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76汽车发动机构造与维修(版)教学指南

中等职业学校教案用书<汽车运用与维修专业)

汽车发动机构造与维修

<第2版)

教案指南

丁鸣朝主编

朱军主审

课件制作冯玉芹

76汽车发动机构造与维修(版)教学指南

Publishing House of Electronics Industry

北京 BEIJING

前言

76汽车发动机构造与维修(版)教学指南

为了配合《汽车发动机构造与维修》课程的教案,体现教材的编写特色,更好地为读者服务,编写了此教案资料。教案资料内容有三个部分:

第一部分是教案指南,包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教案建议、教案时间分配。

第二部分是电子教案,采用PowerPoint课件形式。教师可以根据不同的教案要求按需选取和重新组合。

第三部分是习题答案,给出了每道习题的详细解答过程。

限于编著者水平,教案资料中有错误或不妥之处,敬请读者给予批评指正。

编者

2009年6

《汽车发动机构造与维修》教案指南

一、课程的性质与任务

《汽车发动机构造与维修》是中等职业学校汽车运用与维修专业的主干专业课程之一,目的是培养发动机维修方面的应用型人才。

本课程在专业基础课“机械视图”、“汽车材料”、“机械基础”等之后开设,学生基本具备了一定的专业基础知识和钳工基本操作能力。因此本课程注意了与前面课程的衔接,重点讲解汽车发动机维护与修理的内容。着重于发动机各部分的结构特点、维修工艺、故障的诊断与排除实际操作能力的学习和训练,并照顾到由于日益发展的电子控制技术在发动机上的应用而引发的电控系统故障诊断思路的培养,为学生承担汽车发动机维护和一般小修技能打下良好的基础。

二、课程的目的和要求:

通过本课程的学习,学生应能够了解汽车发动机各部分的结构特点、作用原理、熟悉拆装要领,掌握维修方法以及故障诊断与排除的思路和能力。具备正确使用发动机维修作业中常用机具、设备、量具、仪器仪表的能力。

三、各章节课程内容、教案要求及教案建议:

第1章发动机的拆装、分解与装配

本章主要讲解的是发动机总成拆装注意事项;发动机总成从车上拆下的操作步骤;将发动机总成安装到车上的要点和发动机总成分解为零件以及将零件组装为总成的操作规范。

由于当代汽车发动机普遍采用了电子控制装置,电子线路多而复杂,如果维修过程中操作不当,往往会造成新的人为故障。因此,本章要求学生在学习和实训中必须养成严格遵守操作规范、文明生产的良好习惯。为了给下面的故障诊断与排除打下良好的基

础,本章还介绍了大众系列车型专用检测仪的基本知识和大众系列帕萨特汽车故障码含义、查找及排除方法。具体内容如下:

一、课程内容

1.发动机总成的拆卸和安装:从车上拆装发动机总成的操作应规

范,避免因拆装不当而造成人为故障。

<1)拆装发动机总成的注意事项:大修发动机时,应将发动机从车体上吊下后才能开展修理工作。拆卸时,必须遵守操作规范。本章以国产奥迪、帕萨特轿车为例,介绍大众系列车型从车上拆下发动机总成的操作要领。

<2)从车上拆下发动机总成的操作步骤:不同车型的发动机,从车架上拆下的方法也不同。以帕萨特轿车为例,从车上拆下发动机时可按以下具体操作步骤进行作业:首先要查取车载收录机代码。关闭点火开关,拆下蓄电池搭铁线。之后再拆卸发动机罩和油底壳护板、动力转向系统相关部件等外部零件,排放发动机冷却液等工作液。再拆卸各电气线路、拆下起动机、前排气管等附件。最后将发动机和变速器顶起,拆下发动机和变速器下部的连接螺栓,将发动机与变速器分开。拆下发动机上部左、右两边支承的固定螺母。用小吊车将发动机缓缓吊出。

<3)将发动机总成安装到车上的操作要点:将发动机安装到车上时应按拆卸的相反顺序予以安装,但要注意一次性锁止螺母不可重复使用。连接螺栓的拧紧力矩及顺序一定要符合规定要求。

2.发动机总成分解为零件和零件的装配:严格遵守发动机总成的分解和装配工艺规范,正确装配发动机是保证发动机维修质量良好的重要环节。

<1)发动机总成分解为零件的基本常规:发动机总成分解为零件通常分三步进行:首先放出机油,拆下发动机外表上的附属设施;其次拆下发动机本体的各组合件;最后对各组合件进行分解。分解工作的好坏将直接影响发动机的修理质量和修理速度,因此在拆卸时,应充分考虑到拆卸后的修理和装配工作。

本部分介绍了发动机总成分解为零件的每一个操作程序详细操作要点及注意事项,并结合图解给予说明。

<2)发动机零件组装的基本要求:发动机的装配工作是发动机修理过程中的一个重要环节。它每一部分装配质量的好坏,都直接影响着整个发动机的修理质量。因此,应特别注意:A. 保证零件之间的配合要符合其配合公差要求。B.保证零件之间要符合其形状、位置度的公差要求。C. 保证机件各部的清洁、润滑和密封装置良好。在此基础上,遵照教材上给定的操作步骤进行装配,将会正确完成作业内容。

二、教案要求

1.了解汽车维修过程中不按操作规程进行作业可能造成的危害。

2.熟悉将发动机从车上拆下来和装上去的操作要点;掌握其操作规程。

3.熟悉发动机总成分解为零件的操作步骤;通过实操训练,掌握其操作要点。

4.熟悉发动机组装的操作步骤;通过实操训练,掌握其操作要点。

三、教案建议

本课程是一门实践性极强的教案科目,又是学生就业技能中实用操作工程最多的一个大总成。本章又是本课程的基础知识教案部分,建议采用理论实践一体化教案模式。

1.最好先在专业教案室,进行1-4节的现场演示实物教案课。

即在整车现场<最低也需要发动机总成实物),教师对照实

物由上至下,由外及里<可打开的部分)向学生展示发动机

在车上的位置、发动机外部各部件、发动机与相关总成部件

的连接关系,它们各自的名称、并简介其作用等。让学生对

汽车及发动机有一个最初的感性认识。有的学科称之为认知

实习课。

2.如果条件允许,接下来即可上一定学时的拆装实习课。学生分组轮换进行初级的实物现场操作<实物可用修理单位换下

的报废总成、部件)。其目的是让学生通过反复拆装,强化

对发动机主要零部件名称、结构及相对位置关系的认识。并

学会汽车维修常用机具、工具的使用方法;不同规格连接螺

栓其松、紧扭矩、顺序的要求;以及逐步提高其维修操作技

能的熟练程度。

教案过程中一定要注意突破传统以汽车设计、研究、制造为对象的构造课讲解内容及方式。突出我们汽车后市场的“运用与维修”专业特点,结合当代汽车以机、电、液一体化的故障诊断为核心的维修模式,以维修常见作业工程的操作为实践教案的重点,提高学生的维修作业操作技能。本章可使用虚拟教案软件配合课堂教案,以弥补实物的不足。

第2章发动机机体结构与维修

一、课程内容

1.发动机机体组的结构与维修

<1)汽油发动机总成的结构特点:发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、点火系、冷却系和润滑系等组成。汽车上多采用四行程发动机,它将燃料吸入汽缸后,经过压缩、做功、排气完成一个工作循环。本章以奥迪轿车为例说明了汽油发动机总成的结构特点。

<2)柴油发动机总成的结构特点:柴油发动机以其动力性和经济性的优势在汽车上得到普遍应用。本部分以康明斯发动机为例介绍了与汽油机的区别。

<3)汽缸体的结构检修:汽缸体是发动机总成的基础零件,也是发动机中形状最复杂、质量最大的零件。汽缸体的上半部有圆柱形空腔,是活塞在其中运动的地方,称为汽缸;下半部有支撑曲轴主轴承座及轴承盖。汽缸体上还制有冷却液循环的水套和供润滑油通过的油道。发动机总成的绝大多数零配件通过螺栓与汽缸体相连。汽缸体的修理是发动机修理的重要组成部分。汽缸体的密封性检查——水压实验是发动机大修检验的重点检测工程;缸体平面度检测、汽缸磨损规律及检测方法、汽缸修理尺寸的确定等均为汽缸体修理的主要作业内容。特别是修理加工后的检验检测和湿式缸套的装配等更是本部分的重点教案内容。

2.汽缸盖及汽缸垫的结构与检修:

<1)汽油机汽缸盖、汽缸垫的结构与检修:汽缸盖的结构取决于发动机的类型,汽油机汽缸盖裂纹的检修、翘曲变形的检测方法及标准、修理方法及要求。汽缸垫的结构及安装要求。

<2)柴油机汽缸盖、汽缸垫的结构与检修:柴油机汽缸盖裂纹的检修、翘曲变形的检测方法及标准、修理方法及要求。汽缸垫的结构及安装要求。

二、教案要求

1.了解汽油发动机和柴油发动机缸体、缸盖一般结构;熟悉典型的直列、V型排列汽缸体的特点;

2.熟悉缸体缸盖的检验、检测内容及方法;

3.能正确使用千分尺、量缸表、刀口尺等量具,测量准确。

三、教案建议

1.本章应侧重于修理工艺中常用量具的选用方面,可以找一些磨损严重的汽缸或汽缸套,让学生练习量出其最大磨损直径。

2.实训中要特别注意量具的脆弱部位,一定要向学生明确指出,如果稍不留神,将造成精密量具的不可挽回的损坏。

3.因为当前传统的搪缸修理已不多用,所以可不实操,但汽缸磨损测量是不可缺少的工程。特别是一些边远地区,汽缸修理工艺还有一定市场,所以此部分内容还应向学生介绍。

4.汽缸盖上的一些如换导管、换镶气门座圈等检修工程,可放在配气机构讲。

第3章曲轴连杆机构的结构与维修

一、课程内容

1.活塞连杆组的结构与检修:活塞连杆组是在高温、高压、高转速条件下运动的零件,活塞、活塞环、活塞销衬套是发动机总成磨损最快的零部件,应了解它们的结构和检修。

<1)活塞的结构和活塞的磨损:活塞由顶部、头部和裙部三部分组成。顶部的形状与选用的燃烧室形状有关;头部由环槽和环岩岸

组成,活塞环装在环槽内;因为在气体压力的作用下,活塞环对环槽单位面积的压力很高,所以活塞磨损较严重的部位是活塞环槽。活塞裙部的作用是引导活塞在汽缸内做往复运动并承受侧压力。裙部虽与缸壁接触,但单位压力不高,润滑条件又较好,所以磨损速度较慢。发动机是否需要大修,主要取决于活塞与汽缸壁的磨损程度。

<2)活塞的选配:发动机大修时,应根据汽缸修理尺寸选配与汽缸同级的活塞。并注意:同一台发动机上,应选用同一厂家成组的活塞,确保其材料、性能、重量、尺寸一致;同一组活塞的直径差应不超过0.02mm。要准确测量活塞与汽缸壁之间的间隙,保证在规定范围之内。

<3)活塞环的结构与检测:活塞环可分为气环和油环两种。气环的功能是密封与散热;油环则是用来在汽缸表面涂上一层均匀的油膜,并将多余的润滑油刮去,以防止润滑油窜入汽缸燃烧,同时油环也起着密封的作用。活塞环使用寿命比汽缸使用寿命要短。因此,在两次大修之间,应进行一次换环保养,以改善发动机的动力性和经济性。发动机大修时,应选用与汽缸、活塞同一级别的活塞环。活塞环装用前应仔细检验其端隙、侧隙和背隙,如不符合要求应予以修理;还要检查其弹力、漏光度等指标。

<4)活塞销的结构与检修:活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷,且润滑条件较差,为使其强度高、表面耐磨并减小往复惯性力,通常采用较好的钢材,制成空心短管形状,经渗碳热处理提高表面硬度。发动机在使用中,如发现活塞销磨损<包括活塞销孔和

连杆铜套的磨损)而引起敲击声时,可以通过更换活塞销来恢复其技术状态。由于活塞销与销座的配合为过渡偏紧,所以装配时,应将活塞在水或油中加热至80~100℃后,用拇指将活塞销推入座孔中。

<5)连杆的结构与检修:连杆由大头、小头和杆身组成。小头的孔内装有青铜衬套与活塞销连接,当衬套磨损超过使用限度时,应按修理尺寸进行小头衬套的镗削或铰削。大头通过连杆轴承与曲轴的连杆轴颈相连接,连杆轴承磨损将会使发动机机油压力降低,产生异响,严重时将造成烧瓦、抱轴的严重后果,必须及时更换连杆轴承。由于工作中承受气体压力和往复惯性力产生的交变载荷,易使杆身产生弯曲和扭曲;因此在维修时,应对连杆进行认真地检查与校正。

<6)活塞连杆组的组装:活塞连杆组的零件经检验合格后,即可进行组装。组装时应注意各零件要彻底清洁,配合部位涂以润滑油,仔细观察各零件的装配标记,避免装错方向。

2.曲轴飞轮组的结构与检修

<1)曲轴的结构与检修:曲轴是将发动机动力向外输出的主要零件。前端,装有驱动凸轮轴的正时齿轮,后端凸缘上装有飞轮,曲柄臂连接着主轴颈和连杆轴颈,为了抵消离心力,在曲轴臂上配有平衡重。为了使润滑油从主轴承流入连杆轴承,在曲轴中还开有油道。发动机在工作中,曲轴由于受力和工作条件复杂,除轴颈磨损外,还会出现曲轴的弯曲、扭曲变形,裂纹或折断等损伤。因此在

修理曲轴时,必须进行检验,查明曲轴有无裂纹、变形及磨损程度如何。针对损伤进行修理。常见修理作业为轴颈磨削与选配轴承。

<2)飞轮的结构与检修:飞轮的作用是贮存发动机作功行程的能量,供其他行程保证曲轴的旋转。轮缘上压装有一个齿圈用于起动发动机。飞轮常见的损伤是齿圈的磨损、缺齿及离合器摩擦片接触的工作面磨损和起槽。可翻转齿圈和修磨工作面。

3.曲轴连杆机构常见故障的检查与排除

<1)曲轴连杆机构常见异响的判断:传统的异响判断方法是:耳听、眼看、实验加思考。现代诊断则借助于发动机不解体综合检测仪,通过异响和振动的相位、频率、振幅等进行判断。主要有:活塞敲缸响、活塞销响、连杆轴承响、曲轴轴承响、正时链条响等的诊断与排除。

<2)汽缸压缩压力不足的检查与排除:此工程是发动机维修中经常进行的作业。可用传统的汽缸压力表进行测量,也可用发动机综合检测仪通过测量启动电流来检测。还可以借助汽缸漏气量检测仪来判断具体的泄露位置,便于准确排除。

<3)曲轴连杆机构常见的故障实例:飞轮和压盘磨损造成离合器打滑故障;活塞烧顶,产生异响故障;

二、教案要求

1.了解发动机活塞的结构和常见损伤,掌握活塞选配的原则;掌握活塞裙部的正确测量位置和测量方法;熟悉活塞与汽缸壁的配合间隙标准;了解配合原理;熟悉缸壁间隙的两种不同的检测方

法,掌握外径千分尺和量缸表的正确使用方法,并熟悉用厚薄规拉力测量缸壁间隙的方法;

2.了解活塞换的结构、类型及作用;熟悉活塞环的常见损伤;掌握活塞环的更换时机和正确选配活塞环;掌握活塞环检修与拆装的工艺;

3.了解活塞销的作用和结构;熟悉活塞销的选配原理;熟悉活塞销与活塞销座孔配合要求,掌握活塞销与活塞销座孔、活塞销与连杆衬套配合的修理工艺要求;

4.了解连杆的作用、结构特点;熟悉连杆常见损伤的检查与修复;掌握活塞连杆组装配工艺及要求;

5.了解曲轴的作用,熟悉曲轴的结构;熟悉曲轴损伤的检验、检测与修复方法;熟悉曲轴轴承和连杆轴承的损伤,掌握轴承的选配、修理、装配和检测的操作方法;

6.了解飞轮的结构,熟悉飞轮的检修;掌握飞轮的装配与动平衡实验;

7.掌握曲柄连杆机构常见故障的诊断与排除方法。

三、教案建议

本章是发动机总成机械部分零部件维修工程较多的章节之一。因此,其主要零部件的维修工艺应详细讲解,让学生反复练习,使之熟能生巧,显现其技能功底。本章有大量的零件检测内容,最好能再对汽车维修常用量具的结构、使用注意事项、尺寸读数规则等知识,给予复习和强化训练;对零件的形位公差、尺寸公差等也应

适当予以复习,使学生能更快投入实质性的技能训练中去,以便取得更好效果。

1.要求学校具备汽车发动机机械修理常备实验室,除应有发动机总成及主要零部件外,还应配备足够数量的常用量具、修理工具如与发动机型号相符的活络绞刀、连杆校正器、V型支架等。2.本章和下一章均为修理工艺性强的章节,需让学生利用现场实物反复练习才能达到技能要求。如果实在受条件限制。也要利用现在已经上市的教案软件进行声像教案;也可以找到对口学校共享实习资源。

3.也可与本地区汽车维修企业协商学生定期或不定期到单位实习。

第4章配气机构的结构与维修

一、课程内容

1.配气机构气门传动组的方式、结构与检修:配气机构的作用是按需要开闭各缸的进、排气门,使可燃混合气或空气进入汽缸。由气门组和气门传动组两部分构成。气门传动组由凸轮轴、正时齿轮、挺柱、摇臂、摇臂轴等主要零件组成。

<1)配气机构气门传动组件的结构特点:当代汽车多采用顶置式气门及顶置凸轮轴布置形式。其传动组件也由齿轮传动、转向链传动进而发展为齿形带传动。无论采用哪一种形式,在拆装过程中最重要的一点就是牢记其装配位置或装配记号。齿轮传动的曲轴正时

齿轮和凸轮轴正时齿轮上的标记一定对正;链或皮带装配也一定看清楚正时标记。

<2)凸轮轴的结构与检修:凸轮轴由驱动气门开闭的凸轮、各道支撑轴颈和用以驱动分电器或机油泵等装置的齿轮等构成。其中各凸轮的外廓形状、升程及其基圆技术参数对发动机使用性能影响很大。维修时除检测凸轮轴轴颈磨损、径向跳动外,应测量各凸轮技术状况。

2.气门组的结构与检修

<1)气门的结构与检修:气门分为头部和杆部。靠头部的工作面与气门座的开合来达到使汽缸密封或充气的目的。为了提高充气量,当代汽车采用多气门结构,一个汽缸有4或5个气门。为了提高动力性和经济性,有些汽车发动机采用可变配气相位结构,气门升程可依据需要而变化。

<2)气门座的结构与检修:气门座接触面一般制成45°的锥形和气门工作面接触。气门座的工作面磨损变宽或者烧蚀出现斑点、凹陷时,应进行镶座铰削或修磨。

<3)气门导管的结构与检修:气门导管是气门的运动导向,并为气门杆散热。气门杆与导管磨损后间隙增大,将影响气门下落时中心线的位置,使气门摇摆不稳。同时导管内容易积炭,加剧气门杆的磨损,润滑与积炭的胶合物还可能使气门卡死。因此当气门杆与导管磨损至一定程度时,应检修气门导管。

<4)气门弹簧的结构与检修:气门弹簧借其张力克服气门关闭过程中气门及其传动件因惯性力而产生的间隙,保证气门与气门座紧密贴合,防止气门在发动机振动时发生跳动,破坏气门的密封性。有些发动机采用每个气门上安装两个弹簧,以避免气门共振。有的采用不等螺距气门弹簧,安装时注意方向。气门弹簧的自由长度及在规定压缩长度内的相应压力,应符合原厂规定。

<5)气门组的安装与检验:安装气门油封时,应使用套筒式的专用工具,油封一定要压到位。气门装入时最好用塑料薄膜罩住杆后端,避免毛刺划伤油封。安装气门弹簧时,应将弹簧密封圈一端朝向汽缸盖。

3.配气相位与配气机构异响的检修

<1)配气相位:进排气门的实际开闭时刻叫配气相位,通常用相对于上下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。为保证进气充足、排气干净,现代发动机气门的开启和关闭时刻不是活塞处在上、下止点的时刻,而是提前开启、延迟关闭一定的曲轴转角,从而改善进、排气状况,提高发动机功率。

<2)可变配气相位控制机构的结构与检修:可变配气相位控制机构,可以使发动机在高速运转时改变气门开启时间和升程,并由ECM电控组件控制,同时也可以改变高速时进、排气门开启的“重叠时间”,使发动机在高速范围由于可变配气相位的作用输出更大的功率。广州本田F23A1发动机可变配气相位控制机构中有高速凸轮、低速凸轮和次凸轮共三个凸轮,维修拆装时应注意它们的位置

及次序不可混乱。可变配气相位控制装置由传感器、控制部分和执行部分组成。当可变配气相位控制机构产生故障时,发动机故障指示灯就会点亮,显示故障码。根据提示可检查电磁阀、压力开关或摇臂等相关部件。

<3)气门间隙的检查与调整:气门间隙指气门杆端部与摇臂之间的间隙,此间隙供气门受热膨胀之用。气门间隙的检查与调整是在气门完全关闭时进行的,调整方法有逐缸调整法和两次调整法两种。此项作业为最常见维修工程。

<4)配气机构异响的检查与排除:配气机构常见的异响故障有气门脚响、气门弹簧响、气门座圈松动响、凸轮轴轴承响、正时齿轮响等。一般根据故障现象,异响规律、异响部位进行分析、判断与排除。

<5)配气机构常见的故障实例:

奥迪100轿车发动机在冷状态和热状态时液压气门挺杆均有异常响声,经判断为使用劣质机油添加剂,使机油变稠变质、流动性差,使液压挺杆供油不足,工作性能差,产生异响。

皇冠轿车5M发动机液压挺杆有单只异响。经分析:一个液压挺杆有噪声,可能是柱塞弹簧被折断或太软;球阀泄漏;柱塞磨损或锁环安装不当。更换损坏的液压挺杆和发动机机油,使液压挺杆响声消除。

奥迪100轿车汽车行驶中发动机动力不足,燃油消耗超标。经检查发现该车气门座超过最大修理尺寸,造成气门关闭不严造成,更换

气门座圈,铰研工作面后,

发动机工作正常,汽车在行驶中动力充足。

帕萨特轿车排气冒蓝烟故障:检查汽缸压力正常,而气门油封损坏。换新油封后故障排除。

二、教案要求

1.了解配气机构的作用、组成和类型;

2.熟悉配气机构齿轮、链轮和齿形带等不同传动的结构特点;掌握它们检修更换的操作要点;

3.熟悉凸轮轴结构,掌握其检测方法及标准;

4.了解液压挺柱<挺杆)的结构及工作原理;熟悉液压挺柱的检查和泄漏实验方法;掌握不解体检查挺柱噪声的方法;了解气门摇臂的结构特点,熟悉气门摇臂检修方法和装配要点;

5.了解不同车型气门的结构特点,熟悉气门的常见损伤,掌握其检验方法和技术标准;了解气门座特点,掌握气门座铰削加工方法,熟练掌握气门与座的密封性检查方法;

6.了解气门导管结构,熟悉其检修、换装工艺,掌握气门杆与导管间隙的检查与判断方法;

7.了解不同车型气门弹簧的结构特点,熟悉气门弹簧的常见损伤,掌握其检验方法和技术标准;