2发动机配气机构的拆装电子教案Word格式文档下载.docx

2发动机配气机构的拆装电子教案Word格式文档下载.docx

《2发动机配气机构的拆装电子教案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2发动机配气机构的拆装电子教案Word格式文档下载.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

难点

独立完成正时链条的拆卸与安装

关键

理解调整正时的意义。

五、教学策略

以讲授法为主，

六、教学环境及资源准备

教材、教案、PPT

七、教学过程

教学环节

教学内容

教师活动

学生活动

课堂组织

教学常规

师生问号，清点人数，填写教学薄

想教师问好，集中注意力

课程导入

以丰田车故障为例导入新课

对学生进行提问

回答教师提出的问题

新授课程

（一）配气机构的组成、作用及工作原理

1.配气机构的作用

配气机构的作用是：

按照发动机各缸的作功次序和每一气缸工作循环的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门。

配合发动机各缸实现进气、压缩、作功和排气的工作过程。

配气机构的工作性能好坏，对发动机有重要影响。

为满足发动机正常工作，要求配气机构的气门要关闭严密，开闭及时，开度足够。

如果气门关闭不严，在压缩冲程会漏气，造成气缸压力不足和燃油质量的损失；

在作功行程会泄压，使燃气压力降低。

如果气门开闭不及时或开度不够，则会使进气不充分，排气不彻底。

上述情况都会严重影响发动机的功率，甚至使发动机不能启动。

2.配气机构的组成

配气机构主要有气门组和气门传动组两组成。

（1）气门组主要有气门锁片、上气门弹簧座、气门弹簧、气门油封、气门导管、进气门座、排气门、进气门等组成。

（2）气门传动组主要有液压挺柱、曲轴正时链条轮、正时链条、水泵齿形带、水泵齿形带轮、张紧器导板、凸轮轴正时齿形带轮、凸轮轴油封、半圆键、凸轮轴等组成。

3.配气机构的工作原理

凸轮轴转动时，当凸轮的圆柱面（基圆）部分与挺柱接触时，挺柱不上高，挺柱以上的传动件不动作，气门是关闭的。

当凸轮的凸起部分与挺柱接触时，便开始将挺柱顶起，于是气门被打开。

当凸轮的最大凸起处与挺柱接触时，气门达到最大开度（升程）。

随后，凸轮与挺柱接触表面的凸起开始逐渐变小，气门在气门弹簧的作用下开始上升关闭，并反向推动摇臂等传动杆件，使挺柱下压，保持与凸轮的接触。

当凸轮凸起部分离开挺柱时，气门完全关闭。

从上述的工作过程可以看出，四冲程发动机每完成一个工作循环，各缸的进、排气门需要开闭一次，即需要凸轮轴（凸轮）转过一圈，而曲轴需要旋转两圈。

曲轴转速与凸轮轴转速之比（传动比）为2:

1。

气门传动组使气门开启，气门弹簧使气门关闭。

气门的开闭时刻与升程（开度）取决于凸轮的形状。

（二）配气机构的布置形式及驱动方式

配气机构按气门的安装位置可以分为气门侧置式和气门顶置式。

目前，汽车基本采用气门顶置式配气机构，气门侧置式已经逐步淘汰。

气门顶置式配气机构可按下列方式分类：

按每缸的气门数，可分为双气门式、三气门式（两进一排）、四气门式（两进两排）和五气门式（三进两排）等；

按凸轮轴的位置，可分为顶置式、中置式和下置式三种；

按凸轮轴的驱动方式，可分为齿轮传动、链条传动和同步带传动。

1.按每缸气门数分类

（1）两气门发动机的气门排列方式

多数发动机都采用每缸两个气门。

进、排气门沿气缸盖的纵向排成一列。

这样，相邻两缸的同名气门就可用同一个气道。

（2）三气门发动机的气门排列方式

每缸三个气门的发动机，有两个进气门，一个排气门，进、排气门各排成一列。

（3）四气门发动机的气门排列方式

每缸采用四个气门时，气门排列的方案有两种：

（1）同名气门沿气缸盖纵向排成两列，有一个凸轮通过T形杆同时驱动，并且所有气门都可以用一根凸轮轴驱动。

采用这种布置时，两同名气门在气道中的位置不同，可能会使两者的工作条件和工作效果不一样。

（2）同名气门排在同一列，它弥补了上述缺点，一般用两根凸轮轴驱动

2.按凸轮轴的位置分类

（1）凸轮轴上置式

凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴安装在气缸盖上。

多用于轿车上的高速强化发动机。

这种结构都采用同步带传动或链条传动。

凸轮轴上置式配气机构有两种形式，一种是凸轮-摇臂式传动机构，凸轮直接与摇臂接触，凸轮直接通过摇臂来驱动气门，这样既无挺柱也无推杆，往复运动质量大大减小，此结构适用于高速发动机。

另一种是凸轮-挺柱式传动机构，凸轮轴直接驱动气门或带液力挺柱的气门，此种配气机构的往复运动质量更小，特别适用于高速发动机。

（2）凸轮轴中置式

凸轮轴中置式配气机构的凸轮轴安装在气缸体的中部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去推杆。

这种结构多用于采油机，一般采用一对正时齿轮之间加入一个中间齿轮（惰轮）进行传动。

（3）凸轮轴下置式

凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴安装在气缸体的下部。

主要缺点是气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。

大多数载货汽车和大、中型客车发动机都采用下置式凸轮轴。

3.按凸轮轴的驱动方式分类

曲轴到凸轮轴的传动方式有齿轮传动、链条传动和同步带传动。

（1）齿轮传动

1）凸轮轴下置、中置的配气机构多采用圆柱斜齿轮传动；

凸轮轴下置式的采用一对齿轮传动；

凸轮轴中置式的，在一对正时齿轮之间加入一个中间齿轮（惰轮）。

2）曲轴与凸轮轴的传动比为2:

1（曲轴旋转两圈，凸轮轴旋转一圈）。

所以，凸轮轴的正时齿轮数是曲轴正时齿轮数的两倍，惰轮并不影响传动比。

为保证配气正时，装配时应将齿轮上的正时记号对齐。

3）链条传动的可靠性好，使用寿命长，缺点是噪声大，需要润滑和定期张紧。

（2）链条传动

1）常用的链条有滚子链和齿形链两种，各配以相应的链轮。

2）为防止链条脱落，应保持一定得张紧力，所以设置了导链板和链条张紧装置。

张紧装置有机械式和液压式两种，液压式是用发动机的机油进入液压腔，推动其内部的活塞向外移动，使张紧链轮压向链条。

（3）同步带传动

1）同步带传动既有连天传动的精确性，又具有传动平稳、噪声小的有点，在现代告诉发动机上得到广泛的应用。

2）同步带用氯丁胶制成，中间加有高强度纤维心线。

带和带轮为啮合传动，可保证精确的传动比。

讲解发动机配气机构各项作用和组成。

回答教师提出的问题，根据教师的引导，思考配气机构的作用

一、发动机正时链条的拆卸

1.拆卸气缸盖罩分总成。

（1）拆下13个螺栓。

（2）拆下气缸盖罩。

（3）拆下气缸盖罩衬垫。

注意事项：

（1）螺栓的拆卸顺序为：

第一步：

按对角顺序预松外层螺栓然后预松内层螺栓。

第二步：

按对角顺序拧下外层螺栓然后拧下内层螺栓

（2）拆卸气缸盖罩时不要将密封垫圈掉进发动机，密封垫圈可能会粘附在气缸盖罩上

（3）拆下的气缸盖罩要反放在工作台上

2.将1缸调整到压缩上止点。

（1）转动曲轴皮带轮，直到其凸槽与正时链条盖上的正时标记点对准。

（2）检查并确认凸轮轴正时齿轮和正时链条各正时标记与分别位于两根凸轮轴轴承盖上的标记点对准。

如果没能对准，则转动曲轴1圈，如上所述对准正时标记

3.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。

（2）用SST拆下曲轴皮带轮和皮带轮螺栓。

安装SST时要检查其安装位置，以防止SST安装螺栓接触正时链条盖分总成

4.拆卸1号链条张紧器总成。

（1）拆下2个螺母、托架、链条张紧器和衬垫。

（2）释放链条张紧器柱塞。

（1）链条张紧器的柱塞设计成通过棘轮机构仅允许柱塞弹出，而不允许将其缩回。

因此移动止动板，释放棘轮机构，按入柱塞，然后松开正时链条

（2）不要在不使用链条张紧器的情况下转动曲轴

5.拆卸正时链盖分总成。

（1）用指针式扭力扳手预松所有螺栓。

（2）用T型扳手拆下所有螺栓和螺母，所有螺栓分两次、按规定编号顺序进行拆卸。

（3）在链条盖和气缸及气缸体之间插入一把平头螺丝刀。

然后撬起链条盖。

使用螺丝刀之前，在螺丝刀头部缠上胶带，以防损坏正时链条盖、汽缸体和气缸盖的接触面

6.拆卸链条张紧器导板。

将拆卸下的链条张紧器导板平稳地放在工作台上

7.拆卸1号链条振动阻尼器。

（1）分两次拧下两个螺栓

（2）将拆下的两个个螺栓和1号振动阻尼器摆齐放在工作台上

8．拆卸链条分总成。

（1）用扳手固定住凸轮轴的

六角部分，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。

确保将链条从链轮上完全松开

（3）顺时针转动凸轮轴，使其回到原来位置，并拆下链条。

9．拆卸2号链条振动阻尼器。

（1）分两次拧下两个螺栓。

（2）将拆卸下的两个螺栓和2号链条振动阻尼器对齐放在工作台上。

1.安装1号链条振动阻尼器。

（1）分两次拧紧2个螺栓。

（2）扭矩：

21N*m

2.安装2号链条振动阻尼器。

10N*m

3.检查1号气缸TDC/压缩

（1）暂时紧固曲轴皮带轮螺栓。

（2）顺时针转动曲轴，以使正时齿轮键位于顶部。

（3）拆下曲轴皮带轮螺栓。

（4）检查每个凸轮轴正时齿轮上的正时标记。

4.将标记板（橙色）和正时标记对准并安装链条。

（1）确保使标记板位于发动机前侧

（2）凸轮轴侧的标记板为橙色

（3）不要使链条缠绕在凸轮轴正时齿轮总成的链轮周围，只可将其放置在链轮上

（4）将链条穿过1号链条振动阻尼

（5）将链条放在曲轴上，但不要使其缠绕在曲轴周围。

5、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。

6.用扳手固定住凸轮轴的六角头，并顺时针旋转凸轮轴正时齿轮总成

为了张紧链条，缓慢地顺时针旋转凸轮轴正时齿轮总成，防止链条错位

7.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。

曲轴侧的标记板为橙色

8.在TDC/压缩时，重新检查每个正时标记。

9.安装正时链条盖分总成。

注意事项:

（1）安装前，清除所有旧填料，小心不要将机油滴在正时链条盖、气缸盖和汽缸体的接触面上

（2）所有螺栓按与拆卸相反的方向分两次拧紧

10.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

安装SST时要检查其安装位置，防止SST安装螺栓接触正时正时链条盖分总成

11.安装1号链条张紧器总成。

（1）松开棘轮爪，完全推入柱塞，将挂钩固定在销上。

确保凸轮固定在柱塞的第一个齿上，使挂钩穿过销。

（2）用2个螺母分两次安装一个新衬垫、支架和1号链条张紧器。

10N*m

如果安装链条张紧器时挂钩松开柱塞，重新固定挂钩

（3）顺时针转动曲轴，从挂钩上断开柱塞锁销。

（4）顺时针转动曲轴，检查并确认柱塞伸出。

12.安装气缸盖罩分总成。

（1）将3个新衬垫安装至1号凸轮轴轴承盖，涂抹密封胶。

（2）用1个新密封垫圈和13个螺栓安装气缸盖罩。

（1）涂抹密封胶前应清除接触面。

（2）涂抹密封胶后3分钟内安装气缸盖罩，并在15分钟内紧固栓。

（3）安装后至少2小时内不要起动发动机。

结合实物讲解发动机正时链条拆装的注意事项。

回答教师提出的问题，独立完成正时链条的拆装。

一、气门间隙的概念及作用

发动机运转时，在曲轴正时此轮的驱动下凸轮轴随之旋转。

当凸轮轴旋转到凸轮的基圆部分与挺柱接触时气门处于关闭状态。

如果此时从凸轮基圆到气门之间没有间隙，冷态时气门尚可关闭严密，但当发动机启动后温度升高，气门及传动件受热膨胀伸长，便会把气门打开，使气门关闭不严。

为此，应在凸轮基圆到气门杆端面之间留有供机件热膨胀用的间隙，以确保气门关闭严密，此间隙称为气门间隙。

二、气门间隙过大、过小的危害

气门间隙大小因机型而异，不同机型气门间隙大小不同。

一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，通常进气门间隙为0.25～0.30mm，排气门间隙为0.3～0.35mm。

采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。

发动机工作过程中，由于零件磨损、调整螺钉松动及重新拆装缸盖、拧紧缸盖螺母等原因，都会使气门间隙改变。

如果气门间隙过小，零件受热膨胀而伸长，造成气门关闭不严，发动机功率下降。

同时，气缸内的高温气体从缝隙中漏出，使气门过热，甚至烧坏。

如果气门间隙过大，会使气门与气门座等零件撞击加剧，缩短使用寿命，同时使气门开启持续时间缩短，影响气缸内新鲜空间的进入及废气的排放，导致发动机功率下降。

因此，为保证发动机正常工作，必须定期检查和调整气门间隙。

讲解气门间隙的作用和原理。

按照教师要求完成任务

总结

对本堂课的内容进行总结

对课堂内容进行总结

对照笔记本跟着教师复习回忆

课业布置

完成课后习题

第二讲：

发动机凸轮轴的拆装

6课时

1.能说明配气相位的定义，并画出配气相位图；

2.能解释配气相位的作用和原理；

3.并能按照维修手册的要求，选择正确的拆装工具，在规定的时间内规范地拆装凸轮轴，同时在作业过程中遵守安全操作规范；

4.能通过学习资料、网络资源，完成工单、工作页的填写。

1.通过教师引导，吸引学生学习兴趣；

2.通过“问题导入”，了解所要完成的工作任务；

3.通过思考和教师引导，理解发动机配气相位。

1.学生通过学习配气相位的相关知识，提高对发动机的兴趣，增加学生的学习积极性；

2.在教师引导下拆下凸轮轴，提高学生的理解能力和分析能力

配气相位的作用和工作原理；

配气相位的工作原理。

在讲授的过程中，引导学生说明活塞的安装。

（一）配气相位

配气相位是用曲轴转角表示进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图来表示。

理论上四冲程发动机的进气门应当在活塞处在上止点时开启，当活塞运动到下止点时关闭；

排气门则应当在活塞处于下止点时开启，在上止点时关闭。

进气时间和排气时间各占180°

曲轴转角。

但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一行程历时都很短。

（二）进气门的配气相位

1.进气提前角

（1）定义：

在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。

从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角（或早开角）。

进气提前角用α表示，α一般为10°

~30°

。

（2）目的：

进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。

2.进气迟后角

（1）定义：

在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。

从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角（或晚闭角）。

进气迟后角用β表示，β一般为40°

~80°

①利用压力差继续进气：

活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，进气门晚关，利用压力差可继续进气。

②利用进气惯性继续进气：

活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯性，进气门晚关，仍能继续进气。

下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，至流速等于零时，进气门便关闭的β角最适宜。

若β过大便会将进入气缸内的气体重新又压回进气管。

由上可见，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为α+180°

+β。

（三）排气门的配气相位

1.排气提前角

在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。

从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角（或早开角）。

排气提前角用γ表示，γ一般为40°

①利用气缸内的废气压力提前自由排气：

恰当的排气门早开，气缸内还有大约300kPa~500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。

②减少排气消耗的功率：

提前排气，等活塞到达下止点时，气缸内只剩约110kPa~120kPa的压力，使排气冲程所消耗的功率大为减小。

③高温废气的早排，还可以防止发动机过热。

2.排气迟后角

在活塞越过上止点后，排气门才关闭。

从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角（或晚关角）。

排气迟后角用δ表示，δ一般为10°

①利用缸内外压力差继续排气：

活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压力差可继续排气。

②利用惯性继续排气：

活塞到达上止点时，废气气流有一定的惯性，利用惯性可继续排气。

所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。

由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180°

+δ。

（四）气门的叠开

1.定义：

由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。

同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和（α+δ），称为气门叠开角。

2.废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题：

由于叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废气流的惯性要保持原来的流动方向，所以只要叠开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题。

发动机的结构不同、转速不同，配气相位也就不同。

讲解发动机配气相位，并引导学生理解配气相位的作用。

回答教师提出的问题，根据教师的引导，理解配气相位

一、凸轮轴的拆装

1.按顺序均匀地先预松并拆下10个小号轴承盖螺栓，如图2-2-6凸轮轴轴承盖紧固螺栓所示。

2.按顺序，均匀地先拧松，再拆下15个大号轴承盖螺栓。

3.拆下5个轴承盖。

将拆下的凸轮轴轴承盖按顺序放好，做好方向、顺序标记

4.拆卸进气凸轮轴。

为防止受伤，可戴手套作业

5.拆卸进气凸轮轴。

6.将进排气凸轮轴按顺序放好。

进排气凸轮轴的位置放好，防止安装时出现错误。

7.安装进排气凸轮轴。

防止进排气凸轮轴位置防反

8.按照放置好的顺序，安装凸轮轴轴承盖。

防止凸轮轴轴承盖顺序放错

9.按顺序装好大号螺栓，分两次均匀地预紧，用扭力扳手上紧，扭力为27N*M。

安装顺序与拆卸顺序相反

10.按顺序装好小号螺栓，分两次均匀地预紧，用扭力扳手上紧，扭力为16N*M。

结合实物讲解发动机凸轮轴拆装的注意事项。

回答教师提出的问题，独立完成凸轮轴的拆装。

一、可变气门正时技术

可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置，为了进一步挖掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术，当二者有效的结合起来时，则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。

提升动力的同时，也降低了油耗水平。

（一）可变气门正时技术

1.可变气门正时的分类

（1）连续可变气门正时和不连续可变气门正时

简单的可变配气相位VVT只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0°

或30°

中的一个。

更高性能的可变配气相位VVT系统能够实现连续可变相位角，根据转速的不同，在0°

和30°

之间线性调整配气相位。

显而易见，连续可变气门正时系统更适合匹配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能。

（2）可变进气门正时和可变排气门正时

市面上的绝大部分气门正时系统都可以实现进气门正时在一定范围内的无级可调，而一部分发动机在排气门也配备了VVT系统，从而在进、排气门都实现了气门正时无级可调（也就是D-VVT，双VVT技术），进一步优化了燃烧效率。

2.可变气门正时技术的应用

（二）可变气门升程技术

传统的VVT技术通过合理的分配气门开启的时间确实可以有效提高发动机的效率和燃油经济性，但是这项技术也有局限性和自身的瓶颈。

发动机实质的动力表现是取决于单位时间内气缸的进气量。

1.可变气门升程技术的作用

可变气门升程技术可以在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低转速下扭矩充沛，而高转速时马力强劲。

低转速时系统使用较小的气门升程，这样有利于增加缸内紊流提高燃烧速度，增加发动机的低速扭矩，而高转速时使用较大的气门升程则可以显著提高进气量，进而提升高转速时的功率输出。

2.可变气门升程技术的应用

（1）本田I-VTEC

（2）奥迪AVS

（3）BMW的Valvetronic电子气门技术

讲解可变气门正时技术在汽车上的应用。

听取教师的讲解，完成教师布置的任务。

课后习题

第三讲：

发动机气门的拆装

1.能正确描述气门组的组成、作用；

2.能正确描述气门传动组的组成、作用；

3.能够在发动机台架上，按照维修手册的要求，对气门进行正确的拆装；

4.能正确选择拆装工具，在规定的时间内规范地拆装气门，同时在作业过程中遵守安全操作规范；

5.学生通过拆装发动机气门，增强学生的学习积极性，培养学生团队协作的能力。

3.通过思考和教师引导，掌握气门的拆装。

1.学生通过学习发动机配气机构的相关知识，提高对发动机的兴趣，增加学生的学习积极性；

2.在教师引导下拆装气门，提高学生的理解能力和分析能力

1.气门及气门组的组成；

2.气门的拆装。

气门的拆装

熟练掌握气门拆装工具。

教学