准连杆轴颈 用夹具收紧各活塞环 用木棰柄将活塞连杆组件推入汽缸 活塞连杆组件装入汽缸 布置活塞环端口位置 27 按装配记号装合第1缸连杆轴承及盖 按规定力矩分次交替拧紧连杆螺栓 拧紧力矩为30N m 90 按上述方法安装第4缸活塞连杆组件 同理 安装第2 3缸活塞连杆组件 提示 装配时每拧紧一道连杆螺栓应转动曲轴 确认无阻滞现象 4 安装机油泵及传动链 将机油泵传动链与曲轴链轮相连 按规定力矩紧固机油泵 安装机油泵及链 安装连杆轴承盖及螺栓 28 安装机油泵链张紧器 张紧器应可靠 有效 5 使用专用工具安装曲轴前油封和油封座 安装曲轴前油封及座 安装机油泵链张紧器 29 6 安装油底壳 并按规定顺序和力矩拧紧螺栓 安装飞轮 并按规定顺序和力矩拧紧飞轮螺栓 7 安装汽缸垫及汽缸盖 汽缸垫安装时 汽缸垫上有 TOP 字样的一面朝向汽缸盖 在定位销导向作用下 安装汽缸盖总成 并按规定力矩从中间向两端对称分次拧紧 提示 安装汽缸盖时 当活塞处于上止点时 必须再旋转1 4圈 安装汽缸垫及汽缸盖 安装油底壳 30 8 安装配气机构 在液压挺柱孔内涂些机油 按原顺序安装液压挺柱 安装凸轮轴 按规定顺序和力矩紧固凸轮轴轴承座螺母 紧固轴承座后 检查轴向间隙 其轴向间隙 0 15mm 9 安装正时齿形皮带 齿形带套在曲轴齿形带轮上 装上曲轴带盘 螺栓不必拧紧 并定位 安装曲轴带轮 安装挺柱及凸轮轴 31 将凸轮轴齿形带轮标记与气门罩盖平面对齐 曲轴带盘的上止点标记对准 将齿形带套在凸轮轴齿形带轮 水泵齿轮及张紧轮上 用手指捏在传动带中间 可扭转90 为正时带张紧合适 拧紧张紧轮紧固螺母 转动曲轴两周 检查正时标记是否正确 拆下曲轴V带盘 装上齿形带下护罩 再安装V带盘 以20N m的力矩拧紧固定螺栓 安装正时齿形皮带 安装凸轮轴带轮 32 10 安装其他附件 安装机油滤清器及座 火花塞及点火模块 喷油器及燃油总管等 按技术要求安装飞轮及离合器 安装进 排气歧管 并装妥发电机 水泵及空调压缩机 套上发电机及压缩机三角皮带并按要求调整松紧度 安装起动机等发动机外部总成和部件 装妥连接导线和气 油管等所有附件 安装进 排气管等 安装机油滤清器及座 33 11 发动机总成的装车 将发动机总成装到车上 并连接好各管路及线路 具体操作可按拆卸的相反顺序进行 并注意以下问题 注意不要碰伤油 气管路 发动机橡胶支承块的自锁螺母应更换新件 将发动机装入支架座上 旋紧紧固螺栓 连接所有接线时 导线接插件应连接可靠 装妥发动机搭铁线 调好离合器踏板自由行程及节气门拉索 安装排气管 合理加注冷却液 启动发动机 进行必要的调整 34 记录与分析 35 发动机特性 发动机特性是指发动机性能指标随调整情况和使用工况而变化的关系 通常用曲线表示 该曲线称为特性曲线 发动机特性主要包括发动机调整特性和发动机使用特性 发动机调整特性是指发动机性能指标随调整情况而变化的关系 如汽油机的燃料调整特性 柴油机喷油提前角调整特性等 发动机使用特性是指发动机性能指标随使用工况而变化的关系 如速度特性 负荷特性等 分析特性曲线 可评价发动机在各工况下动力性 经济性等 为选用发动机提供依据 同时可根据曲线分析影响发动机性能因素 寻求改进性能途径 使发动机性能进一步提高 36 1 速度特性 当节气门位置不变时 发动机性能指标随转速而变化的关系 称为发动机速度特性 发动机速度特性包括外特性 全负荷速度特性 和部分负荷速度特性 为便于分析 通常由发动机台架试验测取一系列数据 并以发动机转速作为横坐标 发动机的有效转矩 有效功率 有效燃油消耗率或单位时间耗油量等作为纵坐标 绘制成速度特性曲线 通过分析发动机的速度特性 可找出发动机在不同转速情况下工作时 其动力性和经济性的变化规律 及对应于最大功率 Pemax 最大转矩 Memax 最小燃料消耗率 gemax 时的转速 从而确定发动机工作时最有利的转速范围 37 1 汽油机速度特性当汽油机的燃料供给系和点火系调整为最佳 节气门开度固定不变时 其有效转矩 有效功率 有效燃料消耗率等随发动机转速而变化的规律 称为汽油机的速度特性 当节气门保持最大开度时 所测得的速度特性 称为发动机的外特性 节气门在部分开度下所测得的速度特性 称为部分负荷速度特性 外特性代表了发动机所能达到的最高动力性和经济性 是发动机的重要特性 由于节气门开度变化可以是无限的 所以部分负荷速度特性曲线是一个曲线簇 位于外特性曲线之下 38 1 外特性曲线外特性曲线因试验条件不同有两种 仅安装维持发动机运转所必需的附件时 测取的曲线为总功率和总转矩曲线 若发动机装上全部附件 如空气滤清器 风扇 散热器等 运行时输出的曲线 称为使用外特性曲线 本书未予以区分 统称外特性曲线 图8 20汽油机的外特性曲线 39 有效转矩曲线有效转矩的计算公式如下 式中 k1 常数 过量空气系数 v 充气效率 i 指示热效率 m 机械效率有效转矩Me随转速n变化 在较低转速范围内 转速提高 由于 v i上升 Me逐渐增加 在某一转速时 达到最大值Memax 转速继续升高 由于 v i m同时下降 且 m下降较快 因此Me迅速下降 图8 20汽油机的外特性曲线 40 有效功率曲线有效功率与转矩和转速关系 式中 Me 有效转矩 n 转速 在有效转矩Me随小于Memax的转速范围内 转速提高 Me增加 Pe增加很快 在某一转速时 达到最大值Pemax 若转速再增加 由于Me的下降已超过n上升的影响 因此 Pe下降 图8 20汽油机的外特性曲线 41 有效燃油消耗率曲线有效燃油消耗率的公式 式中 k2 常数 i 指示热效率 m 机械效率当转速n很低 由于 i低 即热功转换比例低 所以有效燃油消耗率ge较高 在转速很高时 i也较低 且机械损失增加 m低 故ge也高 只在中间转速时 ge达到最低值gemin 图8 20汽油机的外特性曲线 42 为降低有效燃油消耗率 提高汽车燃油经济性和动力性 通常采用增压技术 某汽油机增压前后的外特性曲线 图8 21汽油机增压前后的外特性曲线 实线 增压后 虚线 增压前 43 2 部分负荷速度曲线某汽油机节气门分别在全开 75 开度 50 开度和25 开度时 有效功率Pe 有效转矩Me 有效燃油消耗率ge随转速n的变化规律 汽车经常处于节气门部分开度下工作 因此部分负荷速度特性曲线对实际使用的动力性 经济性有重要意义 图8 22汽油机部分负荷特性曲线 44 节气门部分开启时 由于进气阻力增加 充气效率下降 随n升高 v下降得更快 节气门开度越小 节流损失越大 Me随增加n而下降得越快 最大转矩点和最大功率点均向低速方向移动 图8 22汽油机部分负荷特性曲线 45 从部分特性曲线可见 并不是节气门全开的ge曲线最低 因为此时采用浓混合气 节气门开度从100 逐渐减小时 由于混合气浓度逐渐变稀 ge曲线的位置降低 节气门开度为80 左右时 ge曲线的位置最低 节气门开度再减小 由于残余废气相对增多 燃烧速度下降使 i下降 燃料消耗率增加 ge曲线位置又逐渐升高 图8 22汽油机部分负荷特性曲线 46 3 汽油机的工作范围为保证较高动力性 汽油机转速范围应在最大转矩转速nM与最大功率转速nP之间 当转速n nP时 汽油机动力性 经济性和可靠性大大下降 当转速n nM时 汽油机工作不稳定 因此都不应使用 为保证较高经济性 汽油机工作转速范围应介于最低燃油消耗率转速ng和最大功率转速nP之间 作为常用转速范围参考依据 图8 20汽油机的外特性曲线 47 2 柴油机速度特性当喷油泵油量调节机构中的供油拉杆或齿条位置一定时 柴油机的性能指标Pe Me ge GT随转速n变化的关系 称为柴油机的速度特性 当供油拉杆 或齿条 限定在标定功率的循环供油量位置时测得的速度特性 称为柴油机的外特性 或全负荷速度特性 它表示柴油机可能达到的最高性能 当供油拉杆限定在小于标定功率循环供油量的各个位置时 所测得的速度特性称为部分负荷速度特性 48 1 外特性曲线 有效转矩曲线有效转矩的计算公式如下 式中 k3 常数 g 每循环供应量 i 指示热效率 m 机械效率每循环供油量 g随柴油机转速变化的情况由喷油泵的速度特性决定 在无油量校正装置时 g随n的提高而增加 指示热效率 i是在某一中间转速时最大 但整个曲线较平坦 n升高时 机械损失增加 m降低 图8 23柴油机的外特性曲线 49 与汽油机相比 柴油机的指示热效率 i随转速的变化较平坦 每循环供油量 g随转速的提高而增加 所以柴油机转矩Me随n的变化曲线较平坦 转矩储备系数u比汽油机的小 只在5 10 的范围内 因此柴油机的转矩特性若不进行校正 一般很难满足工作需要 图8 23柴油机的外特性曲线 50 有效功率Pe曲线由于有效转矩Me随n的变化不大 所以在一定转速范围内 有效功率Pe是随n成正比增加 柴油机的最高转速由调速器限制 但当转速增大到某一数值时 由于循环供油量增加会使燃烧恶化 i迅速降低 同时 m随n增加而降低 导致有效功率Pe下降 并伴有冒黑烟现象 因此 车用柴油机的标定功率受冒烟界限的限制 图8 23柴油机的外特性曲线 51 有效燃油消耗率ge曲线柴油机外特性的ge变化趋势与汽油机相似 也是一凹形曲线 由于 i随n的变化比较平坦 使ge曲线凹度较小 由于柴油机的压缩比高 其最低耗油率可比汽油机低20 30 图8 23柴油机的外特性曲线 52 2 部分负荷速度曲线当喷油泵油量调节机构固定在油量较小位置时 循环供油量减少 随变化趋势由喷油泵速度特性决定 柴油机部分负荷速度特性曲线与外特性曲线相似 但比外特性曲线低 柱塞式喷油泵的速度特性是每循环供油量随转速的升高而升高 这是由柱塞套上进 回油孔的节流作用引起的 理论上当柱塞上端关闭进 回油孔时 才开始压油 当发动机转速增加时 柱塞移动速度加快 柱塞套上进 回油孔的节流作用随之增大 于是在柱塞上行时 由于燃油来不及从油孔挤出 泵腔内油压增加而使供油开始时刻略有提前 从而使循环供油量增加 同理 供油停止时间稍有延后 也会导致循环供油量增加 53 2 负荷特性发动机的负荷特性是指当发动机转速不变时 其经济性指标随负荷而变化的关系 发动机的负荷特性曲线 一般以发动机的有效功率Pe 有效转矩Me或平均有效压力pe等负荷指标为横坐标 以每小时燃料消耗量GT 有效燃油消耗率ge 根据需要还可以排气温度tr 机械效率 m等指标为纵坐标 分析发动机的负荷特性 可了解发动机在各种负荷情况下工作时的经济性以及最低燃料消耗率时的负荷状态 54 1 汽油机负荷特性当汽油机的燃料供给系和点火系调整为最佳 保持在某一转速下工作时 逐渐改变节气门开度以适应外界负荷 每小时耗油量GT和有效燃油消耗率ge随有效功率Pe 有效转矩Me 变化关系 称为汽油机负荷特性 汽油机负荷调节是改变节气门开度 从而改变进入汽缸混合气数量来实现的 所以这种负荷调节方式称为量调节 负荷特性又称节流特性 图8 24汽油机负荷特性曲线 55 1 每