发动机机械系统检修

学习情境一发动机整体认识一、情境导入一辆搭载1ZR发动机的卡罗拉轿车，累计行驶到15万千米，怠速时能听到清脆有节奏的“哒哒”声音，加速时声音更明显;发动机运转无力，且排气管冒蓝烟。二、项目要求(一)能力目标要求1.认识发动机各总成结构。2.能够在发动机上辨认出各总成。3.会正确使用发动机常见拆装工具。下一页返回学习情境一发动机整体认识(二)知识目标要求1.熟悉发动机分类。2.熟悉发动机的基本结构。3.掌握基本术语。4.掌握发动机工作原理。三、相关理论知识(一)发动机的总体结构认识发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器，现代汽车发动机主要采用的是内燃机，它是将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化成机械能的动力机械。发动机机构如图1.1所示。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

1.发动机分类内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型，下面让我们来看看内燃机是怎样分类的。发动机分类见表1.1。

2.发动机的基本结构发动机的结构形式很多，但基本上都是由两大机构和五大系统组成:包括曲柄连杆机构、配气机构及其燃油供给系、润滑系、冷却系、点火系(汽油机)和起动机系。(1)曲柄连杆机构上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识如图1.2所示，曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。它的作用是将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，从而对外输出动力。

(2)配气机构配气机构主要由气门组和气门传动组两部分组成，如图1.3所示。它的主要作用是使可燃混合气及时充入气缸，并及时从气缸内排出废气。

(3)燃油供给系根据使用燃料不同，燃油供给系有汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识汽油机燃料供给系由汽油箱、电动燃油泵(汽油泵)、燃油滤清器、喷油器(化油器)、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器(图中未画出)，以及一系列传感器等组成，如图1.4所示。它的作用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。(4)点火系点火系由供给低压电流的蓄电池、发电机、发动机控制单元(ECU)、带点火控制器的点火线圈、高压线及火花塞等组成，如图1.5所示。它的作用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

(5)冷却系冷却系主要由水泵、散热器、节温器、风扇、分水管、气缸体放水阀以及水套等组成，如图1.6所示。它的功用是把机件的热量散发到大气中去，以保证发动机正常工作。

(6)润滑系润滑系由机油泵、集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等组成，如图1.7所示。它的功用是将润滑油供给到做相对运动的零件表面，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗零件表面。(7)起动机系上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识起动机系由起动机及其附属装置组成，如图1.8所示。它的功用是使静止的发动机起动，并转入自行运转。(二)发动机的工作原理1.基本术语(1)工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、做功和排气等四个工作冲程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地做功。

(2)上、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点;活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处，活塞的运动速度为零。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

(3)活塞冲程(S)上、下止点间的距离S称为活塞冲程。曲轴的回转半径R称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞冲程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其S=2R。

(4)气缸工作容积(Vh)上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。

(5)内燃机排量(Vl)内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。

(6)燃烧室容积(Vc))上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积。(7)气缸总容积(Va)气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。(8)压缩比(ε)气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。如图1.9所示。2.发动机工作原理上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识发动机的工作过程可分为:进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，如图1.10所示。

(1)四冲程汽油机工作原理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，在进气冲程被吸入气缸，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冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环，然后又是进气、压缩……周而复始，连续不断，这就是四冲程汽油机的工作原理。在活塞的四个冲程中，仅一个冲程是做功的，其他三个冲程都不做功。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识四冲程汽油机各个冲程工作情况如下:1)进气冲程。活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时排气门关闭，进气门开启。在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气门被吸人气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。2)压缩冲程。进气冲程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时，进、排气门均关闭。随着活塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

3)做功冲程。压缩冲程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转做功。这时，进、排气门仍旧关闭。

4)排气冲程。排气冲程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识当活塞到达上止点时，排气冲程结束，排气门关闭。(2)四冲程柴油机工作原理凡活塞在气缸内运行，经进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个冲程完成一次工作循环的柴油机统称为四冲程柴油机，如图1.11所示。柴油机的燃料是柴油，其黏度比汽油大，不易蒸发，而自燃温度低，所以点火方式是压燃式。进气和压缩冲程中都是纯空气，其压缩比比汽油机高得多(一般为16~22)，压缩终了时，气缸内的空气压力可达3.5~4.5MPa，同时温度大大超过了柴油自燃温度，故柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行着火燃烧。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功，废气同样经排气门排人大气。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识(3)二冲程汽油机工作原理二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞冲程即曲轴旋转一周的时间内完成的。在四冲程内燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过程。在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程。如图1.12所示。1)第一冲程活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。当活塞还处于下止点时，进气孔被活塞关闭，排气孔和扫气孔开启。这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气。随着活塞向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识但此时排气孔尚未关闭，仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩。直至活塞到达上止点，压缩过程结束。2)第二冲程活塞由上止点移至下止点。在压缩过程终了时，火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃。燃烧气体膨胀做功。此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，唯有进气孔仍然开启。空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱，直至活塞裙部将进气孔关闭为止。随着活塞继续向下止点运动，曲轴箱容积不断缩小，其中的混合气被预压缩。此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识至此做功过程结束，开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气，开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞冲程中扫气孔被关闭时为止。(三)汽油机和柴油机的比较汽油发动机和柴油发动机都属于内燃机，都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞作往返运动来将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量，因此两者的工作原理大体是相同的。汽油发动机与柴油发动机的最主要的区别在于由燃料物理特性所引起的点火方式的不同，从而表现出各自不同的热效率、经济性，以及外形特点等。详见表1.2的比较。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识(四)发动机的性能指标发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。1.动力性指标动力性指标是表征发动机做功能力大小的指标，一般用发动机的有效转矩、有效功率、转速和平均有效压力等作为评价发动机动力性好坏的指标。

(1)有效转矩发动机对外输出的转矩称为有效转矩，记作Te，单位为N·m。有效转矩与曲轴角位移的乘积即为发动机对外输出的有效功。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

(2)有效功率发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，记作Pe，单位为kW。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，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后用公式计算出发动机的有效功率Pe:(3)发动机转速发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速，用n表示，单位为r/min。发动机转速的高低，关系到单位时间内做功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。汽车发动机以其所能输出的最大转矩及其相应的转速作为评价发动机动力性的一个指标。(4)平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作Pem，单位为MPa。2.经济性指标发动机经济性指标包括有效热效率和有效燃油消耗率等。(1)有效热效率上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作ηe。

(2)有效燃油消耗率发动机每输出1kW的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作be，单位为g/(kW·h)。公式为:四、项目实施(一)常用拆装工具的使用1.呆扳手(开口扳手)上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识(1)结构与功用呆扳手的特点是使用方便，对标准规格的螺栓螺母均可使用，如图1.13所示。

(2)使用要求①使用时应选用合适的呆扳手，大拇指抵住扳头，另四指握紧扳手柄部往身边拉扳，切不可向外推扳，以免将手碰伤。②扳转时不准在呆扳手上任意加套管或锤击，以免损坏扳手或损伤螺栓螺母。③禁止使用开口处磨损过甚的呆扳手，以免损坏螺栓螺母的六角。④不能将呆扳手当撬棒使用。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识⑤禁止用水或酸、碱液清洗扳手，应用煤油或柴油清洗后再涂上一层薄润滑脂保管。

2.梅花扳手(1)结构与功用梅花扳手的工作部位呈花环状，套住螺母扳转可使六角受力均匀。梅花扳手适应性强，扳转力大，适用于拆装所处空间狭小的螺栓螺母。对标准规格的螺栓螺母均可使用梅花扳手拆装，特别是螺栓螺母需用较大力矩拆装时，应使用梅花扳手，如图1.14所示。

(2)使用要求上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识①使用时，应选用合适的梅花扳手，轻力扳转时，手势与呆扳手相同;重力扳转时四指与拇指应上下握紧扳手手柄，往身边扳转。②扳转时，不准在梅花扳手上任意加套管或锤击。③禁止使用内孔磨损过甚的梅花扳手。④不能将梅花扳手当撬棒使用。3.套筒扳手

(1)结构与功用套筒扳手由一套尺寸不同的套筒和一根弓形的快速摇柄组成，对标准规格的螺栓螺母均可使用。套筒扳手既适合一般部位螺栓螺母的拆装，也适合处于深凹部位和隐蔽狭小部位螺栓螺母的拆装。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识与接杆配合，可加快拆装速度和拆装质量，如图1.15所示。(2)使用要求①使用时根据螺栓螺母的尺寸选好套筒，套在快速摇柄的方形端头上(视需要与长接杆或短接杆配合使用)，再将套筒套住螺栓螺母，转动快速摇柄进行拆装。②用棘轮手柄扳转时，不准拆装过紧的螺栓螺母，以免损坏棘轮手柄。③拆装时，握快速摇柄的手切勿摇晃，以免套筒滑出或损坏螺栓螺母的六角。④禁止用锤子将套筒击入变形的螺栓螺母的六角进行拆装，以免损坏套筒。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识⑤禁止使用内孔磨损过甚的套筒。⑥工具用毕，应清洗油污，妥善放置。

4.扭力扳手(1)结构与功用通常使用的扭力扳手有预调式和指针式两种形式。一般用于有规定拧紧力矩的螺栓螺母的拆装，如缸盖、曲轴主轴承盖、连杆盖等部位螺栓螺母的拆装，如图1.16所示。

(2)使用要求①拆装时用左手把住套筒，右手握紧扭力扳手手柄往身边扳转。禁止往外推，以免滑脱而损伤身体。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识②对要求拧紧力矩较大，且工件较大、螺栓数较多的螺栓螺母，应分次按一定顺序拧紧。③拧紧螺栓螺母时，不能用力过猛，以免损坏螺纹。④禁止使用无刻度盘或刻度线不清的扭力扳手。⑤拆装时，禁止在扭力扳手的手柄上再加套管或用锤子锤击。⑥扭力扳手使用后应擦净油污，妥善放置。⑦预调式扭力扳手使用前应做好调校工作，用后应将预紧力矩调到零位。

5.活动扳手上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

(1)结构与功用活动扳手由固定和可调两部分组成，扳手的开度大小可以调整。活动扳手一般用于不同尺寸的螺栓螺母的拆装，如图1.17所示。

(2)使用要求①使用活动扳手时，应根据螺栓螺母的尺寸先调好活动扳手的开口，使之与螺栓螺母的六角一致。②扳转时，应使固定部分承受拉力，以免损坏活动部分。③扳转时，不准在活动扳手的手柄上随意加套管或锤击。④禁止将活动扳手当锤子使用。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

6.管子钳(1)结构与功用管子钳由固定和可调两部分组成，钳口有齿，以增大与工件的摩擦力。管子钳一般用于扳转金属管件或其他圆柱形工件，如图1.18所示。

(2)使用要求①使用时，应根据圆柱件的尺寸预先调好管子钳的钳口，使之夹住管件，并使固定部分承受拉力，以免扳转时滑脱。②管子钳使用时不得用锤子锤击，也不可将管子钳当锤子使用。③禁止用管子钳拆装六角螺栓螺母，以免损坏六角。④禁止用管子钳拆装精度较高的管件，以免改变工件表面的粗糙度。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识7.火花塞套筒(1)结构与功用火花塞套筒属薄壁长套筒，为火花塞的专用拆装工具，如图1.19所示。

(2)使用要求①使用时，根据火花塞的装配位置和火花塞六角的尺寸应选用不同高度和径向尺寸的火花塞套筒。②拆装火花塞时，应套正火花塞套筒再扳转，以免套筒滑脱。③扳转火花塞套筒时，不准随意加长手柄，以免损坏套筒。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

8.螺钉旋具(1)结构与功用螺钉旋具俗称起子，常用的有一字形和十字形两种，如图1.20所示。螺钉旋具有木柄和塑料柄之分，木柄螺钉旋具又分为普通式和穿心式两种，后者能承受较大的扭矩，并可在尾部作适当的敲击。塑料柄螺钉旋具具有良好的绝缘性能，适于电工使用。

(2)使用要求①应根据螺钉形状、大小选用合适的螺钉旋具。②使用时螺钉旋具不可偏斜，扭转的同时施加一定压力，以免旋具滑脱。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识③使用时手心应顶住柄端，并用手指旋转旋具手柄。如使用较长的螺钉旋具，左手应把住旋具的前端。④螺钉旋具或工件上有油污时应擦净后再用。⑤禁止将螺钉旋具当撬棒或琴子使用。9.钳子(1)结构与功用汽车拆装中常用的是鲤鱼钳和尖嘴钳，一般用于切断金属丝、夹持或弯曲小零件，如图1.21所示。(2)使用要求上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识①使用时，先擦净油污，根据需要选用尖嘴钳或鲤鱼钳。②禁止将钳子当扳手、撬棒或锤子使用。③不准用锤子击打钳子。④禁止用钳子夹持高温机件。10.活塞环拆装钳(1)结构与功用活塞环拆装钳是用来拆装活塞环的专用工具，如图1.22所示。

(2)使用要求上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识①使用时，应将其卡入活塞环的端口，并使其与活塞环贴紧，然后握住手把，慢慢收缩，使活塞环张开，便可将活塞环从活塞环槽内取出或装入槽内。②操作时不得扳转，以免滑脱损坏工具。③操作时不得过快收缩手把，以免折断活塞环。

11.锤子

(1)结构与功用按锤头形状分，有圆头、扁头及尖头三种;按锤头材料分，有铁锤、木锤和橡胶锤等。锤子主要用来敲击物件，如图1.23所示。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识

(2)使用要求①使用时，应握紧锤柄的有效部位，锤落线应与铜棒的轴线保持相切，否则易脱锤而影响安全。②锤击时，眼睛应盯住铜棒的下端，以免击偏。③禁止用锤子直接锤击机件，以免损坏机件。④禁止使用锤柄断裂或锤头松动的锤子，以免锤头脱落伤人。(二)轿车发动机的总体构造认识发动机的总体构造如图1.24所示。1.曲柄连杆机构上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。①机体组包括气门室罩、气缸盖、气缸垫、气缸体、油底壳，如图1.25所示。②活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦等，如图1.26所示。③曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、齿圈等，如图1.27所示。2.配气机构配气机构由气门组和气门传动组组成。①气门组包括进气门、排气门、气门弹簧、锁片等组成。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识②气门传动组由凸轮轴、挺柱、摇臂等组成，如图1.28所示。3.冷却系冷却系由水箱(散热器)、水泵、节温器、水管、风扇等组成，如图1.29所示。4.润滑系润滑系由机油泵、机油滤清器、油道等组成，如图1.30所示。5.燃料供给系燃料供给系有化油器式和电控喷射式两种。上一页下一页返回学习情境一发动机整体认识①化油器式燃油供给系由化油器、油箱、汽油泵、汽油滤清器等组成，如图1.31所示。②电控喷射式燃油供给系统由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、活性炭罐、活性炭罐电磁阀、汽油电磁式喷油器、燃油压力调节器等组成，如图1.32所示。上一页返回图1.1发动机机构示意图返回表1.1发动机的分类返回图1.2曲柄连杆机构返回图1.3配气机构返回图1.4燃油供给系返回图1.5点火系返回图1.6冷却系返回图1.7润滑系返回图1.8起动机系返回图1.9发动机相关术语图示返回图1.10发动机的工作过程返回图1.11四冲程柴油机工作过程返回图1.12二冲程汽油机工作过程返回表1.2汽油发动机和柴油发动机的异同返回图1.13开口扳手返回图1.14梅花扳手返回图1.15套筒扳手返回图1.16扭力扳手返回图1.17活动扳手返回图1.18管子钳返回图1.19火花塞套筒返回图1.20螺钉旋具返回图1.21尖嘴钳返回图1.22活塞环拆装钳返回图1.23锤子返回图1.24发动机的总体构造返回图1.25机体组返回图1.26活塞连杆组返回图1.27曲轴飞轮组返回图1.28配气机构返回图1.29发动机冷却系返回图1.30发动机润滑系返回图1.31化油器式燃油供给系返回图1.32电控喷射式燃油供给系统返回学习情境二配气机构一、情境导入一辆搭载1ZR发动机的卡罗拉轿车，累计行驶到15万千米，怠速时能听到清脆有节奏的“哒哒”声音，加速时声音更明显.二、项目要求(一)能力目标要求1.会进行配气机构的装配和调整。2.会进行配气机构主要零部件的正确检修。3.能对配气机构常见故障进行分析、判断并能排除故障。(二)知识目标要求下一页返回学习情境二配气机构1.能正确描述配气机构的组成、主要零部件的构造和装配连接关系。2.能正确描述配气机构的分类、工作过程。3.能简单叙述换气过程、配气相位定义。4.能正确描述配气机构的装配要求和调整方法。三、相关理论知识(一)配气机构的组成与工作原理1.配气机构的功用与组成(1)功用上一页下一页返回学习情境二配气机构配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气，进气充分、排气彻底。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。四冲程发动机都采用气门式配气机构。

(2)组成配气机构由气门组与气门传动组两部分组成。2.气门组的功用与组成气门组主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门油封、气门座等组成，有的进气门还设有气门旋转机构。上一页下一页返回学习情境二配气机构其功用主要是维持气门的关闭，如图2.1所示。(1)气门1)功用:控制进、排气道的开闭。2)构造:气门由头部、杆身和尾部组成，如图2.2所示。3)气门头部:气门头部形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，如图2.3所示，有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。4)杆身:杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接.5)尾部:制有凹槽(锥形槽或环形槽)用来安装锁紧件。上一页下一页返回学习情境二配气机构6)气门锥角:气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角，一般为45°，如图2.4所示。气门头边缘应保持一定厚度，一般为1~3mm,以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面应与气门座配对研磨。(2)气门导管1)功用。①起导向作用，保证气门作直线往复运动。②起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。2)构造: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。上一页下一页返回学习情境二配气机构气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。导管内、外圆面加工后压入气缸盖的气门导管孔内，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。如图2.5所示。

(3)气门座1)功用:气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。2)构造:气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料(合金铸铁、奥氏体钢等)单独制作。如图2.6所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构(4)气门弹簧1)功用:气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封;在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。2)构造:气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。如图2.6所示。(5)气门旋转机构为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。上一页下一页返回学习情境二配气机构气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。如图2.7所示。

(6)锁片锁片是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上，最终可以保证气门回位。如图2.8所示。3.气门传动组的功用与组成气门传动组的功用就是传递凸轮轴与气门之间的运动，它主要由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等组成。如图2.9所示。(1)凸轮轴1)功用:控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。上一页下一页返回学习情境二配气机构2)构造:凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。发动机工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度。如图2.10所示。(2)挺柱1)功用:挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆(或气门杆)，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。2)构造:挺柱工作时，其底面与凸轮接触。挺柱可分为机械挺柱和液压挺柱两大类，每一类中又有平面挺柱和液子挺柱等多种结构形式。近年来，液压挺柱被广泛地采用.如图2.11所示.上一页下一页返回学习情境二配气机构(3)推杆1)功用:推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂。2)构造:推杆是配气机构中最容易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。如图2.12所示。(4)摇臂摇臂实际上是一个双臂杠杆，将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门。如图2.13所示。4.配气机构的工作原理上一页下一页返回学习情境二配气机构当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，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、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，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。压缩和做功冲程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。(二)配气机构的分类1.按气门的布置形式分类(1)气门侧置式气门侧置式压缩比受到限制，进、排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。如图2.14(a)所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构

(2)气门顶置式顶置式由于燃烧室结构紧凑，充气阻力小，具有良好的抗爆性和高速性，易于提高发动机的动力性和经济性指标。如图2.14(b)所示。

2.按凸轮轴的位置分类(1)凸轮轴下置式(图2.15(a))①进、排气门都倒装在气缸盖上。②凸轮轴装在曲轴箱内，摇臂轴装在气缸盖上，两者相距较远，传动机构复杂，零件多，推杆长，机构动力特性、刚性差，难以适应高速化。③凸轮轴距曲轴较近，便于采用正时齿轮传动。上一页下一页返回学习情境二配气机构(2)凸轮轴中置式(图2.15(b))①凸轮轴位于气缸体的上部。②推杆较短，运动惯性小。③也可省去推杆，而由挺柱直接驱动摇臂，当发动机转速较高时，减小气门传动机构的往复运动质量。④链传动、带传动或齿轮传动。

(3)凸轮轴上置式(图2.15(c))①凸轮轴布置在气缸盖上。②凸轮轴直接驱动摇臂或气门，没有挺柱、推杆，往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。上一页下一页返回学习情境二配气机构③链传动或带传动。3.按每缸气门数分类(1)两气门式(图2.16)其特点为一进、一排，进大排小。(2)多气门式(图2.17)其特点为每缸气门超过两个，气门数可为3~5个。1)优点。①气流通过截面积大，进气充分，排气彻底，发动机动力性提高。②每个气门头部直径小，质量减轻，运动惯性减小，适于高速发动机。上一页下一页返回学习情境二配气机构③多采用半球形燃烧室，火花塞布置在中央，便于燃烧。2)缺点。配气机构复杂，制造成本高。4.按凸轮轴的传动方式分类(1)齿轮传动式(图2.18(a))结构简单，传动平稳可靠，不需调整，噪声小。(2)齿形带传动式(图2.18(b))传动噪声小，不需要润滑。现代高速发动机广泛采用。(3)链条传动式(图2.18(c))上一页下一页返回学习情境二配气机构工作可靠，寿命长，但传动噪声大，润滑、维修较麻烦。(三)气门间隙1.气门间隙的定义与必要性(1)定义气门在完全关闭时，气门杆尾端与气门传动组零件之间的间隙。如图2.19所示。

(2)必要性发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功冲程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。上一页下一页返回学习情境二配气机构通常在发动机冷态装配时，留有气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。有的发动机采用液力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。

2.气门间隙过大、过小的危害气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时，进气门的间隙为0.25~0.35mm，排气门的间隙为0.30~0.35mm。(1)过小如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏。上一页下一页返回学习情境二配气机构

(2)过大如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损。同时，也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。(四)配气相位1.配气相位概述理论上发动机的一个工作循环中的各个冲程各占180°，但现代发动机的转速很高，一个冲程所需时间很短，在这么短的时间内不能满足进、排气的要求，使得发动机进气不足、排气不彻底，从而使发动机功率下降。上一页下一页返回学习情境二配气机构配气相位就是用曲轴转角来表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间，如用曲轴转角的环形图来表示配气相位则称之为配气相位图。2.实际进、排气门的开启时间进气过程曲轴转角:在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，即曲轴转到活塞处于上止点位置还差一个角度a时，进气门便开始开启，直到活塞过了下止点又上行，即曲轴转到活塞下止点位置以后一个角度β时，进气门才关闭。排气过程曲轴转角:在做功冲程接近终了，在活塞到达下止点前，排气门便开始开启，提前开启的角度γ称为排气提前角，一般约为40°~80°。上一页下一页返回学习情境二配气机构经过整个排气冲程，在活塞越过上止点后，排气门才关闭，排气门关闭的延迟角δ称为排气迟闭角，一般约为10°~30°。这样，整个排气过程中，排气门开启持续时间的曲轴转角，即排气持续角为180°+γ+δ。如图2.20所示。3.气门重叠由于进气门在上止点前开启，而排气门在上止点后关闭，这就出现了在一段时间内排气门和进气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，相应的曲轴转角称为气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱窜呢?上一页下一页返回学习情境二配气机构不会的，因为:进\排气有各自的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门流入进气管，而只能从排气门排出;进气门附近有降压作用的机构，有利于进气。如图2.21所示。(五)可变气门正时技术1.可变气门正时技术的概念发动机可变气门正时技术的英文缩写就是“VVT”(VariableValveTiming)，其实这种称谓是“可变气门正时”的通称，而在汽车领域被普遍应用的可变气门正时技术又因为各个厂商的自行创新或者叫法不同而多种多样。上一页下一页返回学习情境二配气机构简单来说，可变气门正时的原理就是根据发动机的运行情况，随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间(气门升程就像门开启的角度，气门正时就像门开启的时间，进气歧管就像各个闸道的栏杆)，使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。2.常见车型的可变气门正时技术(1)本田VTEC:分级可变气门升程+分级可变气门正时。i-VTEC:分级可变气门升程+连续可变气门正时(进、排气)。(2)丰田VVT-i:连续可变气门正时(进气门)。上一页下一页返回学习情境二配气机构DualVVT-i:智能连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制，有两个气门开启时刻)VVTL-i:分级可变气门升程+连续可变气门正时(进、排气门)。(3)宝马Valvetronic:连续可变气门升程(省去“节气门”部件)。DoubleVANOS:连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制)。(4)现代CVVT:连续可变气门正时(进气门)。(5)日产上一页下一页返回学习情境二配气机构C-VTC:连续可变气门正时(日产的“VQ”发动机上使用，技术类似丰田)。

(6)标致VTCS:可变涡流控制阀。3.可变气门正时技术的工作原理发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，一种是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程;另一种就是工作时凸轮轴和凸轮不变动，而气门挺杆(摇臂或拉杆)依靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气相位和气门升程。上一页下一页返回学习情境二配气机构发动机进排气过程中，会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，在配气相位上称为重叠阶段或气门重叠角。在高转速下，为了达到更好的进气量，提高发动机的功率，就要求气门重叠角更大(进气门提前打开，或者排气门晚关);但在低转速或者怠速时，过大的重叠角则会导致废气过多的进入进气歧管，使缸内气流混乱，从而导致低速扭矩较低，因此低速时需要减小重叠角(进气门延时打开)，此时燃烧会更充分更稳定。因此孕育出可变气门正时技术。从原理上可以看出，可变气门正时只是增加或减少了气门的开启时间，并没有改变单位时间的进气量，因此对于发动机的动力性的帮助并不显著，但是气门开启角度大小(气门升程)可以随时间改变的话，就可以显著提升发动机在各个转速的动力性能。上一页下一页返回学习情境二配气机构其可通过变气门正时技术、可变气门升程技术、连续可变气门正时技术来实现该功能。

(1)VTEC原理在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，并且由时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，使两只气门都按高速模式工作。上一页下一页返回学习情境二配气机构当发动机转速降低到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式(分段性的)。i-VTEC系统与VTEC相比就是在VTEC引擎上加入VTC(Variabletimingcontrol)，它也是利用到跟VANOS与VVT-i类似的方式来连续式地转动凸轮轴的开与关，达到了所谓的“气门重叠角的控制”，这就是进、排气阀门的正时与开启的重叠时间的可变是由油压控制的VTC，使凸轮轴转动些角度(向右，向左)，进而提早或延迟阀门的开或关的时间，达到连续调节气门正时的作用。如图2.22所示。(2)VVT-i原理上一页下一页返回学习情境二配气机构当发动机由低速向高速转换时，电子计算机(ECU)通过分析就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60°的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的口的。VVT-i系统是通过调整凸轮轴转角对配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成，如图2.23所示。

(3)CVVT原理英文全称ContinueVariableValveTiming，就是连续可变气门正时机构。上一页下一页返回学习情境二配气机构韩国现代轿车所开发的CVVT是一种通过电子液压控制系统控制打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。它的特点是能够稳定燃烧状态，提高发动机工作效率，降低污染排放，提高燃油经济性。可见CVVT只是对发动机进气门加以控制。

(4)D-CVVT原理D-CVVT就是进、排气双连续可变气门正时系统。气门开启相位有两个时刻，可以在位置1开启或者位置2开启，可以根据转速、负荷进行调整。与CVVT相比，D-CVVT由于进气量的加大，也使得汽油的燃烧更加完全，更省油，它可以说是口前气门可变正时系统技术中最高级的形式。(D-VVT没有连续可变)上一页下一页返回学习情境二配气机构

(5)VTCS原理VTCS是指可变涡流控制阀系统。在发动机上采用涡流控制阀系统，通过节流门的控制，使发动机在不同工况下的进气形成不同的“进气涡流”;发动机小负荷或以低于某一转速运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空就不能进入涡流控制阀上部的真空气室，涡流控制阀关闭。由于进气通道变小，产生一个强大涡流，这就提高了燃烧效率，从而可节约燃油。当发动机负荷增大或以高于某一转速运转时，ECU根据转速、温度、进气量等信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空进入涡流控制阀，将涡流控制阀打开，进气通道变大，提高进气效率，从而改善发动机输出功率。上一页下一页返回学习情境二配气机构四、项目实施(一)配气机构的拆装1.配气机构的拆卸

1)将1号气缸设置到TDC/压缩。①转动曲轴皮带轮，直到其凹槽与正时链条盖上的正时标记“0”对准。如图2.24所示。②检查并确认凸轮轴正时齿轮和链轮上的各正时标记和位于1号和2号轴承盖上的各正时标记对准。如果没有对准，则转动曲轴1圈，如图2.25所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构2)拆卸曲轴皮带轮。①用SST固定皮带轮就位并松开皮带轮螺栓。如图2.26所示。②用SST拆下曲轴皮带轮和皮带轮螺栓。如图2.27所示。3)拆卸1号链条张紧器总成。拆下2个螺母、托架、张紧器和衬垫。如图2.28所示。4)拆卸正时链条盖分总成。①拆下19个螺栓。②用螺丝刀撬动正时链条盖和气缸盖或气缸体之间的部位，拆下正时链条盖。③拆下3个O形圈。如图2.29所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构5)拆卸链条张紧器导板(图2.30)。6)拆下两个螺栓和1号链条振动阻尼器(图2.31)。

7)拆卸链条分总成。①用扳手固定住凸轮轴的六角头部分，并逆时针旋转凸轮轴正时齿轮总成，以松开凸轮轴正时齿轮之间的链条。②链条松开时，将链条从凸轮轴正时齿轮总成上松开，并将其放置在凸轮轴正时齿轮总成上。③顺时针转动凸轮轴，使其回到原来位置，并拆下链条。如图2.32所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构8)拆卸2号链条振动阻尼器。拆下两个螺栓和2号链条振动阻尼器。如图2.33所示。9)检查进气凸轮轴正时齿轮总成。①检查进气凸轮轴正时齿轮的锁止情况。②清理和除去1号凸轮轴轴承盖进气侧上的VVT机油孔的油脂后，用胶带或其替代品将机油孔完全密封，以防止空气泄漏。如图2.34所示。③如图2.34所示，在密封机油孔的胶带上刺一个孔。(程序A)④向在程序A中刺出的孔施加大约150kPa的空气压力，以松开锁销。如图2.35所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构⑤用力将凸轮轴正时齿轮总成朝提前方向(逆时针)转动。⑥在可移动范围(26.5°~

28.5°)内转动凸轮轴正时齿轮总成2或3次，但不要将其转到最大延迟位置。确保凸轮轴正时齿轮总成转动顺畅。⑦从1号凸轮轴轴承盖上拆下胶带。10)检查排气凸轮轴正时齿轮总成。①检查排气凸轮轴正时齿轮的锁止情况。②清理和除去1号凸轮轴轴承盖排气侧上的VVT机油孔的油脂后，用胶带或替代品将机油孔完全密封，以防止空气泄漏。如图2.36所示。③如图2.36所示，在密封机油孔的胶带上刺一个孔。(程序B)。上一页下一页返回学习情境二配气机构④向程序B中刺出的孔施加大约200kPa的空气压力，以松开锁销。如图2.37所示。⑤使用头部缠有胶带的螺丝刀，用力朝延迟方向(顺时针)转动排气凸轮轴正时齿轮。⑥使用头部包有胶带的螺丝刀，在可移动范围(19°~21°)内转动排气凸轮轴正时齿轮2或3次，但不要将其转到最大提前位置。确保排气凸轮轴正时齿轮转动顺畅。如图2.38所示。⑦从1号凸轮轴轴承盖上拆下胶带。2.配气机构的检查1)检查链条分总成。上一页下一页返回学习情境二配气机构①用147N的力拉链条。②如图2.39所示，用游标卡尺测量15个链节的长度。最大链条伸长量:115.2mm2)检查进气凸轮轴正时齿轮总成。①将链条绕在齿轮上。②如图2.40所示，用游标卡尺测量齿轮和链条的直径。最小齿轮直径(带链条):96.8mm。3)检查排气凸轮轴正时齿轮总成。步骤、测量值同2)。4)检查曲轴正时齿轮。上一页下一页返回学习情境二配气机构步骤同2)，测量值为51.1mm。5)检查1号链条张紧器。①用手指提起棘轮爪时，检查并确认柱塞移动平稳。②松开棘轮爪，检查并确认棘轮爪将柱塞锁止就位，且用手指推时不发生移动。如图2.41所示。3.配气机构的安装1)安装1号链条振动阻尼器。用两个螺栓安装1号链条振动阻尼器。扭矩:21N·m，如图2.42所示。2)安装2号链条振动阻尼器。用两个螺栓安装2号链条振动阻尼器。扭矩:10N·m，如图2.43所示.上一页下一页返回学习情境二配气机构3)安装链条分总成。①检查1号气缸TDC/压缩。(a)暂时紧固曲轴皮带轮螺栓。(b)逆时针转动曲轴，以使正时齿轮键位于顶部。如图2.44所示。(c)拆下曲轴皮带轮螺栓。

(d)检查每个凸轮轴正时齿轮上的正时标记。②如图2.45所示，将标记板(橙色)和正时标记对准并安装链条。③将链条放在曲轴上，但不要使其缠绕在曲轴周围。如图2.46所示。④用扳手固定住凸轮轴的六角头部分，并逆时针旋转凸轮轴正时齿轮总成，以使标记板(橙色)和正时标记对准。如图2.47所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构⑤用扳手固定住凸轮轴的六角头部分，并顺时针旋转凸轮轴正时齿轮总成。⑥将标记板(橙色)和正时标记对准，并将链条安装至曲轴正时齿轮。如图2.48所示。⑦在TDC/压缩时，重新检查每个正时标记。4)安装链条张紧器导板。5)安装正时链条盖分总成(如图2.49所示)。6)安装1号链条张紧器总成。①松开棘轮爪，然后完全推入柱塞，将挂钩固定在销上以使柱塞位于图示位置。上一页下一页返回学习情境二配气机构小心:确保凸轮固定在柱塞的第一个齿上，使挂钩穿过销。如图2.50所示。②用2个螺母安装一个新衬垫、支架和1号链条张紧器。如图2.51所示。扭矩:10N·m。③逆时针转动曲轴，然后从挂钩上断开柱塞锁销。如图2.52所示。④顺时针转动曲轴，然后检查并确认柱塞伸出。如图2.53所示。7)安装曲轴皮带轮。①将曲轴皮带轮定位键对准皮带轮上的键槽。②用SST固定皮带轮就位并拧紧螺栓。扭矩:190N·m。如图2.54所示。上一页下一页返回学习情境二配气机构

8)将1号气缸设置到TDC/压缩。①转动曲轴皮带轮，直到其凹槽与正时链条盖上的正时标记“0”对准。②检查并确认凸轮轴正时齿轮和链轮上的各正时标记和位于1号和2号轴承盖上的各正时标记对准。如果没有对准，则转动曲轴1圈(3600)，如上所述对准正时标记。(二)气门间隙的调整

1.气门间隙气门间隙通常是发动机处于冷态时，在气门脚及其传动机构中留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一预留间隙称为气门间隙。一般排气门的气门间隙要略大于进气门的气门间隙。上一页下一页返回学习情境二配气机构

2.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。

3.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。这点非常关键，否则气门间隙调整是不准确的。上一页下一页返回学习情境二配气机构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，如是在冷态还是在热态下调整、调整的间隙值应多大等。大多数汽车是在冷态(即冷车)下调整的，但也有部分汽车要求在热态下(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。

4.气门间隙调整的方法调整时，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，如间隙有变化须重新进行调整。上一页下一页返回学习情境二配气机构通常，气门间隙调整的方法主要有逐缸调整法和两次调整法。(1)逐缸调整法逐缸调整法只要求将所需调整的各缸摇转到该缸压缩冲程上止点(此时进、排气门完全处于关闭状态)即可对该缸气门间隙进行调整。这种方法要求找到各缸压缩冲程上止点，并记住各种车型发动机的做功次序(汽油机是点火次序，而柴油机为喷油次序)。有时还可使用经验法找出各缸的压缩冲程上止点，从而进行气门间隙调整。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，总的时间花费较多。上一页下一页返回学习情境二配气机构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，对于磨损较严重的发动机用此法调整气门间隙则较为准确。(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。气缸数口再多也只需调整两次就可以全部调完。以下介绍几种调整方法:1)图示分析法。此法易于理解，对于理论分析很有必要。但分析过于复杂化，尤其对多缸发动机或是V形发动机更显得复杂，因此在实践中的具体应用不多。上一页下一页返回学习情境二配气机构2)“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。“双(全)排不进”的调整方法较为简单、简捷，适用调整发动机机型也较多，使人容易接受、记忆和理解。在实践操作中，工作效率也较高。(三)气门的检修上一页下一页返回学习情境二配气机构气门常见的耗损有:气门工作面磨损与烧蚀;气门杆部的磨损;气门杆的弯曲变形等。1.气门工作面的检修气门工作面磨损起槽或烧蚀出现斑点，应进行光磨。气门光磨是在气门光磨机上进行的，光磨后，气门工作锥面的径向圆跳动误差一般应不大于0.01mm，表面粗糙度应小于1.25μm。

2.气门杆的检修①用外径千分尺检测气门杆的磨损，测量部位如图2.55所示。通常与气门杆尾端未磨损部分对比测量，若超过0.05mm，或用手触摸有明显的阶梯形成感觉时，应更换气门。上一页下一页返回学习情境二配气机构②用百分表检查气门杆的弯曲变形，如图2.56所示，若表针摆差超过0.06mm，应校直或更换。③气门杆尾端磨损凹陷应磨平，气门全长及磨削量应符合规定要求。3.气门的研磨气门的研磨，可用手工操作或气门研磨机进行。以手工研磨为例:①研磨前应先用汽油清洗气门、气门座和气门导管，将气门按顺序排列或在气门头部打上记号，以免错乱。②在气门工作锥面上涂上一层薄薄的粗研磨砂，同时在气门杆上涂以机油，插入气门导管内。上一页下一页返回学习情境二配气机构③利用螺丝刀或橡皮捻子按图2.57所示将气门作往复和旋转运动与气门座进行研磨，注意旋转角度不宜过大，并不时地提起和转动气门，变换气门与座的相对位置，以保证研磨均匀。④当气门工作面与气门座工作面磨出一条较完整且无斑痕的接触环带时，可以将粗研磨砂洗去，换用细研磨砂，继续研磨。4.气门的密封性检查

(1)划线法检查前将气门及气门座清洗干净，在气门工作面上用软铅笔沿径向均匀地划上若干条线;然后与相配气门座接触，略压紧并转动气门45°~90°，取出气门，察看铅笔线条;如铅笔线条均被切断(如图2.58所示)，则表示密封良好，否则，应重新研磨。上一页下一页返回学习情境二配气机构

(2)拍击法将气门与相配气门座轻轻敲击几次，察看接触带，如有明亮的连续光环，即为合格。(3)涂红丹油在气门工作面上涂抹上一层轴承蓝或红丹油，然后用橡皮捻子吸住气门，在气门座上旋转1/4圈，再将气门提起，若轴承蓝或红丹油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。

(4)渗油法可用煤油或汽油浇在气门顶面上，5min内观察气门与气门座接触处是否有渗漏现象，如无渗漏即为合格。上一页返回图2.1气门组返回图2.2气门返回图2.3气门头部形状返回图2.4气门锥角返回图2.5气门导管返回图2.6气门弹簧与气门座返回图2.7气门旋转机构返回图2.8气门组整体组成返回图2.9气门传动组返回图2.10凸轮轴返回图2.11挺柱返回图2.12推杆返回图2.13摇臂返回图2.14气门布置形式返回图2.15凸轮轴布置形式返回图2.16两气门式返回图2.17多气门式返回图2.18凸轮轴传动方式返回图2.19气门间隙返回图2.20配气相位图返回图2.21气门重叠返回图2.22VTEC原理图返回图2.23VVT-i原理图返回图2.24拆卸示意图(一)返回图2.25拆卸示意图(二)返回图2.26拆卸示意图(三)返回图2.27拆卸示意图(四)返回图2.28拆卸示意图(五)返回图2.29拆卸示意图(六)返回图2.30拆卸示意图(七)返回图2.31拆卸示意图(八)返回图2.32拆卸示意图(九)返回图2.33拆卸示意图(十)返回图2.34拆卸示意图(十一)返回图2.35拆卸示意图(十二)返回图2.36拆卸示意图(十三)返回图2.37拆卸示意图(十四)返回图2.38拆卸示意图(十五)返回图2.39检查示意图(一)返回图2.40检查示意图(二)返回图2.41检查示意图(三)返回图2.42安装示意图(一)返回图2.43安装示意图(二)返回图2.44安装示意图(三)返回图2.45安装示意图(四)返回图2.46安装示意图(五)返回图2.47安装示意图(六)返回图2.48安装示意图(七)返回图2.49安装示意图(八)返回图2.50安装示意图(九)返回图2.51安装示意图(十)返回图2.52安装示意图(十一)返回图2.53安装示意图(十二)返回图2.54安装示意图(十三)返回图2.55检测气门杆的磨损返回图2.56检查气门杆的弯曲变形返回图2.57手工研磨返回图2.58铅笔划线法返回学习情境三曲柄连杆机构一、情境导入一辆搭载1ZR发动机的卡罗拉轿车，累计行驶到15万千米，发动机运转无力，且排气管冒蓝烟。二、项目要求(一)能力目标要求1.会进行曲柄连杆机构的装配与调整。2.会进行易损零件的检测、修理和更换。3.能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断，并能排除故障。(二)知识目标要求1.能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系。下一页返回学习情境三曲柄连杆机构2.能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作原理。3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。三、相关理论知识(一)曲柄连杆机构的概述1.曲柄连杆机构的功用与组成曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。

(1)机体组上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳等机件。如图3.1所示。(2)活塞连杆组活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。如图3.2所示。(3)曲轴飞轮组曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮和扭转减振器等机件。如图3.3所示。

2.曲柄连杆机构的工作条件发动机做功时，气缸内的最高温度可达2500K以上，最高压力可达5~9MPa，现代汽车发动机的最高转速可达3000~6000r/min，即活塞每秒钟要完成约100~200个冲程，可见其线速度是很大的。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构此外，与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀。因此，曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。3.曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气体作用力、往复惯性力、旋转离心力和摩擦力。

(1)气体作用力在每个工作循环的四个冲程中，气体压力始终存在。但由于进气、排气两冲程中气体压力较小，对机件影响不大，故这里主要介绍做功和压缩两个冲程中的气体作用力。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构气体压力P的集中力PP分解为NP和SP,NP称侧压力，它使活塞的一个侧面压向气缸壁，造成该侧磨损严重;SP经连杆传给曲柄销，分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为轴向产生转矩的力。如图3.4所示。(2)往复惯性力对于往复惯性力Pj，活塞在上半冲程时，惯性力都向上，下半冲程时，惯性力都向下。在上、下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大;在冲程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。如图3.5所示。(3)旋转离心力上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与轴颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。

(4)摩擦力摩擦力是指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。(二)机体组1.气缸体上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体(简称缸体)，如图3.6所示。气缸体不仅承受高温、高压的气体作用力，而且是发动机的各个机构和系统的装配基体，因而要求气缸体具有足够的刚度和强度。为减轻发动机的质量，还要求气缸体的结构紧凑、质量轻。根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，其具体结构形式分为三种，如图3.7所示。

2.气缸套气缸套(简称缸套)有干式和湿式两种形式。

(1)干式缸套上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构如图3.8(a)所示，干式缸套不直接与冷却水接触，壁厚一般为1~3mm，其特点是不易漏气漏水，不存在穴蚀，缸体结构刚度大，但修理更换不便，散热效果较差。干式缸套被广泛用于小型发动机。

(2)湿式缸套如图3.8(b)所示，湿式缸套直接与冷却水接触，壁厚一般为5~9mm。缸套的轴向定位利用上端的凸缘A。缸套的外表面有两个保证径向定位的凸出的圆环带B和C，分别称为上支承定位带和下支承密封带。为了密封气体和冷却水，有的缸套凸缘A下面还装有紫铜垫片。缸套的上支承定位带直径略大，与气缸套座孔配合较紧密。下支承密封带与座孔配合较松，通常采用1~3道橡胶密封圈来封水。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构常见的密封结构形式有两种:一种是将密封圈的环槽开在缸套上，将具有一定弹性的橡胶密封圈4装入环槽内;另一种是将安置密封圈的环槽开在气缸体上，这种结构对缸套的削弱较小，但缸体的工艺性较差。缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面0.05~0.15mm。当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却水和气缸内的高压气体窜漏。湿式缸套的优点是在气缸体上没有封闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果也较好;缺点是缸体刚度差，易于漏气、漏水，缸套易穴蚀。湿式缸套被广泛应用于汽车柴油机上。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

3.气缸的排列形式气缸排列形式，顾名思义，是指多气缸内燃机各个气缸排布的形式，简单地说，就是一台发动机上气缸所排出的队列形式。目前主流发动机气缸排列形式:L:直列;V;V形排列其他非主流的气缸排列方式:W;W形排列;H:水平对置发动机;R:转子发动机

(1)直列发动机直列发动机，一般缩写为L，比如L4就代表着直列4缸的意思。。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个气缸盖，同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单，好比气缸们站成了一列纵队，如图3.9所示。具体来说，我们常见的大致有L3,L4,L5,L6形四款(数字代表气缸数量)。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，当然也意味着制造成本更低。同时，采用直列式气缸布局的发动机体积也比较紧凑，可以适应更灵活的布局，也方便于布置增压器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低，并不适合配备6缸以上的车型。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(2)V形发动机所谓V形发动机，简单的说就是将所有气缸分成两组，把相邻气缸以一定夹角布置在一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°)，使两组气缸形成一个夹角的平面，从侧面看气缸呈v形(通常的夹角为60°)，故称v形发动机，如图3.10所示。概括的说:发动机气缸采用V形布局，可以在结构层面上克服一些传统直列布局的劣势;但同样，精密的设计让制造工艺更复杂，同时由于机体的宽度较大，也不方便安装其他辅助装置。

(3)W形发动机上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构许多人以为就像V形发动机的气缸呈V形排列那样，W形发动机的气缸排列形式也一定是呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V形发动机，至少是V形发动机的一个变种，如图3.11所示。

W形发动机是德国大众专属发动机技术。将V形发动机的