液压挺柱的工作原理

一、任务目标

通过本任务学习，应能：

（1）描述气门传动组组成。

（2）描述凸轮轴结构和功用。

（3）描述摇臂的结构和功用。

（4）依据汽车维修安全规范操作要求，规范、熟练地完成配气机构的凸轮轴拆装作业。

二、知识描述

1．气门传动组组成

如图4－46所示，气门传动组主要由排气凸轮轴、进气凸轮轴、摇臂、液压挺柱等组成。气门传动组的作用是使进、排气门能按发动机工作需求在规定的时刻开闭，并且保证有足够的开度。

图4－46 气门传动组组成

2．凸轮轴

（1）凸轮轴功用

如图4－47所示，凸轮轴的作用是使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。凸轮轴是由发动机曲轴驱动旋转，并将力传递给摇臂。

图4－47 凸轮轴功用

（2）凸轮轴结构

如图4－48所示，凸轮轴上有进、排气凸轮，前端轴，凸轮轴轴颈以及凸轮轴位置传感器信号盘等。现代发动机多采用凸轮轴顶置式配气机构，即凸轮轴安装在气缸盖上。

图4－48 凸轮轴结构

3．摇臂功用与结构

摇臂的功用是通过将凸轮轴的旋转运动转变为摇臂的上下摆动，从而控制气门的开启。

如图4－49所示，摇臂主要由摇臂支架、衬套、滚轮、滚针、滚轮轴组成。摇臂的实质是杠杆，凸轮轴顶置式配气机构采用的摇臂为单臂杠杆。摇臂的支点为摇臂支座。

图4－49 摇臂结构

4．挺柱

（1）挺柱功用

挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向力并将其传给机体或气缸盖。

（2）挺柱常见形式

挺柱工作时，其底面与凸轮接触。由于接触面积小，接触应力较大，因此摩擦和磨损都相当严重。此外，在凸轮不变方向的侧向力作用下，还加重了起导向作用的挺柱侧表面与挺柱口的偏磨。因此，挺柱工作面应该耐摩擦并应得到良好的润滑。

常见的挺柱可分为机械式和液压式，如图4－50所示。

图4－50 挺柱的常见形式

机械式挺柱可以减小摩擦造成的对挺柱的侧向力，但是需设置气门间隙调节装置；液压式挺柱消除了配气机构在工作时产生的冲击力，并且可实现无间隙传动，无须气门间隙调节装置。

（3）挺柱结构

液压挺柱主要由挺柱体、键型槽、柱塞、低压油腔、液压缸、球阀、挺柱导向孔、进油口、高压油腔等组成，如图4－51所示。

图4－51 液压挺柱结构

（4）挺柱工作原理

在气门打开过程，凸轮推动挺柱体和柱塞下移，油缸受到气门弹簧的阻力而不能马上下移，导致油压升高，球阀将阀门关闭。由于油液的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体一样下移，将气门打开。

在气门关闭过程，挺柱上移，由于仍受到凸轮和气门弹簧两方面的顶压，高压油腔仍保持高压，球阀仍处于关闭状态，液力挺柱仍是一个刚性体，直至气门完全关闭为止。

气门杆受热膨胀缓慢伸长时，通过柱塞与油缸之间的间隙，高压油腔内的油向低压油腔泄漏一部分，柱塞与油缸产生相对运动，从而使挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密，如图4－52所示。

图4－52 液压挺柱的工作原理

发动机温度降低时，气门杆身长度缩短，高压腔内压力减小，低压油腔油液通过柱塞和液压缸之间的间隙向高压腔补充流动，挺柱自动“升长”，自动调节了由于气门杆的变形带来的气门间隙变化，如图4－52所示。

三、任务实施

（一）实施方案

1．质量要求

参照厂家的质量标准要求。

2．组织方式

每四位同学一组，按照企业岗位操作规范认识2007款卡罗拉1．6L／AT轿车1ZR－FE发动机上配气机构的凸轮轴，对凸轮轴进行拆装作业。每组作业时间为____分钟。

3．作业准备

（1）技术要求与标准：

①安装进、排气凸轮轴时，需确保凸轮轴的锁销位置正确。

②安装凸轮轴轴承盖时，需确保凸轮轴轴承盖的标记和位置正确。

（2）设备器材：如图4－53所示。

图4－53 设备器材

（3）场地设施：带消防设施的场地。

（4）设备设施：2007款卡罗拉1．6L／AT轿车1ZR－FE发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车、零件车、垃圾桶。

（5）耗材：干净抹布、泡沫清洁剂。

（二）实施步骤

1．拆卸凸轮轴

（1）拆卸凸轮轴轴承盖

①如图4－54所示，使用10mm套筒、接杆、棘轮扳手按从两边到中间的顺序，均匀地拧松并拆下10个轴承盖螺栓。

②如图4－55所示，在曲轴的连杆轴颈处于水平状态时，使用12mm套筒、接杆、棘轮扳手按从两边到中间的顺序，均匀拧松并拆下15个轴承盖螺栓。

③如图4－56所示，拆下轴承盖，并按正确的顺序摆放拆下的零件。

图4－54 拆下轴承盖螺栓

图4－55 拧松并拆下轴承盖螺栓

图4－56 拆下轴承盖

（2）拆卸凸轮轴

如图4－57所示，用手取下进、排气凸轮轴。

注意事项

✧取下凸轮轴时要小心，避免碰到气缸盖上的其他零件。

2．安装凸轮轴

（1）安装凸轮轴

①使用压缩空气清洁凸轮轴接触面。

图4－57 拆卸凸轮轴

②如图4－58所示，安装进、排气凸轮轴，并确保凸轮轴的锁销位置正确。

图4－58 安装凸轮轴

（2）安装凸轮轴轴承盖

①使用压缩空气清洁凸轮轴轴承盖。

②如图4－59所示，依次安装5个凸轮轴轴承盖，并确保凸轮轴轴承盖的标记和位置正确。

图4－59 安装凸轮轴轴承盖

③如图4－60所示，安装10个凸轮轴轴承盖螺栓，使用10mm套筒、接杆、定扭扳手按照从中间到两边的顺序将螺栓紧固至16N·m。

④如图4－61所示，安装15个轴承盖固定螺栓，使用12mm套筒、接杆、定扭扳手按照从中间到两边的顺序将螺栓紧固至27N·m。

图4－60 安装螺栓

图4－61 安装固定螺栓

四、任务小结

1．气门传动组组成

气门传动组主要由进／排气凸轮轴、摇臂、液压挺柱等组成。

2．凸轮轴作用

进／排气凸轮轴上有进／排气凸轮、前端轴、凸轮轴轴颈以及凸轮轴位置传感器信号盘等。它的作用是使气门按一定的工作次序和配气定时及时开闭，并保证气门有足够的升程。凸轮轴是由发动机曲轴驱动而旋转的，并将力传递给摇臂。

3．凸轮轴拆卸作业的主要步骤

拆卸凸轮轴轴承→拆卸进→排气凸轮轴。（安装时按照相反的顺序）

4．凸轮轴拆装作业注意事项

（1）拆卸凸轮轴轴承盖固定螺栓时，需按照从两边到中间顺序。

（2）安装进／排气凸轮轴时，需确保凸轮轴的锁销位置正确。

（3）安装凸轮轴轴承盖时，确保凸轮轴轴承盖的标记和位置正确。

（4）安装凸轮轴轴承盖固定螺栓时，需按照从中间到两边的顺序。

五、任务评价

（一）理论评价

1．判断题

（1）凸轮轴的功用是控制气门的开启和闭合动作。（　）

（2）现在大多数汽车的发动机配备的是顶置式凸轮轴。（　）

（3）安装凸轮轴轴承盖时可不按顺序紧固螺栓。（　）

（4）卡罗拉配气机构中凸轮轴传动采用齿形带传动。（　）

（5）卡罗拉配气机构中凸轮轴为上置式，安装在气缸盖上。（　）

（6）安装凸轮轴轴承盖时，需确保凸轮轴轴承盖的标记和位置正确。（　）

2．单选题

（1）卡罗拉配气机构中凸轮轴布置形式为（　）。

A．凸轮轴上置式　B．凸轮轴中置式　C．凸轮轴后置式　D．凸轮轴下置式

（2）下述各零件不属于气门传动组的是（　）。

A．气门弹簧　B．挺柱　C．摇臂轴　D．凸轮轴

（3）卡罗拉凸轮轴轴承盖的固定螺栓有几种规格？（　）

A．1种　B．2种　C．3钟　D．4种

（4）卡罗拉中，凸轮轴数量为（　）。

A．1　B．2　C．3　D．4

（5）拆卸凸轮轴轴承盖固定螺栓时，应按照以下哪种顺序要求进行操作？（　）

A．无要求　B．从中间向两边　C．从两边向中间　D．对角顺序

（6）凸轮轴拆装过程中，拆下凸轮轴壳需用到以下哪个工具？（　）

A．一字螺丝刀（头部缠有胶带）　B．空气喷枪

C．指针式扭力扳手　D．铲刀

（二）技能评价

表4－3 凸轮轴拆装技能评价

续表

（注：操作正确即得分，操作错误或未进行操作得0分）