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曲柄连杆机构与配气机构


北京切诺基吉普车发动机的挺柱为液力挺柱,采用液力挺柱的目的是为了消除气门传动链中的间隙即气门间隙,同时也可减少配气机构工作时的噪音.因此采用液力挺柱的发动机的配气机构不用调整气门间隙。液力挺柱的组成如图2-20所示,它由挺柱体1、柱塞10、柱塞回位弹簧2、单向阀5、单向阀座3、6、单向阀弹簧4、柱塞盖8、限流阀9和弹簧卡环7等零件组成。在挺柱体1中装有柱塞弹簧2和柱塞10,在柱塞10的上方压入限流阀9和柱塞盖8,在柱塞回位弹簧2的作用下,使柱塞10压向上方,其最上位置由弹簧卡环7来限制,在柱塞10的下方有单向阀5,由单向阀弹簧4将单向阀5压向上方,而单向阀弹簧4保持在单向阀座3中,柱塞10和挺柱体1上有进油孔11,与缸体上的主油道相通,机油从主油道流入进油孔11,充满柱塞内腔和下面的空腔。

液力挺柱的工作原理参看图2-21。当气门关闭时,柱塞回位弹簧2使柱塞10、柱塞盖8紧紧地压在推杆上,通过摇臂使气门间隙消失(参看图2-21左图)。当挺柱体1被凸轮推举向上运动时,推杆作用在柱塞盖8和柱塞10上的反作用力,力图使柱塞10克服柱塞弹簧2的力而相对于挺柱体1向下运动,于是柱塞1O下部空腔内的油压迅速增高,使单向阀5关闭,由于下部空腔内的机油不可压缩,整个挺柱如同一个刚体一样上升,通过摇臂压缩气门弹簧使气门打开,保证了必要的气门升程(见图2-21右图)。当油压很高时,会有少许机油经柱塞10和挺柱体1之间的配合间隙中渗漏,不影响正常工作,还可对柱塞10进行润滑(见图2-21右图)。同样,在气门受热膨胀时,气门杆会变长,通过摇臂和推杆,将柱塞盖8和柱塞10压向下方,与挺柱体1作轴向相对运动,柱塞8下部空腔内的油压也会升高,同样也保证了气门热胀时不会留有气门间隙。

当气门开始关闭或冷却收缩时,柱塞10所受压力减小,柱塞回位弹簧2的作用使柱塞10向上运动,同时柱塞10在向上运动时,柱塞10下部空腔容积增加,压力减小,出现真空度,在一定的真空度作用下,单向阀5打开,机油便通过进油口从单向阀5流入柱塞10的下腔,部分机油从空心推杆向上运动,润滑推杆以上部件(见图2-21左图),使柱塞10的下腔始终充满机油。

柱塞和挺柱体是精密偶件,拆装后和其他件不能彼此调换。液力挺柱结构比较复杂,加工精度要求高,但采用液力挺柱之后,不仅不必调整气门间隙,而且发动机在运转时整个配气机构噪音比较小,一般载重车上用得较少,但在较高级的轿车上应用较多。

液力挺柱为可淬铸铁制造,与凸轮的接触面为半径0.889mm的球面,凸轮在宽度上有一个0.048-0.063mm的斜度,加上在同一缸两个凸轮中心线距离比相对应地挺柱中心线距离短2×1.96mm,这样液力挺柱在凸轮作用下,不仅作上下往复运动,而且还可转动,可以使挺柱磨损均匀。

推杆为一空心的细长杆。

(三)配气相位

配气相位是以上、下止点为基准,用曲轴转角来度量的进、排气门开始开启和关闭终了的时刻。北京切诺基吉普车发动机的配气相位是进气门上止点前12°开启,下止点后78°关闭;排气门下止点前56°开启,上止点后34°关闭;进气和排气的持续角均为270°,气门重叠角为46°。[TOP]


三、曲柄连杆机构和配气机构的拆装与检查维修

(一)拆卸、检查与维修

1.气缸盖和配气机构

1)拆下空气滤清器和PCV阀模压软管;拆下汽油泵上的油管;转动燃油管并从气门室罩的密封圈上拆下PCV阀,去掉所有的真空和空气软管。

2)拆下进、排气歧管的固定螺栓进而拆下进、排气歧管,废弃进气歧管垫片。

3)拆下气门室罩上的固定螺母,用油灰刀或剃刀刀片破坏密封胶,把气门室罩从气缸盖上拆下(87型以后的车辆可直接拿下气门室罩)。在没有完全破坏密封胶前不要向上撬气门室罩,否则会破坏气门室罩,在螺孔旁边的气门室罩上,有规定的撬动位置,如图2-22所示。

4)拆掉配气机构的所有摇臂过桥和枢轴总成的螺栓,拆卸时要交替地松动螺栓以免损坏过桥。拆下过桥、枢轴和相应的摇臂(参看图2-19),将零件依次放好。拆火花塞。

这时可检查测量凸轮的升程,如图2-23所示。在推杆上端安装一个百分表1,在百分表1测头和推杆3之间用一根橡胶套管2联接。转动曲轴使凸轮的基圆部分处于气门挺柱的下面(即推杆在最下面的位置)时将百分表1调整到零位,这时再转动曲轴直到推杆在最上面的位置,记录百分表1上指示出的移动距离,该距离即凸轮升程,应为6.73mm。

5)拆下推杆。拆下气缸盖螺栓,取下缸盖和缸垫。彻底地对气缸盖和气缸体的加工表面进行清洗,清除所有的填料和密封胶,并清除燃烧室和活塞顶的积碳(参看图2-7),用直尺和厚薄规检查气缸盖和气缸体配合表面的不平度,缸盖和缸体配合表面的不平度为0.03mm/25mm~0.05mm/152mm。

6)利用挺柱吸杆通过缸体上的推杆开口,拆下挺柱,并按拆卸顺序放好。

7)使用气门弹簧钳压缩气门弹簧,将气门锁片取下,然后取出气门弹簧座、气门弹簧和气门及挡油圈,将气门依次放好,如图2-24所示。

清除燃烧室、气门口、气门杆和气门头部以及气门导管的积碳。检查燃烧室和气门口的损坏情况,并顺便检查缸盖上各个冷却液通道密封面的损坏情况。

检查气门的烧伤、损坏和变形。检查气门杆部的擦伤和弯曲,更换损坏的气门。

使用气门研磨机研磨进、排气门,按图2-17所示留有0.787mm的余量,否则应更换气门。检查气门杆部,如果端部有磨损,可对其表面和侧面进行重修,但加工量不能超过0.25mm。

可在气门导管孔内装一个尺寸合适的导杆,用精修磨石对气门座进行研磨使其达到光滑,如果需要,应使用有锥度的磨石,以使气门座获得规定的宽度,规定的宽度为1.02-1.52mm,可用百分表测量气门座的最大径向跳动,不得超过0.0635mm。气门要进行维修或挡油圈损坏,都必须更换挡油圈。

要检查气门导管与气门杆之间的间隙,正常的问隙应是0.02-0.07mm。检查方法如下:

首先用洗涤剂和硬毛刷清洗气门导管孔,然后采用简单的方法测量其间隙。把气门安装在气门导管内,并使之刚好离开气门座,用百分表测量气门杆的横向位移量,该位移量即是气门杆与气门导管之间的间隙,如图2-25所示。如果测量的间隙超过了规定的范围,那么就要扩大气门导管孔,选用较大尺寸的气门杆。气门导管孔的内径尺寸为mm,与气门杆的正确配合间隙应为0.02-0.07mm,气门杆部直径应为mm,如果间隙超过了允许范围,则说明要扩大气门导管孔,可用专门的气门导管扩钻进行扩孔,气门导管扩孔钻尺寸如表2-1所示。气门杆的尺寸有加大0.076mm和加大0.381mm两种尺寸。

2.气缸体

1)从缸体上拆下水泵和汽油泵,利用专用工具拆下扭转减振器和皮带轮,如图2-26所示。拆下风扇和皮带轮毂总成以及风扇护风圈。拆下正时链盖密封圈,如图2-27所示。

表2-1气门导管扩孔钻尺寸

工具

孔扩大的尺寸

专用工具1

0.127mm

专用工具2

0.203mm

专用工具3

0.381mm

专用工具4

8mm

8mm为钻的尺寸

2)拆下正时链壳盖,如图2-28所示。拆时注意正时链张紧器和偏导块。从曲轴上拆下挡油圈,拆下凸轮轴固定螺栓,把链轮和正时链作为一个总成拆下,如图2-29所示。

3)拆下凸轮轴

检查凸轮轴凸轮凸起部分的磨损情况;轴颈的不均匀磨损形式和粗糙度;轴承的磨损情况;分电器驱动齿轮的磨损。

4)切断机油盘两侧衬垫端部凸舌,拆下机油盘、垫片和油封。彻底清洗机油盘和发动机缸体的密封表面。拆下正时链张紧器,如图2-30图2-31所示。从缸体上拆下机油泵总成和衬垫。

5)拆下连杆轴承盖和轴瓦,并按顺序放好,轻轻向上敲击连杆,使活塞连杆总成向上顶起并取出,这时要特别注意连杆螺栓不要划伤曲轴轴颈和气缸壁。

6)拆下曲轴的主轴承盖和轴瓦,按编号依次放好,拆后主轴承油封,拆曲轴和上半轴瓦,检查曲轴的擦伤。

7)使用缸径测量仪或内径千分尺测量所有的缸径。在缸筒的顶部附近与缸体正交处和缸筒底部测量缸径,反复测量几次,然后用大直径减去小直径确定锥度,缸筒锥度不得超过0.025mm。将测量仪转120°重复上述步骤,再转动120°重复测量以确定椭圆度,椭圆度不得超过0.025mm。

8)如果椭圆度和锥度超过最大极限,就必须重新镗气缸,并进行珩磨,直到与超大尺寸的活塞配合为止。珩磨时可用一可调试珩磨头对缸筒进行精修,珩磨时要以较快的速度上下往复移动磨头,磨头往复一个来回为一个行程,每个气缸珩磨不要超过十个行程,应在缸壁上产生均匀的成60°角的交叉磨痕,最后用清洁的热水溶剂清洗缸壁,并在缸壁上涂一层机油,用不起毛的擦布擦干净。

3.活塞连杆组

1)如果有必要用活塞销导向器及手动压力机将活塞销从连杆和活塞中压出,如图2-32所示。

2)检查活塞销和连杆上的活塞销孔上有无裂纹和毛刺,已经用过的和从连杆上拆下来的活塞销不能使用。从活塞和连杆上拆下活塞销后,清洗、干燥活塞销座孔,更换活塞销。

3)用活塞环钳拆下活塞环。

(二)组装

1.活塞连杆组

1)在距气缸筒顶部58.725mm位置上测量气缸直径,由于活塞裙部是椭圆形的,长轴垂直于销轴方向,故测量活塞外径时应测量与销轴中心线垂直处进行,如图2-33所示。测量的缸径和活塞直径之差,即是活塞和气缸壁之间的间隙,此间隙应为0.025-0.051mm。

2)仔细的去除活塞中所有环槽中的积碳,油环槽上的回油孔和活塞销座凸台也必须清洁,不得加工环槽和环岸,这样会改变活塞环与环槽的间隙,破坏环的配合。把活塞环按图2-34所示的方法放入活塞环槽中,用厚薄规测量环侧间隙,在槽内转动活塞环,环必须能自由地沿着槽作圆周运动。活塞环的侧隙要求如表2-2所示。

表2-2活塞环的侧隙和端隙

名称

侧隙(mm)

端隙(mm)

第一气环

0.043-0.081(0.043最佳)

0.25-0.64

第二气环

0.043-0.081(0.043最佳)

0.25-0.64

油环

0.020-0.030(0.030最佳)

0.25-0.64

将活塞环放入气缸中,用倒置的活塞将活塞环推至下止点处,在环的两端用厚薄规测量端隙,如图2-35所示,端隙要求如表2-2所示。

3)用清洁的机油润滑活塞和活塞环,安装活塞环。安装油环的上、下钢片不必使用工具,先装油环衬簧,再装油环上、下钢片。用活塞安装钳安装气环,安装时要将向上的标记朝上,各环之间的端隙要错开(参看图2-13)。

4)用活塞销引导器,使用手板压力机,要求用900ON左右的力压活塞销,注意这时活塞的朝前记号和连杆的喷油孔记号要对应一致。如果几乎不需要用力即将活塞销装入连杆小头内或连杆在活塞销上能横向活动,则必须更换连杆。

2.曲轴

1)连杆轴颈和连杆轴承要经过选配,不同尺寸具有不同的颜色,黄色为标准的,连杆轴颈尺寸减小依次为橙、黑和红色,其颜色标记涂在邻近曲轴末端凸缘各曲拐或平衡块上,标准的连杆轴颈直径为53.21mm-53.23mm,依次减小0.Olmm。黄色的轴瓦为标准轴瓦,黑色轴瓦为减小0.025mm的轴瓦。如果连杆轴颈直径小于53.17mm则为红色,选配减小0.254mm的红色轴瓦,所有减小尺寸的轴瓦必须在下面,而且尺寸差不得超过0.025mm。测量连杆轴承和连杆轴颈之间的间隙时,将活塞连杆总成装入气缸中,再检查连杆上的喷油孔是否正对凸轮轴,活塞顶上的箭头是否指向发动机前端。干燥下轴瓦并装入连杆轴承盖中,在轴承盖中部沿宽度放一根专用的塑料细棒,把连杆轴承盖和连杆安装到连杆轴颈上,用45N·m的力矩进行紧固。在安装连杆轴承盖时,注意将连杆和连杆轴承盖上打印的对应气缸号和记号对准,如图2-36所示。拆掉连杆轴承盖,用专用的测隙规纸封将其刻度对齐被压塑料棒的宽度,宽度对准后,测隙规纸封上显示的数字,即为连杆轴承和连杆轴颈之间的间隙,如图2-37所示。如果间隙不在规定范围内,则要对轴瓦进行选配,每个连杆轴承和连杆轴颈的间隙都要进行测量。如果间隙值正确,就不必更换轴承,把压细棒取出清理干净后即可进行装配,用45N·m力矩紧固,复检力矩为41-47N·m。连杆螺栓为自锁螺栓,不必加其它防松装置,只要按规定力矩拧紧即可自锁防松,但力矩不能过小,否则起不到防松自锁作用,力矩也不能过大,否则会损坏连杆螺栓。一般可连续使用三次,大修后必须更换连杆螺栓。安装好连杆轴承盖之后,还要进行连杆和曲轴轴颈凸缘之间的间隙测量,该间隙称为连杆侧隙,正确的间隙应为0.254-0.482mm,如果侧隙值不在规定范围内,应更换连杆。

2)曲轴的主轴承中,上瓦为提供油道开有沟槽,下辅瓦是平滑的。为了得到规定的间隙0.025-0.064mm(优选0.051mm),每一对轴瓦都得经过挑选,以适应其相应的轴颈。在生产中,用不同的颜色对轴瓦进行标记,表示不同的尺寸,颜色涂在轴瓦的边缘处,黄色为标准轴瓦,尺寸依次减小为黑、绿、红色,黑色为比标准轴瓦减小0.025mm的轴瓦,绿色为比标准瓦减小0.051mm的轴瓦,红色为比标准轴瓦减小0.254mm的轴瓦。曲轴的各主轴颈也用颜色标记来表示轴颈的直径,颜色涂在每个邻近后部凸缘的曲臂上,最后一道主轴颈的颜色涂在曲轴后凸缘上,标准尺寸为黄色,尺寸依次减小为橙、黑、绿和红色。标准曲轴主轴颈的直径63.49-63.50mm,以标准尺寸依次减小到橙、黑和绿色,直径依次减小约0.Olmm,最小是红色,主轴颈直径为63.24-63.25mm。

为了得到规定的间隙,可以把不同尺寸的上、下轴瓦配对使用,更换一片轴瓦时,必须全部轴瓦在顶部(缸体上)作上轴瓦用,或全部轴瓦在底部(主轴承瓦盖上)作下轴瓦用,这样才能保证曲轴主轴承的同心度,且尺寸差不能超过0.025mm。例如用标准尺寸的上轴瓦时,下轴瓦可用标准尺寸也可用减小0.025mm的下轴瓦,上、下轴瓦尺寸差不得超过0.025mm。

擦掉轴瓦和曲轴主轴颈外露部分的油,用专用的细塑料圆棒沿轴瓦宽度放好,安装主轴承盖,用108N·m的力矩紧固,安装主轴承盖时,注意从前到后的依次编号和记号如图2-38所示。拆掉一个主轴承盖,用测连杆轴承与连杆轴颈的间隙相同的方法测量主轴承与主轴颈的间隙(参见图2-37)。一次测量一个主轴承与主轴颈之间的间隙,其余的主轴承盖应保持紧固状态,所有的主轴承与主轴颈的间隙应在0.025-0.064mm之间(0.05lmm最佳)。如果测量的间隙非常大(0.089mm),上轴瓦为标准瓦不动换下轴瓦尺寸为减小0.025mm,这时间隙变成了0.076mm,仍不能满足要求;如果同时换一对减小0.025mm尺寸的上、下瓦,那么间隙变成了0.064mm,虽然符合要求,但其间隙为其规定值的上限,仍不理想,如果这时将上轴瓦换成减小0.025mm,下轴瓦换成减小0.051mm,则间隙变成了0.051mm,不仅满足了要求,并且最佳。

如果没有专用的细塑料圆棒,上述的间隙测量则无法进行。这时可采用以下方法:标准主轴颈直径为63.49-63.50mm,将曲轴取下来之后,测量一下曲轴的主轴颈,如果测得主轴颈的直径为63.48mm,说明该主轴颈已磨损了0.01mm,这时上轴瓦为标准轴瓦,下轴瓦可选减小0.025mm,其间隙可减小0.013mm,即可满足要求;如果测得主轴颈直径为63.46mm,说明巳磨损0.03mm,这时上轴瓦可选减小0.025mm,下轴瓦可选减小0.051mm,间隙可减小0.038mm,同样也可满足要求。当然曲轴主轴承间隙变大,可能是主轴颈磨损尺寸变小的原因,也可能主轴承变大,因此采用上述方法更换轴瓦,还要测量一下主轴承的直径,以便进一步判断选择轴瓦的正确性,最后确定选择轴瓦。

如果曲轴所有的主轴颈直径均小于63.4517mm,则应更换曲轴或对曲轴进行光磨,然后选择尺寸均为减小0.254mm的上、下轴瓦。

3)将主轴承盖(连同新换的轴瓦)安装到原来的位置,用108N·m的扭矩紧固。这时应进行曲轴轴向间隙的测量。曲轴的轴向定位装置是曲轴的第二主轴承瓦,为翻边轴瓦。可在与曲轴端部邻近的缸体上安装一个百分表,向前撬动曲轴到尽头,把百分表的推杆置于曲轴的端面,并将指针调整到零位,然后将曲轴向后撬动,注意百分表盘上的指针表示推杆移动的距离,该距离即为曲轴的轴向间隙。正确的曲轴轴向间隙应是0.038-0.165mm(0.051-0.064mm为最佳)。

如果轴向间隙不在规定范围内,应检查曲轴止推面的磨损情况,如果没有明显磨损,应更换止推轴承(注意在最后拧紧之前,前后撬动曲轴,调整止推轴承面使其准确),重新测量轴向间隙,如果间隙仍不在规定范围内,就要更换曲轴。

3.安装凸轮轴和正时链轮

曲柄连杆机构装好以后,用润滑油润滑凸轮轴,安装凸轮轴。安装曲轴、凸轮轴正时链轮,记住安装时要将链轮上的正时标记对准(见图2-39)。

安装凸轮轴链轮固定螺栓和垫片,并用68N·m的力矩紧固螺栓。

注意:检查正时链轮安装是否正确,可转动曲轴到一个适当位置,数两个链轮正时标记之间的正时链销,必须有20个(见图2-40)。

4.固定张紧器

向下转动张紧器控制拉杆到松开位置,即未锁(下)位置,朝着张紧器拉杆方向拉张紧器,并使弹簧压缩。固定张紧器,把拉杆置向锁止(上)位置(见图2-41)。把张紧器装到气缸上,用19N·m的力矩紧固螺栓,把拉杆拨向未锁(下)位置。要保证在安装正时链壳前,张紧器被放松。装挡油圈。

装正时链壳和垫片,用7N·m的力矩紧固链壳螺栓。

安装机油泵。

5.气缸体、气缸盖和配气机构

1)把机油盘密封垫片放到缸体上,多涂上一些专用的密封胶。

安装机油盘,用9N·m的扭矩拧紧螺栓,把后主轴承油封的内侧凸出部涂上油,并小心地装到缸体上,然后用橡皮或塑料锤慢慢地敲打,使与缸体平齐。安装水泵和密封垫,拧紧力矩为18N·m,安装机油滤清器,安装汽油泵及密封垫,用22N·m的扭矩紧固。将曲轴扭转减振器上的键槽同曲轴上的键对准,把减振器装到曲轴上。安装减振器固定垫圈和螺栓,安装扭矩108N·m。安装减振器皮带轮和螺栓,拧紧力矩为27N·m。

将所有的液力挺柱总成浸入机油内,用专用的挺柱吸杆把挺柱安装到原来的孔中。

2)在新换的缸垫两面涂上一层均匀的密封剂,把有“TOP”(朝上)字样的一面朝上进行安装。

安装缸盖按图2-8所示的顺序用115N·m的力矩拧紧螺栓,并用密封剂涂在8号位的双头螺栓上,用102N·m的力矩紧固。

3)彻底地清洗气门杆和气门导管孔,对气门杆进行润滑,将它们安装在原来的气门导管孔内。

把更换后的气门杆挡油圈装在气门杆上,注意如果使用的是超大尺寸的气门杆,则需要用超大尺寸的挡油圈。把气门弹簧和座圈安装到气缸盖上,并用气门弹簧压缩器压缩气门弹簧安装锁片,拆去工具。用榔头从一侧到另一侧轻敲气门弹簧,以保证弹簧在缸盖上正确定位。

安装火花塞,用37N·m的力矩紧固。

把推杆安装到原来位置,保证每个推杆的下端在挺柱柱塞盖的中心位置。

把摇臂、枢轴和过桥安装到原来的位置上。安装过桥螺钉,交替地用26N·m的力矩拧紧过桥螺钉。

把缸盖和气门室罩密封面上的密封剂清除干净,并彻底地清洗缸盖和气门室罩的密封面。沿整个气缸盖密封面,均匀地涂上一层厚约3mm的室温硫化硅橡胶密封剂。

在密封剂凝固前,把气门室罩安装到缸盖上。不要让摇臂或其它气门总成碰到密封剂上。用6.2N·m的力矩紧固气门室罩螺母。

4)安装排气歧管,用手紧固中间的固定螺栓,如图2-42所示。

装进气歧管和垫片,按图2-43所示的顺序用31N·m的力矩,紧固进、排气歧管的螺栓。

安装空气滤清器等附件。[TOP]


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