发动机构造与拆装讲义汇编

《汽车发动机构造与维修》讲义16/7任务一发动机的总体结构完成本学习任务后，你应当能：1.发动机的结构；2.发动机的工作原理；3.发动机的分类。习任务汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四部分组成。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，一般为汽油机或柴油机；底盘，包括传动系统、行驶系统制动系统、转向系统和安全系统等；车身，一般来说轿车和客车分别采用承载式车身和非承载式车身，载货汽车车身包括驾驶室和车箱；电气与电子设备，包括电源、照明与信号设备、仪表、电气与电子系统、取暖及通风和刮水器等。这4个部分相互关联，组成统一的整体。一、汽车身份证VIN码的含义VIN是英文VehicleIdentificationNumber（车辆识别码）的缩写。因为ASE标准规定：VIN码由17位字符组成，所以俗称十七位码。它包含了车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及组装地点等信息。正确解读VIN码，对于正确地识别车型，从而进行正确的诊断和维修是十分重要的。各字母数字的说明：1～3位(WMI)：制造厂、品牌和类型。第1位：生产国家（地区）代码（表1-1）第2位：汽车制造商代码（表1-2）3.第3位：汽车类型代码。有些厂商可能使用前3位组合代码表示特定的品牌，例如TRU/WAU代表Audi，YV/JM1代表Mazda等。4.4～8位(VDS)：车辆特征。轿车：种类、系列、车身类型、发动机类型及约束系统类型；MPV：种类、系列、车身类型、发动机类型及车辆额定总重；载货车：型号或种类、系列、底盘、驾驶室类型、发动机类型、制动系统及车辆额定总重；客车：型号或种类、系列、车身类型、发动机类型及制动系统。5.第9位：校验位。6.第10位：车型年款（一般标识为车辆的出厂年份，是识别车辆的重要标识）2001-2010年生产的车辆分别用1-0代表，2011以后生产的车辆则用英文字母代替，如2015年生产的车辆年款代号为E。7.第11位：装配厂。8.12～17位：顺序号。举例：LSGTC52M08Y100211表示：LSG—上海通用；TC—车型；5—三厢4门；2—手动安全带带前气囊；M—发动机类型；0—工厂校检码；8—2008年；Y—装配工厂；Y—代表烟台；100211—生产序号。二、发动机主要类型发动机的概念源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”，是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器。包括内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。汽车发动机是汽车的动力源，被喻为汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。将液体燃料或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，热能再转变为机械能，称为内燃机(图1-1)。图1-1内燃发动机汽车发动机种类繁多，可按照不同特征加以分类，常见的有以下八类。1.按活塞的运动方式区分根据发动机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同，可分为往复活塞式(图1-2)和转子活塞式(图1-3)两种。前者活塞在气缸内作往复直线运动，后者活塞在气缸内作旋转运动。图1-2往复活塞式发动机图1-3转子活塞式发动机2.按所用燃料分类根据所用燃料不同，常见发动机可分为汽油发动机(简称汽油机)和柴油发动机(简称柴油机)两种。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机（图1-5）；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机（图1-6）。汽油机与柴油机各有特点：汽油机转速高，质量小，噪音小，启动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。3.按点火方式分类根据点火方式不同，发动机分为点燃式和压燃式两种。点燃式发动机利用电火花使可燃混合气着火，如汽油机(图1-4)。压燃式发动机是通过喷油泵和喷油器将燃油直接喷入气缸，与气缸内经压缩升温后的空气混合，使之在高温下自燃，如柴油机(图1-6)。图1-4柴油机4.按冲程数分类内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。四冲程汽油机的工作过程：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在被吸入气缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环，如图1-5所示。图1-5四冲程汽油机工作原理示意图（1）进气行程活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内气体压力逐渐降低，气缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点气缸内气体压力小于大气压力。进入气缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、气缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K。（2）压缩冲程压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力Pc可达800～2000kPa，温度达600～750K。（3）做功冲程当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使气缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力达3000～6000kPa，温度达2200～2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，气缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，其压力降至300～500kPa，温度降至1200～1500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。（4）排气冲程排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在气缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点的压力稍高于大气压力。排气终点温度Tr=900～1100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。5.按冷却方式分类根据冷却方式不同，可分为水冷式发动机(图1-6)和风冷式发动机(图1-7)。内燃水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却液套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。6.按气缸数分类发动机只有一个气缸称为单缸发动机(图1-8)，有两个以及两个以上气缸的称为多缸发动机(图1-9)。多缸发动机还可以根据气缸的具体数目及其排列形式进一步分类，汽车发动机一般为多缸发动机，如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用三缸、四缸、六缸、八缸发动机。图1-6水冷发动机图1-7风冷发动机图1-8单缸发动机图1-9多缸发动机7.按气缸的排列形式分类发动机按气缸的排列形式可分为直列发动机(图1-10)、V形发动机(图1-11)、对置发动机(图1-12)和辐射发动机(图1-13)。通常排气量2.0L以下的一般采用直列发动机，排气量3.0L以上的一般采用V形发动机。图1-10直列发动机图1-11V形发动机图1-12对置发动机图1-13辐射式发动机8.按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式(非增压式)发动机(图1-14)和强制进气式(增压式)发动机(图1-15)，汽油机常采用自然吸气式。图1-14自然吸气式发动机图1-15强制进气式发动机三、发动机的型号发动机型号是发动机生产企业按照有关规定、企业或行业惯例以及发动机的属性，为某一批相同产品编制的识别代码，用以表示发动机的生产企业、规格、性能、特征、工艺、用途和产品批次等相关信息，如燃料类型、气缸数量、排量和静制动功率等。装在轿车或多用途载客车上的发动机，都按规定标明了发动机专业制造厂、型号及生产编号，由四部分组成。①首部：包括产品系列代号、换代符号和地方、企业代号，制造厂根据需要可以自选相应的字母表示，但须经行业标准标准化归口单位核准、备案。②中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。③后部：由结构特征符号和用途特征符号组成。④尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选择适当的符号表示，后部与尾部可用“-”分隔。四、发动机维修中主要专业术语1.上止点：活塞顶离曲轴中心最大距离时的位置称为上止点(TDC)，如图1-16所示。2.下止点：活塞顶离曲轴中心最小距离时的位置称为下止点(BDC)，如图1-16所示。3.活塞行程：活塞运行在上下两个止点间的距离称为活塞行程，一般用S表示。它等于曲轴连杆轴部分旋转直径长度。4.冲程：活塞完成一个行程的过程叫冲程。5.曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示，如图1-16所示。6.燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间，一般用Vc表示，如图1-16所示。7.工作容积：活塞从上止点运行到下止点所让出的容积，一般用VH表示，如图1-16所示。图1-16发动机专业术语8.发动机排量：多气缸发动机，各气缸工作容积之和，叫发动机排量，一般用VL表示。VL=VH×i式中：i——气缸数目。9.总容积：活塞位于下止点时，活塞顶上方的容积，一般用VA表示，VA＝Vc＋VH。10.压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。压缩比表示进入气缸内的气体被压缩的程度，它是发动机的一个重要参数。在一定范围内适当提高压缩比，可以改善发动机的经济性和动力性。汽油发动机的压缩比一般为6～10，柴油发动机的压缩比一般为16～22。11.工作循环：汽车的每一个工作循环包括进气、压缩、做功和排气过程，即完成进气、压缩、做功和排气四个过程叫一个工作循环。

任务二配气机构完成本学习任务后，你应当能：1.解释发动机配气机构的结构；2.解释发动机配气机构的作用；3.解释发动机配气机构的工作原理。习任务汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四部分组成。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，一般为汽油机或柴油机；底盘，包括传动系统、行驶系统制动系统、转向系统和安全系统等；车身，一般来说轿车和客车分别采用承载式车身和非承载式车身，载货汽车车身包括驾驶室和车箱；电气与电子设备，包括电源、照明与信号设备、仪表、电气与电子系统、取暖及通风和刮水器等。这4个部分相互关联，组成统一的整体。一、配气机构的作用和类型1、配气机构的作用：发动机工作时，需要将气门打开进行换气，此时由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对维修及进、排气凸轮轴与曲轴的相对位置，前者由设计制造保证，后者则要通过正确安装与调整配气机构达到。2.配气机构的分类：①按凸轮位置分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴顶置式(图2-1)。现代高速车用发动机要求配气机构的质量和惯性要小，多采用顶置式凸轮轴，其运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，往复惯性质量小。下置式中置式顶置式图2-1凸轮轴布置形式②按传动方式分为链条传动、齿形带传动和齿轮传动。链条传动多用于凸轮轴顶置式配气机构，车用高速发动机广泛采用齿形带来代替链传动，其噪声小、成本低，但齿形带存在一定的老化时间。齿轮传动多用在凸轮轴下置或中置式配气机构，大功率柴油机驱动凸轮轴所需转矩大，即使采用顶置式配气机构，也采用齿轮传动。链传动带传动图2-2凸轮轴的不同传动方式③按每缸气门数目分为二气门、三气门、四气门和五气门(图2-3)。为了改善换气过程，需尽可能地增大气门直径，但受到燃烧室尺寸的限制，气门直径不能过大。当气缸直径较大、活塞平均速度较高时，传统的每缸一进一排的气门结构已无法保证良好的换气质量，在很多新型汽车发动机上采用多气门结构。三气门结构一般是两个进气门、一个排气门，四个气门结构有两个进气门和两个排气门，五气门结构有三个进气门和两个排气门。图2-3不同气门数结构示意图④根据凸轮轴数目分为单凸轮轴式配气机构（SOHC）和双凸轮轴式配气机构(DOHC)。传统二气门结构均采用单个凸轮轴，随着气门数目的增加，凸轮轴数目也增加为两个。因此，根据凸轮轴数目分为单凸轮轴式配气机构（SOHC）和双凸轮轴式配气机构(DOHC)(图2-4)。单凸轮结构双凸轮结构图2-4两种不同凸轮轴数配气机构⑤根据气门驱动方式分为摇臂式、摆臂式、直接驱动等(图2-5)。摇臂式一般为中间支点；摆臂式的支点在末端，也称为末端支点摇臂；直接驱动式没有摇臂，凸轮轴直接由挺柱推动气门。中间支点摇臂式顶置凸轮轴末端支点摇臂式顶置凸轮轴直接驱动式顶置凸轮轴图2-5气门驱动类型二、配气机构的部件组成气门式配气机构由气门组和气门传动组（气门驱动机构和凸轮轴传动机构）两部分组成(图2-6)，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。1.气门组气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧等零件(图2-7)。图2-6配气机构的组成图2-7气门组（1）气门工作条件及要求气门的基本作用是控制进、排气管道的开启和关闭。其工作条件相当恶劣，承受高温、高压和冲击，且润滑困难。因此，气门需要有足够的强度、刚度，能够耐磨损、耐高温、耐腐蚀和耐冲击，具有良好的导热性能和气密性，且气门质量要小，以减小往复运动的惯性力。（2）气门的结构汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由头部、杆身和尾部组成(图2-7)。气门顶面形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等(图2-8)，目前应用最多的是平顶气门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、排气门都可采用。为提高发动机的充气效率，一般两气门发动机的进气门头部直径比排气门大。图2-7气门平顶球面顶喇叭形顶图2-8不同形状的气门头部气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管传给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面(2-90)必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向和散热作用；杆身与头部采用圆滑过渡连接，与气门导管保持较小的配合间隙。一些强化发动机为降低气门的质量和惯性力，常采用中空的气门杆。为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，中空的气门内还填入部分钠以加强冷却(图2-10)。图2-9气门锥角图2-10充钠排气门气门尾部制有凹槽(锥形槽或环形槽)，用以安装气门锁夹，并固定上气门弹簧座(图2-11)。（3）气门导管和气门座(圈)的结构气门导管（图2-12）保证气门作直线往复运动，使气门与气门座(圈)能正确贴合。为了保证导向导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高，约500K，气门导管还可以将气门头部传给杆身的热量传给气缸盖。气缸盖上与气门锥面相贴合起密封作用的部位称为气门座。该部位的温度高，冲击载荷大且频率高，容易磨损。有些铸铁发动机直接在气缸盖上加工出气门座，大部分发动机采用镶嵌式结构气门座圈(图2-13)，材料为合金铸铁、粉末冶金或奥氏体钢等。图2-11气门尾端和气门锁夹图2-12气门导管图2-13气门座圈（4）气门弹簧和气门弹簧座的结构气门弹簧一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门尾端，如图2-14所示。气门弹簧在气门开闭过程中，使气门及其传动件与凸轮保持接触，按凸轮型面的规律运动。气门弹簧应具有足够的刚度和预紧力，但刚度也不能太大，否则会增加弹性系数从而增加气门打开时的负荷。气门弹簧承受交变载荷，应具有足够的疲劳强度。一般采用高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后进行热处理。为了提高弹簧的疲劳强度并增强弹簧的工作可靠性，钢丝表面应经磨光、抛光或喷丸处理。为避免弹簧的锈蚀，弹簧的表面要进行镀锌、镀铜、磷化或发蓝处理。弹簧的两个端面须进行磨光，并与弹簧轴线垂直。气门弹簧可采用圆柱形螺旋弹簧，为了防止弹簧发生共振，采用变螺距弹簧、锥形弹簧或增加振动阻尼。一些高速发动机采用同心安装的内、外两根气门弹簧，可以提高气门弹簧的工作可靠性，防止共振，当一根弹簧折断时，另一根还可继续工作，且气门弹簧的高度小。为防止两个弹簧相咬，大小弹簧应做成不同旋向，如图2-15所示。等螺距弹簧变螺距弹簧锥形弹簧双弹簧图2-14气门弹簧图2-15气门弹簧类型（5）气门油封的作用气门油封是一个橡胶密封圈，既能密封气门导管，防止机油泄漏到气缸内，又能够让极少量的机油流过橡胶密封圈，润滑气门杆和气门导管。（6）气门旋转机构的结构和工作原理为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形并清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时，在密封锥面产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成和自洁的作用。在气门旋转机构壳体上有8个变深度的凹槽，凹槽内部装有钢球和复位弹簧。碟形弹簧安装在旋转机构壳体与气门弹簧座圈之间(图2-16)。气门关闭时，碟形弹簧没有压紧在钢球上。钢球在复位弹簧的作用下位于凹槽的最浅处。气门开启时，气门杆尾端受到的压力传到碟形弹簧，使碟形弹簧变形并压紧在钢球上，钢球沿凹槽斜面滚动，带动旋转机构壳体和气门一起旋转一定的角度。图2-16气门旋转机构2.凸轮轴传动机构发动机凸轮轴传动机构是指驱动凸轮轴转动的机构，有齿轮传动、链传动和齿形带传动。传动机构在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。若安装不当，将严重影响发动机的动力和经济性能。一般制造厂出厂时都打有配对记号（图2-17），应严格按照要求安装。3.气门驱动机构气门驱动机构要按照规定时刻(配气定时)和次序(点火次序)开启和关闭进、排气门，并保一定的开度和升程。气门驱动机构包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和气门间隙调整螺钉等。（1）凸轮轴的结构凸轮轴（图2-18）上配有不同轮廓的进气和排气凸轮，使气门按照一定的配气相位和工作次序开启与关闭，并保证气门有足够的升程。图2-17正时标记图2-18凸轮轴凸轮轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，且气门要有合适的升程、足够大的气门通道面积，以保证气门的升降过程具有一定的运动规律。凸轮轮廓形状包括以凸轮旋转中心为中心的圆弧、凸轮上升段和凸轮下降段。为防止气门开启和关闭落座时强烈的冲击，在上升段和下降段靠近圆弧段一侧都设计缓冲段，如图2-20所示。凸轮轴上各同名凸轮(各进气凸轮或各排气凸轮)的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或做功间隔角有关。如果从发动机前端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其做功间隔角为180°曲轴转角，那么各同名凸轮间的夹角为90°；对于工作顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机，其同名凸轮间的夹角为60°。同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置即异名凸轮相对角位置，决定于配气定时及凸轮轴旋转方向，如图2-21所示。图2-20凸轮轮廓图2-21同名凸轮的相对位置（2）挺柱的结构和分类挺柱将凸轮推力传给推杆或气门，同时将侧向力经过挺柱导管传给气缸体。挺柱一般用钢或铸铁制成，可分为机械挺柱和液压挺柱。①机械挺柱。机械挺柱(图2-21)的结构结构简单，质量轻，在中小型发动机中应用比较广泛。挺柱上的推杆球面支座的半径比推杆球头半径略大，以便在两者中间形成楔形油膜来润滑推杆球头和挺柱上的球面支座。图2-21各种机械挺柱图2-22液力挺柱调节螺钉在推杆一侧调节螺钉在气门一侧图2-23摇臂（3）摇臂的结构和作用摇臂(图2-23)的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长。短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉。长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。摇臂孔内镶有衬套并通过空心的摇臂轴支撑在摇臂轴座上，摇臂轴座固定在气缸盖上面。摇臂内钻有润滑油道和油孔，机油从支座的油道经摇臂轴内腔和摇臂中的油道流向摇臂两端进行润滑。为了防止摇臂的窜动，在摇臂轴上每两摇臂之间都装有定位弹簧。摇臂的一端螺纹孔中安装调节螺钉，螺钉的球头与推杆顶端的凹球座相接触，用以调整气门间隙。（4）摆臂的结构和作用摆臂(图2-24)是单臂杠杆，支点在摆臂的一端，又称末端支点摇臂。摆臂的作用与摇臂相同，为减轻摩擦和磨损，可将凸轮与摆臂的接触方式由滑动改为滚动。摆臂以摆臂支座为支点，在很多轿车上采用气门间隙自动补偿器代替摆臂支座。自动补偿器的结构和工作原理与液力挺柱相似。（5）推杆的结构和作用推杆(图2-25)将从凸轮轴和挺柱传来的运动传给摇臂，是传统配气机构中最容易弯曲的零件之一。推杆要求有很大的刚度和纵向稳定性，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量做得短些。常采用硬铝合金、锻铝、无缝钢管等制成，两边的球头需经淬火和磨光，以保证其耐磨性。图2-24摆臂结构图2-25推杆

任务三配气机构部件检查及检修完成本学习任务后，你应当能：1.能描述发动机配气机构气门间隙的结构及作用；2.能描述发动机配气机构气缸盖及气缸垫的结构和作用；3.能描述发动机配气机构正时皮带的检查的检修。习任务汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四部分组成。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，一般为汽油机或柴油机；底盘，包括传动系统、行驶系统制动系统、转向系统和安全系统等；车身，一般来说轿车和客车分别采用承载式车身和非承载式车身，载货汽车车身包括驾驶室和车箱；电气与电子设备，包括电源、照明与信号设备、仪表、电气与电子系统、取暖及通风和刮水器等。这4个部分相互关联，组成统一的整体。一、气门间隙发动机工作时，气门等部件因温度升高而伸长，如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下由于气门等部件的受热膨胀引起气门关闭不严，造成气缸漏气，使功率下降。为此，通常在发动机冷态装配时气门驱动组与气门组之间必须留有适当的间隙，以补偿气门等受热后的膨胀量，该间隙称为气门间隙(图3-1)。图3-1气门间隙二、进、排气门运行规律进、排气门开启和关闭的时刻，直接影响气缸内新鲜空气的充入和燃烧后废气的排出，改变发动机的充气效率，直接影响发动机的动力性、经济性等指标。进、排气门的开启时刻和开启持续时间用曲轴转角表示，称为配气相位，通常用环形图表示，即配气相位图(图3-2)。四冲程发动机理想的工作过程是进气、压缩、做功和排气行程各占180°，即进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是180°曲轴转角。实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程时间都很短，转速为5600r/min时，一个行程只有60/（5600×2）=0.0054（s），为了进气充分、排气干净，高速发动机有必要延长进、排气时间。实际发动机的进、排气门都有“早开晚关”的特点，即进气门在排气过程结束前，活塞还没有到达上止点时就开始打开，到进气行程结束后，活塞已经离开下止点上行并进行压缩行程的某一时刻才关闭；而排气门在做功行程结束前，活塞到达下止点之前就开始打开，而到排气行程结束后，活塞已经离开上止点下行并进行进气行程的某一时刻才关闭。图3-2配气相位图进、排气门同时开启的那段时间，称为气门重叠，对应的曲轴转角称为气门重叠角。由于进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间很短，只要配气定时合理，吸入的新鲜空气或可燃混合气不会随废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，只能从排气门排出。发动机进气提前角一般为α=10°～30°，进气滞后角一般为β=40°～80°，所以整个进气过程的曲轴转角为180°+α+β=230°～290°；排气提前角一般为γ=40°～80°，排气滞后角一般为δ=10°～30°，所以整个排气过程的曲轴转角为180°+γ+δ=230°～290°；气门重叠角α+β=20°～60°。三、气缸盖的结构和作用1.气缸盖的作用气缸盖是配气机构的安装基体，也是气缸的密封盖，与气缸及活塞顶部组成燃烧室。气缸盖与高温高压燃气直接接触，承受气体压力和气缸盖螺栓的预紧力，具有较大的热负荷和机械负荷。为了保证气缸的密封性，气缸盖应具有足够的强度、刚度和散热特性，确保不会产生损坏和较大变形。现代车用汽油机气缸盖基本上都采用铝合金材料。部分柴油机上也有采用铝合金材料，一般大功率柴油机气缸盖由灰铸铁或合金铸铁铸成。图3-3气缸盖2.气缸盖的结构气缸盖是结构复杂的箱形零件，如图1-2所示。其上加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔(汽油机)或喷油器安装孔(柴油机)。在气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。现代轿车直列发动机大多采用整体式气缸盖，即所有气缸共用一个气缸盖；V形发动机采用分体式气缸盖，即V形气缸的每一侧一个气缸盖；有些大功率柴油机还采用单体式或分块式气缸盖，即每个或几个气缸共同使用一个气缸盖。（1）燃烧室气缸盖内侧是构成燃烧室的重要部分。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。对燃烧室基本要求为结构尽可能紧凑，散热面积小；使混合气在压缩终了时形成一定的气流运动，提高混合气燃烧速度。图3-3是三种常见的汽油机燃烧室形状。半球形楔形浴盆形图3-3常见燃烧室形状半球形和屋顶形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，燃烧速率高；散热少，热效率高；允许气门双行排列，进气口直径较大，充气效率较高。虽然配气机构较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上广泛应用。楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，充气效率高，配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长。浴盆形燃烧室气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。（2）进、排气道进、排气道是进、排气管与燃烧室相连的通道，通过进、排气门控制打开或关闭，如图1-51所示。进、排气道的形状与发动机的性能密切相关，特别是进气道的形状对提高发动机转速、改善燃烧很重要。弯曲气道形状阻力较大，跑车常采用直进气道，柴油机和多气门汽油机常把进气道设计成涡流进气道等形状。四、气缸垫的结构和作用1.气缸垫的作用气缸垫装于气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体间的密封，防止发动机漏气、漏水或漏油，气缸垫上有冷却液和润滑油流通孔等，如图3-4所示。图3-4进、排气道2.气缸垫的结构气缸垫需要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，保证密封，需具有较好的耐热、耐压和耐腐蚀性，在高温高压下不易烧损和变形。以前常用金属-石棉结构或金属-复合材料结构的气缸垫，现在大多采用实心金属衬垫，这种衬垫在需要密封的气缸孔和水孔还有油孔周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形来实现密封。图3-5气缸垫五、正时皮带的检查正时皮带负责发动机关键部位的准确协调，对发动机的正常工作是至关重要的。正时皮带一般由橡胶加上用来加强抗拉强度的金属丝和/或强力纤维构成，结构简单、成本低、噪音低、不需要润滑，但是寿命有限。厂家通常会根据设计以及实际情况来确定一个推荐的使用寿命，一旦达到使用寿命则需要更换正时皮带，一般在6-12万km之间。同时，建议在推荐使用寿命周期到达之前要定期地对正时皮带进行检查，主要包括正时皮带的外观是否有破损和油污、正时皮带的张紧度和正时是否正确等。1.外观检查检查时，如果皮带有硬度降低、磨蚀、纤维断裂或者裂纹、裂缝的现象，就表明皮带已破损，不可以继续使用。接下来，检查链轮故障。损坏的链轮能“烧毁”皮带材料，并加剧皮带齿磨损，链轮故障还可能使气门机构对正时皮带产生更大的阻力。2.张紧度检查正时皮带没有破裂，并不意味着它没有问题。随着皮带越用越旧，它拉伸的程度势必超过张紧装置能够补偿的范围，因而产生正时链轮打滑。因此，有必要进行正时皮带张紧度的检查。正时皮带张紧度的检查主要有采用指压法。用拇指和食指捏住凸轮轴和曲轴齿形轮之间的齿形带的中部用力翻转，刚好可转过90°（图3-6），则此时张紧度合适。如果张紧度不当，需要重新调整直至齿形带张紧度到要求范围内。图3-7检查正时皮带张紧力3.正时检查①拆下正时皮带上前盖，将曲轴扭转减振器沿发动机旋转的方向设置到“第一个气缸的上止点”（图3-8）。②拆下凸轮轴盖。将凸轮轴正时齿轮锁止工具左侧和凸轮轴正时齿轮锁止工具右侧插入凸轮轴位置执行器调节器中（图3-9）。图3-8设置到“第一个气缸的上止点”图3-9安装正时齿轮锁止工具③使凸轮轴的缺口水平（图3-10），直至凸轮轴锁止工具可以插入两个凸轮轴内并将其插入凸轮轴中（图3-11）。如果不能插入凸轮轴锁止工具，则必须调整正时。图3-10凸轮轴的缺口水平图3-11插入凸轮轴锁止工具

任务四气门间隙调整完成本学习任务后，你应当能：1.正确地检查和调整气门间隙；2.正确地检修气门组。习任务汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四部分组成。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，一般为汽油机或柴油机；底盘，包括传动系统、行驶系统制动系统、转向系统和安全系统等；车身，一般来说轿车和客车分别采用承载式车身和非承载式车身，载货汽车车身包括驾驶室和车箱；电气与电子设备，包括电源、照明与信号设备、仪表、电气与电子系统、取暖及通风和刮水器等。这4个部分相互关联，组成统一的整体。一、气门间隙检查和调整在汽车的维护与修理中，发动机气门间隙的检查与调整是一项重要的作业内容。发动机工作过程中，由于配气机构零件的磨损或松动，或是气门在工作时因温度升高而膨胀都会导致原有气门间隙的变化。除了采用液力挺柱式（其液力挺柱的长度能通过油压进行自动调整，可随时补偿气门的热膨胀量）气门机构的发动机不需要调整气门间隙以外，其他发动机一般行驶1万公里左右进行二级维护时，应检查和调整气门间隙，使之符合技术要求。1.气门间隙调整的目的气门间隙的大小对发动机各方面的性能影响极大：间隙过小，发动机在热态下由于气门杆膨胀可能会造成气门漏气，导致功率下降，甚至烧坏气门；间隙过大，传动零件之间以及气门与气门座之间容易产生冲撞，同时使气门开启的持续时间减少，进气和排气不充分，也会直接影响发动机的正常工作。因此，为了保证发动机的正常工作，必须调整好气门间隙。2.气门间隙调整的注意事项气门间隙必须在该气门处于完全关闭的状态下才能进行调整。不同的汽车生产厂家对气门间隙的调整一般都有具体的规定和不同的技术要求，如是否在冷态或热态下调整、调整的间隙值应多大等。大多数汽车是在冷态（即冷车）调整的，但也有部分汽车要求在热态（即热车，水温达正常工作温度后）调整，还有部分汽车在冷态、热态时均可进行调整，但要求调整的气门间隙值有所不同。3.气门间隙调整的方法在进行气门间隙调整时，先松开锁紧螺母和调整螺钉，将与气门间隙规定值相同厚度的塞尺插入所调气门脚与摇臂之间的间隙中，通过旋转调整螺钉，并来回拉动塞尺，当感觉塞尺有轻微阻力时即可，拧紧锁紧螺母后还要复查，如间隙有变化均需重新进行调整。通常气门间隙调整的方法主要有逐缸调整法和两次调整法。提示：厚薄规又称塞尺或间隙片，是一组淬硬的钢条或刀片，这些淬硬钢条或刀片被研磨或滚压成为精确的厚度，它们通常都是成套供应。在汽车维修工作中主要用于测量气门间隙、触点间隙和一些接触面的平直度等。每条钢片标出了厚度(单位为mm)，它们可以单独使用，也可以将两片或多片组合在一起使用，以便获得所要求的厚度，最薄的一片可以达到0.02mm。常用塞尺长度有50mm，100mm，200mm三种。使用塞尺测量时，应根据间隙的大小，先用较薄片试插，逐步加厚，可以一片或数片重叠在一起插入间隙内，插入深度应在20mm左右。例如，用0.2mm的塞尺片刚好能插入两工件的缝隙中，而0.3mm的塞尺片插不进，则说明两工件的结合间隙为0.2mm。（1）逐缸调整法逐缸调整法要求调整的各缸活塞处于该缸压缩行程上止点（此时进、排气门完全处于关闭状态），结合发动机的做功次序（汽油机是点火次序，而柴油机为喷油次序）进行调整。例如点火次序为1-3-4-2的汽油机调整方法为：调整时，先将曲轴摇转到第一缸活塞处于压缩行程上止点位置，此时可调整第一缸的进、排气门；然后可通过观察各缸气门的升程将飞轮每旋转180°，分别使各缸活塞处于压缩行程上止点位置，便可将所有气门间隙调整完毕。有时还可使用经验法找出各缸的压缩行程上止点，从而进行气门间隙调整。例如直列式六缸汽油发动机，它的点火顺序通常为1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5。因此可将发动机分为1，2，3缸和4，5，6缸两部分。当其中的一个气缸处于压缩行程上止点时，该部分里的另外两个气缸必有一气缸处于进气行程（进气门开度最大、升程最高），而另一气缸处于排气行程。在摇转曲轴过程中只要发现每部分中有一气缸的进气门和另一气缸的排气门同时升至最高点，则剩下的那个气缸必定处于压缩行程上止点位置附近，此时该缸进、排气门均可调整。由此可见，对于多缸发动机而言，用逐缸调整法时需摇转曲轴数次，需要耗费较多时间。但对于只需调整发动机一个缸的气门间隙此种方法则最为简捷，且对于磨损较严重的发动机用此法调整气门间隙较为准确。（2）两次调整法两次调整法就是把发动机上所有气门分两次调整完毕，此法操作简单，工作效率高。气缸数目再多也只需调整两次就可以全部调完。以下介绍几种分析调整方法。①图示分析法。以点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机为例，当第1缸位于压缩行程上止点时，则有：1缸“进、排均关”（压缩上止点），3缸“排关，进开”（进气下止点），4缸“进、排均开”（排气上止点），2缸“排开，进关”（作功上止点）。当第4缸位于压缩行程上止点时，可依此类推得出各缸的工作情况从而进行调整。②近似示功图分析法。四行程发动机气缸内的压力P随气缸容积V变化而变化的关系曲线，称作发动机示功图。我们可以通过近似的示功图来对两次调整法进行分析。在示功图中近似省略去气门提前开启和滞后关闭角的区域，确定某一点为叠开点（进、排气门均打开），其中一段为进气压缩线，某点为等高点（进、排气门均完全关闭，气门高度相等）。某一段为做功排气线后，可得出如下结论：·处在等高点上气缸的进、排气门均可认为关闭，故进、排气门均可调整。·处在做功排气线上气缸的进气门可认为关闭，故进气门可调整。·处在叠开点上气缸的进、排气门均可认为打开，故进、排气门均不可调整。·处在进气压缩线上气缸的排气门可认为关闭，故排气门可调整。但需要注意的是，所要调整气门间隙的发动机各缸的做功间隔不得小于90°，否则就不能忽略气门的早开迟闭角了。③“双（全）排不进”法。“双（全）排不进”法是根据发动机气缸的工作状况，把气门的调整分成四种情况。即：“双（全）”表示某缸进、排气门均可调整；“排”表示某缸只可调整排气门；“不”表示某缸进、排气门均不可调整；“进”表示某缸只可调整进气门。此种方法与近似示功图法较为相似，也是只能在各缸做功间隔不小于90°的发动机上才能进行调整。例如：四缸机，如发动机气缸的工作次序为1-3-4-2，当第1缸活塞处于压缩行程上止点位置时，第1缸进、排气门均可调整；第3缸可调整排气门；第4缸进、排气门都不可调整；第2缸可调整进气门。调整完第一步后，旋转活塞，使第4缸处于压缩行程上止点位置时第4缸进、排气门均可调整；第2缸可调整排气门；第1缸进、排气门都不可调整；第3缸可调整进气门，如表1-3所示。如此两次便可将全部气门调整完毕。二、气缸盖的检查（1）检查气缸盖衬垫和配合面是否泄漏、腐蚀(图4-1)或窜气。如果衬垫已经失效，则根据安装不正确、气缸盖松动或翘曲、定位销缺失、不在原处或未完全就位、冷却液通道周围的密封区域腐蚀、气缸盖螺栓孔有切屑或碎屑、气缸体螺栓孔未钻孔或未攻丝至足够深度等故障来确定原因。（2）检查气缸盖表面。如果仅在各燃烧室周围4mm区域外有腐蚀，则气缸盖可重新使用；如果气门座之间的区域开裂，则更换气缸盖；如果在各燃烧室周围4mm区域内有腐蚀，则更换气缸盖，如图4-2所示。图1-58气缸垫腐蚀图4-2检查气缸盖上表面（3）检查气缸盖气门座之间和排气口处是否有裂纹。如果有裂纹切勿试图焊接气缸盖，将其更换。（4）检查气缸盖顶面是否腐蚀、有沙眼和有窜气孔。（5）检查气缸盖顶面的不平度。注意：刀口尺按材质分为镁铝刀口尺和钢件刀口尺，其中镁铝刀口尺的特点是重量轻，精度高，使用与保存方便。镁铝刀口尺使用镁铝合金制成的精密量具。刀口尺用来测量直线度和平面度误差，要配合塞尺来使用。测量时将刀口尺的的刀口垂直在被测平面上，用塞尺来塞刀口下的缝隙，从而测量出平面度误差。检验时，如果刀口尺与工件平面透光微弱而均匀，则该工件平面度合格；如果进光强弱不一，则说明该工件平面凹凸不平。可在刀口尺与工件紧靠处用塞尺插入，根据塞尺的厚度即可确定平面度的误差。①对气缸盖下表面进行清理，如图4-3所示。②用刀口尺和厚薄规在气缸盖上依次测量横向(图4-4)，以及交叉共6个位置(图1-62)及每个位置6个点。③与气缸盖平面度规格（表1-4）进行比较，如果顶平面超出规格，则更换气缸盖。不要加工气缸盖。图4-3清洁气缸盖上表面图4-4测量平面度图1-62测量位置示意图表1-4科鲁兹LDE发动机气缸盖平面度规格表三、进行气门弹簧的检查1.气缸盖的作用使用气门弹簧测试仪测量气门弹簧张力（图4-5)，与规格（表1-5）相比较。若发现气门弹簧负载过低，更换气门弹簧，不得使用垫片增加弹簧负载。若使用垫片，气门弹簧可能在凸轮轴凸轮到达升程顶点前就压缩到底。还有部分车型需要测量气门弹簧弯曲量（图4-6）。图4-5检测气门弹簧图4-6测量气门弹簧弯曲量表1-5科鲁兹LDE发动机气门弹簧规格表四、进行气门座的检查1.气门座宽度的测量①用适当的标尺测量气缸盖中的气门座宽度（图4-7）。②用适当的标尺在气门锥面上测量气门座宽度（图4-8）。图4-7测量气缸盖中的气门座宽度图4-8气门锥面上测量气门座宽度注意：气门座接触面至少要距离气门外径（余量）0.5mm。如果接触区域距离边缘太近，则必须修整气门座以使接触区域远离边缘。③将测量值与规定值作比较，如果气门座宽度合格，按照“气门座圆度的测量程序”检查气门座圆度；如果气门座宽度不合格，必须使用“气门和气门座修整程序”研磨气门座，以便使宽度恢复到规格内。正确的气门座宽度对气门达到正确的散热量至关重要。2.气门对气门座同心度的测量程序①将蓝染色剂轻轻涂于气门锥面上。②将气门安装到气缸盖上。③用足够的压力抵着气门座转动气门，以磨去染料。④将气门从气缸盖上拆下。⑤检查气门锥面。如果气门锥面和气门杆是同心的，则围绕整个锥面的印痕会是连续的；如果气门锥面和气门杆不同心，气门锥面上的染料磨去印痕将是不连续的，应修整气门锥面或更换气门，并且必须修整气门座。染料磨去印痕至少要距离气门外径（余量）0.5mm。如果染料磨去印痕离余量太近，必须修整气门座以使接触面离开余量，如图4-9所示。图4-9气门锥面上图染色剂五、进行气门的检查检查气门头到气门杆是否存在气门座部位点蚀、气门余量厚度不足、气门杆弯曲、气门杆点蚀或严重磨损、气门锁片槽磨损、气门杆顶端磨损，如图4-10所示。如果存在上述任何一种情况，则更换气门。六、进行气门杆高度的测量1、测量气缸盖至气门弹簧座底部之间的距离（图4-11）。2、将测量值与规定值进行比较，如果超过最大高度规格，应安装新气门并重新测量气门杆高度。如果气门杆高度仍超过最大规格值，则必须更换气缸盖。图4-10气门常见损坏位置图4-11气门杆高度任务五曲柄连杆机构完成本学习任务后，你应当能：1.正确地检查和调整气门间隙；2.正确地检修气门组。习任务机体组主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和件。一、机体组的组成部分机体组(图5-1)主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和附件。图5-1机体组1.机体（1）机体的工作条件及要求机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。绝大多数水冷发动机的气缸体与曲轴箱连铸在一起，而且多缸发动机的各个气缸也合铸成一个整体。在发动机工作时，机体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。因此，机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。机体也是最重的零件，应该力求结构紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和质量。（2）机体的类型①机体根据气缸的排列方式可分为直列式、V形、W形和对置式等。直列式机体(图5-2)结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。随着气缸数目增多，曲轴长度和振动会随之增加，发动机布置困难相对增大，通常六缸以下的发动机多采用直列式，其中直列六缸机的运动平衡性好，振动小。V形机体(图5-3)的长度和高度缩短，气缸体的刚度增加，发动机的质量减小，但发动机的宽度增加，且形状较复杂，加工困难。一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。W形机体(图5-4)与V形机体相比可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，节省发动机所占的空间，重量进一步减轻，但它的宽度更大，使得发动机室更满。对置式机体可使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳，发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，使发动机转速得到很大提升，减少噪音。图5-2直列式机体图5-3V形机体图5-4W形机体对较弱，需要大量冷却液；铝合金机体质量小、散热性好，但成本较高。②气缸体根据制造材料的不同，常见的有铸铁气缸体和铝合金气缸体。铸铁机体(图5-5)质量大，散热性对较弱，需要大量冷却液；铝合金机体质量小、散热性好，但成本较高。③气缸体根据冷却方式的不同分为风冷式(图5-6)和水冷式，汽车发动机一般采用水冷式。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都有冷却液套，并且气缸体和气缸盖冷却液套相通，冷却液在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。5-5铸铁机体图5-6风冷气缸体④气缸体根据是否有气缸套可将气缸体分为整体式和缸套式。整体式气缸体的气缸套和气缸体是一个整体，其强度和刚度好，能承受较大的载荷，但材料要求高、成本高。缸套式气缸体的气缸套单独制作成圆筒形零件，并安装在气缸体上。气缸套采用耐磨的优质材料，气缸体可用价格低的材料，降低制造成本；气缸套可以从气缸体中取出，便于修理和更换，延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套（图5-7）和湿式气缸套（图5-8）。干式气缸套不与冷却液直接接触，制造工艺简单，但内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良；湿式气缸套与冷却液直接接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，有利于发动机的冷却和降温，但结构相对复杂，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，需要一定的措施防止缸套与气缸体结合部位漏水。图5-7干式气缸套图5-8湿式气缸套（3）机体的结构一般情况下，水冷式机体的结构主要由水套、油道、曲轴支撑座等组成（图2-9）。①水套。发动机冷却液套分开式水套和闭式水套。开式水套(图5-9)是气缸盖和气缸体冷却液套接相通，水套与气缸盖的结合面是开放型的。该结构的气缸体冷却性能好、体积小、质量小、制造相对简单、成本低。闭式水套(图5-6)是在气缸体与气缸盖的结合面上设有冷却液通道开口，可以保证气缸体的强度和刚度，使其不易变形，并可以进一步提高发动机功率，制造工艺复杂，成本高。②主轴颈轴承与轴承支架(下缸体)支撑曲轴的轴承称为主轴颈轴承或主轴承。一般直列发动机的主轴颈轴承数比气缸数多一个，如直列四缸机有5个主轴承；对于V形发动机，由于两个气缸布置，可以使用相同的主轴承，如V6发动机有4个主轴承，由于轴承数小于气缸数，必须增大轴承的宽度和直径以保证足够的强度。图5-9水冷式机体发动机功率越大，曲轴的受力和变形越大，对主轴颈支承的刚度要求就越高。现代大功率发动机常将轴承盖做成一体的轴承支架(图5-10)，或将轴承盖与油底壳做成一体的梯形整体式轴承支架等方法来提高主轴颈的刚度。2.曲轴箱气缸体下部用来安装和封闭曲轴的部分为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，曲轴轴线与机体下表面在同一平面上的为一般式曲轴箱，便于加工，工艺性好；曲轴轴线高于气缸体下表面的为龙门式曲轴箱，刚度和强度较好，但工艺性较差；主轴承座孔不分开的为隧道式曲轴箱，其刚度比龙门式更高，但工艺性差，如图5-11所示。图5-10轴承支架图5-11上曲轴箱下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，又称为油底壳。油底壳多由薄钢板冲压而成(图5-12)，现在也有许多发动机采用铝合金铸造而成。油底壳底部装有放油螺塞，通常放油螺塞上设有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。3.气缸盖（1）功用和工作条件气缸盖是配气机构的安装基体，也是气缸的密封盖，与气缸及活塞顶部组成燃烧室。气缸盖与高温高压燃气直接接触，承受气体压力和气缸盖螺栓的预紧力，具有较大的热负荷和机械负荷。为了保证气缸的密封性，气缸盖应具有足够的强度、刚度和散热特性，确保不会产生损坏和较大变形。（2）材料和结构特点现代车用汽油机气缸盖基本上都采用铝合金材料。部分柴油机上也有采用铝合金材料的，一般大功率柴油机气缸盖由灰铸铁或合金铸铁铸成。气缸盖是结构复杂的箱形零件，如图5-13所示。其上加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔(汽油机)或喷油器安装孔(柴油机)。在气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。图5-12油底壳图5-13气缸盖现代轿车直列发动机大多采用整体式气缸盖，即所有气缸共用一个气缸盖；V形发动机采用分体式气缸盖，即V形气缸的每一侧一个气缸盖；有些大功率柴油机还采用单体式或分块式气缸盖，即每个或几个气缸共同使用一个气缸盖。（3）燃烧室气缸盖内侧是构成燃烧室的重要部分。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。对燃烧室基本要求为结构尽可能紧凑，散热面积小；使混合气在压缩终了时形成一定的气流运动提高混合气燃烧速度。图5-14是三种常见的汽油机燃烧室形状。半球形和屋顶形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，燃烧速率高；散热少，热效率高；允许气门双行排列，进气口直径较大，充气效率较高；虽然配气机构较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上广泛应用。楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，充气效率高，配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长。浴盆形燃烧室气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。（4）进、排气道进、排气道是进、排气管与燃烧室相连的通道，通过进、排气门控制打开或关闭，如图5-15所示。进、排气道的形状与发动机的性能密切相关，特别是进气道的形状对提高发动机转速、改善燃烧很重要。弯曲气道形状阻力较大，跑车常采用直进气道，柴油机和多气门汽油机常把进气道设计成涡流进气道等形状。图5-14常见燃烧室形状图5-15进、排气道二、气缸压力的检查1.拆下节气门体（图5-16）、火花塞（图5-17）和继电器座盖。图5-16拆卸节气门体图5-17拆卸火花塞2.拆下燃油泵继电器（图5-18）。3.起动发动机（约4s），发动机以最低300r/min的转速运转，检查所有气缸的压缩压力（图5-19），对每个气缸重复测量2～3次，逐次测量所有的气缸，然后取平均值并记录于表5-5。图5-18拆下燃油泵继电器图5-19检测气缸压力表5-54.比较压缩压力值，最大压力差不得超过100kPa。5.安装燃油泵继电器。6.安装继电器支架盖、火花塞和节气门体。三、发动机动力不足检修引起发动机动力不足的原因有很多，发动机密封性不好会导致气缸压力下降，做功冲程部分气体通过不密封位置泄漏，使汽车发动机功率下降，导致动力不足。1.检测气缸压力若部分气缸压力低于规格则需更换相关部件。2.活塞、连杆和轴承的拆卸①安装曲轴扭转减振器螺栓，如图5-20所示。②沿发动机旋转的方向将活塞1和4设置到上止点，如图5-21所示。图5-20安装曲轴扭转减振器螺栓图5-21设置1缸上止点③使用油性笔标记带连杆轴承盖的1和4缸连杆，如图5-22所示。④拆下气缸1和4的4个连杆轴承盖螺栓，如图5-23所示。图5-22连杆标记图5-23拆卸连杆轴承盖螺栓⑤拆下连杆轴承盖和连杆轴承，如图5-24所示。⑥将活塞1和4从气缸中推出并拆下活塞1和4，如图5-25所示。图5-24拆下连杆轴承盖和连杆轴承图5-25拆下活塞1和4⑦沿发动机旋转的方向在曲轴扭转减振器上将曲轴转动180°。⑧标记带连杆轴承盖的2和3缸连杆。⑨拆下气缸2和3的4个连杆轴承盖螺栓。⑩拆下连杆轴承盖和连杆轴承，将活塞2和3从气缸中推出并拆下活塞2和3，如图5-26所示。3.活塞、连杆和轴承的清洁和检查①将活塞、连杆和轴承浸泡在零件浸泡溶剂中去除油渍，并使用压缩空气吹干净。②用活塞环钳拆下活塞环，如图5-27所示。③用一个被挫成楔形的开口活塞环除去凹槽中的油碳。④用塞尺在气缸内张紧活塞环并用塞尺测量活塞环端隙，如图2-96所示。记录数值于表5-6。⑤用塞尺检查活塞环在活塞环槽中的侧隙，如图5-28所示。记录数值于表2-6。图5-25拆卸2和3缸活塞图5-26拆卸活塞环、图5-27测量端隙图5-28测量侧隙表2-6数据记录表4.曲轴和轴承的拆卸、清洁和检查（1）曲轴轴向间隙检查①将千分表安装在发动机气缸体前面的固定装置中，并将千分表吸盘紧靠曲轴放置并进行调整，如图5-29所示。②测量曲轴的纵向间隙。纵向移动曲轴，读数，允许的曲轴轴向间隙为0.100～0.202mm。③拆下千分表。（2）曲轴不圆度检查①拆下曲轴轴承紧固螺栓，并取下曲轴轴承盖。②将千分表连接到发动机气缸体上的托架上，再将千分表吸盘紧靠曲轴轴颈放置并进行调整，如图5-30所示。图5-29测量曲轴的纵向间隙图5-30测量曲轴的圆度间隙③平稳地转动曲轴，检查曲轴的圆度间隙。最大允许的圆度间隙为0.03mm。④拆下千分表。（3）检查曲轴轴承间隙①将塑料线间隙规（挠性塑料线）围绕连杆轴颈的整个宽度方向展开，如图5-31所示。②安装曲轴轴承盖。分三遍拧紧2个曲轴轴承盖螺栓。第一遍紧固至50N·m，第二遍紧固至45°，第三遍紧固至15°。③拆下2个曲轴轴承盖螺栓。④将变平的塑料线（箭头）的宽度与量尺对比（图5-32）。允许的曲轴轴承间隙为0.005～0.059mm。图5-31安放塑料线间隙规图5-32对比塑料线间隙规宽度5.气缸体的清洁和检查①清除衬垫配合面上的密封材料，如图5-33所示。在清洗槽中，用适合于铝的溶剂清洁发动机缸体和下部曲轴箱。②用干净的水或蒸汽冲洗发动机气缸体。③清洁油道、盲孔，如图5-34所示。图5-33清除密封材料图5-34清洁油道、盲孔④给气缸和机加工表面喷上发动机机油。⑤检查螺纹孔。用螺旋状刷清洁螺纹孔。如果必要，钻孔并安装螺纹嵌件。⑥检查发动机气缸体密封面的长度和宽度方向上是否有凹陷，如图5-35所示。⑦沿对角线检查发动机气缸体是否变形，如图5-36所示。图5-35检查长度和宽度凹陷图5-36检查对角线方向变形⑧清除下部曲轴箱油底壳侧的衬垫配合面上的密封材料。⑨检查曲轴主轴承孔。使用量缸表测量轴承孔同心度和定位，如图5-37所示。⑩如果曲轴轴承孔超出规格，则更换发动机气缸体和底板。使用量缸表检查缸径。检查是否存在以下情况：磨损、变锥形、跳动量和起棱。如不合格则更换气缸体，如图5-38所示。图5-37测量轴承孔同心度和定位图5-38检查缸径6.活塞环的装配①用活塞环扳手插入活塞中，并使“TOP”朝上，如图5-39所示。②设置活塞环开口位置。第一个活塞环（右侧环）在位置1中，第二个活塞环（精密环）在位置2中，油环刮片的过渡环在位置3中，油环刮片的钢环在位置4或5中（图5-40）。图5-39使用活塞环扳手安装活塞环图5-40活塞环开口位置7.曲轴、活塞、连杆和轴承的安装①安装曲轴轴承夹，用机油润滑轴承夹，如图5-41所示。②安装曲轴，如图5-42所示。图5-41安装曲轴轴承夹图5-42安装曲轴③安装曲轴轴承盖1至4，如图5-43所示。④给后曲轴轴承盖的凹槽涂上黑色黏性密封剂，安装新的曲轴轴承盖螺栓。分3遍拧紧曲轴轴承盖的螺栓：第一遍紧固至50N·m，第二遍紧固至45°，第三遍紧固至15°。⑤用清洁的发动机机油润滑活塞环、活塞、气缸内表面，安装连杆轴承盖2和3并用机油润滑轴承夹，如图5-44所示。图5-43安装连杆轴承盖1和4图5-44按标准力矩和角度拧紧连杆轴承8.装复其他各部件按照顺序和工艺要求装复气缸盖、正时皮带、附件等。

任务六气缸体表面度、气缸磨损度的检查完成本学习任务后，你应当能：1.能够描述缸垫的作用和结构；2.气缸体的检查；3.能够描述冷却液进入燃烧室故障检修。习任务机体组主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和件。一、气缸垫的作用和结构气缸垫装于气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体间的密封，防止发动机漏气、漏水或漏油。气缸垫上有冷却液和润滑油流通孔等，如图6-1所示。气缸垫需要有一定的弹性，以补偿结合面的不平度，保证密封，需具有较好的耐热、耐压和耐腐蚀性，在高温高压下不易烧损和变形。以前常用金属-石棉结构或金属-复合材料结构的气缸垫，现在大多采用实心金属衬垫，这种衬垫在需要密封的气缸孔和水孔还有油孔周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形来实现密封。图6-1气缸垫二、气缸体的检查1、使用游标卡尺测量缸径后获得基本尺寸，利用这些长度作为选择合适杆件的参考，如图6-2所示。2、量缸表需要经过装配才能使用。首先根据所测缸径的基本尺寸选用合适的替换杆件和调整垫圈，使量杆长度比缸径大0.5～1.0mm。量缸表的杆件除垫片调整式，还有螺旋杆调整式。无论哪种类型，只要将杆件的总长度调整至比所测缸径大0.5～1.0mm即可，如图6-3所示。图6-2测量缸径图图6-3装配好的量缸表3、将百分表插入表杆上部（图6-4），预先压紧0.5～1.0mm后固定。4、将外径千分尺调至所测缸径尺寸，并将千分尺固定在专用固定夹上，对量缸表进行校零（图6-5）。图6-4安装百分表图6-5量缸表校零5、当大表针逆时针转动到最大值时，旋转百分表表盘使表盘上的零刻度线与其对齐，如图6-6所示。6、慢慢地将导向板端（活动端）倾斜，使其先进入气缸内，而后再使替换杆件端进入，如图6-7所示。图6-6对齐百分表零刻度图6-7放入量缸表7、在测定位置维持导向板不动，而使替换杆件的前端做上下移动并观测指针的移动量，当量缸表的读数最小且量缸表和气缸成真正直角时，再读取数据。三、冷却液进入燃烧室故障检修从排气管排出过量白烟和/或带有冷却液气味的气体，表明冷却液可能进入了燃烧室。冷却液液位过低、冷却风扇不工作或节温器故障可能导致温度过高状况出现，从而导致发动机部件损坏。起动转速低于正常时，表明冷却液可能进入燃烧室。拆下火花塞，并检查火花塞上是否浸有冷却液或气缸孔内是否存在冷却液。执行气缸泄漏测试进行检查。在该测试中，冷却液中如果有过量气泡，表明衬垫可能出现故障或部件损坏。执行气缸压缩压力测试进行检查。当并列在发动机气缸体两侧的两个气缸压缩压力过低时，表明气缸盖衬垫可能损坏。1、卸气缸盖。2、气缸盖检查。3、更换气缸垫。4、安装气缸盖

任务七活塞及活塞环、连杆组完成本学习任务后，你应当能：1.能够描述活塞连杆组的组成部分；2.能够描述气平衡轴的作用和结构；3.能够描述活塞的检查。习任务机体组主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和件。一、连杆组组成部分活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承等组成，如图7-17所示。图7-1活塞连杆组1.活塞活塞是作为一个整体通过锻造或铸造成型后加工而成的。通常把活塞分为三个部分，即活塞顶部、活塞头部和活塞裙部，如图7-2所示。（1）工作条件及要求活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，由于受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是做功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。所以，要求活塞要有足够的刚度和强度；良好的导热性，耐高压、耐高温、耐磨损；重量轻，尽可能减小往复惯性力。由于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。图7-2活塞（2）活塞顶部活塞顶部是燃烧室的底部，承受气体压力，其形状、位置和大小与燃烧室的具体形式有关。要满足可燃混合气形成和燃烧的不同要求，活塞顶部形状有平顶、凸顶和凹顶等，如图7-3所示。平顶形凹顶形凸顶形图7-3活塞顶部平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有U形凹坑等。在气门升程大的发动机中，为使活塞不与气门发生干涉，常将活塞顶部作一个凹陷的部分。由于凹陷太大不利于可燃混合气的流通，从燃烧室的整体考虑应尽量避免出现这种结构。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起气流导向作用，有利于改善换气过程和提高压缩比，常用于二冲程汽油机。（3）活塞头部和活塞环槽活塞头部是活塞环的安装部位，常指第一道活塞环槽到活塞销孔以上的部分，又称防漏部。活塞头部具有密封和传热的作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气泄漏到曲轴箱内，同时将部分热量通过活塞环传递到气缸壁。为减少活塞头部向裙部的传热，常采用一定的结构措施，如把油环槽内的回油孔设计成相对较长的环槽，具有隔热的作用。现代内燃机活塞一般有三道槽(上面两道安装气环，下面一道安装油环)，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的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件差，一般应离顶部较远些。为减少第一环槽的磨损，需要对其进行耐磨处理或镶嵌铸铁耐磨圈等。（4）活塞裙部活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括装活塞销的销座孔，如图2-18所示。为了减轻活塞的质量，高速发动机常将活塞销孔的位置设计得较为靠上。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。活塞裙部的长短取决于侧压力和活塞直径。为减小裙部摩擦，有些活塞在裙部涂有石墨层，如图7-4所示。为减小活塞质量，应当尽量缩短活塞裙部的长度，但活塞在往复运动过程中，如果受力不均匀会造成活塞以活塞销为中心的摆动。为了最大限度地防止这种现象，现代活塞常把与活塞销孔平行的侧面(两侧的推力面)下端的长度加长，即拖板式活塞(图7-5)。图7-4活塞裙部石墨层图7-5拖板式活塞为防止活塞卡住，需要在活塞与气缸壁间留出一定间隙。然而，间隙过大，冷车时活塞会敲击气缸壁，甚至漏气或窜机油。因此，必须设法使活塞各部位与气缸壁之间有大小合适的间隙。可采取的措施主要有：①活塞裙部采用椭圆结构。气缸为圆柱形，为使裙部两侧承受压力并与气缸保持小且安全的间隙，活塞在工作时也应保持圆柱形。然而，由于活塞裙部的厚度不均匀，在受热时活塞销座孔部分膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大；同时裙部承受侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量大，如图7-6所示。如果活塞冷态时裙部为圆形，工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机无法正常工作。因此，将活塞裙部做成椭圆形，长轴方向与销座孔轴线垂直(