发动机电子教案-2.doc

单元一 发动机异响故障的检修教学内容发动机气缸异响故障排除（一）计划学时 2教学目标 掌握机体组的组成及各零部件的安装要求。教学重难点气缸体的结构类型和特点。教学方法理论讲授法、powerpoint演示、实物拆装教学过程设计教学步骤：1、复习提问、引出本讲教学内容2、新课讲解3、穿插提问4、归纳总结5、布置作业教学内容：一、概述功用：曲柄连杆机构的功用是：把燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。工作条件：高温、高压、高速和化学腐蚀。二、机体组机体组主要由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫和发动机支承等组成。1.气缸体与曲轴箱 气缸体作为发动机各个机构和系统的装配基体，承受较大的机械负荷和热负荷，气缸体本身应具有足够的刚度、强度和良好的耐热性，其具体结构型式分为三种。（1）一般式气缸体也被称作平底式气缸体，发动机主轴承的中心线与气缸体下表面在同一平面上，这种缸体刚度虽不如其他两种，但缸体高度低，重量轻，容易加工，拆装曲轴较为方便。（2）龙门式气缸体 缸体下平面低于曲轴中心线，这种结构形式的缸体虽重些，但刚度好，密封可靠，维修方便，可承受较大的机械负荷。（3）隧道式气缸体缸体上的曲轴轴承座为整体式，形成隧道样，这种缸体的发动机采用滚动轴承的盘形曲轴，安装时，曲轴从一端插入，这种缸体比较笨重，但刚度最好。 气缸工作表面由于经常与高压、高温的燃气相接触，且有活塞在其中作高速往返运动，所以必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了保证气缸表面能在高温下正常工作，必须随时加以冷却，冷却方式有两种：一种是水冷；另一种是风冷。曲轴箱曲轴箱是用来支承曲轴的，曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承孔。为了给这些轴承润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。2.气缸套 气缸的结构形式有两种：整体式气缸和缸内镶入气缸套式。气缸套式分为干式和湿式两种。（1）干式缸套干式缸套的特点是外表面不与冷却水接触，它是一个耐磨性能良好的薄壁套筒，壁厚一般为 1 3.5mm ， 它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。（2）湿式缸套湿缸套是一个与冷却水直接接触的厚壁套筒，壁厚应保证缸套有足够的强度和刚度，一般为缸径的 5%10% 。 它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好。3.气缸盖 气缸盖密封气缸并与活塞顶、气缸内壁上部共同形成燃烧室，顶置发动机缸盖上还要布置进、排气道以及相应的冷却水套，对顶置凸轮轴发动机还要考虑凸轮轴的支承，还有火花塞或喷油器以及缸盖螺栓的布置等，结构十分复杂。水冷式气缸盖有三种结构型式：整体式、分体式、单体式。 （1）楔形燃烧室 燃烧室横向剖面呈楔形，结构简单、紧凑、热损失小。气门斜置，气道导流较好，充气效率高。（2）浴盆式燃烧室 这种燃烧室形状象浴盆，结构简单，燃烧室中可适当布置挤气面，燃烧温度较低，工作较柔和。（3）半球形燃烧室 这种燃烧室的气门呈横向 V 形排列，结构紧凑，气门直径较大，换气好。火花塞多位于燃烧室得中部，抗爆性好，经济性、动力性好。4.气缸垫气缸垫置于气缸盖与气缸体之间，作用是保证燃烧室的密封，防止漏气、漏水。 气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形， 拆装方便，能重复使用，寿命长。目前应用的气缸垫结构大致有金属-石棉垫、金属-复合材料垫和纯金属垫等。 5.油底壳 油底壳的主要功能是储存机油并封闭曲轴箱。油底壳一般受力很小，多采用薄钢板冲压而成，为了保证在发动机纵向倾斜时机油泵能够吸到机油，油底壳后部一般做的较深。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波动过大。油底壳底部装有放油塞。多数放油塞是磁性的，能吸附机油中的金属屑，减少发动机运动件的磨损。 6.发动机支承 发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的支撑支承在车架上。发动机的支承方法，一般有三点支承和四点支承两种，发动机在车架上的支承是弹性的，这是为了消除在汽车行驶过程中车架的扭转变形对发动机的影响，以减少传给底盘和乘员的噪音和振动。课后作业：1.试说明曲柄连杆机构的作用、组成和工作条件。2.为什么大多数气缸要用缸套？试比较干式和湿式缸套的特点。3.气缸垫有何作用？安装时应注意哪些事项 ?单元一 发动机异响故障的检修教学内容发动机气缸异响故障排除（二）计划学时 2教学目标 1.掌握活塞的结构类型及为防止活塞热变形采取的结构措施； 2.掌握活塞环的密封原理、检修方法。 教学重难点1.活塞的结构、变形及相应的结构措施； 2.活塞环的密封原理。教学方法理论讲授法、powerpoint演示、实物拆装教学过程设计教学步骤：1、复习提问、引出本讲教学内容2、新课讲解3、穿插提问4、归纳总结5、布置作业教学内容：1.活塞根据活塞的工作条件，对活塞的要求是：有足够的刚度、强度和耐热性，以承受燃气的高温高压；加工精度要求高，保证密封又不增加磨损；尽量降低重量，以减少惯性载荷；润滑性和耐磨性良好，以提高寿命。 铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。 活塞的基本结构可分为顶部、头部、裙部三部分。(1)活塞顶部活塞顶部形成燃烧室的底部，主要有平顶、凹顶和凸顶等几种型式，具体形状取决于燃烧室的要求。 (2)活塞头部 活塞头部是活塞环槽以上的部分。其主要作用有三： 1 )承受压力并传给连杆； 2 )与活塞环一起实现气缸的密封； 3 )将活塞顶吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机一般有 2-3 道环槽，上面 1-2 道用以安装气环，下面一道用以安装油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔，被油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经这些小孔流回油底壳。 (3)活塞裙部 自油环槽下端面起至活塞底面的部分，称为活塞裙部，其作用是为活塞在气缸内做往复运动导向和承受侧压力。 2.活塞环 活塞环是在高温、高压、高速和润滑恶劣的条件下工作的，它的运动情况很复杂，不仅与缸壁间有相对高速的滑动摩擦，而且与环槽侧面上下撞击，因此活塞环的磨损是发动机中磨损最快的零件之一。这要求活塞环的材料应具有好的耐磨性、导热性、耐热性、磨合性、冲击韧性和足够的弹性等。一般多选用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造，有的还采用表面镀铬或喷钼，以减少磨损。气环 1)气环的密封原理气环可能漏气的通道有三条：环面与气缸壁间；环与环槽的侧面间；开口间隙处。前两处是可以密封的。 2)活塞的泵油作用由于侧隙和背隙的存在，当活塞带着活塞环下行（进气行程）时，环靠在环槽的上方，环从缸壁上刮下来的润滑油充入环槽下方；当活塞又带动活塞环上行（压缩行程）时，环又靠在环槽的下方，同时将油挤压到环槽的上方，如此反复运动，就将润滑油泵到活塞顶。 3)气环的断面形状 为了提高压强和密封，加速磨合，减小泵油和改善润滑（布油和刮油），除合理选择材料及加工工艺外，在构造上出现了许多不同断面形状的气环。 油环 (1)整体式油环 环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽。当活塞向下移动时，油环将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞向上移动时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。 (2)组合式油环组合式油环由一个径向衬环、三个扁平环 ( 上面两片，下面一片 ) 和一个轴向波形环组成。其材料为弹簧钢，三个扁平环的外圆表面镀铬。 3. 活塞销 功用：连接活塞与连杆，并将活塞所受的燃气压力传结连杆。工作条件：活塞销承受着很大的周期性的冲击载荷。 (1)全浮式活塞销 活塞销与活塞销座的连接现代大多采用全浮式连接，即在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢的转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。(2)半浮式活塞销半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处中，一处固定，一处浮动，其中大多采用活塞销与连杆小头固定的方式，即加热连杆小头后，将销压入，为过盈配合，销与座孔间有一定装配间隙。4. 连杆组 功用：连杆是活塞与曲轴连接的部件，其功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。 工作条件：连杆主要承受的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。 (1)连杆小头 连杆小头除传力外还相对于活塞销作往复摆动。因此在要求强度和刚度的同时还要求耐磨和减少摩擦力。为此一般在连杆小头孔中都压入减摩的青铜衬套。为了润滑活塞销与连扦衬套这对摩擦副，在小头及衬套上钻出集油孔或铣出集油槽，收集发动机运转时飞溅上来的润滑油用来进行润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。(2)连杆杆身连杆杆身也承受交变载荷的作用，因此，杆身要具有足够的断面积。为了在较小的重量下得到较大的刚度，高速发动机的连杆杆身大都采用“工”字形的断面，其长轴在连杆摆动平面内。为使连杆从小头到大头传力比较均匀，杆身断面一般从小头到大头逐渐加大。连杆体上有些钻有喷油孔，喷出的油润滑气缸、活塞销、活塞环、活塞等。(3)连杆大头连杆大头与曲轴上的连杆轴颈相连接，因此要求有足够的强度和刚度，以保证整机的可靠性。连杆大头与连杆盖的分开面大多垂直连杆轴线，称为平切口连杆。由于平切口连杆的大端具有较大的刚度，轴承孔受力变形小及制造费用低，大都采用这种结构。 斜切口连杆的常用定位有止口定位、套筒定位和锯齿定位三种。1)止口定位，优点是工艺简单，成本低。但不能防止大头盖止口向外变形，连杆体止口向内变形，这种盖与体都是单向定位，定位不可靠。止口因加工误差或拆装变形对大头孔影响较大，且大头横向尺寸较大，不紧凑。2)套筒定位，连杆体的孔和连杆盖的孔分别加工，然后压配一个刚度大，且剪切强度高的短套筒。这样，拆装大头盖十分方便。其缺点是套筒孔的加工要求高，若孔距不够准确时会出现过定位而引起大头孔严重失圆。另外大头横向尺寸也较大。 3)锯齿形定位，优点是锯齿接触面积大，贴合紧密，定位可靠，结构紧凑。对节距公差要求较严，但现代采用拉削工艺能较好的满足要求，故这种定位在某些柴油机中常被采用。在轿车发动机中斜切口连杆应用很少。一般都采用尺寸紧凑的平切口形式。 为了防止连杆轴瓦在工作中发生转动或轴向移动，在两个连杆轴瓦的剖分面上，分别冲压出高于钢背面的两个定位凸键。装配时，这两个凸键分别嵌入在连杆大头和连杆盖上的相应凹槽中。在连杆轴瓦内表面上还加工有油槽，用以贮油，保证可靠润滑。课后作业：1. 活塞的作用是什么 ? 由哪几部分组成？2. 活塞采用特殊结构的原因是什么？一般活塞的形状有何特点 ?3. 活塞环分为几种，作用如何 ?4. 试述连杆的作用及构造。单元二 发动机异响故障的检修教学内容发动机气缸异响故障排除（三）计划学时 2教学目标 1学会汽车发动机曲柄连杆机构的正确拆装；2理解曲柄连杆机构的结构原理；3懂得曲轴轴向定位和防漏方法；4了解主要零部件的装配标记。教学重难点1. 曲柄连杆机构的结构原理； 2. 曲柄连杆机构的正确拆装。教学方法实物拆装实验过程设计实验教学步骤：1、复习提问、引出本讲实验内容2、实验讲解3、穿插提问4、归纳总结5、布置作业实验内容：1、发动机机体组的拆卸（1）拆卸气缸盖先卸下气门室罩盖，按由四周向中心顺序旋松缸盖螺栓，以防缸盖变形。拆下缸盖螺栓，用橡皮锤锤松缸盖，取下缸盖。（2）拆卸机油泵拧松油底壳紧固螺栓，卸下油底壳，取下集滤器、机油泵及机油扰流板。（3）拆卸活塞 旋松连杆大头紧固螺母，取下螺母，取下连杆头轴承座。用锤柄轻击连杆大头螺栓，顶出活塞，将连杆大头、轴承座装在一起。 （4）拆卸曲轴取下正时齿轮、曲轴前后的油封端盖，旋松并取下曲轴主轴承盖，抬出曲轴，取出上轴瓦止推轴承。2、活塞连杆组的拆卸 （1）用活塞环拆卸专业工具依次拆下活塞环。（2）用尖嘴钳取出活塞销卡簧，用拇指压出活塞销，或用专用冲头将其冲出。（3）取出连杆轴承。（4）按相反顺序复装活塞连杆组。注意：对活塞做标记时，应从发动机前端向后打上气缸号，并打上指向发动机前端的箭头。拆卸连杆和连杆轴承盖时，应打上所属气缸号。安装连杆时，浇铸的标记须朝V形带轮方向（发动机前方） 安装活塞环时，应使活塞环开口错开120度,有“TOP”记号的一面须朝活塞顶部。3、曲轴飞轮组的拆卸 （1）按对角顺序旋松飞轮固定螺栓，取下螺栓，用手锤沿四周轻轻敲击飞轮，待松动后取下飞轮。（2）拧松并取下曲轴油封端盖紧固螺栓，用手锤轻轻敲击油封端盖，待松动后取下油封端盖。（3）拆卸主轴承盖及止推轴承，抬出曲轴。（4）安装时按相反顺序逐步进行。注意：在新油封唇部涂润滑脂，然后用专用油封安装工具和锤子敲入油封，直至其端面与油封边缘齐平。4、曲轴飞轮组的安装（1）将飞轮安装于曲轴后端轴凸缘盘上，安装时注意原定位标记，然后紧固螺母。螺母紧固时应对角交叉进行，并按扭紧力矩拧紧。（2）在曲轴主轴承座上安装并定位好轴承（轴承上油孔应与座上油道孔对准，然后在轴瓦表面涂上一层薄机油。（3）将曲轴安装在主轴承座内，将不带油槽的主轴承装入主轴承盖，把各道主轴承盖按原位装在各道主轴颈上，并按规定拧紧力矩，依次拧紧主轴承螺栓。螺栓不得一次拧紧，须经23次完成。拧紧顺序应按从中到外交叉进行。拧紧后转动曲轴，以便安装活塞连杆组。（4）将曲轴前端正时齿轮、挡油片等装上。 5、活塞连杆组的安装（1）将活塞销和连杆小头孔内（已装好铜套）涂上一层薄机油，然后将活塞放入90以上热水内加热，取出活塞，迅速用专用工具将销压入销座和连杆小头孔内，使连杆活塞连接。如果有活塞销卡环，用尖嘴钳将其装上。（安装时应注意活塞与连杆的安装标记）（2）用活塞环装卸钳依次装上活塞油环和各道密封环，安装时注意扭曲环方向不可装反（环的内圆边缘开槽其槽口应向上，一般装第一道环，外圆边缘开槽其槽口庆向下，一般装二、三道环槽）。（3）将各道环端隙按一定角度钳开（三道气环按120钳开，第一道环的端隙应避开活塞销座及侧压力较大一侧）。用活塞环箍将活塞环箍紧，用木锤手柄轻敲活塞顶部，使其进入气缸，推至连杆大端与曲轴连杆轴颈连接。装上连杆盖，按规定扭矩拧紧连杆螺栓螺母。 6、气缸体曲轴箱组安装（1）放倒发动机，装上油底壳衬垫及油底壳。拧紧油底壳螺栓时应由中间向两端交叉进行。（2）竖直发动机，安装气缸垫和气缸盖。缸盖螺栓应由中间向两端交叉均匀分23次拧至规定力矩。（3）安装凸轮轴及摇臂机构，安装气缸盖罩等。（4）将所拆其它非曲柄连杆机构部件安装到发动机上。（5）检查有无遗漏未装部件，检查整理好工具。实验考核标准：1分解和装复一组活塞连杆组。2装复曲轴飞轮组。3安装气缸盖。要求按规定顺序、次数将缸盖螺栓拧紧至规定力矩。单元二 发动机异响故障的检修教学内容发动机异响故障的检修（一）计划学时 2教学目标 1.掌握配气机构的组成及各零部件的结构特点； 2.掌握凸轮轴的结构特点、安装方法； 教学重难点配气机构各部分的结构特点教学方法理论讲解，PPT演示教学过程设计教学步骤：1、复习提问、引出本讲实验内容2、教学讲解3、穿插提问4、归纳总结5、布置作业教学内容：1概述功用：按照工作循环和点火顺序的要求，定时打开和关闭各缸的进排气门。 分类：从不同的角度，气门式配气机构有多种分类方法：（1）按照凸轮轴的布置位置分凸轮轴下置式，凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。（2）按曲轴和凸轮轴的传动方式分齿轮传动式、链条传动式和齿带传动式三种型式。齿轮传动 ：传动简单可靠、噪声小，广泛用在下置凸轮轴的传动中。 链传动 ：链传动的主要缺点是寿命差，噪声较大，结构质量也较大，优点是布置容易。若传动距离较长时，可用两级链传动。 齿带传动 ：噪声小、工作可靠、成本低。 （3）按每气缸气门数目分二气门式、四气门式等。2配气相位（早开晚关）实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上下止点，而是适当地提前和滞后，以延长进、排气的时间。也就是说，气门开启过程中曲轴转角都大于 180。用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。（1）进气提前角（2）进气迟后角 （3）排气提前角（4）排气迟后角3.气门组 气门组包括气门、气门座、气门导管及气门弹簧等零件，气门组的作用是用来控制进、排气道，同时实现气缸的密封。（1）工作条件与材料热负荷、机械负荷、冲击且冷却润滑困难。 进气门采用一般合金钢 ( 如 40Cr 、 35CrMo 等 ) 即可，而排气门则要求用高铬耐热钢 ( 如 4Crl0Si2Mo 和 4Cr9Si2 等 ) 制造。（2）气门气门与气门座相配研磨后，要求得到l2mm宽的密封带气门锥角多采用45，有的采用 30，个别情况下也有用 60或 15的。进气门直径一般大于排气门直径。气门杆部气门杆部呈圆柱形，用来为气门运动时导向、承受侧压力并传走一部分热量。 （3）气门座材料：耐热钢、球墨铸铁或合金铸铁。进气门不镶气门座，而排气门大多镶有气门座。 （4）气门导管作用：保证气门直线运动，使气门与气门座正确配合，并为气门杆散热。材料：铸铁或球墨铸铁。（5）气门弹簧 作用：使气门迅速回位，紧密闭合。 材料：弹簧钢丝制成的圆柱形螺旋弹簧。连接：其一端支承在气缸盖 ( 或气缸体 ) 的相应凹槽内，另一端压在与气门杆端连接的弹簧座上。结构：变螺距弹簧来预防共振；双弹簧不仅可以防止共振，而且还可起安全作用。课后作业：1.影响充气效率的因素主要有哪些？ 2.配气机构的功用是什么？ 3.如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序？单元二 发动机异响故障的检修教学内容发动机异响故障的检修（二）计划学时 2教学目标 1.掌握配气相位、气门间隙； 2.掌握可变进气系统的结构类型特点；3.掌握气门间隙的调整方法。 教学重难点气门间隙的调整教学方法理论讲解，PPT演示教学过程设计教学步骤：1、复习提问、引出本讲实验内容2、教学讲解3、穿插提问4、归纳总结5、布置作业教学内容：1功用和组成作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。 组成：凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导管，有的还有推杆、摇臂和摇臂轴等。2凸轮轴 按照布置方式分为：上置式中置式下置式材料一般用优质钢模锻而成，也可采用合金铸铁或球墨铸铁铸造。凸轮和轴颈的工作表面一般经热处理后精磨，以改善其耐磨性。四缸四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周而凸轮轴只旋转一周。如发动机的工作顺序1-2-4-3，各缸同名凸轮配角为曲轴的连杆轴颈配角的一半，即180290。四冲程发动机同缸异名凸轮配角的理论值为 90，实际上由于气门的早开迟闭，它往往要大于 90。 凸轮轴轴承当采用分开式结构时，轴承座与轴承盖用铝合金材料，轴承与轴之间不再加装轴衬；当采用整体式的轴承时，在轴与轴承之间往往装有衬套。3正时齿轮正时齿轮传动为凸轮轴的常见驱动方式，正时齿轮包括曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，它们分别用半圆键装在曲轴和凸轮轴的前端，传动比为2：1。为了使齿轮啮合平顺，减小噪音，正时齿轮一般采用斜齿轮。4液压挺柱 作用：消除气门间隙产生的振动和噪声。位置：在凸轮与气门之间。组成：外体，内体，活塞，单向阀，单向阀弹簧，活塞回位弹簧等。工作原理：见课本图示。 5推杆将凸轮轴经挺柱传来的推力传给摇臂。为了减轻质量，推杆多采用空心钢管，并在两端焊有或镶有不同形状的端头。端头经过淬火和光磨，以增加其耐磨性。6摇臂 将推杆传来的力改变方向以开启气门。它是一个以轴孔为支承、两臂不等长的双臂杠杆。长臂用来推动气门。 7.气门间隙的调整（双排不进）见任务实施课后作