汽车发动机机械系统检修单元3发动机汽缸盖与配气机构的

第三单元发动机汽缸盖与配气机构的检修（学习情境3）学习情境描述一部皮卡车进厂修理，客户反映该车发动机运转中有异响，经维修技师检查，异响部位在发动机的汽缸盖，可能是气门脚异响，需对汽缸盖及配气机构进行检修。生产任务一检修发动机汽缸盖及配气机构1、工作对象待检修汽缸盖和配气机构的发动机1台。2、工作内容①领取所需的工具，做好工作准备；②从发动机上拆除进排气管、分电器等外围部件；③拆除油底壳、气门室罩，拆除正时皮带或链条，拆卸汽缸盖；④分解汽缸盖，检查配气机构各零部件，对主要零部件进行检测，分析检测结果，制定修复方案；⑤按规范组装调整检修后的配气机构各零部件，装复汽缸盖，校正配气正时；⑥安装进排气管、分电器等外围部件；⑦检查、评价工作质量；⑧整理工具，清洁工作场地。3、工作目标与要求：①学生应以小组工作的方式，完成本项工作任务；②学生应当能在小组成员的配合下，利用汽车维修手册（或实训指导书），制定工作计划，实施工作计划；③能通过阅读资料和现场观察，辨别所检修发动机配气机构的类型；④能认识所拆卸发动机配气机构的零部件，口述配气机构的工作原理和各零部件的作用；⑤能向客户解释所修发动机汽缸盖和配气机构的损伤情况和修复方案；⑥能按规范的步骤，完成发动机汽缸盖和配气机构的分解、零部件检验、组装调整等工作；⑦在工作过程中注意工作安全，做好废料的处理，保持工作环境整洁。气门传动组气门组配气机构概述相关知识1、配气机构的功用把按照发动机每一汽缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时地开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或纯空气得以及时进入汽缸，废气得以及时从汽缸排出，使换气过程最佳。一、配气机构的概述（一）配气机构的功用和组成2、充气效率：概念：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。实际充入汽缸的进气量充气效率＝以进气口状态充满汽缸的进气量充气效率与发动机功率的关系：排气越彻底，进气越充分，充气效率就越大，发动机可能发出的功率也越大。影响充气效率的因素：就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启时间比较适当，使进气充分和排气彻底。3、配气机构的组成配气机构气门组气门传动组气门气门座气门导管气门弹簧气门弹簧座正时齿轮正时皮带凸轮轴挺柱推杆摇臂摇臂轴3、配气机构的组成1、按气门布置形式不同：a)气门顶置式b)气门侧置式（二）配气机构的常见类型2、按凸轮轴布置形式不同：a)凸轮轴下置式b)凸轮轴中置式c)凸轮轴上置式二、气门组气门组的组成组成气门气门座气门导管气门弹簧气门弹簧座1、气门的功用与要求（一）气门功用：用于开启或关闭各缸的进、排气口工作条件：承受高温、高压、冲击、润滑困难工作要求：要求气门必须具有足够的强度和刚度、并耐冲击、耐热、耐磨损和耐腐蚀。材料：进气门一般用中碳合金钢制造。排气门由于热负荷大，采用耐热合金钢。2、气门的构造气门头部头部的作用是与气门座配合，对汽缸进行密封。气门杆部杆部则与气门导管配合，为气门的运动起导向作用。气门头部有平项、凸顶和凹顶等形状。气门头部密封锥面的锥角一般为45°个别为30°（进气门）或60°（排气门）锥角小，进排气阻力小锥角大，气门头部强度大3、多气门发动机特点：进气门的头部直径大于或等于排气门。进气门个数大于或等于排气门。气门的头部直径比普通双气门发动机小。（二）气门座作用：与气门头部一起对汽缸起密封作用，同时接受气门头部传来的热量，起到对气门散热的作用。类型：一种是在汽缸盖上直接镗出，一种是单独制成气门座圈，以一定的过盈量镶嵌在汽缸盖的座孔中。气门座圈采用的材料：合金铸铁、铁基粉末冶金或奥氏体钢等材料制成。气门座圈气门接触面接触面宽度应保持为1.0－1.4mm接触面宽度大：有利于气门散热，不利于气门密封。接触面宽度小：有利于气门密封，不利于气门散热。（三）气门导管作用：对气门的运动起导向作用，以保证气门作直线往复运动，使气门与气门座正确贴合。工作条件：工作温度高，润滑不良。工作要求：要求耐磨性好，导热性好，加工性好气门座圈采用的材料：含石墨较多的灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金。气门导管的定位：气门导管作用：防止发动机机油进入汽缸（四）气门油封（五）气门弹簧作用使气门自动回位关闭，保证气门与气门座紧密贴合，并吸收惯性力，使传动件不相互脱离。类型普通螺旋弹簧双弹簧（防止发动机高速运转时气门振动）不等节距弹簧（对称型、非对称型）注意：非对称型不等螺距弹簧在安装时，应使节距宽的一端位于上方。避免共振的措施：提高气门弹簧固有振动频率采用不等螺距弹簧采用双气门弹簧5、气门弹簧座和锁片三、气门传动组作用：使进、排气门能按规定的时刻开闭，并保证有足够的开度。组成：凸轮轴及其驱动机构气门驱动机构正时齿轮传动带链条挺柱推杆摇臂摇臂轴气门传动组的组成1、凸轮轴的功用与要求（一）凸轮轴功用：用来驱动和控制各缸气门的开启和关闭，符合发动机的工作顺序、配气相位及气门升程的变化规律等要求。工作条件：受到间歇性的周期性的冲击载荷，接触应力大，相对滑动速度高。工作要求：要求有足够的硬度和耐磨性，对凸轮轴要求有足够的韧性和刚度。材料：一般用优质钢模锻而成，也可采用合金铸铁或球墨铸铁铸造。结构：轴颈凸轮（进气凸轮、排气凸轮）正时齿轮（链轮、带轮）螺旋齿轮（用于驱动机油泵、分电器）偏心轮（用于驱动汽油泵）铸造六角（1）配气相位（气门正时、配气正时）：用曲轴转角表示的进气门和排气门开启和关闭的时间（配气正时图）2、配气相位（2）进气门早开进气门在进气行程上止点前开启增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。进气门早开角：从进气门开启到上止点所对应的曲轴转角，一般α＜10°-30°。（3）进气门迟闭进气门在进气行程下止点之后关闭延长了进气时间，充分利用大气压力和进气气体惯性力，增加进气量。进气门迟闭角：从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角，一般β＝40°-80°。（4）排气门早开排气门在作功行程到达下止点前开启借助汽缸内的废气高压自行排气，减小排气阻力，使排气干净。排气门早开角：从排气门开启到下止点所对应的曲轴转角,一般γ=40°-80°。（5）排气门迟闭排气门在排气行程到达上止点之后关闭延长了排气时间，充分利用废气压力和排气的惯性力，使排气干净。排气门迟闭角：从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角,一般δ＜10°-30°。（6）气门叠开概念：由于排气门迟闭和进气门早开，在发动机排气结束、进气开始的上止点，出现排气门和进气门同时开启的现象气门重叠角：气门叠开的角度气门重叠角＝进气门早开角＋排气门迟闭角气门重叠角大，发动机高速性能好，但会产生怠速不稳。3、凸轮轮廓基圆缓冲段工作段凸轮的尺寸基圆直径、凸轮高度、气门最大升程＝凸轮高度－基圆直径凸轮的分布4、凸轮轴轴承中置式和下置式凸轮轴的轴承一般制成衬套压入整体式轴承座孔内，再加工轴承内孔，使其与凸轮轴轴颈相配合。上置式凸轮轴的轴承多由上、下两片轴瓦对合而成，装入剖分式轴承座孔内。常用型式许多轿车采用无轴瓦的型式，上置式凸轮轴的轴颈直接与铝合金的剖分式轴承座孔相配合。5、凸轮轴的轴向定位推力轴承定位止推片轴向定位止推螺钉轴向定位（二）凸轮轴的驱动和正时1、气门正时记号2、凸轮轴的驱动类型齿轮传动链条传动齿形带传动在装配凸轮轴的驱动机构时，只要按照这些标记安装，就能保证配气相位正确，这些标记称为气门正时记号。齿轮传动安装时，两个正时齿轮上的正时记号应对齐。链条传动安装时，正时链轮上的标记应和链条上的标记对齐。齿带传动安装时，正时带轮上的标记应和缸体或缸盖上的记号对齐（三）气门的驱动方式摇臂驱动式直接驱动式（四）挺柱功用：将凸轮轴的旋转运动变为往复运动，并按凸轮轮廓线所决定的规律运动，以打开和关闭气门。材料：常用碳钢、合金钢或合金铸铁。结构型式：下置凸轮轴采用的挺柱上置凸轮轴采用的挺柱（五）推杆功用：将从凸轮轴经挺柱传来的推力传给摇臂。工作要求具有良好的纵向稳定性和较大的刚度。材料：一般用冷拔无缝钢管制造，也可以用中碳钢或硬铝制造。（六）摇臂功用：用于将凸轮及挺柱、推杆向上的运动和作用力改变方向，驱动气门向下开启；利用杠杆的原理，使即气门升程大于凸轮的升程。工作要求具有足够的强度和刚度以及较小的质量。材料：常采用锻钢、可锻铸铁、球墨铸铁或铝合金制造。摇臂轴安装图其它类型的摇臂布置型式（七）气门间隙概念：发动机在冷态下，当气门处于完全关闭状态时，气门与传动件之间的间隙。作用给热膨胀留有余地，保证气门的密封。标准值：进气门间隙为0.15～0.25mm，排气门间隙为0.25～0.35mm。气门间隙不正确的危害：过大：噪声大（气门脚响）、冲击振动大、升程不足。过小：气门关闭不严。（八）液力挺柱作用可自动调整气门间隙（无需调整），实现无间隙传动，减小发动机噪声。相关技能四、气门组的检修（一）气门的检修气门常见的损伤形式：头部工作锥面磨损、接触面变宽、烧蚀氧化出现斑点和凹陷，气门杆部磨损和弯曲变形。气门杆部的磨损量的检测：通过3个位置和2个方向取最小直径。气门头部边缘厚度的检测：1、气门的损伤与检验气门杆部的磨损量的检测：测量气门总长度和观察表面是否有不平或起槽。气门杆部的弯曲的测量：测量气门杆部的弯曲度和工作面的径向跳动。2、气门头部工作锥面的修理当气门头部工作锥面起槽、接触面变宽、烧蚀氧化出现斑点和凹陷不是很严重时，可修磨后继续使用。有些不允许修整光磨，只能更换。。（二）气门导管的检修1、气门导管与气门杆配合间隙的检查气门导管的损伤形式：主要损伤是磨损，导致气门杆与导管间间隙增大，影响气门的密封性。用小孔内径百分表测量：气门导管内径（最大直径）与气门杆外径（最小直径）之差。用百分表测量：百分表的读数就是气门导管和气门杆的配合间隙。进气门不得超过1.0mm，排气门不得超过1.3mm。超过标准值，应更换气门导管。（三）气门座的检修1、气门座圈的更换气门座的损伤形式：主要损伤是密封带变宽或出现凹陷、斑点等，导致气门关闭不严，汽缸密封性降低。取出气门座圈：用专用工具拉出。选择气门座圈：选择合适的过盈量。镶装气门座圈：冷镶法热镶法2、气门座的铰削选择铰刀导杆去除座口硬化层(旧气门座)粗铰工作锥面气门座和气门试配精铰工作面3、气门座的磨削可用气门座光磨机用成形的角度砂轮进行磨削。气门座的磨削方法与铰削相似。4、气门与气门座的研磨需要进行研磨的场合更换气门导管，修磨过气门工作锥面，铰削过气门座后。手工研磨气动研磨机研磨5、气门与气门座密封性的检验用软铅笔划线检查用红丹涂色检查用汽油或煤油渗漏法检查（四）气门弹簧的检验气门弹簧的损伤形式：常见损伤有裂纹折断、歪斜变形、自由长度缩短、弹力减弱。外观检查目测气门弹簧，如有折断或明显变形，应更换。变形的检查对底面的垂直度应不大于1.5mm，可用90°角尺检查。自由长度的检查一般可用游标卡尺进行测量，也可用新的气门弹簧相比较。游标卡尺弹力的检查在弹簧弹力试验器上进行。将弹簧压缩到规定的长度，观察相应的弹力值应符合原厂规定。五、气门传动组的检修气门传动组的检修凸轮轴检修挺柱的检修气门推杆的检修正时链条与链轮的检修正时同步带的检修（一）凸轮轴的检修1、凸轮轴常见的损伤与原因凸轮的轮廓磨损由于凸轮与挺柱的接触面积小，单位压力大，相对滑动速度高，造成凸轮顶部附近的磨损最大。凸轮轴的轴颈磨损如果发动机的润滑系统出现故障，机油压力不足，常会导致轴颈的润滑条件变差，出现磨损。凸轮轴的弯曲变形由于拆装中的错误操作而导致其弯曲。此外，若因润滑不良导致高温卡死时，也会造成凸轮轴弯曲的后果。2、凸轮轴的检修凸轮轴弯曲的检查和校正凸轮轴的弯曲是以凸轮轴中间轴颈相对两端轴颈的径向圆跳动来衡量的。若摆差大于一定值时，则应在压力