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汽车发动机构造与维修第一章发动机总体构造及工作原理第一节 发动机的总体构造发动机是汽车的心脏，是由许多机构和系统组成的复杂机器，其结构形式多种多样。即使用是同一类型的发动机，其具体结构也各不相同，但不论哪种类型的发动机，其基本结构都是相似的。汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。一 、汽油发动机组成（见动画）1、曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等三部分组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。2、配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。3 、燃料供给系汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。4、冷却系冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。5、点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系 通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。6、润滑系润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。7、起动系起动系要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。二、发动机的分类1、按照所用燃料分类内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。2、按照行程分类内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。3、按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。4、按照气缸数目和排列型式分类5缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列，少数6缸发动机也有直列方式的。大多6到12缸发动机采用V形排列。5、按照进气系统是否采用增压方式分类内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。6、转子发动机以上介绍的都属于一般的往复式活塞发动机。工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。还有一种知名度很高，但应用很少的发动机，转子式发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与传统的发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。 第二节 发动机的工作原理一、四冲程汽油机工作原理(见动画) 活塞在气缸内往复四个行程（相当于曲轴旋转两周）完成一个工作循环的发动机，称为四冲程发动机。四冲程发动机每个工作循环中的四个活塞行程分别为进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。1进气行程活塞在曲轴带动下由上止点向下止点运动，气缸容积增大，产生真空，此时，进气门打开，排气门关闭。空气与汽油混合后经进气道和进气门被吸入气缸，直到活塞达下止点时，进气门关闭，进气行程结束。进气终了时气缸内气体压力约为0.075-0.09MPa，混合气的温度升高到370440K。在示功图（动画）上，进气行程用曲线ra表示。曲线ra位于大气压力线的纵座标以下，它与大气压力线纵座标之差即表示气缸内的真空度。2压缩行程为了使得吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩。所以在进气行程结束时，活塞在曲轴继续带动下，从下止点向上止点运动，进气门和排气门均关闭，可燃混合气被压缩后密度增大、温度升高，并使混合气进一步混合均匀。在示功图（动画）上，压缩行程用曲线ac表示。压缩终了时，活塞到达上止点，此时，混合气被压缩到活塞上方的燃烧室中。可燃混合气压力升高到0.6-1.2 MPa，温度为600-800K。压缩比越大，则压缩终了时气缸内的压力和温度就越高，燃烧速度越快，发动机发出的功率越大，经济性越好。但压缩比太高，容易引起爆燃（不正常燃烧现象）。现代汽油发动机压缩比一般为610。3做功行程在这个过程中，进、排气门仍然关闭。当活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃被压缩的可燃混合气，并迅速燃烧放出大量热能，使气体的温度和压力迅速升高而膨胀，所能达到的最高压力约3-5Mpa，相应的温度为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外做功。示功图（动画）曲线zb表示活塞向下运动时，气缸内容积增加，气体压力和温度都降低。在作功行程终了的b点，压力降至0.30.5 Mpa，温度则降为13001600K。4排气行程当膨胀接近终了时，排气门开启，进气门仍关闭，靠废气剩余压力进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到达上止点附近时，排气行程结束。示功图（动画）上用曲线br表示。排气终了时，由于燃烧室容积的存在，气缸内还存有少量的废气，气体压力也因排气系统存在排气阻力而略高于大气压力。此时，气体压力为0.1050.115 Mpa，温度为9001200K。综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧做功和排气四个行程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。二、四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也经过进气、压缩、做功和排气四个行程。由于柴油机所用的燃料是柴油、其粘度比汽油大、不易蒸发，而自燃温度比汽油低，故可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。1 进气行程右图所示 柴油机在进气行程吸入的是纯空气。由于进气阻力比汽油机小，上一行程残留的废气温度也比汽油机低，进气行程终了的压力为0.0750.095 Mpa，温度为320350K。进气行程 2 压缩行程压缩的是纯空气，在压缩行程接近终了时，由于柴油机的压、缩比高（一般为1622），所以压缩终了时气缸内空气温度和压力都比汽油机高，压力可达35 Mpa，同时温度高达8001000K。压缩行程3 做功行程此行程与汽油机有很大差异，柴油经喷油泵将油压提高到10Mpa以上，经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气混合，形成可燃混合气（可燃混合气是在气缸内部形成）。由于此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度，（约500K左右），柴油混合气便立即自行着火，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行做功。做功行程中，瞬时压力可达510 Mpa，瞬时温度可达18002200K，做功行程终了时，压力为0.20.4 Mpa，温度为12001500K。做功行程 4 排气行程此行程与汽油机基本相同。排气行程终了的气缸压力为0.1050.125 Mpa，温度为8001000K。排气行程 三、四冲程发动机工作特点两种发动机工作循环的基本内容相拟。每个工作循环曲轴转2周（720），每一行程曲轴转半周，（180）。四个行程中，只有一个行程做功，其他三个行程是为做行程做准备工作的辅助行程，都要消耗一部分能量。发动机起动时的第一循环，必须有外力将曲轴转动，以完成进气和压缩行程；做功行程开始后，做功能量便通过曲轴储存在飞轮内，以维持以后的行程和循环得以继续进行。四、转子发动机工作原理转子发动机采用三角转子旋转运动来完成工作循环，与往复活塞式发动机活塞的直线运动迥然不同。转子发动机直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩，取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，运转平稳，具有较大优势。但由于从生产装配到维护修理，转子发动机都与传统的发动机大不一样，开发成本大。加上往复式活塞发动机在功率、重量、排放、能耗等方面都比过去有了显著提高，转子发动机没有显出明显的优势，因此各大汽车企业都没有积极性去开发利用。1）结构特点： 转子发动机有一个转子而不是活塞，它之所以被称为转子发动机，是因为转子作行星运动而不是往复运动。转子形状类拟一个三角形，在一个具有双弧长短弧旋门线外形的特殊几何形状的气缸壁旋转。2）工作情况（见动画）进气孔打开时，混合气进入工作室，转子带动混合气运动，压缩混合气使工作室变小，在压缩到顶点时达到最小，这时混合气被点燃，受热膨胀的气体对转子施加作用力，产生能量脉冲而推动转子转动，这个能量脉冲也叫做膨胀。当转子顶端露出排气孔，废气被排到室外。这就完成了一个工作循环。这是转子发动机的一个工作循环，其中包括四个过程，即进气、压缩、膨胀做功和排气过程。 五、国产内燃机型号编制规则如下表： 内燃机作为一种动力装置在各类机械中得到了广泛应用，为了便于内燃机产品的设计、生产、使用及维修，我国于1982年颁布于新的国家标准(GB725-1982)，对内燃机产品的名称飞型号及编制规则进行了规范广该标准的主要内容如下：(1)内燃机产品的名称均按所采用的燃料类型命名，例如柴油机、汽油机、石油天然气发动机等。(2)内燃机型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。(3)内燃机型号由四部分组成，其排列顺序及符号意义如下面框图所示例：型号编制举例 (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 (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 第三节 发动机的主要性能指标和特性一、发动机的主要性能指标 评价发动机工作性能的指标有指示指标和有效指标。指示指标用来评价发动机实际工作循环的好坏，以及燃料的热能转变为功的完善程度。在生产和使用中应用不多。以发动机曲轴对外输出功率为基础的指标称为有效指标。在实际生产和使用中，评价发动机性能的好坏，以及评价发动机维修质量好坏，都使用有效指标。这里介绍常用的几个发动机有效指标。1、有效转矩Me 和有效功率Pe发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，用Me表示，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，即用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后运用以下的公式便可计算出发动机的有效功率。MeTe(2n60)1000Ten9550(kW) 其中：Te有效转矩，Nm n发动机转速，rmin 有效转矩的最大值称为最大转矩，有效功率的最大值称为最大功率。 2、有效耗油率gege 是有效经济性指标。它是发动机每发出一千瓦的有效功率，在一小时内所消耗的燃油克数。 二、发动机的特性 汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。反映发动机运行状况常用速度特性和负荷特性。1、速度特性发动机的速度特性曲线，表示有效功率Pe（千瓦）、扭矩Me（牛顿米）、比燃料消耗量ge（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。按照一定转速间隔依次进行上述步骤。就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量。发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。它表现的曲线特征是功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。在汽油发动机外特性曲线中功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，但转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。扭矩曲线则与功率曲线相反，它往往在较低转速下就能获得最大值，然后随转速上升而下降。比耗油量指千瓦小时的耗油量，它随转速的增长而呈现一个凹形曲线，在中间某一转速下达到最小值，转速增大或者减少，都会使比耗油量增大。柴油机外特性曲线，表现与汽油机有所不同。它的功率N、扭矩M和比耗油量g随转速n而变化，但功率N曲线是随转违上升而上升，差不多到了最大转速（标定转速）仍未出现曲线的最高点。扭矩M曲线变化平缓，在不同转速位置变化量不大。比耗油量ge曲线不但起点数值低，而且比较平坦（与汽油机比较）。虽然各种型号汽油或柴油发动机外特性曲线不会完全一样，但基本还是呈现上述的形态，通过发动机外特性曲线图可以了解发动机的性能和特点，了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系，并找出发动机最佳的工作区域。2、负荷特性负荷特性，它是指当发动机转速一定时，经济性指标的有效比燃油消耗量随发动机负荷的变化关系。利用这一变化曲线，可最全面地确定发动机在各种负荷和转速时的经济性。在了解负荷特性前，首先要知道有效比燃油消耗量是什么。衡量汽车耗油量大小一般用汽车在规定的速度下行驶100公里路程的实际耗油量（升）计算。例如汽车技术参数上常见有“90公里/小时等速”时100公里耗油量的参数，这是衡量汽车经济性指标。衡量发动机经济性指标，工程技术人员用有效比燃油消耗量这一个指标，简称油耗率，用ge表示，它指每小时单位有效功率消耗的燃油量，单位是g/kw.h。发动机分为汽油机和柴油机两大类。汽油机是依靠节气门调节负荷的，因此汽油机负荷特性又称节流特性；柴油机是靠改变喷油量来调节负荷的，通过喷油量变化改变混合气成份，因此柴油机负荷特性又称燃油调整特性。由于发动机转速是经常变化的，需要测定发动机不同转速下的负荷特性，才能全面评价不同转速和不同负荷下发动机的燃油经济性。发动机负荷特性的读取在试验台架上进行。以汽油机为例，启动发动机后逐渐开启节气门，直至最大，同时调节载荷使发动机保持某一转速稳定运行，测定此工况下发动机输出功率及燃油消耗量。然后再关小节气门，调整载荷使发动机保持转速不变再测定。如此依次进行下去，直到发动机能保持稳定工作的最小节气门开度，得到不同负荷和转速下的燃油消耗量。不同转速下的发动机负荷特性曲线变化的趋势是差不多，只是具体数值的不同。普通汽油机负荷特性曲线的特征，开始启动时ge最大（此时需要浓混合气），但随节气门逐渐开启负荷增大而ge减少直至最低点，此时节气门接近全开。继续开大节气门，ge又会开始上升，曲线呈现一条内凹抛物线。曲线的最小ge值越低越好，同时ge随负荷的变化越平缓，发动机在不同负荷下工作的经济牲越好。从曲线的形状，可以分析出哪一个负荷区域是最经济的。柴油机负荷特性曲线的走向特征与汽油机基本一样。但两者对比，柴油机的负荷特性曲线比较平坦，这也就是为什么柴油机比汽油机省油的重要原因。第二章曲柄连杆机构本助学教案主要针对自学成才的学生，通过对主要知识点配合动画、录像的讲解，对本章的主要知识点进行更详细、更形象的说明，便于学生更好的理解，使得学生实现自学的目的。本章的主要内容是介绍曲柄连杆机构的作用，组成，主要零部件的装配和检修。其中要求学生掌握的主要知识点有：第一节 气缸盖的拆装（录象：气缸盖的拆装） 气缸盖的拆装操作应按照一定的要求，一般在发动机的修理工艺中均有严格的规定。在拆装过程中，主要应注意下列几点：（1）气缸盖的拆卸拆卸气缸盖螺栓，拆卸时为了防止造成气缸盖和缸体表面的变形，应该按照先两边再中间的顺序逐步拆卸，交叉进行，并且不能一次完全松开，应分两到三次，最后取下螺栓，取下缸盖。（2）气缸盖螺栓的拆装顺序气缸盖螺栓的拆装一般采用对称法：装配时，由中间向两端逐个对称拧紧（见图2-16）；拆卸时，则由两端向中间逐个对称拧松。（3）气缸盖应在冷态时拆卸，拆装过程中不能碰擦下平面，以免平面损伤。（4）气缸垫的安装要求安装气缸盖前，在气缸体上面放一张气缸垫，气缸垫安装时，应注意将卷边朝向易修整的接触面或硬平面。如气缸盖和气缸体同为铸铁时，卷边应朝向气缸盖（易修整）；而气缸盖为铝合金，气缸体为铸铁时，卷边应朝向气缸体。（5）气缸盖螺栓的拧紧力矩。 气缸盖螺栓的必须用扭力扳手扭紧，拧紧力矩太大或太小都将会对发动机产生不良影响，易造成气缸盖变形、漏气等现象。发动机都应按规定的气缸盖螺栓拧紧力矩要求，分2-3次拧紧至规定值。 图2-16 气缸盖螺栓拧紧顺序第二节 气缸体与气缸盖检修(一)气缸体和气缸盖破裂的检验与修理1.检验方法(1)水压试验如图2-34所示，将气缸盖和气缸垫装在气缸体上，用一盖板装在气缸体装水泵的位置上，用水管与水压机相连，其它水道口一律封闭，将水压入水套内。水压机的压力在340-440千帕时，保持5分钟，应无任何渗水现象。若有水珠出现，即为该处有裂纹。修补过的气缸体，以及新镶气缸套的气缸体，均应作水压试验。(2)气压试验在没有水压机的情况下，可往水套内加入自来水，用气泵或打气筒向水套内充气，借气体的压力检查渗漏部位。为防止水气倒流，应在充气管上装入单向活门。2.修理方法(1)粘接法环氧树脂胶粘接，具有粘接力强、收缩性小、耐疲劳、设备简单和操作方便等优点，适合急救与抢修。但它存在不耐高温、不耐冲击的缺点，不能在燃烧室、气门座附近温度高、受力较大的部位使用。除此之外的任何部位均可使用环氧树脂胶粘接方法。(2)焊修法气缸体、气缸盖的裂纹，若发生在受力较大或用其它方法不易操作的部位，则可采用焊补法修复。?(二)气缸盖变形的检验与修理（录像：气缸盖平面度的检测） 1.气缸盖下平面的检验与修理气缸盖下平面的平面度，可以采用平板接触法检验，也可以用刀口尺和厚薄规测试，如图2-35所示。气缸盖下平面的平面度公差，在任意50毫米50毫米内不得大于0.05毫米，在整个平面上不得大于0.15毫米，在相邻两燃烧室之间的平面上，不允许有明显的划痕或击伤。否则，应予以修理。修理的一般方法有下面几种。(1) 敲压法气缸盖翘曲变形，可用敲压法校正。先将厚度约为变形量4倍的钢片垫在气缸盖与平台之间，把压板放在气缸盖的中部，扭紧螺帽，使气缸盖中部的平面与平台贴合，用小锤沿气缸盖筋敲击2-3遍，停留10分钟后取下气缸盖。若压校过量，可把气缸盖放在锻炉旁烘热片刻即可消除。(2)铣、磨机加工法 对气缸盖的不平、划伤、可采用铣、磨等机加工法使之修复。但机加工的加工量不应过大，否则燃烧室容积变小，从而增大了压缩比，将引起爆燃。对于经过修整的气缸盖，一般都应检查燃烧室容积。其方法是：彻底清除燃烧室内的积炭和污垢，装上火花塞，把气缸盖平放于工作台上，用水平尺找正使其处于水平位置，用量杯往燃烧室内加入80%的煤油和20%的机油的混合液，加至约为燃烧室容积的95%时，应将玻璃板盖在燃烧室平面上，此时应用注射器注入，到液面与玻璃板接触为止，总加入量即为燃烧室容积，如图2-37所示。第三节 气缸磨损程度的检测（录像：气缸磨损程度的检测） (一)气缸磨损的检验与修理判断发动机是否需要大修，主要取决于气缸的磨损程度。当气缸的磨损达到大修标准时，应对发动机总成进行大修，并确定气缸的修理尺寸；若磨损未达到大修标准，可确定汽车继续行驶的里程。1.发动机的大修标准和气缸的测量(1)发动机的大修标准发动机大修的标准是：汽车必须行驶完规定的修理间隔里程；发动机的任何一只气缸的磨损量达到0.37毫米；发动机气缸体破裂，不能用小修恢复其技术状况等。(2)测量气缸的方法测量气缸的磨损情况，通常使用量缸表进行测量。量缸表就是在百分表的下面装一套联动装置，以便于测量缸径尺寸，所以也称为内径量表。量缸表的组成如图2-43所示。将微分表的杆部插入量缸表杆上端的孔内，当表杆与传动杆接触，表针有少量顶动即可，并使微分表表面与活动测杆同一方向，用锁紧螺母把微分表固定。 根据气缸的标准直径，选择长度合适的接杆，旋上固定螺母，把接杆旋入量缸表下端的接杆座内，固定螺母暂不旋紧。将量缸表的测杆插入气缸的上部，旋出接杆，当表针转动1-1.5圈时为合适，拧紧接杆上的固定螺母。根据气缸的磨损特点，在活塞环行程内找到气缸磨损的最大处（一般为活塞运动到上止点处），旋转表盘，使“0”对准表针。测量时，应前后方向摆动量缸表，这是因为只有测杆与气缸轴线保持垂直时，测量才能准确，如图2-44所示。当前后摆动量缸表，表针均指示到某一最小数值时，即表示测杆已垂直于气缸轴线。将量缸表下移，使测杆到活塞行程之外(标准尺寸或上次修理的实际尺寸)，在任意方向测量，找到气缸的最小直径处。此时，表针所指的位置与“0”位之间相差的数值(即表针摆差)，即为气缸的最大磨损量。 这种测量气缸的方法，称为二点测量法，微分表针摆差数值的一半，就是气缸的圆柱度误差值。取出量缸表，用千分尺测量量缸表在气缸内最大直径处的测杆长度，即测出了气缸磨损后的实际直径尺寸。从外径测微器上读出的实际尺寸，也可与记载的发动机各气缸原始修理尺寸相对照，两者之差，就是该气缸的最大磨损量。 实践经验证明：发动机一般前、后两气缸较其它气缸磨损严重。因此，测量气缸的磨损情况时，可按磨损规律重点测量前、后两个气缸。2.气缸的镗削(1)选择修理尺寸气缸的磨损超过允许限度后，应按修理尺寸进行镗削加工，同时选配与气缸修理尺寸相同的活塞，以恢复正确的几何形状和正常的配合间隙。气缸的修理尺寸通常分为六级。它是在气缸标准直径的基础上，每加大0.25毫米为一级，逐级递增至1.5毫米。凡超过1.5毫米者，不能继续镗削，应更换新气缸套。各级修理尺寸以书为准。(2)确定镗削量和镗削次数因为活塞与气缸配合的要求比较高，所以，在修理任务不多时，应采用修配法镗削气缸，即按活塞的实际尺寸镗缸。3.气缸的研磨气缸镗削后，它的表面存在有细微的刀痕，必须将这些刀痕磨掉，才能提高气缸表面的光洁度，使气缸获得正确的几何形状，并与活塞有正常良好的配合。 第四节 气环的泵油现象（动画：气环的泵油现象） 活塞环由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。其原理是：活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，活塞环被压靠在环槽的上端面上，气缸壁面上的油被刮入下边隙和背隙内（见图2-25a）；当活塞上行时，活塞环又靠在环槽的下方，同时将机油挤压到环槽上方（见图2-25b）。如此反复运动，就将缸壁上的机油泵入燃烧室。活塞环的泵油作用，一方面对气缸上部的润滑有利，另一方面由于机油窜入燃烧室，会使燃烧室内形成积炭和增加机油消耗，并且还可能在环槽（尤其是第一道气环槽）中形成积炭，使环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。图225 活塞环的泵油作用第五节 油环的刮油现象（动画：油环的刮油现象） 1. 活塞上第三道环槽底部加工出很多回油孔，且在活塞第三道环槽下也开了回油孔，第三道环槽安装的油环可以是普通油环，普通油环在外圆面中间切有几道槽，也可以是组合油环，由上下刮片和衬簧组成；2. 当活塞向下运动时，油环靠在活塞环槽的上端面上，气缸壁上多余的机油通过活塞第三道环槽底部的回油孔和第三道环槽下的回油孔流回油底壳（如图2-27b）；3.当活塞向上运动时，油环靠在活塞环槽下端面上，活塞第三道环槽下的回油孔被油环与气缸上部分分开，回油孔不回油，此时气缸壁上的机油沿着油环上端面进入活塞环槽内并从环槽底部回油孔流回油底壳（如图2-27a ）。第六节 活塞环的选配 在发动机大修时，活塞环是被当作易损件更换的。活塞环选配时，以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环。当发动机气缸磨损后，也应选配与气缸同一级别的活塞环。 对活塞环的要求是：与气缸、活塞的修理尺寸一致；具有规定的弹力，以保证气缸的密封性；活塞环的漏光度、端隙、侧隙和背隙应符合原厂规定。1. 活塞环的漏光度检验 活塞环的漏光度检验旨在检测活塞环的外圆表面与缸壁的接触和密封程度，其目的是避免漏光度过大，使活塞环与气缸的接触面积减小，造成漏气和窜机油的隐患。 常用的活塞环漏光度的简易检查方法是：活塞环置于气缸内，用倒置的活塞将其推平，用一张直径略小于活塞环外径的圆形板盖在环的上侧，在气缸下部放置灯光，从气缸上部观察活塞与气缸壁的缝隙，确定其漏光情况。（如图2-56所示） 对活塞环漏光度的技术要求是：在活塞环端口左右30范围内，不应有漏光点；在同一根活塞环上的漏光不得多于两处，每次漏光弧长所对应的圆心角不得超过25，同一环上漏光弧长所对应的圆心角之和不得超过45；漏光处的缝隙，应不大于0.03mm。 2.活塞环“三隙”的检验 活塞环三隙的检验是指端隙、侧隙和背隙的检验。（1）端隙检验。将活塞环置入气缸内，并用倒置的活塞顶部将环推平（对未加工的气缸应推至下止点，即磨损最小处），然后用厚薄规测量（见图2-53）。若端隙大于规定值，则应重新选配活塞环；若端隙小于规定值时，应用细平锉刀对环的端口进行锉修。锉修时，只能锉削一端环口且应平整（见图2-54）；锉修后，应去除毛刺，以免在工作时刮伤气缸壁。 （2）侧隙检验。将环放在槽内，围绕环槽滚动一周，应能自由滚动，既不能松动，又不能有阻滞现象。 （3）背隙检验。为测量方便通常是将活塞环装入活塞内，以环槽深度与活塞环径向厚度的差值来衡量。测量时，将活塞环与环槽底紧密接触，再用深度游标卡尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值，该数值一般为00.35mm。在实际操作中，通常是以经验法来判断活塞环的侧隙和背隙。将环置入环槽内，环应低于环岸，且能在槽中滑动自如，无明显松旷感觉即可。第七节 活塞连杆组的组装准备进行活塞连杆组组装前，先清洗零件，并用压缩空气吹干。活塞与连杆的装配应采用热装合方法。将活塞放入水中加热至353K373K，取出后迅速擦净，在活塞销涂上机油，插入活塞销座和连杆衬套，然后装入锁环。两锁环应与活塞销端面留有0.10mm0.25mm的间隙，以避免销受热膨胀时把锁环顶出。活塞与连杆组装时，要注意两者的缸序和安装方向，不得错乱。活塞与连杆一般都标有装配标记。如：活塞顶部的箭头或边缘缺口应朝前；连杆杆身的圆形凸点应朝前；连杆与下盖的配对记号应一致并对正，或杆身与下盖承孔的凸榫槽安装时应在同一侧，以避免装配时的配对错误。录像：活塞连杆组的拆卸和组装安装时，应采用专用工具活塞环安装钳，以免将环折断。安装气环时，有镀铬的活塞环一般装在第一道；扭曲环应装在第二、第三道，用作刮油的正扭曲环，其内缺口或内倒角朝上，外缺口或外倒角朝下，否则活塞环的泵油作用将得到加强，从而使机油大量窜入燃烧室而引起积炭。为避免高压气体的泄漏，要求活塞环的开口应交错布置。一般是以第一道活塞环的开口位置为始点，其他各环的开口布置成迷宫状走向。安装要求查询相关维修资料。安装组合油环的上、下刮片，也要交错排列，两道刮片间隔180。安装活塞环。（录像：活塞环的安装要求） 第八节 活塞销的偏置假如活塞销销座孔的中心线位于活塞中心线的平面内，即对中布置时，活塞经历压缩行程时，由曲轴推动活塞运动时会产生侧压力，当活塞完成压缩行程进入作功行程时，活塞越过上止点改变运动方向，此时受到气体压力作用，产生侧压力与压缩行程时相反，由于受到侧压力的作用，使活塞与缸壁的接触面突然由一侧平移至另一侧（见图2-19a），活塞对缸壁产生“敲击”（俗称活塞敲缸）。 为了解决这个问题，有些发动机将活塞销座轴线向作功行程中受侧压力较大的一面偏移1mm2mm（见图2-19b）。这样，在活塞接近上止点时，作用在活塞销座轴线右侧的气体大于左侧，使活塞倾斜，裙部下端提前先换向，然后活塞越过上止点，侧压力相反时，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，而使换向冲击力大为减弱。这种结构可使活塞在从压缩行程到做功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。第三章配气机构第一节：配气机构结构和工作原理一、 概述1配气机构的作用：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。2配气机构总体组成：气门组和气门传动组。气门组主要有：气门、气门导管、气门弹簧和弹簧座等。气门传动组主要有：正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆及摇臂总成等。3、配气机构的分类：根据凸轮轴的安放位置不同分为下置式、中置式和上置式；按每一缸的气门数分为：双气门和多气门；按曲轴和凸轮轴的传动方式不同分为齿轮传动、链条传动和同步齿形带传动。 二、配气机构工作原理1、 凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。2、 四冲程发动机完成一个工作循环，曲轴旋转两周（720），各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只需转一周，曲轴与凸轮轴转速之比为2：1。3、当凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高；当凸轮轴上凸起部分与挺柱接触时，将挺柱顶起，挺柱通过推杆、调整螺钉使摇臂绕摇臂轴顺时针摆动，摇臂的长臂端向下推动气门，压缩气门弹簧，将气门头部推离气门座而打开。4、当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，使气门密封。5、气门的开启是通过气门传动组的作用来完成的，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。配气机构工作原理动画三、发动机的换气过程1. 定义：发动机的排气过程和进气过程统称为换气过程。2. 要求：进气充分、排气彻底。3. 充气效率：每循环实际进入气缸内的新鲜充气量与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜气量的比值。4. 提高发动机充气效率的措施。第二节、配气相位及气门组一、 配气相位定义：用曲轴转角表示气门开启与关闭时刻和开启的持续时间。二、 为了能提高充气效率，实际发动机都采用延长进、排气时间，使气门早开晚关，以改善进、排气状况，提高发动机的动力性。三、 进气门的配气相位1.进气提前角：在排气行程接近终了，活塞还没到上止点，进气门便开始打开，从进气门开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角。2.进气迟后角：在进气行程下止点后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角。四、 排气门的配气相位1.排气提前角：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角。2.排气迟后角：在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角。配气相位动画五、 气门（分为进气门、排气门）1.作用：封闭气道。2.气门的工作条件：高温、高压、散热困难、受腐蚀、受冲击、润滑困难。3.气门的材料：合金钢4、气门的一般构造：包括头部和杆身，两者圆弧连接。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。气门顶部形状主要分成平顶、喇叭形顶、球面顶。气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封气道的作用。六、气门弹簧1.作用：使气门自动复位关闭，并保证气门与气门座的座合力。2.材料：优质合金弹簧钢丝并卷绕成螺旋状，两端磨平，防止在工作中弹簧产生歪斜。3.弹簧的结构形式：主要采用如下三种形式。七、气门组的装配关系。如下图所示 1. 在安装气门组时，必须采用专用工具。2. 弹簧座的固定方式有锥形式和锁销式两种。第三节、气门传动组及气门间隙一、 凸轮轴1.作用：按发动机工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律驱动和控制各缸气门的开启和关闭。 2.凸轮的轮廓曲线如下图所示：O点为凸轮的旋转中心，AE是以O为圆心的圆弧，当凸轮按箭头方向旋转，转过EA弧时，挺柱不动，气门关闭。凸轮转过A点，挺柱开始上升，至B点气门间隙消除，气门开始打开。凸轮转至C点，气门开度最大。凸轮继续旋转，挺柱开始下移，气门在气门弹簧张力作用下开始关闭，至D点气门完全关闭。BCD段的形状，决定了气门的开闭时刻、开启持续时间、气门的最大开度及开闭过程的运动规律。轮廓曲线的磨损，将使气门开启时间推迟、持续角减小、气门的升程降低、发动机的充气效率下降。3. 凸轮的排列及相对角位置凸轮轴上各缸的进气凸轮（或排气凸轮）称为同名凸轮，同一气缸的进排气凸轮称为异名凸轮。A、同名凸轮在凸轮轴上的相对角位置与发动机工作顺序、点火间隔时间一致，等于做功间隔角的二分之一。即等于720/2i（i表示气缸数）。B、异名凸轮在凸轮轴上的相对位置与既定的配气相位一致。4.凸轮轴润滑：采用压力润滑，缸体或缸盖上钻有油道与轴承相通。5.凸轮轴的轴向定位：为了防止凸轮轴在转动过程中产生轴向窜动，影响配气机构的正常工作和使配气相位改变，凸轮轴都设有轴向定位装置。6.正时齿轮：正时齿轮是由曲轴带动旋转的，传动比为2：1，即曲轴转两圈，凸轮轴才转一圈。为了能保证气门的开启与关闭完全符合发动机的工作顺序，在装配时必须对准正时记号，如右图所示。如果不对正，就会出现配气相位不准，可能造成气门该打开时，却处于关闭，或是该关闭时，却处于打开状态。发动机就不能起动。二、气门间隙意义由于进、排气门直接位于燃烧室内，而排气门整个头部又位于排气通道内，因此受到的温度更高。在此高温下，气门会因受热膨胀而伸长。由于气门传组零件都是刚性的，假如在冷态时各零件之间不留间隙，受热膨胀的气门就会使气门关闭不严则漏气，导致发动机功率下降，燃油消耗增加，发动机过执，甚至不能起动。为了防止上述情况的发生，补偿气门受热后的膨胀量，在发动机冷态装配时，常在气门组与气门传组之间留一定的间隙。这一间隙称为气门间隙。如右图所示的A。 三、液力挺柱（下图为一种常见的液力挺柱）1.作用：由于预留了气门间隙，造成气门开启关闭时有冲击，产生磨损和噪声，且经常要进行调整。现在越来越多发动机采用了长度随温度轻微变化的液力挺柱，而不须预留气门间隙。即在任何情况下，气门与气门组之间都不存在间隙。2.液力挺柱的自动“缩短” ：如果气门受热膨胀伸长时，通过柱塞与油缸之间的间隙，高压油腔内的油压向低压油腔泄漏一部分，柱塞与油缸产生相对运动，从而使挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密。3.液力挺柱的自动“伸长” ：当气门冷却收缩时，补偿弹簧将柱塞与挺柱体向上推动，球阀打开，低压油腔油液进入高压油腔，挺柱自动“伸长”，保证无气门间隙。第四节、气门间隙调整一、对于预留有气门间隙的配气机构，由于在使用中存在磨损、冲击，因此气门间隙会随着使用时间的增长而改变。所以使用一定时间后，要对每一个气门进行检查与调整。二、 检查调整的前提：必须使所要检查与调整的气门完全处于关闭状态。三、检查调整的方法：目前用得较多的有“二次调整法”与“逐缸法”四、“二次调整法”也称双排不进法。（1）首先找到第一缸活塞的压缩上止点，调整一半数量的气门间隙；然后将曲轴转动一周，再调整其余所有气门的间隙。根据发动机的配气相位图、曲拐布置图和工作顺序便能确定出该气门的挺柱是否与凸轮的基圆接触，气门是否可调。两次调整法的关键是怎样在全部气门当中确定可以调整的气门。从配气机构的结构可知：只有当挺柱与凸轮的基圆接触时，才能调整该气门的间隙。例如，6缸发动机的工作顺序为：1-5-3-6-2-4。一缸正处于压缩上止点位置，其进、排气门都处于关闭状态 ，因此这两个气门均可调，于是在下表中1缸的下面写上一个“双”字，表示该缸的进、排气门均可调。6缸处于排气上止点，进排气门处于叠开状态，均不可调，用“不”表示。5缸正处于压缩行程，但曲拐刚刚离开“进气门关”的位置，进气门正处于恢复气门间隙的过程，进气门的挺杆还未落到凸轮的基圆上，因此进气门不可调，排气门间隙可调。三缸正处于进气行程，进气门间隙不可调，排气门间隙可调。因此在表中5缸和3缸的下面写一个“排”字，表示排气门均可调；2缸正处于排气行程，排气门不可调，进气门可调，4缸正处于作功行程，曲拐已距“排气门开”的位置很近，故排气门不可调，但曲拐距“进气门开”和“进气门关”的位置都很远，进气门可调，因此在表中2、4缸的下面写一个“进”字，表示进气门间隙可调。 六缸发动机可调气门排列表气缸工作顺序153624142635第一遍（一缸压缩上止点）第二遍（六缸压缩上止点） 双不排进不双进排 综合上述分析，一缸在压缩上止点时，按照发动机1-5-3-6-2-4的工作顺序，其可调气门正好是：双（1缸）、排（5、3缸）、不（6缸）、进（2、4缸）6个气门。同理可分析，当将曲轴从一缸压缩上止点位置转过一圈使6缸处于压缩上止点时，乘余的6个气门可调：从6缸起，按照发动机的工作顺序，可调气门也正好是：双（6缸）、排（2、4缸）、不（1缸）、进（5、3缸）6个气门。上述确定发动机可调气门的方法称为“双排不进”法。其特点是简单快捷，便于记忆。其他型式的发动机也可按“双排不进”法去调整气门间隙。但对于一些V型发动机不适用。（2）调整气门间隙的方法 如下图所示，调整气门间隙时，一手用螺丝刀固定住气门调整螺钉，另一只手用梅花扳手拧紧螺母，将塞尺插入气门间隙处，然后转动调整螺钉，使摇臂端头将塞尺轻轻压住，用轻微力量抽动塞尺，以略感发涩为宜，然后将调整螺钉保持不动，拧紧锁紧螺母，最后再复查一次气门间隙，以防在拧紧锁紧螺母时，间隙发生变化。 五、逐缸法，即检查调整好第一缸的气门后，再检查调整下一个缸的气门。第一步：把第一缸活塞转到压缩上止点。（方法较多）第二步：检查调整第一缸的所有气门。第三步：转动曲轴某一个角度，使下缸活塞到达压缩上止点。如四缸发动机，作功顺序为1-2-4-3的。哪么在检查了第一缸以后，转动曲轴180度，就可以调整第2缸，再转动180度，调第4缸，最后再转180度，调整3缸。第五节、配气机构主要零件的检修一、气门的检修(1)清除气门头上的积炭。(2)检视气门锥形工作面及气门杆的磨损、烧蚀及变形情况，视情况更换气门。(3)检查气门头圆柱面的厚度，应大于1.0mm。(4)检查气门尾部端面。该端面在工作时经常与气门摇臂碰擦，需检视此端面的磨损情况，有无凹陷现象。不严重时，可用油石修磨。如果修磨量超过0.5mm，则需更换气门。二、气门导管的检修(1)清洗气门导管。(2)检查气门杆与气门导管的间隙。可按经验法检查气门杆与导管的间隙：将气门杆和导管擦净，在气门杆上涂一层薄机油，将气门放入气门导管，上下拉动数次后，气门在重力作用下能徐徐下落，表示气门与气门导管的配合间隙适当。(3)气门导管的更换。如经检查，需更换气门导管，应先选用与气门导管尺寸相适应的铳头，将旧导管在压床上压出或用气门导管拆卸器和锤子拆下，把导管拆下后，使用气门导管座铰刀镀大导管座孔，除去毛边。三、气门弹簧的检查(1)检查气门弹簧的自由长度L。用游标卡尺测量气门弹簧的自由长度，其检查亦可用新旧弹簧对比的经验方法进行。自由长度小于使用限度1.3-2mm时，应更换新件。(2)检查气门弹簧的弹力。气门弹簧的弹力可用弹簧弹力试验器进行检查，将弹簧压缩至规定长度，如果弹簧弹力的减小值大于原厂规定弹力的10%，则应更换新件。(3)检查气门弹簧端面与其中心轴线的垂直度。将气门弹簧直立置于平板上，用直角尺检查每根弹簧的垂直度。气门弹簧上端和直角尺之间的间隙L即为垂直度的大小。其极限值为2.0mm，如该间隙超限，则必须 更换