2.2 检修气门传动组（教案）《汽车发动机构造与维修》同步精品课堂（机工版）

《汽车发动机构造与维修》教案 课 题 2.2 检修气门传动组 课 型 理论课 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节课的内容是关于《汽车发动机构造与维修》项目二配气机构构造与维修的任务二检修气门传动组内容，要求学生掌握气门传动组的组成和各零部件的作用，能熟练地拆装气门传动组，掌握气门传动组各零部件的检修方法。选用的教材是由机械工业出版社出版的《汽车发动机构造与维修》。 学情分析 学生对汽车发动机的作用、分类、构造和工作原理已有基础了解。 学习目标 知识目标：掌握气门传动组的作用、组成、类型及正时带式气门传动组各部件的结构；理解配气相位的概念及气门间隙调整的重要性。 能力目标：能够独立完成气门间隙的调整、正时带的检修、凸轮轴的检修及气门传动组的安装；具备分析配气相位对发动机性能影响的能力。 情感目标：培养严谨的工作态度，提高团队协作与沟通能力，增强对汽车维修技术的兴趣与热爱。 学习重难点 重点：气门传动组的组成、类型及正时带式气门传动组各部件的结构；气门间隙的调整方法；正时带的检修流程。 难点：配气相位的理解与应用；凸轮轴的检修技巧及气门传动组的精确安装。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、实物教学法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室、多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 相关知识 1. 介绍气门传动组的作用 气门传动组的作用是在曲轴的驱动下使进、排气门按规定的时刻进行开闭，并保证气门有足够的开度。 2. 展示气门传动组的组成部件 气门传动组由于气门驱动形式和凸轮轴位置的不同，气门传动组的零部件组成差别很大，其主要包括曲轴正时齿轮、正时带(或正时链条)、凸轮轴正时齿轮、凸轮轴、挺柱摇臂和摇臂轴等。 3. 讲解气门传动组的类型 发动机配气机构中气门传动组的类型多种多样，其主要区别在于气门布置形式和数量、凸轮轴布置形式和驱动方式等。 (1)按曲轴和凸轮轴的传动方式分类可分为正时带传动、链条传动和齿轮传动三种类型。现代轿车发动机一般采用正时带传动或链条传动。 (2)按凸轮轴的位置分类可分为凸轮轴上置式(也称为顶置式)、凸轮轴中置式和凸轮轴下置式三种。现代轿车发动机一般采用凸轮轴上置式。 1)凸轮轴上置式(顶置式)气门传动组:凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有推杆，使往复运动的质量大为减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低，因此它适合于高转速发动机。 2)凸轮轴中置式气门传动组:凸轮轴位于气缸体的中部。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。 3)凸轮轴下置式气门传动组:凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。 (3)顶置式气门传动组按凸轮轴的数量进行分类可分为单顶置凸轮轴式和双顶置凸轮轴式两种。 1)单顶置凸轮轴式气门传动组，英文简称SOHC，是通过一根凸轮轴驱使进、排气门动作，其特征为气门和凸轮轴都设置在气缸盖上。凸轮轴由正时链条或正时带驱动，不需要推杆，摇臂和摇臂轴可有可无。 2)双顶置凸轮轴式气门传动组，英文简称DOHC，有两个凸轮轴，其进、排气门分别由各自的凸轮轴控制(气门排成两列)，凸轮轴可以直接驱动气门，也可以通过摇臂间接驱动气门，具有摇臂长度短、质量轻，以及驱动气门的相关部件易于适应高转速等优点。另外，由于进、排气门凸轮轴是彼此相互独立的，所以增大了气门配置的自由度，火花塞可以设置在两根凸轮轴之间，即燃烧室的正中央，因此在现代轿车中得到广泛应用。 4. 分解正时带式气门传动组，介绍正时带、凸轮轴、气门挺柱的结构 正时带式气门传动组分为SOHC和 DOHC发动机，它通过一条正时带(同步带)将曲轴上的正时齿轮和凸轮轴正时齿轮连接起来，由于曲轴正时齿轮上的齿数是凸轮轴正时齿轮上齿数的一半，因此可以保证曲轴旋转2圈，凸轮轴旋转1圈。 1.正时带 正时带内侧有一个一个的橡胶齿牙，它一般用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。由于正时带传动与链传动相比，传动平稳噪声小，不需要润滑、结构简单、传动可靠且制造成本低，因此，在中高速发动机上广泛应用。 2.凸轮轴 (1)作用 凸轮轴的作用是根据发动机工作循环要求，使各缸进、排气门按照配气相位规定的时间开启和关闭。 (2)结构 对于DOHC的发动机，有进气凸轮轴和排气凸轮轴，它主要由各缸凸轮凸轮轴轴颈等组成。 (3)凸轮轴的轴向定位为了防止凸轮轴在工作时轴向窜动，凸轮轴必须有定位装置·般凸轮轴第一轴颈轴承为推力轴承，即控制凸轮轴的第一轴颈上的两端凸肩与凸轮轴承座之间的间隙，，以限制凸轮轴的轴向移动。 (4)凸轮轴的正时定位由于气门的开、闭与活塞的位置有严格的对应关系，因此在凸轮轴正时齿轮上和曲轴的正时齿轮上都有正时标记，在装配曲轴和凸轮轴时，必须先将齿轮正时标记与壳体上的标记对准，然后再安装正时带。以保证正确的配气相位和点火时刻。 3.气门挺柱 (1)作用挺柱的作用是将凸轮的推力传递给推杆或气门杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。挺柱可分为普通机械式挺柱和液。 (2)普通机械式气门挺柱部分经济型轿车发动机配气机构采用普通机械式挺柱，它有筒式(外形与液压式挺柱基本相同)和滚轮式两种结构形式。 (3)在中、高级轿车的发动机上普遍采用液压挺柱 。液压挺柱的结构故不需要预留气门间隙，也没有气门间隙的调整装置。液压挺柱压挺柱的长度能自动调整，由挺柱体、液压缸、柱塞、单向球阀和柱塞弹簧等部件组成。 1. 听讲并记录 2. 观察实物或模型，理解气门传动组的组成 3. 对比不同类型的气门传动组 4. 跟随教师思路，理解各部件的功能 建立气门传动组的基本知识框架，为后续学习打下基础 配气相位 1. 解释进气门早开和晚关的意义 在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启，直到活塞越过下止点 以后，进气门才关闭。 (1)进气门提前开启的目的为了保证进气行程开始时进气门已开大，减小了进气阻力，新鲜气体能顺利地充入气缸。 (2)进气门迟后关闭的目的 由于活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力且气流还有相当大的惯性，可以利用气流惯性和压力差继续进气。 2. 阐述排气门早开和晚关的作用 在做功行程接近终了，活塞到达下止点之前，排气门便开始开启。直到活塞越过上止点后，排气门才关闭。 (1)排气门提前开启的目的 当做功行程活塞接近下止点时，气缸内的气体压力对做功的作用已经不大，但仍比大气压力高，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。 (2)排气门迟后关闭的目的 由于活塞到达上止点时，气缸内的残余废气压力高于大气压力，加之排气时气流有一定的惯性，仍可以利用气流惯性和压力差把废气排放得更干净。 3. 分析气门叠开对发动机性能的影响 由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了在一段时间内，进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门叠开。由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在短时间内是不会改变流向的，因此只要气门叠开角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性。 1. 听讲并记录 2. 思考配气相位如何影响发动机性能 3. 讨论气门叠开的利弊 深入理解配气相位的概念及其对发动机性能的重要性 任务实施 一、气门间隙的调整 1. 演示逐缸法调整气门间隙 逐缸法调整气门间隙就是一次调整一个气缸的所有进、排气门气门间隙的方法，有几个缸就要进行几次调整，其调节步骤如下: 1)打开气门室盖。 2)摇转曲轴，直至曲轴带轮的正时记号与缸体上固定的正时记号对正，这时，1缸处于上止点位置。 3)判断1缸是压缩上止点还是排气上止点。 4)气门间隙的检查。 5)气门间隙的调整。 6)按发动机旋转方向，摇转曲轴180°，使下一缸处于压缩行程上止点，再用同样的方法，检查与调整该缸气门间隙。如做功顺序为1-3-4-2，则摇转曲轴180°，检查调整3缸的气门间隙，用同样的方法再检查调整4缸和2缸的气门间隙，共需4次才能调整完毕。 2. 讲解两次调整法的原理及步骤 两次调整法可以通过两次调节，将所有气缸的气门间隙调整完毕，主要采用的是“双排不进”的调整方法。“双”是指处于压缩行程上止点的缸进、排气门气门间隙均可调整“排”是指该缸的排气门气门间隙可以调整,“不”是指该缸的进、排气门气门间隙均不可调整,“进”是指该缸的进气门气门间隙可以调整。四缸发动机采用“双排不进法”调整气门间隙的操作步骤如下: 1) 摇转曲轴，根据正时标记找出1缸压缩行程上止点。 2) 2)第一遍调整，如做功顺序为1-3-4-2,1 缸位于压缩行程上止点，按“双排不进”原则，1缸的进、排气门都可调整，3 缸的排气门可以调整，4 缸的进、排气门都不可调整，2缸的进气门可以调整。 3)将曲轴再转一圈，使正时标记对准，此时4缸位于压缩行程上止点。 4)第二遍调整，将第一遍不能调整的气门调整一遍即调整完毕。此遍可按照“不进双排”的原则进行调整。 二、正时带的检修 1. 示范正时带紧张度的检查方法 用合适的工具拆下正时带护罩，用拇指和食指捏住两带轮之间齿带的中间部位，用力翻转，若刚好能翻转90°，即为张紧度合适，否则应松开张紧轮紧固螺母，将张紧轮压紧齿带，保持适当张紧力后紧固张紧轮固定螺母，然后复查，直至张紧度合适 2. 演示正时带的更换流程 （1） 在汽车行驶10万km时必须更换。 （2） 在检查时发现正时带有裂纹、磨损、橡胶老化、纤维拉毛起层、掉牙等损坏现象，则应予以更换。 三、凸轮轴的检修 1. 测量凸轮轴轴向间隙 2. 拆切与清洁凸轮轴 3. 目视检查零部件状况 4. 测量凸轮轴磨损情况 四、气门传动组的安装 1. 示范挺柱与凸轮轴的安装方法 1)在挺柱表面涂抹润滑油，并对号人座安装到原来的位置。 2)将凸轮轴安放到气缸盖上，转动凸轮轴，使1缸进、排气凸轮朝上并润滑凸轮轴轴颈表面。 3)安装凸轮轴油封。 4)在凸轮轴轴承盖内涂润滑油并依次安装各凸轮轴轴承盖，保证对号人座。 5)使用合适的套筒与扳手按照先中间、后两侧、分次拧紧凸轮轴轴承盖螺栓 2. 演示正时带的正确安装 气门间隙的调整 1. 观察教师演示，记录步骤 2. 动手实践，调整气门间隙 正时带的检修 1. 观察教师检查紧张度的方法 2. 跟随教师更换正时带 凸轮轴的检修 1. 记录测量结果 2. 协助教师拆切与清洁凸轮轴 3. 观察并理解零部件状况 4. 记录凸轮轴磨损数据 气门传动组的安装 1. 观察教师安装过程 2. 动手实践，安装气门传动组 掌握气门传动组的检修与安装技能，提高实践操作能力 知识拓展 1. 介绍带摇臂和摇臂轴的气门传动组类型 （1） 摇臂安装在凸轮轴的上方 （2） 摇臂安装在凸轮轴的下方 2. 讲解可变气门正时技术(VVT-i)的作用、结构、工作原理 VVT-i是丰田汽车公司的智能可变气门正时系统的英文缩写。丰田VVT-i发动机的ECU在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度的最佳气门正时，并控制凸轮轴正时机油油压控制阀，通过控制阀调节的压力机油来调整凸轮轴转角。 VVT-i的工作原理如图 2-64所示，发动机 ECU 控制机油压力电磁阀，当 ECU 控制电磁阀内的滑阀向右移动时，进入油压室的压力机油使转子相对于壳体顺时针方向旋转，使配气相位角提前。与此相反，当ECU控制电磁阀内的滑阀向左移动时，进入油压室的压力机油使转子相对于壳体逆时针方向旋转，使配气相位角推迟。从而实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，也就相当于对气门的开启和关闭时刻进行了调整。 1. 听讲并记录 2. 思考可变气门正时技术如何改善发动机性能 3. 讨论新技术在汽车发动机中的应用前景 拓宽知识面，了解气门传动组的最新技术与发展趋势 课堂小结（5分钟） 本节课我们深入学习了气门传动组的构造与维修，掌握了气门传动组的作用、组成、类型及正时带式气门传动组各部件的结构；理解了配气相位的概念及气门间隙调整的重要性；学会了气门间隙的调整、正时带的检修、凸轮轴的检修及气门传动组的安装方法；并拓展了带摇臂和摇臂轴的气门传动组以及可变气门正时技术(VVT-i)的相关知识。这些知识对于我们提高汽车维修技能、理解发动机工作原理具有重要意义。 1. 回顾本节课所学内容，总结学习收获。 2. 思考问题，并尝试回答。 3. 提出问题和建议，与教师和同学交流想法。 帮助学生巩固本节课所学内容，了解学生的学习情况和反馈，为后续教学提供调整和改进的依据。 作业布置 1. 复习本节课所学内容，完成课后习题。 2. 查阅资料，了解其他类型的气门传动组及其特点。 3. 分析VVT-i技术车型案例：选择一款采用VVT-i技术的车型，分析其发动机性能特点以及VVT-i技术在该车型中的应用情况。 板书设计 一、气门传动组 1. 作用 2. 组成 3. 类型 4. 正时带式气门传动组结构 - 正时带 - 凸轮轴 - 气门挺柱 二、配气相位 1. 进气门早开和晚关 2. 排气门早开和晚关 3. 气门叠开 三、任务实施 1. 气门间隙的调整 - 逐缸法 - 两次调整法 2. 正时带的检修 - 紧张度检查 - 更换流程 3. 凸轮轴的检修 - 轴向间隙测量 - 拆切与清洁 - 目视检查 - 测量磨损 4. 气门传动组的安装 - 挺柱与凸轮轴安装 - 正时带安装 四、知识拓展 1. 带摇臂和摇臂轴的气门传动组 2. 可变气门正时技术(VVT-i) - 作用 - 结构 - 工作原理 教学反思 本节课内容较为丰富，涵盖了气门传动组的多个方面。在教学过程中，大部分学生能够积极参与，动手实践能力得到了锻炼。但在凸轮轴的检修和气门传动组的安装环节，部分学生表现出一定的困难，特别是正时带的安装步骤和凸轮轴磨损的测量方法需要进一步加强练习与指导。此外，可变气门正时技术(VVT-i)作为新技术，部分学生理解不够深入，可以在后续教学中增加案例分析或动画演示，帮助学生更好地掌握这一难点知识。同时，鼓励学生多查阅资料，拓宽知识面，提高自主学习能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$