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第2章 發(fā)動機系統(tǒng)維修

2.1 發(fā)動機機械系統(tǒng)維修

2.1.1 機械結(jié)構(gòu)原理和基本檢修

(1)發(fā)動機基本概念

① 止點 止點是指活塞移動的終點,活塞在止點處改變移動方向。止點分為上止點(TDC)和下止點(BDC)。到達(dá)上止點處時燃燒室的容積最小,到達(dá)下止點處時容積最大。

② 排量 一個汽缸的排量是指活塞在一個行程過程中所經(jīng)過的空間;或者活塞上止點與下止點位置之間的汽缸空間。在發(fā)動機的技術(shù)數(shù)據(jù)中,排量通常指的是發(fā)動機的總排量。總排量即所有汽缸的單個排量之和。

③ 壓縮室 指的是活塞到達(dá)上止點位置時活塞以上的空間,此時燃燒室的容積最小。

④ 燃燒室 燃燒室的邊界由汽缸蓋、活塞和汽缸壁構(gòu)成。到達(dá)上止點位置時,燃燒室即壓縮室。到達(dá)下止點位置時,燃燒室容積為壓縮室容積和排量之和。

⑤ 壓縮比 壓縮比是指排量和壓縮室容積之和與壓縮室容積之比。

⑥ 行程/缸徑比 指的是行程與缸徑之比(圖2-1)。

圖2-1 行程和缸徑示意

圖解

根據(jù)發(fā)動機類型可分為長行程發(fā)動機和短行程發(fā)動機。長行程發(fā)動機的行程大于汽缸內(nèi)徑,短行程發(fā)動機的行程小于或等于汽缸內(nèi)徑。汽缸內(nèi)徑(缸徑)與行程相等的發(fā)動機屬于短行程發(fā)動機。這種發(fā)動機也稱為等徑程發(fā)動機。

⑦ 連桿曲軸比(λ) 指的是連桿長度(兩個連桿頭中點之間的距離)與曲軸半徑(主軸承軸頸軸線與曲柄軸頸軸線之間的距離)之比。

⑧ 平均活塞速度 即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持不變,活塞也會不斷加速和減速。到達(dá)上止點和下止點時,活塞瞬時處于靜止?fàn)顟B(tài)。處于這兩個位置之間時,活塞速度增至最大值隨后減至最小值。由于活塞速度不斷變化,因此采用平均活塞速度進(jìn)行計算,該速度是一個恒定的理論速度。平均活塞速度通常是指額定轉(zhuǎn)速時的速度,并用作發(fā)動機負(fù)荷的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

⑨ 最大活塞速度 連桿與曲軸半徑形成直角時,活塞速度最大。最大活塞速度大約為平均活塞速度的1.6倍。

⑩ 規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速 發(fā)動機轉(zhuǎn)速是指曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。每個發(fā)動機都有多個不同的重要轉(zhuǎn)速:啟動轉(zhuǎn)速是發(fā)動機啟動時所需的最低轉(zhuǎn)速;達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速時,已啟動的發(fā)動機可自動繼續(xù)運行;處于額定轉(zhuǎn)速時,發(fā)動機達(dá)到最大功率;最高轉(zhuǎn)速是避免造成發(fā)動機機械損傷的最大允許轉(zhuǎn)速。

(2)點火間隔

點火間隔是指兩次連續(xù)點火之間的曲軸轉(zhuǎn)角。

在一個工作循環(huán)過程中每個汽缸點火一次。在四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)(進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣)中曲軸轉(zhuǎn)動整整2圈,即曲軸轉(zhuǎn)角為720°。

相等的點火間隔可在所有轉(zhuǎn)速情況下確保穩(wěn)定的發(fā)動機運行特性。該點火間隔計算方式為:

點火間隔 = 720°/汽缸數(shù)

汽缸數(shù)越多,點火間隔越小,發(fā)動機運行越平穩(wěn)。至少從理論上來講,質(zhì)量平衡因素也起到了一定作用,該因素取決于發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式和點火順序。

(3)發(fā)動機機械機構(gòu)

發(fā)動機機械機構(gòu)分為三大系統(tǒng):發(fā)動機殼體;曲軸傳動機構(gòu);氣門機構(gòu)。

這三個系統(tǒng)始終處于相互配合的狀態(tài)。

① 發(fā)動機殼體 發(fā)動機殼體起到與外界隔離密封的作用并吸收發(fā)動機運行過程中的各種作用力。

圖解

發(fā)動機殼體由圖2-2所示的主要組成部分構(gòu)成。此外,為了確保發(fā)動機殼體完成其工作任務(wù),還需要密封墊和螺栓。這些工作主要包括:

① 吸收發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的各種作用力。

圖2-2 發(fā)動機殼體

1—汽缸列1的汽缸蓋罩;2—汽缸列1的汽缸蓋;3—曲軸箱;4—底板;5—油底殼;6—汽缸列2的汽缸蓋;7—汽缸列2的汽缸蓋罩

② 對燃燒室、發(fā)動機油和冷卻液起到密封作用。

③ 固定曲軸傳動機構(gòu)、氣門機構(gòu)以及其他部件。

② 曲軸傳動機構(gòu) 曲軸傳動機構(gòu)是一個將燃燒室壓力轉(zhuǎn)化為動能的功能分組。在此過程中,活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動。在功效、效率和技術(shù)實用性上,曲軸傳動機構(gòu)是實現(xiàn)上述目的的最佳選擇。

圖解

圖2-3展示了曲軸傳動機構(gòu)的組成部分。圖2-4所示為曲軸傳動機構(gòu)部件的運動方式,包括:

① 活塞在汽缸內(nèi)上下運動(往復(fù)運動)。

圖2-3 發(fā)動機的曲軸傳動機構(gòu)

1—活塞;2—飛輪;3—連桿;4—曲軸;5—扭轉(zhuǎn)減振器;6—正時鏈

圖2-4 曲軸傳動機構(gòu)部件的運動方式

1—往復(fù)運動;2—擺動;3—旋轉(zhuǎn)

② 連桿通過小連桿頭以可轉(zhuǎn)動方式連接在活塞銷上,也進(jìn)行往復(fù)運動。大連桿頭連接在曲柄軸頸上并隨之轉(zhuǎn)動。連桿軸在曲軸圓周平面內(nèi)擺動。

③ 曲軸圍繞自身軸線轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn))。

③ 氣門機構(gòu) 必須周期性地為發(fā)動機供應(yīng)新鮮空氣,并排出所產(chǎn)生的廢氣。四沖程發(fā)動機吸入新鮮空氣和排出廢氣的過程稱為換氣過程。在換氣過程中,進(jìn)氣和排氣通道通過進(jìn)氣門和排氣門周期性地開啟和關(guān)閉。進(jìn)氣門和排氣門使用提升式氣門。氣門運動的時間和順序由凸輪軸決定。

負(fù)責(zé)將凸輪行程傳給氣門的機械機構(gòu)稱為氣門機構(gòu)。

氣門機構(gòu)承受較高的加速度和減速度,由此產(chǎn)生的慣性力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加而增大并使結(jié)構(gòu)承受很大負(fù)荷。此外,排氣門必須能夠抵抗廢氣的高溫。

發(fā)動機氣門機構(gòu)見圖2-5、圖2-6。發(fā)動機的氣門機構(gòu)組件見圖2-7、圖2-8。

圖2-5 發(fā)動機氣門機構(gòu)(一)

1—進(jìn)氣凸輪軸;2—氣門導(dǎo)管;3—進(jìn)氣門;4—排氣門;5—氣門彈簧;6—帶有HVA的桶狀挺桿;7—排氣凸輪軸

圖2-6 發(fā)動機氣門機構(gòu)(二)

圖2-7 發(fā)動機氣門機構(gòu)組件(一)

1—進(jìn)氣門;2—底部氣門彈簧座(帶有氣門桿密封件);3—上部氣門彈簧座;4—HVA元件;5—進(jìn)氣凸輪軸;6—排氣門;7—氣門彈簧;8—滾子式氣門搖臂;9—排氣凸輪軸

圖2-8 發(fā)動機氣門機構(gòu)組件(二)

1—挺桿;2—排氣門;3—進(jìn)氣門;4—氣門鎖夾;5—進(jìn)氣凸輪軸;6—氣門桿密封件;7—上部氣門彈簧座;8—氣門彈簧;9—氣門彈簧座;10—排氣凸輪軸

(4)曲軸箱

曲軸箱或缸體(圖2-9),包括汽缸、冷卻水套和曲軸傳動機構(gòu)殼體。現(xiàn)在許多新系統(tǒng)或改進(jìn)系統(tǒng)都具有連接曲軸箱的接口。

圖2-9 曲軸箱仰視圖

① 曲軸箱主要有以下任務(wù):吸收作用力和轉(zhuǎn)矩;固定曲軸傳動機構(gòu);固定和連接汽缸;支承曲軸;固定冷卻液和潤滑油輸送通道;集成一個曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng);固定各種附屬總成;使曲軸空間與外界隔離密封。

圖解

曲軸箱帶有較大的縱向通風(fēng)孔。這些縱向通風(fēng)孔可使活塞上下運動過程中產(chǎn)生的往復(fù)式空氣柱保持壓力平衡。此外還需要針對機油供給和冷卻液冷卻調(diào)整單廢氣渦輪增壓器上的接口。曲軸箱(曲軸箱內(nèi)的通風(fēng)孔)見圖2-10。

圖2-10 曲軸箱(曲軸箱內(nèi)的通風(fēng)孔)

② 曲軸箱通風(fēng) 發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,氣體(泄漏氣體)由汽缸進(jìn)入曲軸空間內(nèi);泄漏氣體中包含未燃燒的燃油和所有廢氣成分,它們在曲軸空間內(nèi)與油霧形式的發(fā)動機油混合;泄漏氣體量取決于發(fā)動機負(fù)荷,曲軸空間內(nèi)通過活塞運動產(chǎn)生的壓力也取決于轉(zhuǎn)速,這個壓力出現(xiàn)在所有與曲軸空間相連的空腔內(nèi)(例如機油回流管路、正時鏈箱等)且會將機油擠向密封位置處的出油口。

為了避免發(fā)生這種情況,在此引入了曲軸箱通風(fēng)裝置。開始時只是簡單地將泄漏氣體與發(fā)動機油的混合氣釋放到大氣中。很久以后才出于環(huán)保的考慮采用了封閉式曲軸箱通風(fēng)裝置。

曲軸箱通風(fēng)裝置將不含發(fā)動機油的絕大部分泄漏氣體送入進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)并確保曲軸箱內(nèi)不會產(chǎn)生壓力。

a. 非調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)。采用非調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)方式時,低壓壓力(真空)將機油與泄漏氣體的混合氣送入發(fā)動機的最高處。該低壓壓力(真空)由一個至進(jìn)氣通道的連接裝置產(chǎn)生。混合氣從此處進(jìn)入機油分離器,隨后使泄漏氣體與發(fā)動機油分離。

圖解

在采用非調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)的發(fā)動機上僅通過一個金屬絲網(wǎng)實現(xiàn)上述目的。“凈化”后的泄漏氣體送入發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng),而發(fā)動機油回流到油底殼內(nèi)。

曲軸箱內(nèi)的低壓壓力(真空)受進(jìn)氣管連接通道內(nèi)校準(zhǔn)孔的限制。曲軸箱內(nèi)壓力過低時會造成發(fā)動機密封件(曲軸密封環(huán)、油底殼凸緣密封墊等)失效。

未過濾的空氣因此進(jìn)入發(fā)動機內(nèi),從而加速機油老化和機油沉積。但是可以通過校準(zhǔn)孔限制這種限壓作用。還可以通過金屬絲網(wǎng)控制機油分離效率。

曲軸密封環(huán)無法繼續(xù)正常工作時就會產(chǎn)生這些后果。如果在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高的情況下車輛處于滑行模式,就會因節(jié)氣門關(guān)閉而在進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生非常高的真空度。如果密封環(huán)損壞,環(huán)境中的新鮮空氣就會進(jìn)入曲軸箱內(nèi),并可能會吸入大量泄漏氣體。金屬網(wǎng)無法分離如此大量的機油,因此下次加速時會使一定量的機油隨之燃燒,尾氣中會產(chǎn)生明顯的藍(lán)色煙霧。

非調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)裝置見圖2-11。

圖2-11 非調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)裝置

1—節(jié)氣門;2—排氣通道;3—機油回流通道;4—曲軸空間;5—油底殼;6—連接進(jìn)氣管的通道

b. 真空調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)。采用真空調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)裝置時,曲軸空間通過排氣通道、集氣室、機油分離器、調(diào)壓閥與節(jié)氣門后的進(jìn)氣管相連。

圖解

由于節(jié)氣門和空氣濾清器產(chǎn)生氣流阻力,因此進(jìn)氣管內(nèi)會產(chǎn)生相對真空。

由于與曲軸箱之間存在壓力差,因此泄漏氣體吸入汽缸蓋內(nèi),并在此首先到達(dá)集氣室處。集氣室用于確保從凸輪軸等處噴出的機油不會進(jìn)入曲軸箱通風(fēng)裝置內(nèi)。如果通過迷宮式密封裝置進(jìn)行機油分離,則集氣室還負(fù)責(zé)消除泄漏氣體的壓力波動,這樣可以避免使調(diào)壓閥內(nèi)的隔膜處于工作狀態(tài)。

在帶有氣旋分離器的發(fā)動機上非常需要這種壓力波動,因為可以由此改善機油分離效率。隨后氣體在氣旋分離器內(nèi)達(dá)到平衡。因此,其集氣室的結(jié)構(gòu)與通過迷宮式密封裝置進(jìn)行機油分離的集氣室不同。

泄漏氣體通過輸送管路到達(dá)機油分離器,并在此處分離出發(fā)動機油。分離出的發(fā)動機油回流到油底殼內(nèi)。

凈化后的泄漏氣體通過調(diào)壓閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)的潔凈空氣管內(nèi)。

真空調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)裝置見圖2-12。

圖2-12 真空調(diào)節(jié)式曲軸箱通風(fēng)裝置

1—節(jié)氣門;2—排氣通道;3—機油回流通道;4—曲軸空間;5—油底殼;6—連接機油分離器的通道;7—調(diào)壓閥;8—氣旋分離器;9—機油回流管

調(diào)壓閥的任務(wù)是確保曲軸箱內(nèi)的真空度盡可能保持不變。

圖解

① 圖2-13為三種不同工作方式的調(diào)壓閥。

圖2-13 調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)過程

1—大氣壓力;2—隔膜;3—壓力彈簧;4—殼體;5—壓力彈簧的彈簧力;6—進(jìn)氣系統(tǒng)的真空壓力;7—曲軸箱內(nèi)的有效真空壓力;8—來自曲軸箱的泄漏氣體

處于調(diào)節(jié)模式時,壓力彈簧3的復(fù)位力與承受曲軸箱真空壓力的隔膜2保持平衡。

隔膜背面通過殼體4上的一個開孔與大氣壓力相通。曲軸箱壓力增加時,調(diào)壓閥開啟截面面積就會變大。進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的真空壓力將泄漏氣體吸出曲軸箱,曲軸箱內(nèi)的壓力下降。隨著壓力的下降,隔膜向“關(guān)閉”方向移動。

② 調(diào)節(jié)過程如下。

發(fā)動機處于靜止?fàn)顟B(tài)時,調(diào)壓閥開啟[圖2-13(a)]。大氣壓力施加在隔膜兩側(cè),即隔膜在彈簧力的作用下處于完全打開的位置。

啟動發(fā)動機時,進(jìn)氣管內(nèi)的真空壓力增加,調(diào)壓閥關(guān)閉[圖2-13(b)]。處于怠速運轉(zhuǎn)或滑行模式時通常會出現(xiàn)這種情況,因為此時不存在泄漏氣體。也就是說隔膜內(nèi)側(cè)也會承受較大的相對真空壓力(與大氣壓力相比)。因此,施加在隔膜外側(cè)的大氣壓力克服彈簧力使閥門關(guān)閉。

在發(fā)動機負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的作用下產(chǎn)生泄漏氣體。來自曲軸箱的泄漏氣體8使施加在隔膜上的相對真空壓力減小。因此壓力彈簧可使閥門開啟,從而吸入泄漏氣體。閥門會一直開啟,直至大氣壓力與曲軸箱真空壓力和彈簧力的合力達(dá)到平衡狀態(tài)[圖2-13(c)]。

產(chǎn)生的泄漏氣體越多,隔膜內(nèi)側(cè)承受的相對真空壓力就越小,調(diào)壓閥開啟程度就越大。這樣可使曲軸箱內(nèi)保持規(guī)定的真空壓力(通常為30mbar)。

(5)密封墊

在金屬部件之間放置一個絕緣密封墊可防止接觸腐蝕。這種情況包括油底殼密封墊和汽缸蓋密封墊,這些密封墊用于將鋁合金油底殼和汽缸蓋與曲軸箱分隔開。

圖解

發(fā)動機的汽缸蓋密封墊有一個密封唇。該密封唇用于防止灰塵和噴水進(jìn)入密封接縫,從而防止接觸到金屬部件(圖2-14)。如果密封墊已損壞,那么汽缸蓋(如果是鋁合金)和曲軸箱(如果是鎂合金)之間很快就會出現(xiàn)接觸腐蝕。密封唇損壞嚴(yán)重時甚至?xí)绊懙矫芊鈮|核心的鋼制部分(圖2-15)。

圖2-14 帶有密封墊凸出物的油底殼密封墊

圖2-15 汽缸蓋密封墊的密封唇

維修提示

進(jìn)行發(fā)動機的螺栓連接時需要特別注意。取下螺栓連接件后必須立即吹干螺紋孔,以免因冷卻液造成腐蝕。

圖解

重新安裝螺栓前也要完全吹干螺紋孔,避免以后在曲軸箱材料和螺栓之間形成接觸腐蝕(圖2-16)。

圖2-16 吹干螺紋孔

(6)汽缸蓋

① 汽缸蓋功能 汽缸蓋對發(fā)動機運行特性(如輸出功率、轉(zhuǎn)矩和尾氣排放特性、耗油量和噪聲等特性)有決定性影響。發(fā)動機正時控制幾乎都在汽缸蓋內(nèi)進(jìn)行。

汽缸蓋需要完成以下任務(wù):

a. 吸收作用力;

b. 固定氣門機構(gòu);

c. 固定換氣通道;

d. 固定火花塞;

e. 固定冷卻液和潤滑油輸送通道;

f. 構(gòu)成汽缸上限;

g. 向冷卻液散熱;

h. 固定附屬總成和傳感器。

② 結(jié)構(gòu) 隨著發(fā)動機的不斷開發(fā),汽缸蓋的設(shè)計結(jié)構(gòu)變化很大。汽缸蓋的形狀在很大程度上由其包括的相關(guān)部件決定。

汽缸蓋的形狀主要受到以下因素影響:

a. 氣門的數(shù)量和位置;

b. 凸輪軸的位置和數(shù)量;

c. 火花塞的位置和數(shù)量;

d. 換氣通道的形狀。

氣門機構(gòu)方案對汽缸蓋形狀的影響最大。為了提高發(fā)動機功率、減小污染物排放量和耗油量,換氣必須盡可能有效且靈活,容積效率必須較高。

為了在這些方面進(jìn)行優(yōu)化,過去主要進(jìn)行改進(jìn)頂置氣門、頂置凸輪軸、4氣門技術(shù)等來實現(xiàn)。

進(jìn)氣和排氣通道流量較大時也可以提高換氣效率。對汽缸蓋提出的另一個要求是要具有盡可能緊湊的結(jié)構(gòu)。如果再考慮到用于氣門間隙補償或盡量減小摩擦的元件、燃燒室形狀以及火花塞位置,所以汽缸蓋結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的。

維修提示

在直接噴射式發(fā)動機上和一些進(jìn)氣管噴射式發(fā)動機上汽缸蓋中還裝有噴嘴。噴嘴的位置也會影響到燃燒是否充分。這一點同樣適用于汽缸蓋內(nèi)裝有噴嘴的進(jìn)氣管噴射式發(fā)動機。

在4氣門汽缸蓋上可以將火花塞布置在燃燒室頂中心,這有助于縮短燃燒室內(nèi)的火焰行程。但是,隨著氣門數(shù)量的增加,汽缸蓋結(jié)構(gòu)也變得很復(fù)雜。批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中還有每個汽缸配有3個或5個氣門的汽缸蓋。跑車中甚至有6氣門汽缸蓋。

③ 燃燒室頂 汽缸蓋作為汽缸的頂部構(gòu)成了燃燒室頂。它與活塞幾何因素一起決定了燃燒室的形狀。燃燒室是由活塞、汽缸蓋和汽缸壁圍成的空間。

圖解

圖2-17(a)中整個燃燒室都位于活塞內(nèi),圖2-17(b)所示的燃燒室分布在活塞和汽缸蓋內(nèi),圖2-17(c)所示的布置方式非常有利,因為其油氣混合氣可以非常有效地環(huán)繞火花塞流動。

圖2-17 4氣門汽缸蓋的不同燃燒室類型

維修提示

相對于燃燒室體積而言燃燒室表面較小,因此熱力學(xué)損耗較少。氣門傾斜角度最大可達(dá)25°。

(7)曲軸

曲軸由一個單一部件構(gòu)成,但可以分為多個不同的部分。主軸承軸頸位于曲軸箱內(nèi)的軸承內(nèi)。

圖解

如圖2-18所示,連桿軸承軸頸或曲柄軸頸與曲軸通過曲柄臂連接起來。曲柄軸頸和曲柄臂的這部分也稱為曲柄。

圖2-18 發(fā)動機曲軸

1—扭轉(zhuǎn)減振器的固定裝置;2—用于驅(qū)動機油泵的齒輪;3—主軸承軸頸(曲柄軸頸);4—連桿軸承軸頸;5—輸出端;6—平衡重塊;7—油孔;8—正時鏈輪;9—曲柄臂

連桿軸承軸頸與曲軸軸線之間的距離決定了發(fā)動機的行程。連桿軸承軸頸之間的夾角決定各汽缸的點火間隔。曲軸轉(zhuǎn)動整整2圈或720°后,各汽缸均點火一次。

該角度稱為曲柄軸頸偏置或曲柄角度,根據(jù)汽缸數(shù)、結(jié)構(gòu)形式(V 型或直列發(fā)動機)和點火順序計算得出。其目的是獲得盡可能平穩(wěn)、均勻的發(fā)動機運行狀態(tài)。

曲軸內(nèi)有幾個油孔,這些油孔為連桿軸承提供機油。油孔從主軸承軸頸通向連桿軸承軸頸,并通過主軸承座與發(fā)動機機油回路連接在一起。

平衡重塊用于平衡圍繞曲軸軸線的慣性力,從而使發(fā)動機平穩(wěn)運行。

(8)連桿

在曲軸傳動機構(gòu)中,連桿負(fù)責(zé)連接活塞和曲軸。活塞的直線運動通過連桿轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動。此外,連桿還要將燃燒壓力產(chǎn)生的作用力由活塞傳至曲軸上。

作為一個加速度很大的部件,連桿的重量直接影響發(fā)動機的工作效率和運行平穩(wěn)性。

圖解

如圖2-19所示,梯形連桿小連桿頭的橫截面呈梯形。就是說,在小連桿頭處由連桿軸端部向連桿端部逐漸變細(xì)。

圖2-19 連桿

1—油孔;2—小連桿頭內(nèi)的滑動軸承;3—連桿;4—連桿內(nèi)的軸瓦;5—連桿蓋內(nèi)的軸瓦;6—連桿蓋;7—連桿螺栓

這樣一方面可以進(jìn)一步減輕重量,因為節(jié)省了未承受負(fù)荷一側(cè)的材料,而承受負(fù)荷一側(cè)則為整個軸承寬度。此外還能縮小活塞銷孔間距,這意味著活塞銷彎曲度較低。

另一個優(yōu)點是可以取消小連桿頭內(nèi)的油孔,因為機油通過滑動軸承的傾斜沿滲入。由于省去了油孔,因此也避免了對該側(cè)軸承強度造成的不利影響。這又可使該側(cè)連桿結(jié)構(gòu)更窄小。這樣不僅可以減輕重量,還能節(jié)省活塞空間。

(9)活塞

活塞將燃燒產(chǎn)生的氣壓轉(zhuǎn)化為運動。活塞頂?shù)男螤顚旌蠚獾男纬捎袥Q定性影響。活塞環(huán)負(fù)責(zé)燃燒室嚴(yán)密密封和控制汽缸壁上的油膜。

圖解

如圖2-20所示,活塞的主要部分包括活塞頂、帶有火力岸的活塞環(huán)部分、活塞銷座和活塞裙。活塞環(huán)、活塞銷和活塞銷卡環(huán)也是活塞總成的一部分。活塞頂構(gòu)成了燃燒室的下部。在汽油發(fā)動機上可以采用平頂、凸頂或凹頂活塞。

圖2-20 活塞

1—活塞頂;2,6—氣環(huán);3—活塞銷;4—活塞裙;5—刮油環(huán)

維修提示

活塞裙是現(xiàn)代活塞變化最明顯的部分。活塞裙負(fù)責(zé)使活塞在汽缸內(nèi)直線運行。只有與汽缸之間的間隙足夠大時,才能完成上述任務(wù)。但是這個間隙會因連桿偏移而引起活塞擺動,這種情況稱為活塞二次移動。這種二次移動會影響活塞環(huán)的密封性和耗油量,而且還會導(dǎo)致活塞發(fā)出噪聲。許多參數(shù)都有利于活塞保持直線運行,例如活塞裙的長度、活塞裙形狀和裝配間隙。

(10)活塞環(huán)

活塞環(huán)通常有三個用于固定活塞環(huán)的環(huán)形槽,活塞環(huán)的作用是防止漏氣和漏油(密封)。活塞環(huán)岸位于環(huán)形槽之間。位于第一個活塞環(huán)上方的環(huán)岸稱為火力岸。一套活塞環(huán)通常包括兩個氣環(huán)和一個刮油環(huán)。

活塞環(huán)是金屬密封環(huán),負(fù)責(zé)執(zhí)行以下任務(wù):密封燃燒室,使之與曲軸箱隔開;從活塞向汽缸壁導(dǎo)熱;調(diào)節(jié)汽缸套的油膜。

為了完成上述任務(wù),活塞環(huán)必須緊靠在汽缸壁和活塞環(huán)形槽的側(cè)沿上。活塞環(huán)的徑向彈簧力使活塞環(huán)靠在汽缸壁上。刮油環(huán)通常由一個附加彈簧進(jìn)一步支承。

活塞環(huán)在其環(huán)形槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。這是因為換側(cè)時側(cè)向力作用在活塞環(huán)上。此時活塞環(huán)的轉(zhuǎn)速很高,轉(zhuǎn)速大概最高可達(dá)到100r/min。這種換側(cè)作用可以清除環(huán)形槽上的沉積物,此外還能防止活塞環(huán)切口磨入汽缸套內(nèi)。

① 氣環(huán) 氣環(huán)用于確保盡可能沒有燃燒氣體從燃燒室經(jīng)過汽缸壁與活塞之間的間隙進(jìn)入曲軸箱內(nèi)。只有這樣,燃燒過程中燃燒室內(nèi)才能產(chǎn)生足夠壓力,以使發(fā)動機達(dá)到設(shè)計功率。在壓縮行程階段,沒有氣環(huán)也無法達(dá)到點火所需的壓縮程度。

② 刮油環(huán) 刮油環(huán)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)汽缸壁上的油膜。它們將汽缸壁上多余的潤滑油刮掉并確保這些機油不會燃燒。因此,刮油環(huán)也決定了發(fā)動機的機油消耗量。

圖解

① 矩形環(huán)是在普通運行條件下使用的帶有矩形橫截面的氣環(huán)。通常還使用桶面環(huán)。

② 錐面環(huán)的運行表面呈錐形,錐面向上逐漸縮小。這樣可以縮短啟動時間。錐面環(huán)也是氣環(huán),但具有刮油環(huán)的作用。

③ 由于內(nèi)倒角矩形環(huán)的橫截面不對稱,因此安裝時會使其呈碟形。因此與汽缸壁的運行表面呈錐形。這種氣環(huán)與錐面環(huán)一樣,也具有輔助刮油的作用。

④ 鼻形環(huán)和鼻形錐面環(huán)既是氣環(huán)又是刮油環(huán)。這些活塞環(huán)的底部都有一個小槽口。鼻形錐面環(huán)的運行表面呈錐形。

⑤ 開槽油環(huán)通過兩個運行表面上較高的表面壓力實現(xiàn)其刮油作用。環(huán)壁上的開槽有助于刮下的潤滑油回流。在帶有管狀彈簧的開槽油環(huán)上,通過一個圓柱形螺旋彈簧(管狀彈簧)提高表面壓力和接觸面積。位于鑄鐵或鋼制活塞環(huán)圓形或V形固定槽內(nèi)的彈簧使整個環(huán)壁均勻受力,因此這種活塞環(huán)結(jié)構(gòu)靈活性較大。

⑥ 雙倒角環(huán)與開槽油環(huán)相似。兩個運行表面的倒角可以進(jìn)一步提高表面壓力,從而達(dá)到更好的刮油效果。雙倒角環(huán)也可以采用帶有管狀彈簧的結(jié)構(gòu)。

⑦ VF系統(tǒng)是一個三件式鋼帶刮油環(huán)。它由兩個鋼片和一個鋼制隔離彈簧構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)特別適用于較薄的活塞環(huán)。兩個鋼片彼此獨立徑向移動有助于提高刮油效果。

各種活塞環(huán)見圖2-21。

圖2-21 活塞環(huán)

1—矩形環(huán);2—桶面環(huán);3—錐面環(huán);4—內(nèi)倒角矩形環(huán);5—鼻形環(huán);6—鼻形錐面環(huán);7—開槽油環(huán);8—帶有管狀彈簧的開槽油環(huán);9—雙倒角環(huán);10—帶有管狀彈簧的雙倒角環(huán);11—VF系統(tǒng)(三件式鋼帶刮油環(huán))

(11)雙質(zhì)量飛輪

在帶有手動變速箱的車輛上,發(fā)動機燃燒過程的周期性會使傳動系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。這將使變速箱和車身發(fā)出異響。為避免影響舒適性,很多車采用了雙質(zhì)量飛輪(如大眾捷達(dá)、寶來等)。

圖解

雙質(zhì)量飛輪將傳統(tǒng)飛輪的質(zhì)量塊一分為二。一部分繼續(xù)用于補償發(fā)動機慣量;另一部分負(fù)責(zé)提高變速箱慣量,從而使共振范圍明顯低于正常運轉(zhuǎn)。

兩個非剛性連接的質(zhì)量塊通過一個彈簧/減振系統(tǒng)連接起來。次級質(zhì)量塊與變速箱之間不帶扭轉(zhuǎn)減振器的離合器從動盤負(fù)責(zé)分離和接合。

與發(fā)動機相連的飛輪質(zhì)量塊承受發(fā)動機的不平穩(wěn)運動時,在發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變的情況下,與變速箱相連的質(zhì)量塊速度保持不變。雙質(zhì)量飛輪的功能見圖2-22。

圖2-22 雙質(zhì)量飛輪的功能

圖解

由于以非剛性連接兩個質(zhì)量塊,因此可在臨界發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)消除變速箱噪聲。但有一個限制條件:振動質(zhì)量塊的慣性力矩越大,共振程度以及與其相關(guān)的轉(zhuǎn)矩峰值就越大。采用雙質(zhì)量飛輪時,啟動和關(guān)閉發(fā)動機時尤為明顯。使用附加減振單元(盤形彈簧)可有效防止共振時過載。

但在正常運行狀態(tài)下(發(fā)動機運轉(zhuǎn)時)該減振單元不起作用,此時通過彈簧減振器消除發(fā)動機的扭轉(zhuǎn)振動。

雙質(zhì)量飛輪的構(gòu)造見圖2-23。

圖2-23 雙質(zhì)量飛輪的構(gòu)造

1—蓋罩;2—次級飛輪;3—蓋板;4—密封隔膜;5—弧形減振彈簧;6—齒圈;7—主飛輪;8—輪轂凸緣;9—擋板

(12)凸輪軸

凸輪軸控制換氣過程和燃燒過程。其主要任務(wù)是開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門。凸輪軸由曲軸驅(qū)動,其轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速之比為1∶2,即凸輪軸轉(zhuǎn)速只有曲軸轉(zhuǎn)速的1/2,這可以通過鏈輪傳動比實現(xiàn)。凸輪軸相對于曲軸的位置也有明確規(guī)定。但最新的發(fā)動機已不再采用固定傳動比方式,而是可以進(jìn)行可變調(diào)節(jié),如寶馬發(fā)動機VANOS系統(tǒng)。

圖解

凸輪軸傳感器也可能安裝在凸輪軸上。維修時需要用于安裝專用定位工具的雙平面軸頸3和用于裝配時頂住凸輪軸的扳手寬度面4。發(fā)動機凸輪軸見圖2-24。

圖2-24 發(fā)動機凸輪軸

1—軸頸和用于軸向?qū)虻闹雇泼妫?—凸輪軸傳感器的參考基準(zhǔn);3—用于安裝專用定位工具的雙平面軸頸;4—用于裝配時頂住凸輪軸的扳手寬度面;5—凸輪;6—軸頸

(13)搖臂、壓桿和挺桿

搖臂、壓桿或挺桿負(fù)責(zé)將凸輪運動傳給氣門,因此這些部件也稱為傳動元件。傳動元件沿凸輪輪廓移動,直接或間接(以一定傳動比)傳遞運動。

① 搖臂 搖臂是一種間接驅(qū)動的氣門機構(gòu)。搖臂支承在軸的中部。凸輪軸位于搖臂下方的一端。

② 壓桿 壓桿也是采用間接傳動方式的氣門機構(gòu)部件。

圖解

壓桿的慣性矩和剛度在很大程度上取決于壓桿的結(jié)構(gòu)形式。滾子式氣門壓桿見圖2-25。

圖2-25 滾子式氣門壓桿

1—用于隨凸輪移動的滾針軸承滾子;2—用于支承HVA元件的半球;3—壓在氣門上的操作面

使用滾子式氣門壓桿時,凸輪運動通過一個滾動軸承滾子而非滑動面?zhèn)鬟f。與滑動面壓桿或桶狀挺桿氣門機構(gòu)相比,這種結(jié)構(gòu)可減小摩擦,尤其是在對降低耗油量有較大影響的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。但是,減小摩擦?xí)黠@降低針對凸輪軸扭轉(zhuǎn)振動的減振作用,這對鏈條傳動機構(gòu)有影響。

③ 挺桿 挺桿是進(jìn)氣門和排氣門的直接傳動裝置,它不改變凸輪的運動或傳動比。這種直接傳動裝置始終具有很高的剛度,移動質(zhì)量相對較小且所需安裝空間較小。挺桿用于傳遞直線運動,其導(dǎo)向部件位于汽缸蓋內(nèi)。

a. 桶狀挺桿。桶狀挺桿采用桶狀結(jié)構(gòu),以倒置方式靠在氣門桿端部。

為確保凸輪接觸面均勻磨損,桶狀挺桿應(yīng)能旋轉(zhuǎn)。為此可使凸輪相對于桶狀挺桿稍稍偏移(朝凸輪軸軸線方向),桶狀挺桿的接觸面略呈球形,這樣可使凸輪與挺桿之間的接觸點在整個運動過程中更接近桶狀挺桿表面的中心。因為此時杠桿作用較小,所以可減小桶狀挺桿的傾斜趨勢,從而可將氣門接觸面的磨損程度降至最低。但是,球面弧度也會影響氣門行程曲線以及凸輪與桶狀挺桿之間的摩擦力。

b. 室式挺桿。室式挺桿可以達(dá)到相當(dāng)高的球面弧度,因此減少了凸輪和挺桿接觸點的移動距離。

圖解

與桶狀挺桿不同,室式挺桿不能旋轉(zhuǎn)。有一個導(dǎo)向凸臺用于防止挺桿旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機的室式挺桿見圖2-26。

圖2-26 發(fā)動機的室式挺桿

1—球形接觸面;2—室式挺桿;3—導(dǎo)向凸臺

(14)機械式氣門間隙調(diào)節(jié)

采用機械式氣門間隙調(diào)節(jié)裝置時,只有在氣門關(guān)閉狀態(tài)下氣門桿與氣門操縱裝置之間存在間隙時,才能確保所需的氣門密封效果。由于氣門間隙隨發(fā)動機溫度變化而變化,因此必須將該間隙調(diào)節(jié)到足夠大的程度。

氣門間隙過大會產(chǎn)生令人不舒適的噪聲以及造成磨損加劇的沖擊負(fù)荷。

維修提示

氣門間隙影響發(fā)動機正時時間,從而影響發(fā)動機功率、行駛性能、耗油量和廢氣排放量。

氣門間隙過大會縮短正時時間,即氣門延遲開啟、提前關(guān)閉。

氣門間隙過小會延長正時時間,即氣門提前開啟、延遲關(guān)閉。

(15)帶有導(dǎo)向件和彈簧的氣門

① 帶有導(dǎo)向件和彈簧的氣門 見表2-1。

表2-1 帶有導(dǎo)向件和彈簧的氣門

② 氣門座 氣門座承擔(dān)隔開燃燒室與氣道的作用。此外,熱量也通過此處從氣門傳至汽缸蓋。氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時,氣門座表面與汽缸蓋氣門座圈靠在一起。氣門座表面的寬度沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),氣門座表面較窄時可改善密封效果,但會削弱散熱能力。

通常情況下,承受較小負(fù)荷的進(jìn)氣門座比承受高負(fù)荷的排氣門座窄。氣門座寬度為1.2~2.0 mm。確保氣門座位置正確非常重要。

圖解

氣門座位于氣門頭外緣時,氣門承受的機械負(fù)荷過高。氣門座過于靠內(nèi)時,外緣散熱效果不佳,而且開啟截面面積減小。

氣門座角度是指氣門座與一個垂直于氣門桿的(理論)平面之間的夾角。密封效果和磨損情況也取決于氣門座角度。對于進(jìn)氣門來說,氣門座角度還會影響新鮮空氣進(jìn)氣量,從而影響混合氣形成過程。

氣門座的位置見圖2-27。

圖2-27 氣門座的位置

1—氣門座圈;2—氣門座表面

③ 氣門導(dǎo)管 氣門導(dǎo)管用于確保使氣門位于氣門座的中心并通過氣門桿將氣門頭處的熱量傳至汽缸蓋。為此需要在導(dǎo)向孔與氣門桿之間留有最佳間隙量。間隙過小時,氣門容易卡住。間隙過大時會影響散熱效果。最好留出盡可能小的氣門間隙。

維修提示

為確保氣門正常工作,氣門導(dǎo)管與氣門座圈之間的中心偏移量必須保持在公差范圍內(nèi)。中心偏移過大會使氣門頭彎向氣門桿,這可能會造成構(gòu)件過早損壞,還可能會導(dǎo)致泄漏、影響熱傳遞效果和增加耗油量。

氣門導(dǎo)管以壓配合方式安裝在汽缸蓋內(nèi)。氣門導(dǎo)管不得伸入排氣通道內(nèi),否則會因溫度較高而導(dǎo)致導(dǎo)管變寬,燃燒殘余物可能會進(jìn)入氣門導(dǎo)管內(nèi)。

④ 氣門鎖夾 氣門鎖夾負(fù)責(zé)連接氣門彈簧座和氣門。連接方式分為夾緊式和非夾緊式。

圖解

采用夾緊式連接[圖2-28(a)]時,安裝后兩部分氣門鎖夾之間留有一定的間隙,因此氣門夾緊在氣門鎖夾之間,以防止其旋轉(zhuǎn)。

圖2-28 夾緊式和非夾緊式氣門鎖夾

1—氣門彈簧座;2—非夾緊式氣門鎖夾;3—夾緊式氣門鎖夾;4—氣門桿

這種夾緊式氣門鎖夾尤其適用于轉(zhuǎn)速很高的發(fā)動機。

采用非夾緊式連接[圖2-28(b)]時,處于安裝狀態(tài)下的兩部分氣門鎖夾相互支承。

⑤ 氣門彈簧 氣門彈簧負(fù)責(zé)以可控方式關(guān)閉氣門,就是說必須確保氣門隨凸輪一起運動,以使其即使在最高轉(zhuǎn)速時也能及時關(guān)閉。此外,其作用力也必須足夠大,以防止氣門關(guān)閉(又稱氣門跳動)后振動。氣門開啟時,氣門彈簧必須防止氣門與凸輪脫離。

圖解

標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式為對稱圓柱彈簧。這種彈簧的螺距在彈簧兩端是對稱的且螺旋直徑保持不變。在彈簧壓縮過程中,簧圈部分接觸可使彈簧特性曲線產(chǎn)生階躍性變化(彈簧壓縮程度越大,彈簧力越大)。

氣門彈簧結(jié)構(gòu)形式見圖2-29。

圖2-29 氣門彈簧結(jié)構(gòu)形式

1—圓柱形、對稱式氣門彈簧;2—圓柱形、非對稱式氣門彈簧;3—錐形氣門彈簧;4—半錐形氣門彈簧

2.1.2 發(fā)動機維修拆解與裝配

(1)汽缸蓋維修

圖解

圖2-30汽缸蓋裝配示意圖中,前面標(biāo)記“●”的零部件是不可重復(fù)使用的。

圖2-30 汽缸蓋裝配示意圖

① 汽缸蓋的拆解

a. 拆卸氣門桿蓋。

圖解

如圖2-31所示,從汽缸蓋上拆下氣門桿蓋。注意,按正確的順序擺放拆下的零件。

圖2-31 拆卸氣門桿蓋

b. 拆卸進(jìn)氣門。

圖解

如圖2-32所示,用 SST(專用工具)和木塊壓縮(用專用工具向下壓氣門彈簧)并拆下氣門座圈鎖片。注意,按正確的順序擺放拆下的零件。

圖2-32 拆卸進(jìn)氣門

拆下彈簧座圈、氣門彈簧和氣門。注意,按正確的順序擺放拆下的零件。

維修提示

拆卸進(jìn)氣門和排氣門的操作程序一致。

c. 拆卸氣門桿油封。

圖解

如圖2-33所示,用尖嘴鉗拆下油封,在拆卸油封時,旋轉(zhuǎn)地往外拔就能很輕松地拆下,不要用很大勁。

圖2-33 拆卸氣門桿油封

d. 拆卸氣門彈簧座。

圖解

如圖2-34所示,用壓縮空氣和磁棒,吹入空氣以拆下氣門彈簧座。

圖2-34 拆卸氣門彈簧座

② 汽缸蓋的檢查

a. 檢查汽缸蓋平面度。

圖解

如圖2-35所示,使用精密直尺和測隙規(guī),測量汽缸體和歧管接觸面的翹曲度。汽缸體側(cè)極限差值在0.05mm內(nèi)。

圖2-35 檢查汽缸蓋平面度

如果翹曲度大于最大值,則更換汽缸蓋。

b. 檢查汽缸蓋是否破裂。

圖解

如圖2-36所示,用染色滲透法檢查進(jìn)氣口、排氣口以及汽缸體表面是否有裂紋。如果有裂紋,則更換汽缸蓋。

圖2-36 檢查汽缸蓋是否破裂

c. 檢查凸輪軸軸向間隙。

圖解

如圖2-37所示,安裝凸輪軸,來回移動凸輪軸的同時,用百分表測量軸向間隙。最大軸向間隙一般為0.15mm。

圖2-37 檢查凸輪軸軸向間隙

如果軸向間隙大于最大值,則更換凸輪軸殼。如果止推面損壞,則更換凸輪軸。

d. 檢查凸輪軸油膜間隙。

圖解

如圖2-38所示。

圖2-38 檢查凸輪軸油膜間隙

① 清潔軸承蓋和凸輪軸軸頸。

② 將凸輪軸放到凸輪軸殼上。

③ 將塑料間隙規(guī)擺放在各凸輪軸軸頸上。

④ 測量塑料間隙規(guī)最寬處。最大油膜間隙極限值為0.085~0.09mm。

如果油膜間隙大于最大值,則更換凸輪軸。如有必要,更換汽缸蓋。

e. 檢查壓縮彈簧。

圖解

如圖2-39所示。

圖2-39 檢查壓縮彈簧

①使用游標(biāo)卡尺,測量氣門彈簧的自由長度。例如新威馳1ZR-FE發(fā)動機彈簧自由長度為53.36mm。

如果自由長度不符合規(guī)定,則更換氣門彈簧。

② 用鋼角尺測量氣門彈簧的偏移量。最大偏移量為1.0mm。

如果偏移量大于最大值,則更換氣門彈簧。

(2)汽缸體維修

a. 拆卸帶連桿的活塞分總成。

圖解

如圖2-40所示,用鉸刀去除汽缸頂部的所有積炭。

圖2-40 拆卸帶連桿的活塞分總成(一)

圖解

如圖2-41所示,檢查并確認(rèn)連桿和連桿蓋上的裝配標(biāo)記相互對準(zhǔn)以確保正確裝配。

圖2-41 拆卸帶連桿的活塞分總成(二)

注意,連桿和連桿蓋的裝配標(biāo)記是為了確保正確安裝。

圖解

如圖2-42所示,用力矩扳手均勻松開2個螺栓。

圖2-42 拆卸帶連桿的活塞分總成(三)

圖解

如圖2-43所示。

圖2-43 拆卸帶連桿的活塞分總成(四)

① 用2個已拆下的連桿蓋螺栓,通過左右搖動連桿蓋拆下連桿蓋和下軸承。

注意,保持下軸承插入連桿蓋。

② 從汽缸體的頂部推出活塞、連桿總成和上軸承。

注意,使軸承、連桿和連桿蓋連在一起。按正確的順序擺放活塞和連桿總成。

b. 安裝曲軸上止推墊圈。

圖解

如圖2-44所示,① 使機油槽向外,將2個止推墊圈安裝到汽缸體的3號軸頸下方。

圖2-44 安裝曲軸上止推墊圈

② 在曲軸止推墊圈上涂抹發(fā)動機機油。

c.安裝曲軸。

圖解

如圖2-45所示,①在上軸承上涂抹發(fā)動機機油,并將曲軸安裝到汽缸體上。

圖2-45 曲軸安裝(一)

② 在下軸承上涂抹發(fā)動機機油。

③ 檢查數(shù)字標(biāo)記,并將軸承蓋安裝到汽缸體上。

④ 在軸承蓋螺栓的螺紋上和軸承蓋螺栓下涂抹一薄層發(fā)動機機油。

圖解

如圖2-46所示,暫時安裝10個主軸承蓋螺栓。

圖2-46 曲軸安裝(二)

圖解

如圖2-47所示,標(biāo)記2個內(nèi)軸承蓋螺栓并以此為導(dǎo)向,用手插入主軸承蓋,直到主軸承蓋和汽缸體間的間隙小于5mm。

圖2-47 曲軸安裝(三)

圖解

如圖2-48所示,① 用塑料錘輕輕敲擊軸承蓋以確保正確安裝。

圖2-48 曲軸安裝(四)

② 安裝曲軸軸承蓋螺栓。

特別注意:主軸軸承蓋螺栓的緊固要分兩步完成。

d. 活塞的安裝。

圖解

如圖2-49所示,使活塞朝前標(biāo)記朝前,用活塞環(huán)壓縮器將相應(yīng)標(biāo)號的活塞和連桿總成壓入汽缸內(nèi)。

圖2-49 活塞的安裝

特別注意:

① 將連桿插入活塞時,不要使其接觸機油噴嘴。

② 使連桿蓋與連桿的標(biāo)號相匹配。

2.1.3 發(fā)動機機械故障

(1)正時鏈機構(gòu)維修

維修導(dǎo)讀

以大眾EA888二代發(fā)動機為例(如邁騰1.8TSI),來執(zhí)行正時鏈機構(gòu)拆卸和安裝的重要事項和操作程序。

① 凸輪軸正時鏈機構(gòu)部件及裝配示意見圖2-50。

圖2-50 凸輪軸正時鏈機構(gòu)部件及裝配示意

1,5,7—螺栓;2—鏈條張緊器(處于彈簧壓力下在拆卸之前必須用定位銷);3—正時鏈張緊軌;4,14—導(dǎo)向螺栓;6—控制閥;8—墊圈;9—軸承橋;10,13—凸輪軸正時鏈的滑軌;11—凸輪軸殼罩;12—凸輪軸正時鏈(拆卸前用彩色筆標(biāo)記轉(zhuǎn)動方向);15—鏈輪

② 拆卸和安裝凸輪軸正時鏈機構(gòu)步驟及注意事項見表2-2。

表2-2 拆卸和安裝凸輪軸正時鏈機構(gòu)步驟及注意事項

③ 平衡軸正時鏈機構(gòu)

a. 平衡軸正時鏈機構(gòu)部件及裝配示意見圖2-51。

圖2-51 平衡軸正時鏈機構(gòu)部件及裝配示意

1,10—螺栓;2—平衡軸;3—平衡軸管;4—鏈條張緊器;5—汽缸體;6—平衡軸;7—O形環(huán);8—支承軸銷;9,17—鏈輪;11—帶墊圈螺栓;12—正時鏈滑軌;13—導(dǎo)向螺栓;14—張緊軌;15,19—導(dǎo)向螺栓;16—正時鏈;18—滑軌

b. 拆卸和安裝平衡軸正時鏈機構(gòu)步驟及注意事項見表2-3。

表2-3 拆卸和安裝平衡軸正時鏈機構(gòu)步驟及注意事項

④ 拆卸和安裝進(jìn)氣凸輪軸的平衡軸步驟及注意事項見表2-4。

表2-4 拆卸和安裝進(jìn)氣凸輪軸的平衡軸步驟及注意事項

(2)正時皮帶機構(gòu)拆裝和校對

圖解

如圖2-52所示,現(xiàn)在比較主流的大眾EA211系列1.4TSI發(fā)動機已經(jīng)不再使用正時鏈條,正時機構(gòu)及凸輪軸驅(qū)動使用皮帶,按廠家要求,正時皮帶每隔90000千米需要更換一次。

圖2-52 正時皮帶機構(gòu)

1)找一缸“上止點”

圖解

將曲軸轉(zhuǎn)到 “上止點”位置的方法:

① 如圖2-53所示,將用于密封氣缸體 “上止點”孔的鎖定螺栓擰出,順時針旋轉(zhuǎn)曲軸,使曲軸轉(zhuǎn)過一缸上止點270°左右。

圖2-53 找一缸“上止點”位置空

② 將專用工具T10340以30N?m的扭矩擰到氣缸體上并擰到底。 將曲軸沿順時針方向轉(zhuǎn)動,至限位位置。圖2-54所示為找一缸上止點的專用工具T10340。

圖2-54 找一缸上止點的專用工具

維修提示

專用工具栓T10340頂在曲軸側(cè)壁,它只能在發(fā)動機轉(zhuǎn)動方向上鎖定曲軸于上止點的位置上。

2)拆卸正時皮帶重要程序和注意事項

圖解

① 用專用工具T10340將曲軸定位于上止點的位置。凸輪軸也應(yīng)位于上止點。檢查方法:如圖2-55所示,在進(jìn)氣和排氣凸輪軸的后端,不對稱的卡槽必須位于過圓心的水平中心線的上方。

圖2-55 進(jìn)氣凸輪軸上止點位置

② 拆下曲軸皮帶輪,將專用工具(尼龍塊)放在曲軸正時皮帶輪前端,并用曲軸螺栓壓緊工具和曲軸正時皮帶輪,防止曲軸正時皮帶輪錯位。

③ 拆下正時皮帶前的曲軸前罩蓋、凸輪軸罩蓋、中間罩蓋。

④ 拆下凸輪軸后端的罩蓋及水泵。

圖解

⑤ 當(dāng)凸輪軸位于上止點,即在凸輪軸的后端不對稱的卡槽位于過圓心的水平中心線上方時,如圖2-56所示,裝入凸輪軸鎖專用工具T10477, T10477必須能很容易裝入安裝位置,并用螺栓箭頭所示擰緊,這樣凸輪軸被固定在上止點位置了。

圖2-56 裝入凸輪軸鎖專用工具

維修提示

不能用強行沖擊的方法安裝專用工具T10477,否則將損壞零件。

圖解

⑥ 如圖2-57所示,用專用工具T10172/2和T10172擰松進(jìn)氣凸輪軸皮帶輪的固定螺栓1,并用同樣方法擰松排氣凸輪軸皮帶輪的固定螺栓,此兩螺栓都松開一圈。

圖2-57 使用專用工具

注意:松此兩螺栓的反作用力,必須由專用工具T10172/2和 T10172承受,不能使凸輪軸鎖專用工具T10477受力,否則將損壞工具和零件。

圖解

⑦ 如圖2-58所示,松開螺栓1,用30mm梅花扳手或?qū)S霉ぞ逽W30-T10499松開偏心張緊輪2。

圖2-58 松開偏心張緊輪

⑧ 將齒形皮帶從凸輪軸上拆下。

3)裝配正時皮帶重要程序和注意事項

圖解

① 用專用工具T10340將曲軸定位于“上止 點”位置,用凸輪軸鎖專用工具T10477將凸輪軸固定在上止點位置。

② 更換凸輪軸皮帶輪固定螺栓,并將其擰上,但不要擰緊,使凸輪軸皮帶輪能在凸輪軸上轉(zhuǎn)動,但不能晃動。

③ 安裝張緊輪,如圖2-59所示,使張緊輪的凸耳必須嵌入在汽缸蓋的鑄造孔內(nèi),張緊輪的固定螺栓用手?jǐn)Q緊。

圖2-59 張緊輪安裝

④ 如圖2-60所示,按下列順序裝上齒形皮帶:曲軸齒形皮帶輪、張緊輪、排氣凸輪軸皮帶輪、進(jìn)氣凸輪軸皮帶輪、中間輪導(dǎo)向輪。

圖2-60 在輪上按順序裝上齒形皮帶

⑤ 安裝曲軸前罩蓋。

4)檢查正時重要程序和注意事項

① 拆下用于定位曲軸“上止點” 位置的專用工具 T10340,拆下用于固定凸輪軸上止點位置的凸輪軸鎖專用工具T10477。

② 曲軸沿發(fā)動機轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)3 圈+270°,將專用工具T10340以30N·m的扭矩擰到汽缸體上并擰到底。 再將曲軸沿順時針方向轉(zhuǎn)到限位位置,現(xiàn)在曲軸處于上止點。如果凸輪軸鎖專用工具T10477能夠很容易地安裝到凸輪軸的止點位,并能用螺栓箭頭所示方向輕易地擰到底,則正時調(diào)整正確。

③ 如果凸輪軸鎖專用工具T10477無法順利安裝,則配氣相位不合格,必須重新調(diào)整配氣相位。

④ 如果正時調(diào)整正確,則拆下用于定位曲軸“上止點” 位置的專用工具T10340,再拆下用于固定凸輪軸上止點位置的凸輪軸鎖專用工具T10477。

⑤ 用專用工具T10172/2和T10172將凸輪軸皮帶輪的固定螺栓1、2擰緊至最終的規(guī)定擰緊力矩。

(3)發(fā)動機故障

圖解

如圖2-61~圖2-63所示,汽缸蓋解體發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣門錐面附著積炭很厚,進(jìn)氣歧管及汽缸蓋進(jìn)氣部位附著一層硬質(zhì)光滑積炭。發(fā)動機進(jìn)氣門錐面硬質(zhì)積炭過多,冷車啟動時壓縮混合氣,在進(jìn)氣門與氣門座圈縫隙漏出,造成汽缸壓力過低,夏季中午溫度很高或熱車時積炭軟化,氣門密封良好,引起冷機發(fā)動機不能啟動、熱機發(fā)動機啟動及工作正常。

圖2-61 進(jìn)氣門積炭,排氣門良好

圖2-62 進(jìn)氣門與氣門座圈有積炭

圖2-63 進(jìn)氣歧管(進(jìn)氣道)積炭

圖解

如圖2-64~圖2-68所示,將進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣門、汽缸蓋進(jìn)氣道部位硬質(zhì)積炭清除,然后用清洗劑清洗。

圖2-64 清除氣門上的積炭

圖2-65 清洗積炭

圖2-66 清洗后的進(jìn)氣道(一)

圖2-67 清洗后的進(jìn)氣道(二)

圖2-68 清洗后的進(jìn)氣道(三)

維修提示

① 如果空氣濾清器濾芯被嚴(yán)重污染或滲透,污物顆粒和液體可能會進(jìn)入進(jìn)氣歧管內(nèi)。這將導(dǎo)致發(fā)動機受損,功率不足。

② 使用原裝空氣濾清器濾芯。

③ 安裝進(jìn)氣軟管時請使用無硅潤滑脂。

④ 檢查連通至空氣濾清器濾芯的進(jìn)氣通道上是否有污物。 如果發(fā)現(xiàn)有污物,應(yīng)從空氣濾清器罩上清除掉。

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