汽车发动机构造与维修课件.ppt

1、汽车发动机构造与维修,第一章,汽车发动机总论,学习目标,知识目标： 1.能正确描述发动机的基本结构、作用和发动机的常用术语定义； 2.能简单叙述发动机基本工作原理； 3.能够正确描述发动机的总体构造。,第一节,汽车发动机的类型及工作原理,一、汽车发动机类型,往复活塞式发动机 转子式发动机 二冲程发动机 四冲程发动机 单缸发动机 多缸发动机,水冷式发动机 风冷式发动机 直列式发动机 V形发动机和对置式发动机 汽油机 柴油机 现代汽车采用：四冲程、多缸、水冷式,二、发动机工作原理,发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。 经过进气、压缩、作功、排气，每进行一次称为一个工作循环

2、。 曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环，称为四冲程发动机。 曲轴旋转一周，活塞往复运动二次完成一个工作循环，称为二冲程发动机。,发动机基本术语,1.上止点： 活塞离曲轴回转中心最远处，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文缩写词TDC表示。 2.下止点 ：活塞离曲轴回转中心最近处，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文缩写词BDC表示。,3.活塞行程（S）： 上、下止点间的距离。 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）。 显然，S=2R。曲轴每转一周，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

3、(L)。 6.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)。,7.发动机排量(VL)： 发动机所有气缸工作容积之和（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。,9.压缩比（）： 气缸总容积与燃烧室容积的比值，它表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。一般车用汽油机的压缩比为710，柴油机的压缩比为1522。,四冲程汽油机工作原理,1.进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活

4、塞上 腔容积增大，在真空吸力的作用 下，经过滤清的空气与汽油形成 混合气，经进气门被吸入气缸， 至活塞运动到下止点时，进气门 关闭，停止进气，进气行程结束。,2.压缩行程 活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止 点时，压缩行程结束。气体压力 和温度同时升高，混合气进一步 混合，形成可燃混合气。此时， 气缸内压力为6001500kPa,温度 600800K ,远高于汽油的点燃温 度, 很容易点燃,3.作功行程 压缩行程末，火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃 烧，气体产生高温、高压，推动 活塞由上止点向下止

5、点运动，再 通过连杆驱动曲轴旋转向外输出 作功。,4.排气行程 在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点 运动。废气在自身的剩余压力和 活塞的驱赶作用下，自排气门排 出气缸，至活塞运动到上止点时， 排气门关闭，排气行程结束。,小 结,1.发动机自行运转之前需要外力完成进气和压缩两个冲程，通常用人力、电动机等带动发动机曲轴和运转。 2.在四个冲程中只有作功冲程是活塞带动曲轴转动，其他三个冲程都是曲轴带动活塞运动 。 3.在整个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。 一个工作循环曲轴旋转720（2圈）；活塞上、下运动四次（4个行程）。,4.发动机着火的基本条件是 油：有油

6、，混合气浓度合适。 电：能产生足够的火花,点燃可燃混合气。 气：气缸有足够压力。 点火正时：压缩冲程上止点前点火。 配气正时：定时将进、排气门开关,四冲程柴油机工作原理,四冲程柴油机工作原理,1.进气行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐增大，形成真空 度，在真空吸力作用下，新鲜空气被吸入气缸。 2.压缩行程 曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，进气门开启， 排气门关闭，气缸内活塞上腔容积逐渐减小，空气被压 缩，压力、温度升高。,3.作功行程 压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器喷入气缸内 的高压空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气，柴油自行着

7、火燃烧，气缸内压力、温度急剧升高，推动活塞由上止点向下止点运动，带动曲轴旋转作功。 4.排气行程 在作功终了时，排气门被打开，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸。,第二节,发动机的主要性能指标及编号规则,一、主要性能指标,包括动力性指标(有效转矩、有效功率及升功率)和经济性指标(有效燃油消耗率) 。 1.有效转矩 发动机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩，用Me表示，单位为Nm。,2.有效功率 发动机曲轴对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW。,3.升功率,在标定工况(标定功率、标定转速)下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率称

8、为升功率，用PL表示，单位是kW/L。,4.有效燃油消耗率,发动机在l h内持续发出l kW有效功率所消耗的燃油量，称为有效燃油消耗率，也称有效比油耗或有效耗油率，用ge表示，单位是g(kWh)。,二、国产内燃机型号编制规则,(1) 汽油机 1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 (2) 柴油机 195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型

9、165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号,第三节,发动机的总体构造,曲柄连杆机构 配气机构 冷却系统 润滑系统 供油系统 起动系统 点火系统,第二章,曲柄连杆机构的构造与维修,学习目标,知识目标 1.能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系； 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。 能力目标 1.会进行易损零件检测、修理或更换； 2.会进行曲柄连杆机构的装配与调整； 3.能对曲柄

10、连杆机构常见故障进行分析、判断，并能排除故障。,第一节,曲柄连杆机构的构造和工作原理,一、概 述,1.曲柄连杆机构的组成 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组,机体组,气缸盖 气缸垫 气缸体 油底壳,活塞连杆组,活塞 活塞环 活塞销 连杆,曲轴飞轮组,曲轴 飞轮 扭转减振器,2.工作条件和受力分析 工作条件： 高温、高压、高速、有化学腐蚀 受力分析： 气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力、外界阻力,（1）气体作用力,作功行程气体压力,压缩行程气体压力,（2）往复惯性力与离心力,（3）摩擦力,任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定存在摩擦力。物体所受摩擦力的大小与正压力和摩擦系数成正比，方向

11、总是与物体运动的方向相反。,二、机体组,气缸体与气缸套,气缸体的上半部有引导活塞作往复运动的圆筒，称为气缸。下半部分有供安装曲轴用的上曲轴箱， 有承孔、油道、水道。 气缸体的上、下表面是气缸体维修的基准。 前后两个平面加工，安装正时齿轮盖和飞轮壳。,气缸的排列形式,对置式,V形式,直列式,气 缸,有整体式和镶套式,气缸套的形式,干式缸套 定义：其外表面不直接与冷却水接触。 特点： 1)壁较薄（13mm）； 2)与刚体承孔过盈配合； 3)不易漏水漏气。,湿式缸套 定义：其外表面直接与冷却水接触。 特点：1)壁较厚（59mm）;2)散热效果好； 3)易漏水漏气;4)易穴蚀。 定位： 1)径向 靠上

12、下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带。 2)轴向 利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。 密封： 1)下部 靠13个耐热耐油的橡胶密封圈。 2)上部 缸套顶面高出缸体0.050.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力，具有防止水套漏水、气缸漏气和保证缸套定位的作用。,气缸盖,气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。,气缸垫,作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。 构造： (1)金属石棉垫 (2)金属骨架石棉垫 (3)纯金属垫 安装注意：金属皮的金 属石棉垫，缸口金属卷边 一面应朝

13、向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。,油底壳,油底壳的主要作用 贮存机油并密封曲轴箱。 内有稳油挡板、放油螺塞，有的还有磁铁。,三、活塞连杆组,活塞连杆组 由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。,活 塞,功用 与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。 材料 汽车发动机活塞广泛采用铝合金。 质量小（为铸铁活塞的50%70%）； 导热性好（约为铸铁的3倍）； 热膨胀系数大。 组成 可分为顶部、环槽部、裙部。,活塞顶部,是燃烧室的组成部分，用来 承受气体压力。汽油机活塞的顶部形状有： （1）平顶：受热面积小，广 泛采用。

14、（2）凸顶：与半球形燃烧室 配用。 （3）凹顶：高压缩比发动机 为了防止碰撞气门，也可用凹坑 的深度来调整压缩比。 （4）组合顶。,活塞环槽部,环槽部部分切有若干道用 以安装活塞环的槽。,活塞裙部,为活塞运动导向和承受侧压力。 其型式有（1）全裙式：裙部为一薄壁圆筒。 （2）拖板式：将非承压面的裙部全 部去掉。,活塞的变形及采取的相应措施,变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 变形规律： （1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变 小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁。 （2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低， 壁上厚下薄。 （3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴

15、沿销座孔轴线方 向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。,结构措施,（1）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。 （2）活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。 （3）销座处凹陷0.51.0 mm。 （4）裙部开绝热膨胀槽（“T”形或“”形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。 （5）采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌入铸钢片，以减少裙部的膨胀量。,偏置销座,定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移12mm。 作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。 原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活

16、塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。 偏置销座使活塞换向分成了两步： 第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用； 第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。,活塞环,（一）气环 作用： （1）密封：防止气缸内的 气体窜入油底壳； （2）传热：将活塞头部的 热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。,活塞环的间隙,（1） 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.250.50mm。 （2） 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道环因温度高，一般为0.040.1

17、0mm；其他气环一般为0.030.07mm。油环一般侧隙较小，一般为0.0250.07mm。 （3） 背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为0.51mm。,活塞环的泵油作用及危害,原因： （1）存在侧隙和背隙； （2）环运动时在环槽中靠上靠下。 危害： （1）增加了润滑油的消耗； （2）火花塞沾油不跳火； （3）燃烧室积碳增多，燃烧性能变坏； （4）环槽内形成积碳，挤压活塞环而失去密封性； （5）加剧了气缸的磨损。 措施： （1）采用扭曲环； （2）采用组合式油环； （3）油环下设减压腔。,气环的断面形状,（1）矩形环 结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。 （

18、2）锥形环 1）特点 与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油 作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 2）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）； （3）扭曲环 将矩形环内圆上方或外圆 下方切成台阶或倒角而成。,（二）油环,作用刮油，即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。 类型 （1） 整体式：其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的 小孔或窄槽。 （2）组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬 簧组成。,油环的刮油作用,活塞销,作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。 结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。 1.全浮式 （1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头

19、孔和 活塞销座孔中都能转动。 （2）装配：销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法； 将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入（热装合）。 2.半浮式（1）定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动（一 般固定连杆小头）。（2）装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。,全浮式 半浮式,连 杆,功用 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往 复运动为曲轴的旋转运动。 组成 连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺 栓和连杆轴瓦等组成。,连杆构造 小头 用来安装活塞销，以连 接活塞。 杆身 常做成“工”字形断面。 大头 与曲轴的连杆轴颈连。 大头一般做成分开式，即连杆大 头和连杆盖。,连杆大头

20、,（1）切口形式 有平切口和斜切口两种。 （2）定位方式 1）连杆螺栓定位 依靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓 孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口连杆。 2）锯齿形定位 依靠接合面的齿形定位。 3）套或销定位 依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧 配合定位。 4）止口定位。,连杆轴承,作用 保护连杆轴颈及连杆大头孔。 组成 由钢背和减摩层组成。钢背由13mm的低碳钢制成。 减摩层为0.30.7mm的减摩合金，层质较软能保护轴颈。,四、曲轴飞轮组,曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、带轮、正时齿轮（或链轮）等 组成。 一、 曲轴 功用 1. 把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 2. 驱动配气机构及

21、其他附属装置。 材料 大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。 构造 曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端 轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。,1.主轴颈和连杆轴颈 主轴颈是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一 个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆 轴颈数者称为非全支承曲轴。 曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便 润滑主轴颈和连杆轴颈。 2.曲柄和平衡重 曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。平衡重的作用是平 衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。,常用曲拐布置,1.直列四冲程四缸发动机 曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲

22、拐夹 角为720/4=180。发动机工作顺序有1-3-4-2和1-2-4-3 两种。 2.直列四冲程六缸发动机 曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角 为720/6=120。发动机工作顺序有1-5-3-6-2-4和1-4- 2-6-3-5两种。,前端轴与后端轴,（1）作用 前端轴用来安装正时齿轮、带轮及起动爪等；后端轴有 凸缘盘，用来安装飞轮。有的电喷发动机还装有曲轴位置传 感器和转速传感器的信号发生器。 （2）前后端的密封 曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流 出，在曲轴前后都设有防漏装置。常用的防漏装置有挡油 盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。,前端 后端,飞 轮,功

23、用 1.贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其他三 个行程，使发动机运转平稳。 2.利用飞轮上的齿圈起动时传力。 3.将动力传给离合器。 4.克服短暂的超负荷。,飞 轮,第二节 曲柄连杆机构的维修,一、气缸体的修理,磨损规律,气缸磨损的测量,在活塞的全行程的上、中、下三个断面。 每个断面必须测量发动机纵向和横向两条直径。 气缸圆度误差。 气缸圆柱度误差。,曲轴主轴承孔磨损测量,曲轴主轴承的圆度误 差大于0.025mm或穴蚀面 积大于250mm2时，必须进 行修理。,气缸盖平面变形测量,二、活塞的测量,活塞环的检测,弹力和漏光度的检查,三、连杆的检测,连杆弯扭的检测,五、飞轮的检验,第三节 常

24、见故障诊断与排除,一、主轴瓦响,1.故障现象 (1)当发动机转速突然变化时，有明显而沉重的连续“嘡 嘡”声，并伴随气缸体产生抖动； (2)发动机的转速升高，响声增大； (3)发动机负荷变化时，响声明显。,2.故障诊断与排除方法,(1)拆下机油加注口盖，耳朵贴近机油加注口倾听，同 时反复改变发动机的转速试验：突然加速或减速时，发动 机出现明显钝哑沉重的“嘡嘡”响声，当用听诊器或简易听诊 杆在气缸体曲轴位置察听时，响声明显。 (2)利用单缸断火法试验，响声没有变化，然后将相邻 两缸断火试验，如在某两缸断火后，响声明显减弱，说明 这两缸之间的主轴瓦发响。,(3)使发动机高速运转，机体会产生较大的振动

25、，机油压力 偏低，说明主轴瓦间隙过大或轴承合金层脱落。 (4)放尽机油，拆下油底壳后检查： 如发现机油中和油底壳壁上有轴承合金屑粒，则说明轴 承合金脱落，应更换新的主轴瓦，并检查主轴颈有无损伤。 检查主轴承盖螺栓是否松动，如有松动，应按规定力矩 拧紧。 检测主轴瓦径向和轴向间隙，若间隙过大，应更换新主 轴瓦。,二、连杆轴瓦响,1.故障现象 (1)发动机运转中，产生一种连续而短促的“当当”声， 中速运转时，响声比较明显，当突然加速时，响声随着增大； (2)发动机负荷增加时，响声随着增大； (3)发动机温度变化时，响声不随着变化。,2.故障诊断与排除方法,(1)使发动机怠速运转，可听到短促的“当当

26、”声，随着 转速的升高，响声会更突出，拆下机油加注口盖倾听，响声 为清脆的“当当”声，说明是连杆轴瓦响。 (2)利用单缸断火法试验：若某缸断火时响声减弱或消失， 在复火的瞬间响声又立即出现，则可断定该缸连杆轴瓦响。,(3)放尽机油，拆下油底壳检查： 发现机油中或油底壳壁上有轴承合金屑粒，说明连杆 轴瓦合金层脱落，应更换新的连杆瓦，并检查连杆轴颈 有无损伤； 检查连杆螺栓有无松动，如有松动，应按规定力矩拧紧； 若连杆螺栓不松动，用手上、下推拉连杆盖检查，如 感觉旷量较大，说明连杆轴瓦磨损过甚，应更换新的连杆轴瓦。 (4)检查机油压力是否过低，若属机油压力过低造成的响声， 应调整油压；若属机油粘度

27、过小造成的响声，应更换机油。,三、活塞敲缸响,1.故障现象 (1)发动机在怠速或低、中速运转时，在气缸上部发出 清晰、明显、有规律的“嗒嗒” 声，中速以上一般减弱或消失； (2)发动机温度低时响声明显，正常工作温度下，响声减弱 或消失； (3)发动机在高温、高速运转时，发出“嘎嘎”连续不断且有 节奏的响声。,2.故障诊断与排除方法,(1)发动机冷车起动，即发出有节奏的“嗒嗒”声，此时 应将发动机转速控制在响声最明显的范围内，在气缸体上 部用听诊器或简易听诊杆听诊，若响声在怠速、冷车时明显，在高速、温度升高后减弱或消失；同时伴有从机油加注口冒烟、排气管冒蓝烟现象，则说明活塞敲缸。 (2)将发动机

28、置于响声最明显的转速上运转，逐缸进行 断火试验：若某缸断火后响声减弱或消失，说明该缸活塞 敲缸；若在断火后出现敲缸响声，并由间断响变成连续 响，则说明活塞裙部锥度过大，使活塞头部撞击气缸壁所 致。应检查并更换活塞。,(3)发动机熄火，拆下有响声气缸的火花塞或喷油器，往气缸 内注入少量机油，并用手摇柄或起动机带动曲轴转动数圈，然后 装上火花塞或喷油器，起动发动机。如响声在短时间内减弱或消 失，过一会儿又重新出现，说明该缸活塞裙部与气缸壁的间隙过 大。应检测气缸间隙，选配活塞或镗缸。 (4)发动机温度低时响声不明显，在温度升高后，使发动机 中、高速运转时，出现有节奏的“嘎嘎”声，温度越高，响声越

29、大，用单缸断火试验，响声没有变化，说明连杆有变形。应检查 并校正连杆。 (5)发动机温度低时响声不明显，当温度升高后，发动机处于 怠速运转时，出现“嗒嗒” 声，机体抖动，温度越高，响声越 大，说明活塞变形或活塞环开口间隙过小，造成活塞与气缸壁的 配合间隙过小，致使润滑不良。应检查、更换活塞及活塞环。,四、活塞销响,1.故障现象 (1)发动机在怠速或低速时，在气缸上部可听到尖锐、 清脆的“嗒嗒”声； (2)发动机的转速升高，响声随着增大； (3)一般情况下，发动机温度升高，响声不减弱，在低 速下急加速响声非常明显。,2.故障诊断与排除方法 (1)发动机置于怠速下运转，然后由怠速向低速急抖节 气门

30、，响声能随着转速变化。若抖动节气门时，出现清脆而 连贯的“嗒嗒”声，说明活塞销响。 (2)将发动机稳定在响声比较明显的转速上，逐缸进行 断火试验：若某缸断火后响声明显减弱或消失，且在复火的 瞬间能立即出现或连续出现两个响声，说明该缸活塞销响。 若响声严重，并且转速越高响声越大，断火后响声不消失且 变得杂乱，说明活塞销与连杆小头衬套的配合间隙过大。应 检查并更换连杆小头衬套或活塞销。 (3)发动机怠速运转时，出现有节奏而较为沉重的“吭吭” 声，转速升高，响声并不消失，而又出现机体抖动。若用单 缸断火试验，响声反而加重，说明活塞销窜动响。可能是活 塞销卡环脱落。应立即拆检，如确系卡环脱落，活塞销已

31、将 气缸壁划伤，则应更换气缸套。,107,第三章 配气机构,配气机构的主要零部件,概述,配气相位,108,第一节 概 述,按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。,功用,109,配气机构的工作过程,110,凸轮轴的布置型式,凸轮轴下置,凸轮轴中置,凸轮轴上置,111,凸轮轴上置式：,112,凸轮轴的传动方式,113,1、齿轮传动：凸轮轴下置、中置式配气机构大多数采用圆柱正时齿轮传动。 斜齿轮(啮合平稳、减小噪声和磨损)2、链传动：工作可靠性和耐久性不如齿轮传动3、同

32、步带传动：减小噪声、减小结构质量、降低成本,114,正时同步链传动配气机构 1-曲轴正时同步链轮；2-导链板；3-张紧器； 4-凸轮轴正时同步链轮；5-链条,115,正时同步带传动配气机构 1-凸轮轴正时同步带轮；2-右张紧轮；3-张紧轮支架 4-曲轴正时同步带轮； 5-张紧器；6-左张紧轮；7-正时同步带；8-张紧器弹簧；9-张紧轮,116,气门数目及排列方式：,（1）每个气缸两只气门：即一个进气门和一个排气门的结构。,117,（2）每个气缸三只气门：每个气缸有两只进气门，一只排气门，进、排气门各排成一列.,118,（3）每个气缸四只气门：。,119,（4）每个气缸五只气门：即三个进气门和二

33、个排气门的结构。,120,第二节 配 气 相 位,配气相位：用曲轴转角表示进、排气门的开闭时刻和开启持续时间。,上止点,下止点,一、概念,121,1、进气门的配气相位 (1)进气提前角 (2)进气迟后角 (3)进气持续角：180+ + ,122,2、排气门的配气相位 (1)排气提前角 (2)排气迟后角 (3)排气持续角： 180+ +,123,二、气门重叠,气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。 气门重叠角：气门同时开启的角度（+ ）。,124,第三节 配气机构的主要零部件,一、气门组,125,126,锁片,弹簧座,127,128,1、气门,A、进气门570K67

34、0K，排气门1050K1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。,功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。,头部,杆部,工作条件：,性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨 组成： 头部和杆部,进气门：铬钢或铬镍钢(中碳合金刚)； 排气门：硅铬钢 (耐热合金刚)； 注意：充注金属钠，增加导热性能,129,气门锥角,锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性。扩大导热面积，导 热性能提高。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、在相同气门升程的条件下，气门锥度能

35、使气流的通过断面面积增大、进气阻力降低，提高进气速度和进气量。避免气流拐弯过大而降低流速。,装配前应将密封锥面研磨。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,130,气门座锥角是与气门锥角相适应的，以保证二者紧密座合，可靠地密封。气门座锥角通常为30 （或） 45 。,气门座锥角,131,（1）气门干涉角定义,即气门的锥角比气门座的锥角小0.5 1 。,132,（2）气门干涉角的作用,1）减小二者之间的接触面积，提高了单位压力，加快了磨合速度，同时也提高了密封性； 2）可挤出二者之间的夹杂物，即具有自洁作用； 3）在气体压力作用下产生弹性变形时，可趋向全锥面接触； 4）防止加工时出现负干涉角，而使气

36、门暴露在炽热燃气中的受热面积增加，使气门的热负荷增加。,133,气门杆部,较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性,气门杆尾部：环形槽、锁销孔,凹槽,易断裂处,气门杆尾部的结构取决于气门弹簧座的固定方式,134,2、气门导管,作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工方法： 外表面加工精度较高 ，内表面精绞 装配： 气门杆与气门导管间隙0.050.12mm。,气门导管,气缸盖,过盈配合,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,伸入深度应适量。锥度

37、可减少气流阻力。,135,3、气门座,气门座概念： 气缸盖(或气缸体)的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接受气门传来的热量。 气门密封干涉角： 比气门锥角大0.51度的气门座圈锥角。,气门座,136,汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座,气门座圈：,以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。,镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造 成严重事故。,气门座圈,137,138,139,4、气门弹簧,功用：保证气门的回位。 要求：合适的弹力、足够的刚度和抗疲 劳强度 材

38、料（优质合金钢）高锰碳钢、铬钒钢。,气门弹簧,气门弹簧座,锁片,140,141,二、气门传动组,1、组成,2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。,凸轮轴,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,142,143,1、凸轮轴,作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 要求足够的韧性和刚度及耐磨性 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：,凸轮轴衬套,止推凸缘,144,145,凸轮轴的轴承和轴径采用压力润滑,146,147,特点：自动调整气门间隙。 结构：由挺杆

39、体9、柱塞11、油缸12及球阀5等组成。,1-高压油腔；2-缸盖油道；3-量油孔；4-斜油孔；5-球阀；6-低压油腔；7-键形槽；8-凸轮轴；9-挺柱体；10-液压缸；11-柱塞；12-液压缸；13-补偿弹簧；14-缸盖；15-气门杆,148,4、摇臂,功用：,摇臂结构示意图,将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。,摇臂,分类：普通摇臂和无噪声摇臂。,149,150,摇臂组示意图,摇臂轴,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂称套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,151,六、气门间隙：,1、概念： 气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇

40、臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,气门杆,摇臂,气门间隙,为何排气门间隙大于进气门间隙？,152,实 物 图,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调整调节螺钉,153,气门间隙的调整 1、 气门间隙调整方法两遍法 生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周（指四冲程发动机），便可调整其余半数气门。,154,155,一缸作功开始时可调气门的判别,1,5,4,3,6,2,双,排,不,进,调气门间隙环行记忆图,156,157,158,159,小 结,气门组,160,气门传动组,第五章 冷却系的构造与维修,冷却系的组成与工作原理,水冷系主要部件的

41、构造与检修,冷却系常见故障诊断与排除,第一节 冷却系的组成与工作原理,一、冷却系的功能,使发动机得到适度的冷却，并保持其在最适宜地温度范围内工作。,不正常冷却对发动机的影响,二、冷却系的类型,水冷式,风冷式,1. 水冷系,水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。,水冷却系统一般由散热器、水泵、水管、水套、节温器、散热器、百叶窗、膨胀水箱、冷却液温度表和风扇等组成。,水冷却的结构特点：水套直接布置在气缸的周围，利用水吸收水套周围的热量，水再流到散热器内，将热量散到空气中去，然后

42、水流再回，如此不断循环进行散热。由于这种冷却方式克服了空气冷却的缺点，冷却效果好，现代汽车发动机广泛采用这种冷却方式。,1-散热器；2-电动风扇；3-水泵；4-缸盖出水口；5-旁通水管； 6-膨胀水箱；7-暖风机回水软管；8-散热器进水软管；9-散热器出水管,1-百叶窗；2-散热器；3-散热器盖；4-风扇；5-水泵；6-节温器；7-水温表； 8-水套；9-分水管；10-放水阀,水冷式冷却系统的组成,汽车发动机中使用的冷却水应是清洁的软水，如雨水，自来水等；而井水、河水等硬水中含有矿物质，在高温下易生成水垢，不能作为发动机冷却水。,功用：为防止在冬季寒冷地区，因冷却水结冰而发生散热器、气缸体、气

43、缸盖变形或胀裂的现象，在冷却水中加入一定量的防冻液以达到降低冰点、提高沸点的目的。,1. 冷却水,2. 防冻液,三、冷却液,加注冷却液,加注冷却液,排放冷却液,第二节 水冷系主要部件的构造与检修,一、 散热器,作用,散热器用于增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经散热器后，其温度可降低1015，在散热器后装有风扇与散热器配合工作。,散热器的要求,散热必须有足够的散热面积，而且所用材料导热性能要好。散热器一般用铜或铝制成。,1. 散热器的结构, 作用：散热器上的加水口平时用散热器盖严密盖住，以防止冷却水溅出。, 散热器盖的要求：热状态正常时，将冷却系水路与大气隔开。冷却系统的压力过高或过低时，散热

44、器盖应使冷却系统水路与大气相通。,2.散热器盖, 散热器盖的结构：汽车上广泛采用闭式水冷系，该水冷系的散热器盖具有空气蒸汽阀，可自动调节冷却系内部压力，提高冷却效果。,压力阀,真空阀,压力阀弹簧,真空阀弹簧,盖,散热器盖的结构及工作原理,3.膨胀水箱,1-散热器出气管； 2-膨胀水箱；3-水套出水管；4-水套出气管；5-节温器；6-水泵；7-水泵进水管；8-散热器；9-补充水管；10-旁通管,4.水泵,当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进

45、叶轮中心部分。,(1)水泵的工作原理,汽车广泛使用离心式水泵。它具有结构紧凑、泵水量大及因故障而停止工作时，不妨碍水在冷却系内部自然循环等优点。 水泵一般由曲轴通过V带驱动。 传动带环绕在曲轴带轮 与水 泵 带轮之间。有些发动机的水泵由凸轮轴直接驱动。,(2)水泵的典型结构,风扇通常安排在散热器后面并与水泵同轴。用来提高流经散热器的空气流速和风量，增强散热器的散热能力，同时对发动机其他附件也有一定的冷却作用。,5.风扇, 作用, 风扇的要求,风扇的外径略小于散热器的宽度。风扇的扇风量、噪声及所消耗的功率与风扇的直径、转速及叶片的数目、形状、安装角度等有关。,1-散热器；2-散热器盖；3-导风罩

46、；4-风扇,风扇温控开关：在冷却水温度升高时，其内部的温控介质膨胀而使风扇以高速运转，加速了发动机的冷却；相反，若在冷却水温度降低的时，介质收缩而使风扇低速运转或停下来，实现了对散热器电动机风扇的控制。,硅油风扇及离合器,推杆,弹簧,主阀门,石蜡,胶管,外壳,作用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。,类型：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。,6.节温器,（1）节温器的构造与工作原理,蜡式节温器结构,1.支架；2.主阀门；3.推杆；

47、4.石蜡；5.胶管；6.副阀门；7.节温器外壳；8.弹簧,蜡式节温器的工作原理,当水温低于358K时，主阀关，副阀开 小循环。 当水温高于358K时低于378K时，主阀渐开，副阀渐关 大小循环同时进行。 当水温高于378K时，主阀全开，副阀关 大循环。,节温器工作演示,小循环,大循环,混合循环,（2）节温器的检修,节温器的常见故障为阀门开启温度过高甚至不能开启，节温器关闭不严等。 对节温器的检查可按下述步骤进行 （1）将节温器放在一个充满水的容器内加热，用温度表监测温度； （2）水温约85时，节温器主阀门必须开启； （3）水温约105时，主阀门完全打开，最低行程为8mm。,第三节发动机水冷却系

48、的常见故障诊断与排除,一、水冷系的水温过高,1故障现象 水温表指针指示在373 K(100)以上，散热器上贮水 箱有开锅现象； 发动机产生爆燃，不易熄火； 活塞膨胀，发动机熄火后，不易起动。 2故障原因、诊断和排除方法 冷却水不足。检查冷却水箱或膨胀水箱的水是否充 足，加水或疏通膨胀水箱的通气孔。 水温表指示值过高。观察散热器水温是否过热或开 锅，如水温正常，即为感应塞或水温表故障，应先更换感应 塞；若水温表的指示值还高，则是水温表已坏。,风扇不转。检查风扇传动带是否过松打滑，若打滑应进 行调整。松开电机支架固定螺栓，向外扳动电机，同时拧紧固 定螺栓。风扇传动带松紧度的检查方法是，用拇指按压两

49、轮距 中点处，带的下沉量为1015 mm时为宜。 节温器故障。若发动机温度过高，而散热器的温度并不 高，或散热器上贮水箱温度高，下贮水箱却较冷时，可能是节 温器的阀门没打开或阀门升程太小，应检查更换节温器。 水泵损坏。可将水箱盖打开，操纵油门，突然变化发动 机转速，从加水口观察冷却水面有无变化，若无搅动现象，则 为水泵工作不正常，应检查排除水泵故障。,散热器性能下降。多为散热器内部被水垢或泥沙堵塞， 或散热片之间被堵塞，应清洗、疏通散热器。 散热器盖损坏。若冷却水的沸点温度未提高，发动机冷 却后散热器内的真空度未形成，有膨胀水箱的箱内液面无变 化，则为散热器盖坏，应修复或更换。 护风罩坏或不起

50、作用，百叶窗打不开等。,二、水冷系水温过低,1故障现象 暖机后水温表指示值在353 K(80)以下； 发动机加速困难、无力。 2故障原因、诊断和排除 节温器故障。发动机冷车升温时间长，节温器失效后 其主阀门常开，冷却水没有小循环，应检查更换节温器。 冬季保温措施不良，百叶窗、挡风帘关闭不严。 水温表或水温感应塞故障。实际水温与指示值有误差 时，多为感应塞或水温表故障。 更新水温表后无效果，则为水温感应塞故障，应更新感 应塞。,三、冷却液泄漏,1故障现象 冷却液外漏。一般是散热器、进出水橡胶管或水泵向 外流水或滴水；气缸垫坏和气缸体的水堵处漏水等。 冷却液内漏。表现为油水相通，水套漏水，气缸套漏

51、 水等。其现象是：水箱的水减少，但是不见水外流，而在油 底壳中发现有水时，均属内漏。 零件损坏造成的漏水，如气缸盖、气缸体、气缸套裂 纹等引起的漏水。,2.故障诊断和排除 外漏通过表面观察，便可判断出渗漏的部位。根据渗 漏原因进行修理。例如因水封失效而引起的水泵漏水应更换 水封等。 内漏应抽油样检查，如发现机油中有较多的水，即应 解体检查：气缸盖和气缸体是否有裂纹及平面是否翘曲；气 缸垫及气缸套阻水囤是否损坏等。找出内漏原因后，更换有 关零件，按要求进行组装和试验。,第五章发动机润滑系的构造与维修,学习目标,知识目标 1.简单叙述润滑系的功用、结构组成及其工作原理； 2.正确描述润滑方式以及润

52、滑路线； 3.正确描述润滑系主要机件的检测方法及技术要求。 能力目标 1.会对润滑系主要机件进行熟练拆卸、检验、装配、调整； 2.会做润滑系一、二级维护作业； 3.能解决润滑系的一般故障。,第一节发动机润滑系的构造和工作原理,一、润滑系的作用,1. 润滑 减小零件的摩擦、磨损和功率消耗。 2.清洁 通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来，带 回到曲轴箱。 3.冷却 润滑油流经零件表面时可吸收其热量并将部分热量带回 到油底壳散入大气中。 4.密封 发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油 膜，减少了气体的泄漏，起到了密封作用。 5.防蚀 避免了零件与水、空气、燃气等的直接接触，起到了

53、防 止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀的作用。,润滑方式,1.压力润滑 对负荷大、相对运动速度高(如主轴承、连杆轴承、凸 轮轴轴承等)的零件，以一定压力将机油输送到摩擦面间隙 中进行润滑的方式。 2.飞溅润滑 对外露、负荷较轻、相对运动速度较小(如活塞销、气 缸壁、凸轮表面和挺杆等)的工作表面，依靠运动零件飞溅 起来的油滴或油雾进行润滑的方式。 3.定期润滑 对水泵、发电机、起动机的轴承定期加润滑脂。,中型货车发动机润滑油路 机油集滤器机油泵10%到细滤器油底壳90%到粗 滤器主油道曲轴主轴承连杆轴承油底壳凸轮轴轴 承摇臂轴油底壳正时齿轮机油泵、分电器驱动轴空 压机细滤器 并联在主油道上分流式粗滤器

54、串联在主油道上全流式,三、润滑系主要部件,1.机油泵 （1）转子式机油泵,工作原理 主动的内转子有四个凸齿，从动的外转子有五个内齿，外转子在泵壳内可自由转动，内外转子间有一定的偏心距。 当内转子旋转时，带动外转子一起旋转，无论转子转到任何角度，内外转子每个齿的齿形轮廓上总有接触点，内外转子间便形成了四个工作腔。 由于内外转子的速比大于1，外转子总是慢于内转子，且由于偏心距的存在，使工作腔的容积不断变化。当某一工作腔从进油腔转过时，腔内容积增大，产生真空吸力，机油便经进油口被吸入。当该工作腔与出油腔连通时，腔内容积减小，油压升高，机油便经出油口压出去。,转子式机油泵,（2）内啮合齿轮式机油泵,主

55、要是由内齿圈、机油泵盖、小齿轮和限压阀等组成。 一般用曲轴驱动，安装在曲轴的前端。,（3）外啮合齿轮式机油泵,吸油 机油泵进油腔齿轮的轮齿 脱开啮合，其容积增大，产生 真空吸力，机油便经进油口被 吸入进油腔。 压油 机油泵齿轮的轮齿将机油 带入到出油腔，出油腔齿轮的 轮齿进入啮合，其容积减小， 油压增大，机油便经出油口被 压送到发动机油道中。,2.机油滤清器,按滤清方式分过滤式滤清器和离心式滤清器。 按滤清器的工作情况分集滤器、粗滤器和细滤器。 按滤清器与主油道的连接方式分全流式滤清器和分流式 滤清器。 全流式滤清器：与主油道串联的滤清器，主油道的机油 全部流经它，称全流式滤清器。 分流式滤清

56、器：与主油道并联的滤清器，主油道的机油 不流经它，称分流式滤清器。,集滤器,作用 防止较大的机械杂质进入机油泵。它装在机油泵之前。 类型 有固定式和浮动式两种。目前多用固定式。,机油粗滤器,1.作用 用来过滤润滑油中颗粒较大（直径为0.04mm以上）的杂质。 2.与主油道的连接关系 串联于机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器，因其对润 滑油的流动阻力较小。 3.粗滤器 由壳体、纸质滤芯、旁通阀、进油口和出油口等组成。滤芯 由经过树脂处理的多孔滤纸折叠而成。滤芯的两端由环形密封圈 密封，滤芯内有金属网或带有网眼的薄铁皮作为滤芯的骨架。,机 油 粗 滤 器,机油粗滤器原理,机油细滤器,3.机油尺,

57、4.机油散热器,为了使机油保持最有利的工作温度，除了靠油底壳和其 他零件的自然散热外，有的发动机还装有机油散热器。机油 散热器多装在冷却水散热器的前面，利用空气或水来冷却。,第二节发动机润滑系的维修,一、润滑系的维护,1日常维护 每日坚持检查油面高度和机油质量，及时补给机油。行 车中注意观察指示油压。按照规定周期适时地更换原厂规定 的容量和牌号机油。 2一级维护 一级维护时，应检查离心式机油滤清器的运转是否正 常，更换机油粗滤器滤芯，清洗粗滤器并更换机油。 3二级维护 二级维护时，除一级维护的内容外，还应检查离心式细 滤器壳体。,二、机油泵的修理,(1)有条件时，应在试验台上检测机油泵的流量和

58、压 力，以确定能否继续使用。 (2)条件不具备时，可用如下的简易试验法：径向和轴 向推拉、晃动主动轴，有间隙但不松旷，表明磨损不严重。 然后，把集滤器浸入清洁的机油中，用手按工作时的转向转 动机油泵主动轴，机油应从出油口流出。用手堵住出油口， 继续转动机油泵，手指应有压力感，同时感到转动主动轴的 阻力明显增大，直至转不动或机油被压出，则表明机油泵技 术状况良好，可以继续使用。否则应拆检修理或更换总成。,三、机油滤清器的修理,1机油集滤器的修理 集滤器的损坏形式有：油管和滤网堵塞、浮子破损下沉等。 机油滤网堵塞，应用柴油或煤油清洗后用压缩空气吹干。 浮子有破损，应进行焊修。,2机油粗滤器的检修,

59、可拆式机油粗滤器的检修主要包括：更换纸质滤芯和老 化的密封胶圈、清洗滤清器内部的沉淀物和检查、调整旁通 阀开启压力等三项内容。 一般汽车每行驶12 000km，应更换一次滤芯。装配滤清 器时，注意各处的密封圈不可漏装。 无特殊情况不得拆卸和调整旁通阀，以免开启压力发生 变化。必要时，应在试验台上检查和调整旁通阀的开启压力。 向气缸体上安装滤清器时，应先在滤清器内充满机油，并检 查与气缸体平面结合处是否平整，垫片是否完好，最后拧紧 固定螺栓。,第三节 发动机润滑系的常见故障诊断与排除,一、机油压力表及其传感器和报警电路的故障及检测,当机油压力表显示的机油压力过低或过高时，有可能是 油道中的油压真的过低或过高；也有可能是实际油压正常而 油压传感器、机油压力表等油压显示装置出现了故障，呈现