《发动机机械系统构造与检修（活页式）》全套课件 项目1-6 发动机总论- 柴油机燃料供给系统构造与维修

1任务一：发动机的认知与分类2任务二：发动机的总体构造及基本工作原理3任务三：发动机的主要性能指标4认知训练：如何用简单方式认知汽车发动机目录项目一：发动机总论一、发动机的发明与发展历史①蒸汽机

经历三个发展阶段②外燃机③内燃机任务一发动机的认知与分类蒸汽机----是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。世界上第一台蒸汽机--雏形（1世纪古希腊人—希罗）第一阶段：蒸汽机世界上第一台蒸汽机车（1814年，英国发明家--乔治·史蒂芬逊）世界上第一台蒸汽汽车（1769年，法国人--尼古拉·约瑟夫·居纽）外燃机---是一种外部燃烧的闭式循环往复活塞式热力发动机。（又称斯特林发动机）第一台有实用价值的外燃机（1776年，英国人--詹姆斯·瓦特）第二阶段：外燃机瓦特改良应用的第一台外燃机（1765—1831年，詹姆斯·瓦特）

世界上第一台斯特林发动机--模型（1816年，苏格兰人，R.斯特林）内燃机---是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。第一台采用压缩燃烧两冲程发动机（1833年，英国人--赖特）第三阶段：内燃机第一台四冲程往复活塞式内燃机（1876年，德国人，尼古拉斯·奥古斯特·奥托）现代内燃机发动机(Engine)简单的理解：就是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器。这种机器既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机等)。二、发动机的定义1.按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种往复活塞式发动机为现代内燃机的主流。活塞在汽缸中做往复的直线运动，经连杆、曲轴等转变为旋转运动（如图所示）在汽缸盖上装有进排气门，通过凸轮轴控制进排气门开启和关闭，实现向汽缸内充入新鲜可燃混合气并将燃烧后的废气排出汽缸。三、发动机的分类往复活塞式发动机的基本结构特点：★转子发动机源于德国；★称为三角活塞转子发动机；★机器的寿命比较短

。

转子发动机（简称R型）2．按照点火方式分类图1-4往复活塞式发动机的基本结构按照点火方式分为点燃式发动机（汽油发动机、液化石油气发动机、双燃料发动机）和压燃式发动机（柴油发动机、重油发动机）（1）火花点火发动机：使用高压电火花于压缩行程末期，点燃汽缸中混合气的发动机，如汽油发动机、LPG发动机（液化石油气发动机）、双燃料发动机等。（2）压缩点火发动机：先将空气以极高压缩比在汽缸内压缩，压缩后汽缸内空气的压力及温度均很高，再将柴油或重油以极细的雾粒，喷入汽缸中，自行吸热着火燃烧的发动机，如柴油发动机、重油发动机等。3．按照工作循环分类按照完成一个工作循环的冲程数分为四冲程发动机和二冲程发动机。（1）发动机在任何时间内，要产生动力，必须经过一定的工作程序，且此程序须连续不断、周而复始，称为循环。（2）四行程循环：活塞在汽缸中移动四个行程，即曲轴旋转720°，完成一次循环的工作程序。（3）二行程循环：活塞在汽缸中移动两个行程，即曲轴旋转360°，完成一次循环的工作程序。4.按照使用燃料分：（1）汽油发动机，以汽油为燃料，为目前小型车发动机的主流。依汽油进入汽缸的方法可分为以下几种。①化油器式发动机，利用化油器，使汽油与空气依一定比例混合成混合气后，进入汽缸的发动机，是旧型汽油发动机使用的方法。由于耗油多、功率低、污染大，故现代均已被汽油喷射式发动机所取代。②进气歧管喷油式发动机，使用汽油喷射器，将汽油喷入进气歧管中，与空气混合成混合气，再吸入汽缸，为现今高性能低污染汽油发动机所普遍采用，如图1-5所示。③汽缸内直接喷油式：使用汽油喷射器，在进气行程或压缩行程，将汽油直接喷入汽缸中，与空气混合成混合气的汽油发动机，为现今汽油发动机新一代的燃料供给系统。

汽油发动机进气歧管喷油式发动机汽缸内直接喷油式发动机4.按照使用燃料分：（2）柴油机以柴油为燃料，为内燃机中热效率最高的发动机，使用柴油为燃料，经济性好，现代大型载货汽车广泛使用（3）天然气（CNG）以液化石油气(LPG)为燃料的发动机，除氧化氮外，其余污染气体排放量低，且CO2的排放量比汽油发动机低，适合城区公共交通车辆采用。（4）双燃料发动机（dualfuelengine）一般具有两套燃料供应系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给汽油或柴油，两套燃料供给系统按预定的配比向汽缸供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车柴油发动机液化石油气发动机双燃料发动机3缸

4缸发动机缸数：

6缸

8缸

12缸5.按照汽缸数目分类

等6.根据汽缸排列方式分：◆主要有以下几种方式：（1）直列发动机（2）V型发动机（3）W型发动机（4）水平对置发动机（5）转子发动机（6）混合动力系统

特点：

★所有汽缸在同一角度；

★气缸是按直线排列。（1）直列发动机（简称L型）

特点：★相邻汽缸成夹角布置；★从侧面看汽缸呈V字形；★以汽缸数均是偶数；★发动机排量都比较大。（2）V型发动机

特点：★

W型发动机是德国大众专属发动

机技术；★两个VW

型发动机相加；★结构更紧凑，可以容纳更多的

汽缸数。（3）W型发动机特点：★相邻汽缸夹角为180度；★发动机重心降低；★活塞为水平运动。（4）水平对置发动机（简称H型）特点：◆同时配以电动机/发动机；◆汽油和柴油混合动力两种；◆主流都是汽油混合动力。（5）混合动力系统7．按照冷却方式分类（1）水冷式发动机汽缸及气门周围有水套，使用水作为冷却液，利用水将热经水箱散发于空气中，冷却强度高，散热效果好，大部分发动机均采用此式。（2）风冷式发动机在汽缸周围装置有很多散热片，以风扇、鼓风机或自然通风方式，使空气流过散热片四周，将发动机热量带走的冷却方式，一般小型发动机采用较多。

发动机的冷却方式任务二：发动机的总体构造及基本工作原理1一：发动机的基本结构2二：发动机的基本名词术语目录3三：四冲程汽油机工作原理一、发动机的基本结构两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系曲柄连杆机构结构示意图（一）曲柄连杆机构1、功用：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运动零件。2、组成：机体组（气缸体与曲轴箱组）活塞连杆组曲轴飞轮组（二）配气机构1、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。

2.组成：气门组、气门传动组。（三）燃料供给系统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。（四）

润滑系统润滑系统主要由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器及机油散热器等组成。其主要功用是润滑摩擦件，减小摩擦阻力和机件的磨损，以及冷却摩擦零件和清洗摩擦表面。（五）冷却系统冷却系统主要由水泵、风扇、节温器、水套、散热器(图中未画出)等组成。其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。（六）

点火系统汽油机的点火系统主要由蓄电池、发电机、点火器或分电器、点火线圈、火花塞等组成。其功用是定时在各缸火花塞电极间产生高压火花，点燃可燃混合气。（七）

起动系统起动系统主要由起动机及其附属装置组成。其功用是使静止的发动机起动并转入自行运转。车用发动机一般都有上述两个机构和五个系统组成。二、汽车发动机的基本名词术语1.上止点(TDC)

：活塞离曲轴回转中心最远处，通常指活塞上行到最高位置。2.下止点(BDC)

：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。3.活塞行程(S)：上、下两止点间的距离(mm)。4.曲柄半径(R)：与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm)。曲轴每转一转，活塞移动两个行程。

5.气缸工作容积(Ⅴh)：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积(L)。Ⅴh=πD2S/(4×106)(L)

式中：D——气缸直径(mm)。

6.发动机排量(ⅤL)：发动机所有气缸工作容积之和(L)。设发动机的气缸数为i，则ⅤL=Ⅴhi(L)7.燃烧室容积(ⅤC)：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)。8.气缸总容积(Ⅴa)：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积(L)。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即：Ⅴa=Ⅴh+ⅤC。9.压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积的比值：（ε）：ε=Va/Vc=1+Vh/Vc压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。三、四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环。1、进气行程

（1）排气门关、进气门开，活塞由上止点向下止点运动

（2）进气终了时，气体压力约为70～90KPa温度388～440K

2、压缩行程

（1）进排气门都关闭，活塞由下止点向上止点运动

（2）压缩终了时，气体压力为600～1500KPa温度约为600～800K

3、做功行程

（1）进、排气门都关闭，活塞由上止点向下止点运动

（2）活塞在接近上止点时，火花塞跳火、点燃可燃混合气

（3）混合气迅速燃烧，放出大量热，此时温度约为2000～2800K，最高压力为3～5Mpa，曲轴向外输出动力

4、排气行程

（1）进气门关，排气门开，活塞由下止点向上止点运动

（2）排气终了时，气缸压力约为102～125Kpa，温度900～1200K

（3）残余废气：排气终了时，仍有一部分燃烧后的废气不能排尽

四冲程柴油机的工作原理进气行程

进气行程，不同于汽油机的是进入气缸的不是混合气，而是纯空气。压缩行程

(1)压缩行程压缩的是纯空气。

(2)由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高作功行程

压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中自行燃烧。排气行程

排气行程与汽油机排气行程基本相同。

四、二冲程汽油机的工作原理（一）二冲程汽油机完成一个工作循环活塞往复运动两个行程完成的。第一行程活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进气；第二行程活塞上方进行作功、换气，活塞下方混合气被预压，换气过程纵跨两个行程。

（二）二冲程柴油机工作原理

二冲程柴油机工作原理同二冲程汽油机工作原理有很多相似之处，所不同的是：1.进入气缸的不是混合气，而是纯空气。2.有换气泵将空气压入气缸。新鲜空气由换气泵提高压力(约120kPa～140kPa)，后经气缸外部的空气室和气缸上的进气口进入气缸内。3.当活塞接近上止点时，喷油器向缸内喷入雾状柴油，柴油迅速与空气混合形成可燃混合气并自行着火燃烧。

4.废气由专设的排气门排出。

五、发动机型号编制规则国产内燃机产品名称由所采用的燃料命名，其型号由阿拉伯数字和汉语拼音组成，分为以下四个部分：首部：为制造厂根据需要自选相应字母表示的，经主管部或由部主管标准机构核准的产品系列符号或换代标志符号。中部：由缸数符号、行程符号、汽缸排列形式符号和缸径符号组成。后部：用字母表示结构特征和用途特征符号。尾部：为区分符号，同系列产品因改进原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。

内燃机产品型号的排列顺序及符号代表的意义规定12机体组的构造与检修3活塞连杆组的构造与检修4曲轴飞轮组的构造与检修目录项目二曲柄连杆机构的构造与维修曲柄连杆的结构及受力分析任务一

曲柄连杆的结构及受力分析1.知识目标（1）正确描述发动机曲柄连杆机构的结构、类型、功用；（2）能够正确识别曲柄连杆机构的零部件的名称、作用与原理。2.能力目标（1）熟悉识别曲柄连杆机构的结构、功用及工作原理；（2）掌握分析曲柄连杆机构的主要零部件的损坏原因。3.思政目标培养学生树立正确价值观。一、曲柄连杆机构的功用与组成

功用：将燃气作用在活塞顶上的压力转变为能使轴旋转的转矩，从而对外输出的动力。

组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。图2-1曲柄连杆机构组件示意图二、工作条件与受力分析

工作条件：高温、高压、高速、化学腐蚀。

受力分析：气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力。图2-2气体压力作用情况示意图1、气体压力：做功行程和压缩行程时气体作用力分析。图2-3往复惯性力离心惯性力气体压力作用情况示意图2、往复惯性力和离心力

往复惯性力：往复惯性力的产生是由于活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。

离心惯性力：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力。

3、摩擦力：

互相压紧并作相对运动的零件表面间必存在摩擦力。1.知识目标（1）掌握机体组各部件的作用、结构及工作原理；（2）了解汽缸体与汽缸盖的常见损伤；（3）掌握汽缸磨损规律。2.能力目标（1）能够对汽缸盖和汽缸体平面度进行测定；（2）能够对汽缸圆度和圆柱度进行测定，并能判断是否需要维修；（3）能熟练安装汽缸盖和气缸垫。3.思政目标引导学生树立正确的理想信念，坚定报国志向。任务二

机体组的构造与检修机体组主要包括：气缸盖、汽缸垫、气缸体、曲轴箱和油底壳等。气缸垫气缸体气缸盖油底壳一、气缸体与曲轴箱1、气缸体：水冷发动机的气缸体与曲轴箱常铸在一起，称为气缸体——曲轴箱，简称为气缸体。要求：具有足够的强度、刚度，良好的耐磨性和抗腐蚀性能。材料：灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁制造，为减小重量、加强散热，采用铝合金制造。（1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式龙门式隧道式一般式性能与应用比较名称性能应用一般式机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。492Q汽油机，90系列柴油机。龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴油机上。（2）按有无气缸套分：整体式气缸、镶入式气缸两种。1）整体式气缸：直接在气缸体上镗出，其强度和刚度较好，对材料要求较高。2）镶入式气缸：单独加工出气缸套，再镶入到气缸中。干式气缸套和湿式气缸套名称特点示意图干缸套结构：外壁不直接与冷却水接触。壁厚1～3mm。优点：强度和刚度较好。缺点：加工复杂，拆装不方便，散热不良。湿缸套结构：外壁直接与冷却水接触。壁厚5～9mm。优点：散热性能好，加工容易，拆装方便。缺点：强度和刚度较低，容易产生漏水。强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套，易漏水。2、油底壳

贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。一般采用薄钢板冲压而成，也有的采用铝合金铸造。为保证发动机倾斜时吸到机油，油底壳中后部做得较深。油底壳内的挡油板设计，可以减轻油面的波动。底部装有带磁性的放油螺栓，以吸附机油中的夹杂的铁屑。

二、气缸盖和气缸垫功用：密封气缸的上部，并与活塞顶、气缸壁等共同构成燃烧室。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。1、气缸盖结构汽油机燃烧室形状当活塞位于上止点位置时，由活塞顶部和气缸盖上相应的凹坑部分组成燃烧室。当活塞位于上止点位置时，由活塞顶部和气缸盖上相应的凹坑部分组成燃烧室。2、气缸垫功用：保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。材料：有弹性、耐热性、耐压性的特点。类型：a、金属-石棉垫

b、纯金属垫安装注意事项任务三

活塞连杆组构造与检修1.知识目标（1）掌握活塞连杆组零件作用、结构及工作原理；（2）了解活塞连杆组零件的工作条件、要求和材料；（3）掌握活塞连杆组的安装要求及方向标记、位置标记等。2.能力目标（1）能够对活塞、活塞环、活塞销进行选配；（2）能够对活塞、活塞环、连杆、轴瓦进行检验；（3）能够对活塞连杆组进行组装。3.思政目标培养学生精益求精的工作态度。油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖气环活塞连杆组主要包括：活塞、连杆、活塞环、活塞销、连杆、连杆盖等。一、活塞1、功用：2、工作环境：高温、高压、高速、润滑散热不良的条件下工作。3、材料：汽油机：铝合金（质量小、导热性好）柴油机：灰铸铁、耐热钢。承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。与气缸盖、气缸壁一起构成燃烧室。4、结构：顶部：构成燃烧室，承受气体压力。头部:安装活塞环，（制作较厚）。

裙部：导向、传力。承受侧压力销座孔处制有加强筋。（1）活塞顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。常见的有平顶、凸顶和凹顶活塞。结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。（2）活塞头部：是指第一道活塞环槽到活塞销孔以上的部分。头部工作条件最恶劣，应离顶部远些。作用：1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸，2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。（3）活塞裙部位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。裙部活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）二、活塞环1、气环作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。(密封、传热)类型：

（1）按开口形状分直切口、斜切口、阶梯口。

（2）按断面形状分矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环、桶面环等。

1）矩形环断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。矩形环随活塞做往复运动时，会把气缸壁上的机油不断送入燃烧室中，这种现象称为“气环的泵油作用”。2）扭曲环a、正扭曲环：內圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去部分金属；b、反扭曲环：內圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去部分金属。目前广泛用于第二道活塞环。扭曲环安装：内切向上，外切向下，内切环一般装第一道，外切环一般装二、三道。3）锥面环特点：断面呈锥形，与缸壁线接触，有利于密封和磨合，其上行有布油作用，下行有刮油作用，并可形成楔形油膜。安装时不能装反，否则会有泵油现象。安装注意：1.锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；2.锥形环导热性差，常装在二、三道环槽。4）梯形环

断面呈梯形，随着活塞受侧压力的方向不同而不断地改变位置，将沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断,可延长气环使用寿命。缺点是加工困难，精度要求高。5）桶面环梯形环桶面环桶面环外圆为凸圆弧形。当环上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间，使机油进入摩擦面，减小磨损。它与气缸壁呈圆弧接触，有利于密封。缺点是凸圆弧表面加工困难，仍有“泵油”现象。种类普通油环组合式油环作用示意图1.布油（气缸壁上铺上油膜）2.刮油（将气缸壁上多余的机油挂落回曲轴箱）刮油片轴向衬环径向衬环刮油片2、油环三、活塞销构造：活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。安装方式：活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式："全浮式"安装和"半浮式"安装。连杆活塞销全浮式：活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。半浮式：活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动。多用于小轿车四、连杆构造：由连杆小头，连杆杆身、和连杆大头(包括连杆盖)组成。作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。材料：一般用中碳钢或合金钢经模锻制成。连杆大头的连接形式平切式斜切式连杆轴瓦任务四

曲轴飞轮组的构造与检修1.知识目标（1）熟悉曲轴飞轮组各部件的功用及结构特点；（2）掌握多缸发动机曲拐布置形式与发火顺序。2.能力目标（1）能正确拆装曲轴飞轮组；（2）能够对曲轴、飞轮、轴瓦进行检验；（3）能够对曲轴轴瓦进行选配。3.思政目标培养学生的爱国情怀和民族自信。曲轴飞轮组的组成起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮曲轴功用：1.将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动；2.驱动配气机构及其他辅助装置。一、曲轴材料：采用中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴径表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工。工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。1、曲轴的结构：前端轴连杆轴颈曲轴主轴颈后端轴平衡重曲拐曲柄曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。曲拐数目：直列式发动机曲拐数目等于气缸数；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。1）主轴颈：是曲轴的支承部分全支承曲轴：主轴颈数比气缸数目多一个。这种支承强度和刚度较好，减小了磨损，柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。非全支承曲轴：主轴颈数比气缸数目少或相等。这种支承主轴颈载荷较大，缩短了曲轴总长度。有些载荷较小的汽油机上使用。2）连杆轴径轴颈：是曲轴与连杆的连接部分。3）曲柄和曲轴配重：曲柄是主轴颈和连杆轴径的连接部分；曲轴配重，主要为了平衡发动机的不平衡离心力矩。4）前端和后端曲轴前端装有正时齿轮、驱动风扇和水泵的带轮、止推片等。后端安装飞轮。2、曲轴的轴向限位

通常是通过在曲轴的前部、中部或后部安装止推轴承来实现的（翻边轴瓦）。主轴颈止推垫片止推垫片连杆轴颈主轴承盖二、飞轮1、功用

将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，使曲轴均匀旋转。飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量。齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。2、结构飞轮上的标记符号：

在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。标记1

配气机构的构成与配气相位2

3气门零件组的构造与检修4目录项目三配气机构的构造与检修可变配气相位气门传动组的构造与检修任务一

配气机构的构成及配气相位1.知识目标（1）掌握配气机构的功用、组成和工作原理；（2）了解配气机构的类型结构；（3）掌握配气相位的意义。2.能力目标（1）掌握配气机构各部件的组成及相对位置；（2）掌握配气机构各部件的构造及结构特点。3.思政目标锻炼学生树立正确良好集体观和协作精神。（一）

配气机构的功用配气机构的功用：按照发动机每一汽缸所进行的工作循环和点火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）得以及时进入汽缸，废气得以及时从汽缸排出。一、

配气机构的功用与组成（二）

配气机构的组成配气机构由气门组和气门传动组组成。气门组包括气门、气门座、气门导管和气门弹簧等部件。气门传动组主要包括凸轮轴、凸轮轴正时带轮、正时齿形带、张紧轮、液压挺柱等部件。点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字。点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字。（三）充气效率

新鲜空气或可燃混合气被吸进汽缸越多，则发动机发出的功率越大。新鲜空气或可燃混合气充满汽缸的程度，用充量系数Фc来表示。所谓充量系数就是在进气过程中，实际进入汽缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比，即

Фc=M/M0配式中，M-进气过程中，实际充入汽缸的新气的质量；M0-进气状态下充满汽缸工作容积的新气质量。

对于一定工作容积的发动机而言，充量系数与进气终了时汽缸内的压力和温度有关。此时压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量越大，因此充量系数越高。由于进气系统对气流的阻力造成进气终了时缸体内气体压力降低，又由于上一循环中残留在汽缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入汽缸内的新气加热，使进期终了时气体的温度升高，实际充入汽缸的新鲜空气的质量总是小于在进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜气体的质量。也就是说，充量系数总是小于1，一般为0.80～0.90。

充量系数越高,表明进入汽缸内的新鲜空气或可燃混合气越多，可燃混合气燃烧时所放出的热量越大，所以发动机发出的功率越大。用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图这张图涂成彩色的，还需二位动画二、配气相位从进气门开始打开到活塞到达排气行程上止点对应的曲轴转角，称为进气提前角，用α表示一般为:10-30°；从活塞位于进气行程下止点起，到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气门迟闭角，用β表示一般为40-80°。动画配气相位角：①进气提前角：α一般为：10º-30º②进气迟后角：β一般为：40º-80º③进气持续角：进气门开启持续时间的曲轴转角。180º+α+β从排气门开始打开到活塞到达作功行程下止点对应的曲轴转角，称为排气提前角，用

γ表示一般为40-80°从活塞位于排气行程上止点起，到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气门迟闭角，用

δ表示一般为10-30°。动画配气相位角：④排气提前角：γ一般为：40º-80º⑤排气迟后角：δ一般为：10º-30º⑥排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。180º+γ+δ⑦气门重叠：在某一时间内，进气门、排气门同时开启的现象。气门重叠角：α+δ开打门气排温度900~1200K压力0.105~0.115MPa残余废气进气门关闭活塞三、配气机构的类型（一）按凸轮轴的位置分类：下置、中置、上置①单顶置凸轮轴、无摇臂和摇臂轴配气机构②单顶置凸轮轴、单摇臂和摇臂轴配气机构根据凸轮轴数通常分为单顶置凸轮轴式（SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)式两种。双顶置凸轮轴式配气机构（DOHC）单顶置凸轮轴、有摇臂、无摇臂轴配气机构（二）按曲轴驱动凸轮轴的方式分类齿轮传动式：曲轴与凸轮轴之间采用圆柱齿轮传动，一般从曲轴到凸轮轴只需一对齿轮传动。（二）按曲轴驱动凸轮轴的方式分类正时齿形带驱动式：正时齿形带是由强度大、不易变形的纤维和橡胶制成，具有质量轻、无噪声，不需要润滑等优点。链条驱动式：耐久性好，可靠性高，免维护（三）按每缸气门数及其排列方式①二气门式。每个汽缸采用一个进气门和一个排气门，一般进气门比排气门大些。桑塔娜2000GSi车型AJR发动机即采用此种形式。②三气门式。每个汽缸有2个进气门和1个排气门，排气门大对排出高温气体有利，能提高发动机排气性能。四气门式。每个汽缸有2个进气门和2个排气门，两套凸轮轴装置分别控制一组进、排气门的开闭。凯越（1.6L）车型发动机、卡罗拉（1.6L）车型发动机即采用4气门结构形式。四气门式五气门式。每个汽缸有3个进气门和2个排气门，并以梅花开分布，捷达王车型EA113型发动机即采用5气门结构形式。五气门式任务二

气门零件组的构造与检修1.知识目标（1）熟悉气门零件组的组成及各个组成元件的结构和工作原理；（2）了解气门组如何工作，理解气门座锥角定义；（3）掌握气门座铰削及气门研磨方法。2.能力目标（1）能够熟练地对气门进行人工研磨操作；（2）能对气门、气门弹簧进行检测。3.思政目标培养学生树立良好的职业素养和质量标准观念。气门组处于安装状态下的气门▲1—气门锁片；2—气门杆密封件（气门油封）；3—下部气门弹簧座；4—换气通道；5—气门座圈；6—气缸盖；7—气门导管；8—气门弹簧；9—上部气门弹簧座气门及其相关零件称之为气门组，气门组的作用是实现汽缸的密封。配置一根气门弹簧的标准型气门组一、气门的结构组成：头部和杆部。

1.气门头部：

（1）作用：与气门座配合，按配气相位要求开、闭

（2）工作条件：高温、高压、冲击力作用

（3）要求：耐热、耐磨

（4）材料：采用耐热合金钢

1—凹槽；2—气门杆直径；3—内圆角；4—气门头；5—气门座高；6—气门头直径；7—气门座直径；8—气门座角度形状、结构：气门头顶面：平顶、球面顶、喇叭顶。平顶：结构简单、制造方便。目前使用最多。球面顶：强度高、排气阻力小、废气的清除效果好。用于排气门。喇叭顶：进气阻力小、顶部受热面积大。用于进气门气门锥角(1)定义：气门锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角，常用的气门锥角为300和450。气门头部与气门座之间的密封锥面在装配前,必须相互研磨,以保证良好的配合.

2—气门顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状。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。(2)气门锥角大小的影响：

①气门锥角越小，气门口通道截面越大

②锥角越大，落座压力越大，密封和导热性也越好。另外，锥角大时，气门头部边缘的厚度大，不易变形。③进气门锥角：主要是为了获得大的通道截面，其本身热负荷较小，往往采用较小的锥角，多用300，有利于提高充气效率。④排气门则因热负荷较大而用较大的锥角，通常为450，以加强散热(大约75%的气门热量从气门座处散失)和避免受热变形。也有的发动机为了制造和维修方便，二者都用450。

（二）气门杆部

A、作用：保证气门做直线运动

B、工作条件：高速往复运动润滑差

C、要求：精度高、耐磨性好

空心气门

1—气门杆；2—空腔；3—气门头二、气门座

（1）定义：缸盖上与气门锥面配合的部位

（2）作用：与气门锥面配合起密封作用

（3）材料：耐热合金铸铁

（4）要求：耐热、耐磨

（5）安装：与缸盖过盈配合或与缸盖制成一个整体1．气门座宽度气门座应保持一定的宽度，使其与气门保持良好的气密效果。一般进气门座宽度较小，约1mm；排气门因温度较高，故排气门座宽度较大，约1.5mm，以利散热。2．气门座角度气门座角度，进、排气门座通常均为45°左右。有些汽车排气门磨成44°，而座磨成45°；或气门锥面45°，气门座磨成46°，如图所示。这种气门锥面比座的角度略小，称为干涉角，使接触面间形成较大的接触压力，帮助气门锥面剪除气门座上的堆积物，使密封良好。不过当气门锥面与气门座逐渐磨损时，干涉角会消失。三、气门导管

（1）作用：导向保证气门直线运动，并有散热作用（为气门杆传热）

（2）材料：由于润滑较困难，导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成。以提高自润滑性能。

（3）安装：与缸盖过盈配合（一）防脱落结构

（1）一般外表面为无台肩的圆柱形，如图所示。其外表面加工精度较高，与缸盖(体)过盈配合，以保证良好地传热和防止松脱。（2）带凸台和带卡环的导管过盈量较小，因气门弹簧下座将凸台或卡环压住，使导管轴向定位可靠，不致脱落。铝合金缸盖常用带凸台和卡环的导管，其过盈量较小，便于拆装。

（二）导管伸入进、排气歧管的深度

（1）过深

气流阻力大，对排气门来说，还因废气对导管的冲刷面积加大，提高了工作温度，而影响气门的散热；

（2）过浅

则气门杆受热面积加大，加大了气门杆的温度，会影响气门头部的散热。

（3）措施：为解决这一矛盾，有的导管加大了压入深度，而将伸入端的内孔做成锥形，这样既减少了废气对气门杆的冲刷，也避免了导管高温部分与气门杆的接触。伸入端的外圆做成锥形是为了减小气流阻力。带凸台和卡簧的导管自然地控制了压入深度。

四、

气门油封气门油封套在气门杆上或气门导管上方，如图所示，只允许少量机油进入气门导管润滑。若进气门油封磨损，大量机油会被吸入燃烧室，即所谓“下机油”现象，造成积炭及冒白烟；若是排气门油封磨损，则下行的机油会经排气歧管，从排气管流出。一般发动机进、排气门都装有油封，但部分发动机排气门处不装。

五、气门弹簧（1）作用：保证气门关闭时，气门能紧紧压在气门座上，保证其密封

（2）材料：弹簧钢

（3）安装：在缸盖与气门杆尾端弹

（4）气门弹簧的结构形式防止共振①提高气门弹簧的自然振动频率

即设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小弹簧的圈径。②采用双气门弹簧。每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。当某一弹簧发生共振时，另一弹簧可起减振作用旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被卡住或损坏

旋向相反的两个弹簧，防止折断弹簧卡入另一弹簧③采用不等螺距弹簧

这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合，有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能，不等螺距的气门弹簧安装时，螺距小的一端应朝向气门头部。采用锥形气门弹簧锥形器能弹簧的刚度和自然振动频率，沿弹簧轴线方向是变化的，可以消除发生共振的可能性，安装时应使弹簧大端朝向不动的气缸盖底面。任务实施：气门组的拆装与检测（一）气门的拆装

使用气门弹簧钳及其配件，压缩气门弹簧座如图1所示。用尖嘴钳取出气门锁片后，放松气门弹簧钳，然后取下上气门弹簧座、气门弹簧、下气门弹簧座及气门等。气门等各零件取下后，应加以编号或依序排列，以便按原位置装回。使用气门油封拆除器取下气门油封如图2所示，气门导管在发动机分解时通常是不拆下的。安装气门前应检查气门和导管的配合间隙。气门导管装上新的气门油封。安装气门油封时，要套上塑料管，再用专用工具压入。然后装上气门弹簧座，在气门杆部涂以机油，插入气门导管，（注意不要损伤油封）最后装上气门弹簧和锁片，锁片装好后，用塑料锤轻敲几下，以确保锁止可靠。图1气门弹簧拆装图2气门油封拆卸（二）气门的检测气门的检测主要包括气门杆的弯曲、磨损和头部的检测。1．气门的外观检查。气门外观检查主要是检查气门外表面有无裂纹、烧损、严重的锥面磨损、弯曲变形、气蚀等缺陷，如有应更换气门。外观检查前，应清除气门头部的积炭。2．气门杆与气门导管磨损的检查用外径千分尺在规定的部位和方向上测量气门杆直径尺寸，如图3所示，若超过规定范围则更换。气门导管的磨损情况可通过测量气门导管与气门杆配合间隙间接检查，测量出的气门杆直径尺寸，以最小尺寸与气门导管内径尺寸一起计算它们之间的间隙尺寸，如果超过间隙极限值的规定，可换用一个新气门重新进行，根据测量结果视情况确定更换气门或气门导管，必要时两者一起更换。图3气门杆检测示意图1-百分表2-气门导管3-气门4-千分尺3．气门杆弯曲和气门头径向圆跳动的检查将气门杆用V形铁支撑起来，用表架固定好的千分表检查气门杆中部的弯曲度，其值超过0.05mm则应更换。气门头用百分表测量径向跳动量检查时慢慢转动气门，不要划伤气门头部和杆部，如图4所示。若测量出的气门头径向圆跳动量超过0.02mm的规定，则应更换气门。注意：气门不能进行校正使用。4．气门杆尾部端面检查与修整。气门杆在工作中，其尾部端面与摇臂上的螺钉进行间歇接触，因此，气门尾部端面易发生异常磨损，会发生凹陷、不规则磨损等现象，为了保证气门的正常工作，对气门杆尾部，必要时应予修整。图4气门杆弯曲检测1-气门

2-百分表（三）气门座圈的检修发动机工作时，气门座承受高温和气门落座时的冲击，经常出现锥面烧蚀、变形或与气门接触环带断线等故障。一般可通过铰削和研磨进行处理。气门座的铰削，通常用如图5所示的气门座铰刀进行。（1）气门座的铰修①检查气门导管，以保证气门座与气门导管的中心线重合。②按气门头部直径和气门座锥角选择一组铰刀。③用45°（或30°）粗铰刀加工气门座工作面直至全部露出金属光泽。④用修磨好的或新的气门试配，根据气门密封锥面与气门座接触环带的位置和宽度，用75°铰刀或15°铰刀进行修正。铰削好的气门座工作面宽度应符合规定，接触环带应处于气门密封锥面中部略偏向气门杆部。⑤最后用45°细铰刀精铰气门工作锥面。（2）气门与气门座的研磨当气门的光磨和气门座的磨削精度都较高，能保证配合的密封要求时，气门与气门座的配合就不一定再进行研磨。若经修理后，气门与气门座配合的密封达不到应有的要求，或在定程保养时发现气门、气门座有轻微的烧蚀或斑点，可采用研磨的方法，使气门与气门座的工作面获得良好的配合。

研磨前，应清洗气门、气门座及气门导管。在气门工作面上涂一层薄薄的粗气门研磨砂（研磨砂不易过多，以免流入导管内加速气门杆与气门导管的磨损），同时在气门杆上涂些润滑油。将气门杆插入导管内，捻转皮碗，使气门在气门座上磨合。不论是用研磨机或手工研磨，在研磨时，气门在气门座上要作往复的旋转运动，并经常改变气门与座的相对位置，使工作上各点都能相互研磨。

当在气门工作面上与气门座工作面研磨出一条较整齐而无斑痕、麻点的接触环带时，可将粗研磨砂洗去，换用细砂继续研磨。研磨到气门工作面上出现一条整齐的灰色无光的环带时，洗去细砂，涂上机油，继续研磨几分钟即可。

图5气门座铰刀及气门座铰销1、2、3-75、45、60度铰刀4-导管铰刀5-铰刀刀杆6-铰刀把手（4）气门与气门座密封性的检验①划线法

用软铅笔在气门工作面上约每隔8mm左右画一条线，插入相配的气门导管内，用力下压，捻转气门少许，若所画线条均被切断为合乎要求，如图6所示。

②拍击法

将气门在相配的气门座上轻拍数次，察看气门、气门座的工作面，如有明显而完整的光环，可认为已达到密封要求。③渗油法

将汽缸盖倒放在检测平台上，并装上待检测汽缸同一缸的气门和火花塞，向燃烧室注入煤油或汽油，5min内气门与气门座圈接触处应无渗漏现象。④红丹着色检查：将红丹涂在气门密封锥面上(薄薄一层)，再将气门插入原座，用上述同样方法拍打、研转后取出，观察气门座上红丹印痕，如红丹布满气门座工作面一周而无间断且十分整齐即表示密封良好。图6用软铅笔划线检查气门密封性⑤气压试验

用检验仪，将仪器的空气室罩在气门座上并用手压紧，挤压橡皮球，使空气室内具有一定的压力，如在半分钟内压力不下降，即为合格如图7所示。当密封不合要求时，可根据具体情况，采用铰削气门座、光磨气门或继续研磨等措施解决。图7

用气压密封检验器检验气门的密封性（四）气门弹簧的检查对气门弹簧的检查主要是：观察有无裂纹或折断，测量弹簧自由长度和垂直度，测量弹簧弹力。气门弹簧不能维修，必要时只能更换。气门弹簧检查如图所示弹簧的自由长度可用卡尺进行测量。其垂直度检查如图8所示，垂直度一般不能大于1.5～2.0mm。不符合要求应更换。

弹簧弹力用检验仪检验，在规定压力下的气门弹簧高度应符合标准，否则更换气门弹簧。也可用新旧弹簧对比的方法检验取一只标准张力的弹簧与被检的弹簧一起放在平板上，看其自由长度是否一样；然后在两只弹簧间垫一块铁板，一起夹在虎钳上，压缩后若二者长度一致或相差不多，即为弹力合格。

图8气门弹簧的检查a）垂直度的检查b）自由长度的检查c）弹簧弹力的检查任务三气门传动组的构造与检修1.知识目标（1）掌握气门传动组的各部件的功用和结构特点；（2）了解曲柄连杆机构的受力情况燃烧室类型及结构特点。2.能力目标（1）掌握机体曲柄连杆机构各部件的组成及相对位置；（2）通过曲柄连杆机构的受力分析了解其故障现象出现的原因。3.思政目标培养学生树立正确的人生观（辩证思维和科学认识事物意识）。气门传动组气门传动组的作用是使气门按发动机配气相位规定的时刻及时开、闭，并保证规定的开启时间和开启高度。由于配气机构的布置形式多样，气门传动组的差别也很大。点击添加标题文字，修改文字内容，也可以直接复制你的内容到此。点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字。点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字，点击添加相关标题文字。一、凸轮轴

凸轮轴主要由各缸进排气凸轮、凸轮轴轴颈等组成，如图所示。各缸的进排气凸轮的位置决定了各缸的工作顺序，凸轮轴通过凸轮轴轴承安装在缸体或缸盖上。凸轮轴

1—输入法兰；2—用于专用工具的双平面段；3—轴管；4—凸轮；5—真空泵的输出法兰；6—凸轮轴传感器的参考基准；7—高压泵传动装置的三段凸轮；8—扳手宽度面；A—进气凸轮轴；B—排气凸轮轴（一）凸轮的轮廓

1.作用：气门开启和关闭的持续时间必须符合配气相位要求。这是由凸轮的轮廓来保证的，而且凸轮的轮廓还在很大程度上决定了气门的最大升程和升降行程的运动规律。2.结构：如图所示的凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，缓冲段中凸轮的升程变化速度较慢，BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。凸轮的轮廓线形

(二)同、异名凸轮的相对角位置

凸轮轴上各缸进气(排气)凸轮，即同名凸轮的相对角位置与凸轮轴的转动方向、各缸的工作顺序和作功间隔角有关如图所示。

凸轮轴上各缸的进气凸轮（或者排气凸轮）称为同名凸轮。从凸轮轴的前端看，各缸同名凸轮的相对位置按发动机作功顺序逆凸轮轴转动方向排列，如图3-29b）所示，夹角为作功间隔角的1／2。如四缸发动机同名凸轮间夹角为180°／2=90°，六缸发动机同名凸轮间夹角为120°／2=60°。凸轮轴的转动方向取决于凸轮轴的布置位置，下置式凸轮轴采用一对正时齿轮传动，凸轮轴逆时针转动；顶置凸轮轴采用链传动或同步齿形带传动，凸轮轴顺时针转动。

同一缸的进、排气凸轮称为异名凸轮。四冲程发动机的排气冲程和进气冲程是相连的两个冲程，由于气门是早开晚关的，所以两异名凸轮间的夹角大于90°。凸轮轴的布置形式(三)凸轮轴颈和轴承

在下置凸轮轴式和侧置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和压装在座孔内的凸轮轴轴承一般为整体式，为拆装方便，凸轮轴轴颈直径由前至后逐渐减小。在顶置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和凸轮轴轴承一般为剖分式，凸轮轴各轴颈直径相等。有些凸轮轴的轴颈上加工有不同形状的油槽或油孔，这些油槽或油孔用来贮存润滑油或作为润滑油通道。(四)凸轮轴的传动与轴向定位

凸轮轴是由曲轴通过传动装置来驱动的，传动装置有齿轮式、链条式和齿形皮带式。

为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力，凸轮轴都有轴向限位装置如图3-36所示。凸轮轴的轴向定位装置

下置式凸轮轴的轴向限位装置如图所示在凸轮轴第一道轴颈与正时齿轮之间装有隔圈，止推凸缘松套在隔圈外面并用螺栓固定在气缸体上，这样凸轮轴发生轴向窜动时，止推凸缘顶靠住正时齿轮的轮毂或凸轮轴第一道轴颈的端面，起到轴向定位的作用。

为保证凸轮轴的正常转动，允许凸轮轴有一定的轴向窜动量，所以隔圈的厚度比止推凸缘的厚度略厚，两者差值即为凸轮轴轴向间隙，一般为0.08～0.20mm。下置凸轮轴的轴向定位

一、作用与位置安装在缸盖上方凸轮轴与气门之间推杆与凸轮轴之间（2）位置：安装在缸盖上方（液压）凸轮轴与气门之间（顶筒）推杆与凸轮轴之间（机械）(1)作用:将凸轮的推力传递给推杆或气门杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。(一)普通挺柱

配气机构采用的普通挺柱有筒式和滚轮式两种结构形式，如图3-39所示。筒式挺柱中间为空心，在挺柱圆周钻有通孔，便于筒内收集的机油流出对挺柱底面及凸轮加以润滑；滚轮式挺柱可以减少磨损，但结构较复杂，质量较大，多用于大缸径柴油机的配气机构上。结构形式：筒式和滚轮式两种凸轮轴下置式间接驱动凸轮轴上置式直接驱动(二)液力挺柱现代轿车发动机普遍采用液压挺柱如图3-40，液压挺柱的长度能自动调整，故不需要预留气门间隙，也没有气门间隙调整装置。如图所示，液压挺柱由挺柱体、油缸、柱塞、单向球阀、单向球阀弹簧和柱塞弹簧等部件组成。液压挺柱的工作原理，当凸轮轴转动，凸轮的凸起部分与挺柱顶面接触时，挺柱在凸轮推动力作用下向下移动，高压腔内的机油被压缩，单向球阀在压力差和单向球阀弹簧的作用下关闭，高、低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚性体一样下移推开气门并保证气门升程。

当挺柱开始上行返回时，在弹簧向上顶压和凸轮下压的作用下，高压油腔继续封闭，液压挺柱仍可认为是一个刚体，直至上行到凸轮处于基圆即气门关闭时为止。此时，汽缸盖主油道中的机油经量孔、斜油孔和挺柱体上的环形油槽再次进入挺柱的低压油腔，由于挺柱不再受凸轮推动力和气门弹簧力的作用，高压油腔中的机油与复位弹簧推动柱塞上行，高压油腔的油压下降，单向球阀打开，低压油腔中的机油流入高压油腔，使两腔连通充满机油。这时，液压挺柱的顶面仍然和凸轮表面紧贴，从而起到了补偿气门间隙的作用。

当气门受热膨胀时，柱塞和油缸作轴向相对运动，高压油腔中机油可经过油缸与柱塞间缝隙被挤入低压油腔。因此使用液压挺柱时，可以不预留气门间隙。液压挺柱结构三、气门推杆在凸轮轴下置式或中置式的配气机构中，凸轮轴经挺柱传来的运动和作用力要通过推杆传递给摇臂。推杆可采用实心的，也可以采用空心的，推杆的结构形式如图所示。四、气门摇臂摇臂的功用是将凸轮轴（或推杆）传来的力作用到气门杆尾部，推开气门。摇臂实际上是利用杠杆原理工作的，使气门的开启量比凸轮的行程大；另外气门摇臂上有调整螺钉，可调整气门间隙，根据摇臂轴位置不同分为：（一）普通摇臂

摇臂的结构如图a)所示，它是一个以中间轴孔为支承，两臂不等长的双臂杠杆(其比值约为1.2～1.8)。短臂一端装有气门间隙调整螺钉及锁紧螺母，长臂一端有用以推动气门的圆弧工作面。（二）浮动式摇臂如图b)所示

浮动式摇臂没有中间支承轴，是在导槽中浮动的安装。摇臂的一端安装在气缸盖的液力挺柱上，另一端座落在气门杆的端部，凸轮则抵在摇臂的中部，如图所示。

气门摇臂常用于OHV及OHC发动机。但少部分SOHC发动机及现代多数DOHC发动机，为直接驱动式，即配气机构不再使用气门摇臂，由凸轮轴直接驱动使气门打开，如图3-43c)所示。任务实施：气门传动组的拆装与检测（一）挺杆的检查普通挺杆的常见故障是工作面损伤或磨损。

挺杆外表圆柱工作面和底部工作面有轻微的损伤或麻点，可用油石修整，若发现挺杆有裂纹、工作面严重刮伤或偏磨，应及时更换。挺杆与其导向孔的配合间隙若超过允许极限，也应及时更换挺杆。液力挺杆常见的故障是外表工作面磨损或损伤、挺杆内部配合表面磨损导致密封不良等。

维修时，除按普通挺杆的检查项目和方法对液力挺杆体外表工作面的损伤情况、液力挺杆体与导向孔的配合间隙进行检查外，还需对液力挺杆进行密封性检查。

液力挺杆密封性可在一定的载荷作用下，通过测量液力挺杆“缩短”一定尺寸所用的时间来检验，所用的时间越长，说明液力挺杆密封性越好。密封性的检验应在专用检验仪上进行。（二）凸轮轴的检查1．凸轮轴轴向间隙的检查与调整

下置凸轮轴轴向间隙应符合规定（0.08~0.20mm），检查方法如图所示，用塞尺测量，也可直接测量止推突缘与隔圈的厚度差。当止推突缘磨损使轴向间隙超过规定时，应更换标准厚度的止推突缘，不得任意减薄隔圈的厚度。否则，将改变凸轮的轴向位置，影响配气相位的准确性。另外还可用用百分表测头抵在凸轮轴端，前后推拉凸轮轴，百分表的摆动量即为凸轮轴轴向间隙如图1所示。图1

凸轮轴轴向间隙的检查2．凸轮轴弯曲的检修如图2所示

检查凸轮轴的弯曲，以两端轴颈或两端的中心孔为基准，测量中间一道轴颈的径向圆跳动量。凸轮轴径向圆跳动量一般为0.01～0.03mm，允许极限一般为0.05～0.10mm，若超过极限值，可用冷压校正法校正必要时更换。图2

凸轮轴弯曲的检修3．凸轮轴磨损的检查

凸轮轴常见故障有表面磨损、擦伤和麻点剥落等，其中磨损为常见。（1）凸轮磨损的检测图3所示

凸轮的磨损是不均匀的，一般凸轮的顶尖附近磨损较严重。凸轮磨损后，凸轮高度减小，会使气门的最大升程减小，影响发动机工作时的进排气阻力。

凸轮的磨损程度可通过测量凸轮的高度和凸轮的升程来检查。凸轮的高度可用外径千分尺或游标卡尺测量，凸轮升程为高度与基圆直径之差。凸轮高度或升程若超过允许极限，应更换凸轮轴。图3凸轮磨损的检查（2）凸轮轴轴颈磨损的检测如图4所示

千分尺测量凸轮轴轴颈在相差90度的两个位置上的直径，来判定轴颈的失圆度。在轴颈的两个不同位置点上，测量其直径以判定其锥度量。若测得的数值超出规格值换装新的凸轮轴。图4

凸轮轴轴颈直径检查4．凸轮轴轴承间隙

凸轮轴轴颈及轴承的磨损情况可通过测量其配合间隙检查如图5所示：放置一段与轴承盖宽度等长的塑料丝到轴颈上，不要润滑凸轮轴，将其放置在气缸盖上。注意：确认凸轮轴符合规格，轴承盖和轴颈必无沾附上发动机机油和灰尘。

遵照拧紧的规定，安装凸轮轴轴承盖，注意勿敲击轴承盖。拆下凸轮轴轴承盖，使用塑料丝量规，读取测量值。使用塑料丝量规来与塑料丝的宽度相比较。所读取的数值，即为轴承的间隙。凸轮轴轴承间隙一般为0.02～0.10mm,允许极限一般为0.10～0.20mm。

多数发动机凸轮轴轴颈及轴承无修理尺寸，当轴承间隙超过其允许极限时，必须更换凸轮轴或凸轮轴轴承，必要时二者一起更换。对无凸轮轴轴承的，若凸轮轴座孔磨损严重，只能更换汽缸体或汽缸盖。图5凸轮轴轴承间隙的检测（三）正时齿形带松紧度的调整

正时齿形带的使用寿命一般厂家推荐为32000～96000Km。检查正时齿形带时，若发现缺齿、裂纹、脱胶、芯线外露、胶面受伤或磨损之一，必须更换。检查正时齿形带的张紧度，用手指在正时带轮和中间带轮之间捏住正时齿形带，以刚好能转90°为合适，调整张紧轮固定螺母并拧紧如图6所示。将曲轴转2～3圈后，复查确认。图6

正时齿形带松紧度的调整

（四）正时链传动装置的检测及调整

采用正时链传动装置的配气机构，正时标记多种多样，装配时应特别注意。（一缸压缩上止点位置）正时链传动装置常见故障是链轮磨损或正时链变长，严重时会产生噪声和改变气门的开闭时刻，因此，发动机维修时应检查链轮的磨损和正时链伸长情况。

链轮磨损检查如图7所示：将正时链扣于链轮上，并环绕一周拉紧，用游标卡尺测量直径，若小于极限值应更换新件。正时链伸长情况检查：可测量正时链的全长或规定链节数的长度，为了准确，应将正时链拉直后用游标卡尺测量。图7

正时链条与链轮的测量a）正时链条伸长量的测量b）链轮磨损量的测量任务四

可变配气相位1.知识目标（1）了解可变配气相位的功用和工作原理。2.能力目标（1）在发动机中能够找到可变配气相位的组成部件。3.思政目标培养学生树立正确的生态环保意识。一、可变气门配气相位和气门升程电子控制系统

本田车系的某些发动机采用“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”（VTEC），可同时控制气门开闭时间和凸轮的升程。结构：采用一根凸轮轴上设计两种不同正时和升程的凸轮，且利用油压进行切换

组成：凸轮：高转速用中间凸轮、低转速用主、次凸轮摇臂：中间摇臂，主、副摇臂活塞：起摇臂连接、分离作用的正时活塞、同步活塞A、B和止推活塞空动弹簧：低速时消除游隙，高速时使气门工作圆滑VTEC阀作用：根据发动机负荷、转速、车速、水温进行高低速切换工作原理低速时，只有主副摇臂工作低速工作时，主、副摇臂与中间摇臂分离，利用两边的低速用凸轮

，驱动主、副摇臂，再压气门开启。

高速时，主副摇臂、中间摇臂同时工作

高速时，利用摇臂内藏的油压活塞的油压，使活塞如图中箭头方向移动，这时主、副及中间摇臂利用同步活塞A、B使三个摇臂连成一体，由高速凸轮驱动，从而获得高功率的配气定时和升程。二、连续可变气门机构连续可变气门机构包括连续可变配气相位和连续可变气门升程两种机构。1．可变正时齿轮控制器的结构和工作原理

可变正时齿轮控制器位于凸轮轴前端的正时链轮（或怠轮）内，如图3-56所示，它动机润滑系统的机油压力，可使凸轮轴与其前方的正时之间的相对角度发生连续的变化。可变正时凸轮控制器的壳体与正时链轮结合为一体，壳体中有一呈十字形的叶片式转子与凸轮轴连接，如图所示。转子的每个叶片与壳体的内腔之间形成两个封闭的油压室，由电磁阀控制的发动机润滑系统的压力机油通过凸轮轴上的油道进入或流出油压室，从而改变转子与壳体之间的相对角度，使该凸轮轴所决定的配气相位发生变化。电磁阀由发动机的ECU控制，当ECU控制电磁阀内的滑阀向左移动时，如图3-57所示，进入油压室的压力机油使转子相对于壳体朝逆时针方向旋转，使配气相位角推迟。

转子中的锁销可以在发动机熄火后机油压力为“0”时自动将转子和壳体相互连接，使发动机起动时的配气相位能保持为某一固定的角度，防止起动时因机油压力不足而使气门正时失去控制。2．可变正时链条控制器

可变正时链条张紧器布置在进气凸轮轴和排气凸轮轴之间的链条张紧机构内。奥迪A6、上海帕萨特B5车型装备的ANQ5发动机可变气门正时机构的结构如图所示。它有3个进气门，排列位置错开，打开的时间也不同（中间的气门先打开），使发动机吸入的新鲜空气产生旋涡，加速和优化混合气的雾化，提高发动机的功率和转矩。曲轴通过齿形带首先驱动排气凸轮轴旋转，排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴旋转，在两轴之间设置一个凸轮轴调整器，在内部液压缸的作用下，调整器可以上升和下降，以调整发动机进气凸轮轴的位置。液压缸的油路与汽缸盖上的油路连通，工作压力由凸轮轴调整阀控制，而凸轮轴调整阀由ECU进行控制。排气凸轮轴位置是不可调的。（二）连续可变气门升程机构

目前在汽车发动机上采用连续可变气门升程机构的只有宝马汽车公司，该公司设计并应用在宝马汽车发动机上的连续可变气门升程机构称为Valvetronic系统。该机构的凸轮没有直接驱动气门，而是先驱动偏心轴摇臂，使其以偏心轴为支点摆动。偏心轴摇臂摆动时，其下端斜面顶动气门摇臂，从而将气门打开，如图所示。

发动机的ECU通过一个电机转动偏心轴，使其保持在不同的位置上，以改变偏心轴摇臂支点的位置，从而使偏心轴摇臂顶动气门摇臂打开气门的程度发生变化，达到改变气门升程的目的。这种机构可使气门的升程从全开的最大升程到最小升程（约0.18～9.9mm）之间连续变化,从而可以取消原来的气门,改由气门升程的变化来直接控制进气量。这种连续可变气门升程机构通常和连续可变正时齿轮控制机构配合使用，从而使发动机的配气相位和气门升程都能在一定范围内连续变化。1

进气系统的构造2进气系统的维护3排气及其净化系统的构造4排气系统的维护目录项目四进、排气系统的构造与维护任务一

进气系统的构造与检修1.知识目标（1）掌握配气机构的功用、组成和工作原理；（2）了解配气机构的类型结构；（3）掌握配气相位的意义。2.能力目标（1）掌握配气机构各部件的组成及相对位置；（2）掌握配气机构各部件的构造及结构特点。3.思政目标锻炼学生树立正确良好集体观和协作精神。任务一

配气机构的构成及配气相位1.知识目标（1）掌握配气机构的功用、组成和工作原理；（2）了解配气机构的类型结构；（3）掌握配气相位的意义。2.能力目标（1）掌握配气机构各部件的组成及相对位置；（2）掌握配气机构各部件的构造及结构特点。3.思政目标锻炼学生树立正确良好集体观和协作精神。1.空气供给系统由空气滤清器、节气门体、进气总管、进气歧管等组成空气供给系统2.功能是为发动机输送清洁干燥、充足而稳定的空气，以满足发动机的需求，避免空气中杂质及大颗粒粉尘进入发动机燃烧室，造成发动机异常磨损，空气供给系统的另一个重要功能是降低噪声，进气噪声不仅影响整车通过噪声，而且影响车内噪声，这对乘车舒适性有着很大的影响。（三）

空气滤清器的种类1.干纸式空气滤芯：干纸式空气滤芯经压缩空气吹净后，可重复使用。2.合成纤维布式空气滤芯：合成纤维的织布，以特殊的半干性油浸透后，作为空气滤芯的材质。汽车定期保养时，这种滤芯必须直接丢弃，不可吹净后再使用。

3.油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器的优点是滤芯清洗后可以重复使用，多用于在多尘条件下工作的发动机上。如图所示为油浴式空气滤清器的结构图，