发动机技师 - 汽油发动机VIP

发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 2003 丰田汽车公司 版权所有 1 一般说明一般说明 装在丰田汽车上的所有汽油发动机都是4行程 冲程 发动机 4行程发动机按下列顺序连续而有规律的循环 运转 1 进气行程 2 压缩行程 3 燃烧行程 作功行程 4 排气行程 四行程发动基本原理四行程发动基本原理 为使发动机在广泛的运行范围内平稳运转 必须满足下面三个基本要素 良好的空气 燃油混合气 很高的压缩压力 正确的点火正时及强烈的火花 1 1 很好的空气 燃油混合气很好的空气 燃油混合气 1 很好的空气 燃油混合气很好的空气 燃油混合气 1 汽油被汽化并与空气充足地混合 汽油蒸发并与空气充分混合 以便汽油完全燃烧 2 适当的空燃比 汽车在各种工况下使用 发动机运转工况改变 也 要求空气 燃油混合气随之变化 当空气温度从高变低时 行驶从平坦的路面变为陡峭的坡路 发动机重负 荷运转 发动机在车辆加速时从怠速到高速的转速变化 2 空燃比空燃比 空气 燃油比是空气对燃油的质量比 空气总量太大或太小时 汽油都不能充分燃烧 形成不 完全燃烧 最低要有14 7份空气对1份汽油完全燃烧 叫作理论空燃比 不过 对于具体的汽油发动机来说 虽然汽油喷射能满 足其理论空燃比 但并不是全部汽油都能蒸发并与空气 混合 为此 在某些工况下 需要更浓的空气 燃油混 合气 1 2 一般介绍一般介绍 汽油发动机的三要素汽油发动机的三要素 1015 1 15 20 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 2 3 空燃比和运行工况空燃比和运行工况 1 起动起动 起动时 进气歧管壁 气缸和气缸盖是冷态的 使 喷油器喷射的燃油附着其上 在此情况下 燃烧室 内的空气 燃油混合气变稀 因此 需要浓混合 气 2 暖机暖机 冷却液温度低 汽油的蒸发条件变坏 引起点火不 良 因此 需要浓混合气 3 当加速时当加速时 当踏下加速踏板时 由于负荷变化出现供油滞后 形成较稀混合气 因此须向混合气中喷射额外的燃 油 4 巡行 定速 巡行 定速 发动机完全升到正常运转温度后 供应发动机的混 合气非常接近理论空燃比 5 重负荷重负荷 需要较大的功率输出时 稍浓的空气 燃油混合气 供给发动机 以降低燃烧温度和保证进入的全部空 气参加燃烧 6 减速减速 由于此工况下不须发动机输出功率 部分切断燃油 供给 以清洁排气 2 2 很高的压缩力很高的压缩力 1 空气 燃油混合气被压缩的必要性空气 燃油混合气被压缩的必要性 当没压缩的空气 燃油混合气被点燃 由于燃油和空气的密度低 燃烧速度 慢 而压缩的空气 燃油混合气被点 燃 高密度引起混合气突然燃烧 爆 发 即使是同样的燃油混合气 压缩的混合 气点燃后会比没压缩的混合气释放出更 大的功率 此外 压缩的空气 燃油混合气会使空 气与燃油的混合更为彻底 点火时汽油 产生更高的汽化率和更高的温度 压缩 的空气 燃油混合气比不压缩的更容易 燃烧 空气 燃油混合气压缩的程度用压缩比 表示 通常 压缩压力越高 爆发压力 越大 不过 压缩压力太高 就会产生 爆燃 因此 汽油发动机的压缩比通常 设计在9至11之间 1 1 1015 1 15 20 AA B 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 3 正确的点火正时及强烈的火花正确的点火正时及强烈的火花 汽油发动机把空气 燃油混合气的燃烧转换 成原动力 为空气 燃油混合气充分地燃烧 正确的点 火正时和足够强的点火非常重要 1 正确的点火正时及强烈的火花条件正确的点火正时及强烈的火花条件 1 能产生足够强的火花足以使空气 燃油混合气燃烧 爆发 汽油机的火花塞产生火花点燃空气 燃油混合气 如果火花弱 就没 有足够的能量点燃 所以强火花很 重要 2 对每种发动机工况 须能保持适时 的点火正时 点火正时根据发动机转速或负荷情 况变化 以保证最佳的点火正时 1 1 概述概述 发动机是由许多零件组成的 在空气 燃油 混合气燃烧时 发动机把热能有效地转化为 机械能 1 气缸盖气缸盖 1 气缸盖 2 气缸盖垫片 发动机机身发动机机身 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 4 2 气缸体气缸体 3 曲轴曲轴 1 曲轴 2 轴承盖 4 连杆连杆 1 连杆 2 轴承盖 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 5 5 轴承轴承 1 连杆轴承 2 曲轴轴承 3 止推垫圈 6 活塞活塞 1 活塞 2 活塞销 3 活塞环 7 气门机械装置等气门机械装置等 1 排气凸轮轴 2 进气凸轮轴 3 气门挺杆 4 定位器 5 气门弹簧止动器 6 气门弹簧 7 气门杆油封件 8 弹簧座 9 气门 10 正时链条 11 链条拉紧器滑块 12 链条减震器 13 正时链条自动张紧器 14 曲轴正时链轮 组件功能正常时 驱动力产生 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 6 气缸盖气缸盖 气缸盖位于气缸体顶部 气缸盖的底部有凹进处 与活塞结合形成燃 烧室 里面有油孔和水套以冷却气门和火花 塞 大部分的汽油发动机有铝合金制的气缸盖 铝合金比铸铁轻 并有极好的寻热性 在气缸体和气缸盖之间有气缸盖垫片 其作 用是密封二者的结合面 以防止高压气体 燃烧气体 冷却液和机油的渗漏 1 1 塑性域螺栓塑性域螺栓 塑性域螺栓用在气缸盖或轴承盖组件的部 位 以获得稳定的螺栓的轴向拉紧力 首先把螺栓紧固到弹性区域 然后 按规定 的扭矩来扭紧螺栓 在弹性区域 螺栓的 转动角度和螺栓的轴向 拉紧力成正比例增加 如果螺栓的张力在紧固扭矩范围内 为增强 在弹性区域螺栓承受力 可以通过螺纹 法 兰盘或垫圈增加螺栓的韧性 在塑性区域 紧固扭矩对螺栓的轴向拉紧力 的变化微乎其微 塑性区域紧固的正确方 法 需使用规定的工具 来减少由于螺栓的 紧固 扭矩的不均匀 而产生的螺栓的轴向拉 紧力 的波动 螺栓的张力越大时 螺栓的拉 紧力 更稳定 1 1 气缸体气缸体 气缸体与活塞一起保持压缩压力和承受燃烧压力 新近的气缸体包括铝质气缸体和气缸套 而有的发动机没有 气缸缸 2ZZ GE发动机 有的气缸体是铸铁的 气缸缸套是圆柱形的 不过由于气缸 缸套的上部高温高压 活塞推力使接触面的磨损而倾斜 因 此 气缸由于局部磨损而变成椭圆形或锥形 多方面的不良工况是由于气缸磨损造成的 活塞一侧在上止点附近产生敲缸 机油消耗加大 压力泄漏 等 提示提示 气缸内的不正常磨损和损坏主要有以下原因 润滑不足 机油或机油滤清器维护不当 灰尘吸入发动机 空气 燃油混合气 过热 过冷 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 7 1 3 1 缸径尺寸缸径尺寸 即使新型的发动机 缸径尺寸由于制造精度的不均衡而 存在差异 因此有3个标准的缸径尺寸 气缸尺寸的代码记在气缸体的顶部 为提高活塞间隙的精度 选用与气缸尺寸相匹配的标准 活塞 随着尺寸代码增加 缸径增加0 01mm左右 对某些发动机 有4 5个标准尺寸 将来 会有发动机只有1个缸径尺寸在此情况下 不会 有尺寸代码在气缸体上标记 2 3 2 曲轴主轴颈内径尺寸曲轴主轴颈内径尺寸 曲轴主轴颈内径与气缸体和轴承盖一起加工制成的 曲轴主轴颈内径尺寸的差异是由于制造精度的不均衡造 成的 因此 有曲轴主轴颈内径的标准尺寸 这一尺寸代码标记在气缸体的底部 利用此代码选配相应轴承改进曲轴主轴颈机油油膜间隙 精度 以便防止异常噪声和抱轴 保持良好燃油经济 性 随着尺寸的增加 轴颈内径以微米为单位增加 标准尺寸的号码 编排方式和标记位置根据发动机型号 不同而不同 3 3 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 8 曲轴曲轴 曲轴的作用是把活塞的直线运动转换成旋转 运动 为能承受强大的压力和维持高速旋转 曲轴 除要具有足够强度和硬度同时 还应有耐磨 性 并保证在旋转过程中静态与动态平衡 主轴颈和曲柄销硬化处理使其持久和耐磨 装平衡器为了平衡旋转的曲轴 主轴颈和曲柄销有油孔 机油从气缸体流 入 进入主轴颈油孔 穿过油道到曲柄销 参考参考 参考参考 曲轴偏移曲轴偏移 将曲轴中心和气缸孔中心偏置 可提高发动机效率 活塞所受燃烧的 压力的最大部分可被有效地传递至曲轴 由于活塞倒向推力得到降低 摩擦损失也得到降低 提示提示 例 例 曲轴偏置量 1NZ FE 和 2NZ FE 发动机 12 mm 0 472 in 1SZ FE 和2SZ FE 发动机 8 mm 0 315 in 1 1 轴颈的安装位置号和安装方向在曲轴轴承盖 上作了标记 例 例 ZZ发动机系列 有的轴承盖是带有梯形框架构造的整体件 是由气缸体的底构成的 2 3 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 9 1 主轴颈和曲柄销尺寸主轴颈和曲柄销尺寸 由于制造精度的不均衡出现了主轴颈和曲柄销周长的差 异 因此 主轴颈和曲柄销有几个标准尺寸 其尺寸代 码标记在曲轴上 有的发动机只有1个尺寸 对此 勿须用尺寸代码标 记 选择轴承时 使用这个代码保证主轴颈和曲柄销机油油 膜间隙精度以免造成异常噪声和抱轴 保持良好的燃油 经济性 随着尺寸代码的加大 主轴颈和曲柄销的直径以微米为 单位减小 标准尺寸数 编排方式和标记位置依发动机型号不同而 不同 3 3 曲轴轴承曲轴轴承 当轴承表面存在适宜的油膜时 油膜可吸收燃烧行程中转动 过程中产生的重荷和震动 油膜还可防止咬死和降低固定摩 擦力而造成的输出损失 上轴瓦轴承内有1个油孔和1条油槽 向轴承和主轴颈供油 和润滑 还有1个定位唇防止轴承转动 止推垫圈可吸收作用于轴承上的轴向力 和曲轴接触的表面 上有1条油槽 下侧止推垫圈上有1个凸舌 可防止转动 某些发动机不装有侧止推垫圈 1 轴承尺寸轴承尺寸 曲轴轴承有多个标准尺寸 这种尺寸代码标刻在轴承背 面 当为改进曲轴主轴颈油膜间隙精度 以求防止异常噪音 和咬死以及保持良好的燃油经济性而选择轴承时 可选 用这些代码 当尺寸代码数值增大时 轴承厚度以微米为单位增加 标准尺寸号和尺寸代码随发动机型号而不同 2 缩小尺寸的轴承缩小尺寸的轴承 当曲轴主轴颈损坏 或油膜间隙变大时 主轴颈再经磨 制 可改用较厚的缩小尺寸轴承 有些发动机不接受缩小尺寸的轴承更换件 在此情况 下 则必须更换曲轴 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 10 连杆连杆 连杆承接活塞所受力 并将此力传递至曲轴 由于持久地承 受压缩力和拉伸力 所以连杆必须有足够的强度和刚度 连杆的大端上有1个喷油嘴供润滑和冷却之用 发动机机油 通过曲轴机油孔供应油膜 连杆和轴承盖连接在一起 所以在组装此两个零件时 需检 查前侧的标记防止误装 1 大端内径尺寸大端内径尺寸 大端内径是由经过精加工的连杆与轴承盖组成的 由于 机械制造精度的不均匀性 大端内径尺寸可能产生差 异 正因这个原因 所以有多个标准的大端内径尺寸 每个 孔径的尺寸代码都标刻在轴承盖上 在选择轴承时 可选用这些代码来改进连杆油膜间隙精 度 以求防止异常噪音和抱死以及保持良好的燃油经济 性 当尺寸代码增大时 大端内径尺寸也已微米为单位增 加 标准尺寸代码随发动机型号而不同 1 1 连杆轴承连杆轴承 当轴承表面存在适宜的油膜时 油膜可吸收燃烧行程中转动 零件所产生的重荷和震动 油膜还可防止抱死和降低因摩擦 力而造成的输出损失 上轴瓦上有1个油孔可向连杆的油嘴 输油 在下轴瓦上也有1个油孔 这是因为这个部件既用作 下轴瓦 也用作上轴瓦 1 轴承尺寸轴承尺寸 连杆轴承上有多个标准尺寸 这种尺寸代码标刻在轴承 的背面 可选用这些代码来改进连杆油膜间隙精度 以求防止异 常噪音和咬死以及保持良好的燃油经济性而选择轴承 时 当尺寸代码数值增大时 轴承厚度也以微米为单位增 加 标准尺寸号 尺寸代码和标刻位置随发动机型号而不 同 2 缩小尺寸的轴承缩小尺寸的轴承 当曲轴的曲柄销损坏 或油膜间隙变大时 曲轴销即需 重新磨制 同时换成壁厚加大内径尺寸减小的轴承 有的发动机不接受缩小尺寸的轴承更换件 在此情况 下 则必须更换曲轴 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 11 轴承选择轴承选择 曲轴轴承和连杆轴承的油膜间隙随发动机型号而定 应该根 据气缸体主轴内径尺寸和曲轴主轴颈直径 或连杆大端内径 尺寸和曲柄销直径来选择相应轴承 以求得到合适的油膜间 隙 当内径尺寸增大 轴颈或销钉的直径减小时 所需使用的轴 承厚度也增加 油膜间隙油膜间隙 油膜间隙是轴承和轴之间的空隙 油膜覆盖零件表面 所以 金属零件并未和另一金属零件直接接触 当油膜间隙变大后 就会产生异常噪音和油压降低 导致咬 死 1 2 1 轴承选择方法轴承选择方法 使用下述方法未确定正确的轴承 尺寸代码 A B C A 气缸体主轴内径尺寸代码 或连杆大端内径尺寸代 码 B 曲轴主轴内颈尺寸代码 或曲柄销尺寸代码 C 总计号数 例 例 A 气缸体主轴颈孔径尺寸代码 4 B 曲轴主轴颈尺寸代码 3 C A B 4 3 7 从左侧表格内选择尺寸代码为3的轴承 本例中所用的 总计号数就是表格中的轴承尺寸代码 选择方法随发动机型号变化 有些发动机其总计号数就 成为其轴承尺寸代码 有些发动机型号并无曲轴主轴颈或轴销这一档 在此情 况下 就选择和气缸体主轴颈孔径尺寸代码或连杆大端 内径尺寸代码具有相同尺寸代码的轴承 2 2 No 1 No 2 No 3 No 5 No 4 No 3No 2No 1No 4 No 5 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 12 活塞活塞 1 概述概述 活塞在燃烧室的下方 为使活塞运动自如 在活塞与气 缸壁之间须留有间隙 在燃烧过程中 活塞受高温而膨胀 其组成就要设计为 保持适当的间隙 由于活塞凸台部分较厚 容易受到热膨胀的影响 因 此凸台要制成比活塞销的垂直方向 B 稍微椭圆 致 使活塞销方向的活塞直径 A 在热膨胀期间形成圆 活塞顶在燃烧过程中暴露在高温中 而且不能直接由 冷却液或空气冷却 因此 活塞顶部比活塞裙部可达 到更高的温度 考虑到燃烧过程中的热膨胀 活塞顶 部比裙部直径略细成锥形 提示提示 活塞直径的测量范围在修理手册中有详细说明 注意 测量位置不在最大直径 由此 要记住修理手册中的活塞油膜的标准不是气缸和 活塞之间的实际间隙 1 4 2 推力推力 在燃烧或压缩期间 压力作用在活塞 上 它的分力作用在活塞裙部 把活塞 推向气缸壁 称作 推力 推力分成两种 主推力和次推力 前者是在燃烧行程产生 后者是在压缩 行程产生 2 4 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 13 3 活塞敲缸 横向撞击 活塞敲缸 横向撞击 活塞敲缸是活塞撞击气缸壁发出的噪声 也叫横向撞 击 从压缩行程至燃烧行程 推力方向也随之改变 这时就 会产生活塞敲缸 活塞敲缸受活塞间隙的影响 当活塞 间隙太大时 最易产生 在一些发动机里 采用了活塞 销中心线稍微偏离活塞中心线以减少活塞敲击 4 偏心活塞的运作偏心活塞的运作 采用偏心活塞的发动机 在压缩行程接近终了时 活塞 推力方向由次推力方向改变至主推力方向 用这一方 法 由于活塞在受到燃烧压力之前推力方向已经改变 所以活塞敲缸减少 3 4 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 14 5 活塞尺寸活塞尺寸 当活塞与气缸的磨损超过维修极限 则必须更换气缸体 或活塞 或对气缸体或气缸套重镗缸径 并使用加大尺寸 的活塞 通常 活塞和活塞销作为组合提供 记下标准尺寸 以此确定活塞直径 活塞安装必须朝向正确的方向 在活塞顶部有安装方向标记 有标记的一侧表示前侧 发动机型号不同 标记的准确位置也不同 1 标准尺寸活塞标准尺寸活塞 在组装发动机时 是以每个标准尺寸活塞对应各自尺寸 的缸径 以达到活塞间隙精度 随着号码的增大 活塞直径递增0 01mm 0 0004英 寸 现今 发动机只有一种气缸内径尺寸和一种活塞尺寸 2 加大活塞尺寸加大活塞尺寸 加大活塞的尺寸由气缸磨损的程度决定 通常只有加大0 5的活塞作为可得到的供应配件 在加大尺寸活塞中 0 5意味着比标在准尺寸活塞大 0 5mm 0 020英寸 除上面介绍的加大尺寸活塞外 在有的发动机也有0 75 和1 00的应用配件 对某些发动机 不供应加大尺寸的活塞配件 参考参考 参考参考 活塞裙部的条纹活塞裙部的条纹 活塞裙部有经过精加工的条纹以改善润滑性 能 活塞裙部的条纹非加工不良所致 在某些发 动机中 活塞裙部带有条纹的区域涂有合成 树脂以减轻磨擦 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 15 活塞环活塞环 1 概述概述 活塞环用于防止从活塞和气缸间的空隙 中泄漏压力 共有3个活塞环一起来保持燃烧室的气密 性 而上部的2个活塞环还用于将来自活 塞的热量扩散至气缸 这些活塞环还起刮去气缸壁上多余机油 的作用 以生成必需的最薄油膜 1 4 2 环上的标记环上的标记 制造商的厂名和加大尺寸的标记都标刻在活塞环上 注意注意 组装时 需注意下述内容 将有标记的表面应该朝上 不得弄错压缩环的次序 当1号压缩环上无此标记时 标记有可能标刻在环的侧 面上 如果在此两个位置上均无标记 则可能查阅修理手册以 判别形状上的差异 为尽量减小压力泄漏起见 应该将活塞环开口间隙组装 在错开的位置 如图所示 在使用新活塞环时 应该检查活塞环端隙 2 4 3 活塞环端隙活塞环端隙 在室温时 环的开口间隙必须处于0 2至 0 5mm范围内 如果活塞环开口间隙过大 则受到压缩 气体时气体 会通过此间隙泄出 如果环的开口间隙过小 则因热膨胀可 使活塞环的两端互相顶住 造成活塞环 外径变大 这一现象可造会气缸壁擦伤 或活塞环自身断裂 注意注意 测量活塞环端隙时 应该将活塞环放入 气缸内磨损量最小的位置处 测量活塞环端隙的位置随发动机型号而 不同 3 4 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 16 4 活塞环的泵油效应和活塞环的颤动 活塞环的泵油效应和活塞环的颤动 1 环的泵油效应环的泵油效应 发动机运转时 活塞环在活塞环槽内 随活塞一起上下 运动 这样就对环上的机油起了泵油效应 有助于改进 润滑 如果活塞环和活塞环槽间的间隙过大 则泵的效 应也大 造成机油消耗增加 2 环的颤动环的颤动 当活塞环在活塞环槽内发生上下振动时 环的性能就降 低 如果此种情况继续 则活塞环或活塞环槽将经受异常的 磨损 并最终造成卡住 4 4 配气机构配气机构 配气机构在适当的时间打开或关闭进气门和 排气门 以便把空气燃油混合气吸进气缸和 把燃烧过的废气排出缸体 1 气门开闭系统气门开闭系统 曲轴的旋转通过正时链条 正时皮带 传递到凸轮轴 从而转动了凸轮 凸轮轴链轮 带轮 的齿数是曲轴齿轮 齿数的2倍 故曲轴每转2转 凸轮轴转1 转 由于凸轮轴的旋转 凸轮推动气门打开 或关闭 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 17 气门和相关零件气门和相关零件 2 气门气门 在进气行程 进气门开启 吸进空气 燃油混合气 在排气行程 排气门开 启 排出燃烧废气 在压缩行程和燃烧 行程 进排气门都关闭以保持燃烧室的 密封 由于气门暴露在高温高压区域 须用特殊 钢材制成 一般而言 为增加进气量 进气门直径 大于排气门直径 为保持气门和气门接触面的密封性 气 门锥面导角通常定在 44 5 或 45 5 气门由弹簧的弹力和受到来自凸轮的推 力时 气门沿着气缸盖内的气门导管衬 套向下移动 关闭气门 1 4 3 气门弹簧气门弹簧 气门弹簧是螺旋弹簧 向气门关闭方向 施加张力 大多数发动机每个气门用1个气门弹簧 但有的发动机每个气门用2个弹簧 为防止发动机高速运转时气门振动 用 不均等节距弹簧或双弹簧 提示提示 气门弹簧有固有频率 当气门的开关次 数与其固有频率一致时 发生波浪形振 动 引起凸轮轴不能正常运转 这一状 况称为 气门颤动 气门颤动时发动 机出现不正常噪声 造成气门弹簧的损 坏和气门与活塞之间的干扰 非对称型不等节距弹簧时 较宽节距的 在上方 2 4 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 18 4 气门座气门座 气门座是压嵌入气缸盖的 当气门关闭时 气门工作面与 气门座紧密地接触 使燃烧室保持气密 气门座也将热 量从气门传到气缸盖 使气门冷却 由于气门座暴露在高温燃烧气体中 而且连续重复地与 气门接触 制造气门座的材料必须具有极好的耐高温和 耐磨损 气门座磨损 可用硬质合金刀具研磨或更换 最近几年里 激光用于在气缸盖上直接焊成耐磨合金气 门座层 在某些发动机上与气缸盖成为一体 这种用激 光焊接的气门座 更换是不能更换的 参考参考 通常 气门座做成象45 的锥面 以便与气门工作面配 合 气门座接触面宽度一般应为1 0mm到1 4mm 气门座的接触面越宽 冷却效果越明显 但由于容易产 生积碳 使气密性降低 相反 气门座接触面越窄 冷却效果较差 同样积碳可 能性减小 3 4 5 气门导管衬套和油封气门导管衬套和油封 气门导管衬套一般由铸铁制成 压嵌入气缸盖 其作用 为气门运动导向 以使气门工作面与气门座紧密地接 触 气门导管衬套与气门杆的接触面由发动机油润滑 为防 止过多的机油进入燃烧室 在气门导管衬套的最上端安 装了橡胶油封 维修提示维修提示 当气门杆在气门导管衬套中的不平衡运动或发涩 称 作 气门杆发涩 在气门杆与气门导管衬套之间的间 隙大小或润滑不足时发生 如果气门杆油封破损或硬化 发动机油就会进入燃烧室 内燃烧 使机油消耗增加 4 4 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 19 配气正时配气正时 配气正时就是用曲轴转角表示的进气门和排 气门开启和关闭时间 称为 配气正时图 每个气门不是在上止点和下止点交替地开启 和关闭 而是进气门正好在上止点前开启 下止点后关闭 排配气则在下止点前开启 上止点后关闭 由于配气正时依靠惯性增加了进气和排气效 率 所以按照活塞的位置设定进排气门开闭 迟早的时间 最近 有的发动机配气正时可以改变 如 VVT i 智能可变气门正时 还有的不仅控 制配气正时 而且控制升程 如VVTL i 智能 可变气门正时和升程 通过可变配气正时 利用气门重叠角能有效 地提高怠速稳定性 输出功率和EGR效率 1 2 气门重叠角气门重叠角 从排气行程结束到进气行程开始 进气门和排气门有短暂的同时开启 这就是气门重叠角 一般而言 气门重 叠角越大 高速性能越好 但是会产生怠速不稳 注意注意 每种型号的发动机的最佳配气正时都是预先确定的 如果配气正时不准确 发动机怠速不稳或输出功率下降 如果正时皮带损坏或截断 凸轮轴不能转动 活塞与气门互相干扰 造成活塞 气门和气门挺杆等的损 坏 因此 发动机的正时皮带 每100 000公里 60 000英里 或150 000公里 90 000英里 就要更换正时皮 带 在某些发动机里 既使正时皮带断裂 因在活塞的顶面上设有凹槽可防止活塞与气门互相顶撞 当发生 这种正时皮带断裂时 发动机需要更换正时皮带 但不作为定期维护项目 提示提示 正时链条所示的 免维护更换 是意指正时链条 勿须定期更换 2 2 气门间隙气门间隙 由于每个发动机部件 气缸盖 气缸体 气门等 受热膨 胀 凸轮与气门挺杆 垫片 之间的必须有间隙 这样在受 到热膨胀影响时 气门仍能平衡运转 这个间隙叫作气门间 隙 维修提示维修提示 气门间隙过大 能引起发动机声响异常和配气正时失 准 气门间隙不足 会引起活塞强推气门 出现气门不完全 关闭 提示提示 由于发动机的构造和材质不同 有2种气门间隙 一种是 随发动机变热间隙增加 而另一种随发动机变热间隙减 小 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 20 气门间隙的调整气门间隙的调整 1 调整气门间隙时 须更换气门挺杆型 调整气门间隙时 须更换气门挺杆型 对于这种类型 用更换气门挺杆的方法 调整气门间隙 2 调整气门间隙时 须更换调整垫片型 调整气门间隙时 须更换调整垫片型 对于这种类型 用更换调整垫片的方 法 调整气门间隙 这种类型可分几种 1 调整垫片在里面 拆下凸轮轴更换调整垫片 2 调整垫片在外面 用SST 专用维修工具 更换垫 片 3 调整垫片在摇臂下 用SST 专用维修工具 更换垫 片 提示提示 气门挺杆和调整垫片的尺寸随发动机的不 同而变化 请选用合适的挺柱和垫片 1 2 3 调整气门间隙时 须要调整螺钉型 调整气门间隙时 须要调整螺钉型 这种类型用于有气门摇臂的发动机 通 过转动安装在摇臂上的调整螺钉调整气 门间隙 2 2 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 21 剪式齿轮机构 副齿轮机构 剪式齿轮机构 副齿轮机构 紧凑的 双顶置凸轮轴 DOHC 的凸轮 轴的从动齿轮上带有1个剪式齿轮 副齿 轮 用于降低扭矩改变时所伴生的齿轮噪 音 以副齿轮始终被弹簧推向转动方向 剪式齿 轮和动齿轮啮合时 减少了齿轮间齿隙 以 求防止齿轮噪音 齿隙齿隙 齿隙是齿轮接触表面间的间隙 是设计和组 装中的允许公差 它防止了磨损和咬死 1 1 平衡轴平衡轴 平衡轴配置于大排气量的直列式发动机中 用于减少发动机振动 平衡轴上装有1个配重 并以2倍的曲轴速度 转动 平衡轴的振动与曲轴的振动相反 可 用于抵消曲轴的振动 位于中心线 O 下方 va 和位于中心线 C 上方 vb 时 曲轴的转速是相同 的 但是 以中心线 O 作为基准 活塞行程 的距离 Lb 和 La 是不同的 由于 Lb 和 La 两者在1次完整循环中 占用的时间相 同 因而行程速度 Vb 和 Va 是不同的 由于在中心线 O 上方和在中心线 O 下 方 活塞的行程速度不同 在惯性上就发生 差异 从而造成发动机振动 在直列式4缸发动机上 当2和3气缸位于下 止点 BDC 和1和4气缸位于上止点 TDC 时 两组活塞的互相相位差别为 180 当曲轴转动时造成2次振动 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 22 正时链条自动张紧器正时链条自动张紧器 正时链条自动张紧器通过弹簧和发动机机油压力作用 始终 保持正确的张力 同时还抑制了正时链的噪音 使用1个内部棘轮机构 在发动机刚起动尚无油压时 张紧 器可用弹簧施加力 1 1 正时皮带自动张紧器正时皮带自动张紧器 正时皮带自动张紧器使用弹簧和密封的硅油压 始终保持正 确的皮带张力 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 23 概述概述 润滑系统向发动机各个部分供应发动机机 油 产生机油油膜 依靠油膜来降低磨檫力 作用 从而使发动机零件滑动平稳从而减少 磨损 最终使性能得到优化 每台发动机都有许多个转动的和滑动的零 件 当发动机高速运转时 如果这些零件未 受到润滑 则磨擦力会变得很大 造成磨损 和卡死 为保持发动机转动平稳 必须将每 个零件所受磨擦力降至最低 1 2 2 2 润滑系统润滑系统 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 24 机油泵机油泵 机油泵从油底壳中将发动机机油吸出 将机 油输送至发动机的各部分 从动转子和驱动转子虽然一起转动 但是 因为从动转子是偏心的 在转动时两个转子 间的空间是变化的 这个空间变化可用来抽 吸和输送机油 机油泵内还装有1个溢流阀 到达规定压力时 阀门打开 从而控制最大机油压力 维修提示维修提示 当溢流阀卡住时 机油压力或者升不起 来 或者异常升高 造成被润滑零件不是 卡住就是漏油 而且 当泵内的滑动零件磨损后 或密封 垫片和O形环损坏后 会造成油压降低 1 1 机油滤清器机油滤清器 被机油泵所泵送的全部机油都需通过机油滤清器 滤掉油内 所含磨损下来的金属碎屑和积碳渣 机油推开单向阀 进入滤芯的外围四周 通过滤芯的过滤 然后从滤芯中心排出 机油滤清器开口处的单向阀用于防止聚积在滤芯外围四周的 污染物 在发动机停机时流回发动机内 如果过滤器的滤芯堵塞 则滤芯内侧和外侧就产生压差 并 逐渐增大 当压差达到设定值时 旁通阀打开 此时机油并 未通过滤芯 就被送至被润滑零件 这样虽然防止了因滤芯堵塞而造成的润滑不良 但是送入的 是脏油 所以必须定期更换机油滤清器 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 25 机油压力警告灯机油压力警告灯 当探测到发动机机油压力降至异常低值时 机油压力警告灯 即向驾驶员报警 机油压力开关安装在油底壳内或气缸体内 探测主油道中的 压力 1 当油压为低值时当油压为低值时 19 6 4 9 kPa 0 2 0 05 kgf cm2 或更低或更低 当发动机停机时 或油压低于规定值时 机油压力开关 内的触点闭合 机油压力警告灯即点亮 2 当油压为高值时当油压为高值时 19 6 4 9 kPa 0 2 0 05 kgf cm2 或更高或更高 当发动机起动时 或油压高于规定值时 油压推动机油 压力开关内的膜片 其结果是使触点断开 机油压力警告灯熄灭 提示提示 正常的油压介于 0 5 和 5 kgf cm2 之间 如果油压降至 0 2 kgf cm2以下 则机油压力警告灯即点亮 如果警告灯点亮 则意味润滑系统内有某种异常 而且 仅凭警告灯熄灭 仍不能保证在高速运转时 发 动机已有正确的油压 正因这个原因 有些发动机还采 用机油压力表来显示油压 参考参考 当油量极低时 发动机机油低油位警告灯点亮 1 1 ECU ECU 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 26 机油冷却器机油冷却器 如果发动机机油的温度未升至100 以上 这是最优状态 但是 如果温度升至125 以上 则发动机润滑性能将急剧 下降 所以为保持润滑性能 有些发动机上装备了机油冷却器 正常状态下 全部机油都应流入机油冷却器 经冷却后再流 向发动机各个部分 在较低温度时 机油粘度较高 易于产生较高的油压 当机 油冷却器流入侧和流出侧的压差上升并超过规定值时 单向 阀打开 来自机油泵的机油将从机油冷却器旁通油路 直接 流至发动机的其它部分 从而防烧损故障 1 1 机油消耗机油消耗 即使发动机机油未有泄漏 但发动机机油也 会因有部分机油进入燃烧室被烧掉而有所损 耗 机油损耗的路径如下所示 气缸和活塞间的间隙 气门导管间隙 窜缸混合气烧损 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 27 概述概述 1 冷却系统冷却系统 当发动机升温后 冷却系统将热量传给周围的空气 降 低发动机的温度 相反地 当发动机冷却后 冷却系统 又使发动机易于暖机 冷却系统即以此方式来保持发动机的适宜温度 共有气 冷和水冷两种类型 现是汽车发动机上用的主要是水冷 式冷却系统 1 水冷式冷却系统水冷式冷却系统 在水冷式冷却系统中 冷却液循环至冷却水套 吸 收发动机所产生的热量 从而保持发动机适宜的温 度 被吸收的热量通过散热器释放 冷却后的冷却液又 重新循环冷却发动机 同时 冷却液的热量又可供 加热器使用 这两种冷却系统类型区别于节温器的安装位置不 同 现列出如下 节温器位于水泵进水侧 节温器位于水泵出水侧 冷却系统也可根据是否装有控制旁通的旁通阀来区分 近年 来 几乎全部发动机冷却系统都装有带旁通阀的节温器 1 1 发动机冷却液的流程发动机冷却液的流程 1 节温器位于进水管内的类型 有旁通阀 节温器位于进水管内的类型 有旁通阀 此类型的特点是节温器安装在水泵的进水管内 节温器 带有旁通阀 根据冷却液温度变化来开启和关闭节温 器 以及调节流过主路径和旁路水路的冷却液 1 当冷却液处于冷态时 当冷却液温度很低时 节温器关闭 旁通阀开启 于是 冷却液循环通过旁通水路 不通过散热器 这样有助于水温上升 可以更快地到达发动机的适 宜温度 2 当冷却液处于热态时 当冷却液温度很高时 节温器开启 旁通阀关闭 全部的受热冷却液流向散热器进行冷却 并流过节 温器返回至水泵 以此种方式来保持发动机的适宜温度 与无旁通阀的发动机作比较 当冷却液温度很高 时 冷却液未循环至旁通阀 因此冷却效果较高 采用这一方法更加灵敏地操作节温器 使冷却液温 度变化减小 从而使发动机可以在稳定的温度运 转 注意注意 备有节温器带旁通阀的发动机 不可在拆除节温器后远 行 备有旁通阀的发动机内 旁通水路的路径较宽 如 果在旁通阀 节温器 拆除后运行发动机 则大部分的 冷却液将流过旁通路径 从而更易引起使发动机过热 1 1 冷却系统冷却系统 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 28 节温器节温器 共有两种节温器类型 一种带有旁通阀 另 一种不带旁通阀 节温器内的缸筒因筒内的石腊受热膨胀而被 推动 这一推动使主阀门开启以调节流向散 热器的冷却液量 从而使其保持所定的温 度 旁通阀和主阀门一起动作 当主阀门开启 时 旁通阀关闭 在冷却液排空后 重新灌装时 因节温器还 关闭着 所以来自发动机的空气不易释放 冷却液也不易进入 所以 需从摇阀处释放 空气 使重新灌装冷却液的过程更容易 当发动机运转时 摇阀被来自水泵的水压使 它保持在关闭状态 1 1 水泵水泵 水泵被1条V型皮带所驱动 使冷却液循环流过冷却系统和 加热器 转子和水泵体使用机械式密封件 防止冷却液泄 漏 如果此密封件失效 有冷却液漏出 则漏出的冷却液会 从泵体内的排水孔排出 不致有冷却液泄漏在轴承上 所以 当发生冷却液泄漏时 或排放口有泄漏痕迹时 其原 因很可能是机械式密封或轴承已失效 提示提示 通常情况下 水泵不可进行分解修理 而必须整个组件 更换 但是也有几个型号的水泵允许分解和修理 有用V型皮带的有齿侧面来驱动水泵 和用皮带背面来 驱动的水泵 1 1 电动冷却风扇电动冷却风扇 1 概述概述 散热器必须有大量空气流过 供其散发热量 正常驾驶情况下 已有足够的空气流量供冷却用 但是 在车辆停止或低速行驶时 空气流量就变得不足 所以 发动机需装备冷却风扇 强制气流流过散热器 电动冷却风扇系统能感知冷却液温度 只当温度过高 时 才供给足量的空气 在正常温度下 风扇停转 这 样可使发动机逐渐变暖 且降低燃料消耗和噪音 电动冷却风扇转速可在3个档位间转换 或转换至无 极 来调节冷却性能 使它与冷却液温度和空调器运行 保持同步 1 2 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 29 2 运行运行 1 冷却液低温 冷却液低温 冷却液温度开关接通后 风扇继电器即接地 继电 器线圈的电磁力使触点保持断开 电流不能流至风 扇电动机 2 冷却液高温 冷却液高温 冷却液温度开关断开 风扇继电器电路即中断 于 是 接头闭合 向风扇电动机供电 使风扇高速转 动 提示提示 近来 在某些发动机型号上 冷却液温度开关和风扇继 电器的通断操作被颠倒过来 小心小心 在发动机冷却风扇或散热器护栅近旁工作时 需始终保 持点火开关处于断开状态 冷却电扇是由温度控制的 如果点火开关处于接通状 态 则当冷却液温度升高时 有风扇自动起动的危险 2 2 温控液力耦合器温控液力耦合器 1 概述概述 V型皮带驱动的冷却风扇 其风扇转速和发动机转速增 加成正比 由于此原因 装有温度控制型液力耦合器的冷却风扇 是以感知流过散热器气流的温度来控制风扇转速 温控液力耦合器包含1个用硅油的液力离合器 通过V型 皮带传递至风扇的转动力是受工作室的硅油量来控制 的 当处于低温时 风扇的转速降低 有利于发动机暖机和 减少噪音 当发动机处于高温时 风扇转速增加 向散 热器供应足量的空气 从而提高冷却效果 1 2 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 30 2 运行运行 低速驾驶和热空气时低速驾驶和热空气时 液力耦合器轴的转速全部传递至风扇 高速驾驶和热空气时高速驾驶和热空气时 风扇转动阻力增加 液力耦合器打滑 使风扇以稍低于 液力耦合器轴的转速转动 高速驾驶和暖空气时高速驾驶和暖空气时 双金属片切换硅油路径 减少工作油量 这样将增大工 作室的滑移程度 使转速进一步降低 高速驾驶和冷空气时高速驾驶和冷空气时 硅油路径经切换 工作油位进一步降低 此时 滑移程 度达最高 风扇转速为最低 2 2 电子控制型液压冷却风扇系统电子控制型液压冷却风扇系统 电子控制型液压冷却风扇系统使用1台液压马 达来驱动风扇 使用计算机来调节流向液压 马达的油量 所以风扇转速是无极的 可以 始终调至获得最适宜的风量 和电动风扇相比 液压马达体形较小 重量 较轻而且有供应更大风量的能力 但是 其 油泵和控制系统则甚为复杂 1 1 压缩压力压缩压力 1 检查压缩压力检查压缩压力 使发动机暖机再停机 拆下全部火花塞 并在节气门完全开放状态下将发动机 曲轴转动 测量全部气缸的压缩压力 提示提示 断开全部喷油器的接头 防止燃料喷出 拆卸掉点火器 或断开点火器的接头 防止产生火花 应该使用充满电的蓄电池 得到超过250rpm的发动机 转速 检查检查 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 31 注意注意 此项检查必须在尽量短的时间内完成 例例 1NZ FE 发动机发动机 NZE12 压缩压力压缩压力 1 471 kPa 15 0 kgf cm2 最小压力最小压力 1 079 kPa 11 0 kgf cm2 每个气缸间的压力差每个气缸间的压力差 98 kPa 1 0 kgf cm2 或更小或更小 维修提示维修提示 如果压缩压力低 则可在火花塞孔中注入少量发动机机 油 再次测量压缩压力 若压缩压力升高 则活塞环或气缸内径可能磨损或损 坏 若压缩压力仍低 有气门可能被卡住 气门座圈可能损 坏 或气缸垫漏气 1 1 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 32 练习练习 通过练习来检查你对本章材料的理解程度 在回答完各个练习后 你可以使用参考按钮来检查与现行问 题有关的页面 当你回答错误时 请返回到原文再进行复习并寻找正确答案 当你全部回答正确时 可 以进入下一章 发动机技师 汽油发动机 汽油发动机 33 问题问题 1 下列语句和汽油发动机的汽油发动机的零件相关 请从下列词组中 选出和下述每个语句对应的词组