专业带头人培养讲座（五）主讲人：李成华

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发动机机械系统检测诊断与修复（汽车运用技术专业用）发动机机械系统检测诊断与修复（汽车运用技术专业用）

学习任务5　检修汽缸盖组件 发动机机械系统检测诊断与修复

工作情境描述 发动机动力性能下降，油耗增加，排放变差，除了汽缸体和活塞连杆组件等损伤原因外，还有汽缸盖及其安装组件（气门组件和部分气门传动组件）出现磨损松旷、异常损伤等状况，因此应对发动机汽缸盖、气门组件和部分气门传动组件进行检修。请通过检测发动机汽缸盖组件，判断其技术状况；若需要修复汽缸盖组件，请制订对应修复方法和工艺流程。学习任务5　检修汽缸盖组件

学习目标 通过本任务学习，应能： 1.叙述上海大众桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸盖组件的结构特点； 2.描述汽缸盖组件常见损伤形式，分析汽缸盖组件损伤的成因及对发动机工作的影响； 3.描述汽缸盖组件常见损伤的检测与修复方法； 4.根据维修手册，正确选用量具和测设备在规定时间内，安全规范地进行汽缸盖及配气机构的检测，制订修复方法和工艺流程。学习任务5　检修汽缸盖组件

学习引导 学习任务5　检修汽缸盖组件

知识准备 1、桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸盖组件的结构特点 AJR发动机汽缸盖为整体式铝合金铸造。 AJR发动机的配气机构采用顶置凸轮轴，直列单排两气门式。凸轮轴由同步齿形带传动通过液压挺柱直接驱动气门。气门驱动组结构简单紧凑、噪声低，具有很好的动力性和工作可靠性。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-1 AJR发动机汽缸盖组件

2.汽缸盖组件常见损伤形式及成因 汽缸盖组件主要损伤形式有裂纹、变形和腐蚀；配气机构组件的磨损、变形等损伤。 1）汽缸盖常见损伤汽缸盖的裂纹多发生在进、排气门座之间的过梁处，这是由于气门座或气门导管配合过盈量过大或镶换工艺不当所产生的装配应力过大而引起的。汽缸盖翘曲变形，是指汽缸盖下平面的平面度误差逾限。常见汽缸盖变形的成因有：拆装螺栓时力矩过大或不均，或不按顺序拧紧以及在高温下拆卸汽缸盖、发动机过热等。汽缸盖腐蚀发生在水道口边沿，原因为使用劣质防冻液。学习任务5　检修汽缸盖组件

2）配气机构组件常见损伤 （1）气门的损伤气门常见损伤有：气门杆部的磨损、气门工作面磨损与烧蚀以及气门杆的弯曲变形等。气门座的磨损主要是磨料磨损和由于冲击载荷造成的硬化层脱落，以及受高温燃气的腐蚀和烧蚀。气门座的磨损，使密封带变宽，气门与气门座关闭不严，气缸密封性降低。气门弹簧经长期使用后会出现下列损耗：断裂、歪斜、弹力减弱。气门弹簧的歪斜将影响气门关闭时的对中性，使气门关闭不严，容易烧蚀密封带，并破坏气门旋转机构正常工作。学习任务5　检修汽缸盖组件

（2）气门传动组的损伤 凸轮轴主要损伤形式是凸轮、支承轴颈表面和正时齿轮轴颈键槽的磨损，以及凸轮轴的弯曲变形等。这些磨损和变形将使气门的最大开度和充气效率降低，配气相位失准，从而影响发动机的动力性、经济性，增大发动机的噪声。气门挺柱损伤有：气门挺柱底部出现剥落、裂纹、擦伤划痕、挺柱与导孔配合松旷等。液压挺柱除外圆产生磨损外，其内部柱塞与挺柱体之间也有磨损，影响其密封性，致使气门升程减小。摇臂的损伤主要是摇臂头的磨损。摇臂与摇臂轴配合间隙如超过规定应更换衬套，并按轴的尺寸进行铰削或镗削修理。学习任务5　检修汽缸盖组件

3、汽缸盖组件的检修方法 1）汽缸盖的检修（1）汽缸盖裂纹的检修汽缸盖裂纹的检查与汽缸体裂纹检查方法相同，一般采用水压试验法。汽缸盖裂纹的修复方法主要有粘结法、焊修法和堵漏法等。应根据裂纹的部位和大小程度，选用其中合适的一种方法修复裂纹。学习任务5　检修汽缸盖组件

（2）汽缸盖变形的检修 对汽缸盖的检验要求是：汽缸盖无破裂。汽缸盖下平面的平面度误差，每50mm×50mm 范围内不大于0.05mm，整个平面的平面度误差不大于0.20mm。汽缸盖平面变形后，会使气缸密封不严，可用铲削、铣削或磨削的方法修理，或更换新汽缸盖。汽缸盖加工后应注意其高度不得低于原厂的使用极限标准，如：桑塔纳2000 AJR发动机汽缸盖高度a不得低于133mm。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-2 汽缸盖高度尺寸

2）气门组的检修 （1）对气门与气门座的配合要求是： ①气门与座圈的工作锥面角度应一致。为改善气门与座磨合性能，气门工作锥面的角度比座圈小0.5°～1°。 ②气门与座圈的密封带位置在中部靠内侧。一般为气门的工作锥面的1/2位置偏下。 ③气门与座圈密封带宽度应符合设计规定，一般为1.2～2.5mm，且排气门宽度大于进气门；柴油机宽度大于汽油机。宽度过小将使气门磨损加剧；宽度过大易造成气门烧蚀。 ④气门工作锥面与杆部的同轴度应不大于0.05mm。 ⑤气门杆与导管的配合间隙应符合原厂规定。学习任务5　检修汽缸盖组件

（2）气门的损伤与检验 气门常见损伤：气门杆部磨损、气门工作面磨损与烧蚀和气门杆弯曲变形等。当气门出现下列耗损时，应予更换。 ①载货汽车的气门杆磨损量大于0.10mm，轿车的气门杆磨损大于0.05mm，或出现明显的台阶形磨损。 ②气门头圆柱面的厚度小于1.0mm。 ③气门尾端的磨损大于0.5mm。 ④当气门杆直线度误差大于0.05mm 应予更换。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-3 气门杆弯曲的检验

（3）检修气门工作锥面和气门座 当气门的工作锥面上出现偏磨、烧蚀、斑点、沟槽等损伤时，可视情在气门光磨机上修磨其工作锥面。但光磨后气门头部圆柱面的高度应符合原厂技术要求，否则应予报废。当气门座圈有裂纹、松动、严重斑点或烧蚀应更换；气门座圈有轻微磨损和烧蚀，可铰削气门座。铰削后装入新气门，若气门大端平面低于气门座顶面0.5mm，应镶换新气门座圈。学习任务5　检修汽缸盖组件

（4）检查气门导管 将气门置于气门导管内，使气门顶面高出气门座约15mm，同时将百分表固定在缸体或缸盖的适当位置，其测量头抵住气门头的边缘，沿百分表触头方向反复推动气门头，百分表摆差的一半即为气门杆与气门导管的间隙（近似值）。进、排气门杆与气门导管的配合间隙应参照制造厂的相关技术参数。如果在修理工作中更换了气门，则应再次对新气门杆与气门导管配合间隙进行测量。气门杆与导管间隙的经验检查方法为：将气门杆和导管擦净，在气门杆上涂上一层簿机油，将气门放置在导管上后，上下拉动数次后，气门在自重下徐徐下落，表示配合间隙适当。学习任务5　检修汽缸盖组件

（5）气门弹簧的检验 气门弹簧的耗损除断裂外，还有歪斜、弹力减退。气门弹簧的歪斜将影响气门关闭时的对中性，使气门关闭不严，容易烧蚀密封带，影响发动机的正常工作。 ①气门弹簧的弹力应在弹簧检验仪上进行。当弹簧力的减小值大于原厂规定10%时，应予更换。在无弹簧的原厂数据时，一般多采用测量弹簧的自由长度减少值来判断，当其自由长度减小值超过2mm时，应予更换。 ②检查气门弹簧的端面与中心线的同轴度。要求不超过2°，各道弹簧圈的外径应在同一平面上，其误差不超过1mm，否则应更换。学习任务5　检修汽缸盖组件

（6）气门的密封性检验 气门与气门座的密封性试验有以下三种方法： ①印痕检验法。在气门工作面上涂抹一层轴承蓝或红丹，用橡皮捻子吸住气门在气门座上旋转，若轴承蓝或红丹布满气门座工作表面且无间断，又十分整齐，即表示密封良好。 ②煤油检验法。倒入煤油，不得有渗漏现象。学习任务5　检修汽缸盖组件 ③气压检验法。将试验仪压在气门与座缸盖平面，向筒打入58．8kPa～68．6kPa空气，半分钟内压力降低值不大于20％。图5-4 气门密封性的检验

4、气门传动组的检修 （1）凸轮轴的检修 ①凸轮磨损的检测。凸轮的最大升程减小值是凸轮检验分类的主要依据。当凸轮最大升程减小值大于0.40mm时，则更换凸轮轴。 ②凸轮轴轴颈检测。凸轮轴轴颈圆度误差大于0.015mm，各轴颈同轴度误差超过0.05mm时，应更换或进行磨削修复。 ③凸轮轴弯曲变形的检验。检验凸轮轴弯曲时，通常将凸轮轴两端轴颈支承在平板上的V形块上，用百分表测量中间轴颈的径向圆跳动量。当径向圆跳动量大于0.10mm时，应予以校正。学习任务5　检修汽缸盖组件

（2）凸轮轴轴承的修理 凸轮轴轴承的配合间隙超过使用极限（如：桑塔纳 2000 AJR发动机为0.06～0.086mm）时，应更换新轴承。更换轴承时应注意：轴承与承孔的过盈量，剖分式轴承为0.07mm～0.19mm；整体式轴承为0.05mm～0.13mm，铝合金汽缸体为0.03mm～0.07mm。学习任务5　检修汽缸盖组件

（3）凸轮轴轴向间隙的检测调整 测量凸轮轴轴向间隙时，顶置式凸轮轴应先拆去液压挺杆，装好1号和5号轴承盖。凸轮轴轴向间隙的检测调整有两种方式：一种是用增减固定在汽缸体的前端面上位于凸轮轴第一道轴颈端面与正时齿轮（或链轮）之间的止推凸缘的厚度来调整。检查时，用厚薄规塞入止推凸缘与正时齿轮端面之间，测得的间隙应为0.10mm左右。使用极限一般为0.25mm。安装时止推凸缘有止推凸台的一侧应面向正时齿轮（链轮）。另一种是由轴承定位，上海桑塔纳轿车的发动机的凸轮轴轴向限位由第一轴和第五道轴承台肩完成的，如轴向间隙大于使用限度0.15mm时，则更换台肩的凸轮轴轴承。学习任务5　检修汽缸盖组件

（4）气门挺柱的检修 普通挺柱多为由冷激铸铁材料制成的简式挺柱。检修普通挺柱时，应注意： ①挺柱底部出现疲劳剥落时，立即更换。 ②底部出现环形光环，该光环说明磨损不均匀，应尽早更换新件。 ③底部出现擦伤划痕时，应更换。 ④挺柱的圆柱面部分与导孔的配合间隙一般为0.03mm～0.10mm。如果超过0.12mm时，应视情更换挺柱或导孔支架。装有衬套的结构可更换衬套。学习任务5　检修汽缸盖组件

检修液压挺柱时，应注意： ①液压挺柱与承孔的配合间隙一般为0.01mm～0.04mm，使用极限为0.10mm。逾期后应更换液压挺住。 ②发动机总成修理时，可按照原厂规定在液压试验台将规定的压力施加于液压挺柱上方的球座上，检查液压挺柱的柱塞向下滑移规定距离所需的时间。此时间过短，即表示挺柱内部有泄漏，应予报废。学习任务5　检修汽缸盖组件

发动机维护时，出现气门开度不足时，可用专用的工具排完液压挺柱内渗入的空气，恢复气门的最大升程。检查液压挺柱时，按以下步骤进行： ①起动发动机并使其运转，直至电动冷却风扇转动。在起动发动机时挺柱有轻微异响是正常的。 ②提高发动机转速，以2500r／min的转速下运转 2min。 ③如果挺柱仍有异响，应拆下汽缸盖，旋转曲轴使被检查的凸轮挺柱向上。 ④用棒下压挺柱，检查液压挺柱自由行程，若自由行程在气门打开前超过0.lmm，应更换挺柱。在安装新挺柱时，发动机在 30min内不得运转，否则气门可能撞击活塞而损坏。学习任务5　检修汽缸盖组件

（5）推杆的检修 推杆不得有弯曲、锈蚀和裂纹。要求挺杆直线度误差应不大于0.30mm。上端凹球端面和下端凸球面半径磨损应控制在+0.03mm～-0.01mm之间。推杆弯曲过大，应校直或更换。（6）摇臂和摇臂轴的检修摇臂的损伤主要是摇臂头部的磨损。检查时，摇臂头部应光洁无损。凹陷应不大于0.50mm，如超过规定应修理，其修理方法为堆焊后修磨。摇臂与摇臂轴的配合间隙如超过规定，应更换衬套，并按轴的尺寸进行铰削或镗削修理。摇臂上调整螺钉的螺纹孔损坏时，一般应更换。学习任务5　检修汽缸盖组件

任务实施 项目1 检测与修复汽缸盖 1.项目说明汽缸盖在使用过程或由于拆装不当而发生裂纹和变形损伤，汽缸盖的变形破坏了零件的正确几何形状，影响了发动机的装配质量和工作能力。可能产生汽缸密封不严、漏气、漏水，甚至燃气冲坏汽缸垫等故障。请按发动机技术标准对汽缸盖进行检测，并制订检测与修复方法和工艺流程。学习任务5　检修汽缸盖组件

2.技术标准与要求 （1）每个学员独立完成此项目。（2）技术标准见表5-1。学习任务5　检修汽缸盖组件

3.设备器材 （1）桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸盖。（2）刀口尺（400mm和50mm）。（3）厚薄规。 4.作业准备（1）清洁汽缸盖平面。（2）清洁量具。（3）准备作业单。学习任务5　检修汽缸盖组件

5.操作步骤 汽缸盖损伤的检修工艺：（1）清洁汽缸盖（清除水垢、积碳等）。用压力检测、染色渗透剂等方法在汽缸盖燃烧室、进排气管等内部或之间检查裂纹。提示：若有裂纹应更换汽缸盖；螺栓或螺孔的螺纹损伤超过2牙以上，需修复。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-5 清洁并检查汽缸盖裂纹

（2）清洁刀口尺、厚薄规等量具。将400mm刀口尺轻轻斜放到汽缸盖平面上（待测量时再竖直，使刀口与汽缸平面接触）。选择适当厚度的厚薄规。沿着汽缸盖平面长度、宽度以及斜向分别检测汽缸盖上平面的平面度误差值，填写工作单。（2）清洁刀口尺、厚薄规等量具。将400mm刀口尺轻轻斜放到汽缸盖平面上（待测量时再竖直，使刀口与汽缸平面接触）。选择适当厚度的厚薄规。沿着汽缸盖平面长度、宽度以及斜向分别检测汽缸盖上平面的平面度误差值，填写工作单。提示：若厚薄规正好插入刀口尺与汽缸盖平面之间缝隙，则该厚薄规厚度即为汽缸体上平面的平面度误差值。用同样的方法检测汽缸盖连接进、排气管平面，误差值应符合要求。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-6 检测汽缸盖平面度误差

（3）将50mm刀口尺轻放到汽缸体平面上，选择0.05mm厚薄规；在螺孔口、水道口以及汽缸口等部位检测平面度误差值，填写工作单。（3）将50mm刀口尺轻放到汽缸体平面上，选择0.05mm厚薄规；在螺孔口、水道口以及汽缸口等部位检测平面度误差值，填写工作单。提示：50×50mm范围内平面度误差检测方法同上所述。（4）若汽缸体上平面的平面度误差超过技术标准，选择修复方法，制订修复工艺（小面积不平整用铲削加工，平面变形较大时，应采用铣削或磨削加工）。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-7 检测螺孔处平面度误差

6.记录与分析 检测发动机汽缸盖，并填写表5-2。学习任务5　检修汽缸盖组件

任务实施 项目2 检测与修复气门组件 1.项目说明发动机气门组件在工作中由于受燃气中腐蚀介质的腐蚀而造成机件的损坏，润滑不良而产生磨损使得各配合副间隙加大，这些都将影响发动机的动力性和经济性。请按发动机技术标准对气门组件损伤进行检测，并制订检测与修复工艺过程。学习任务5　检修汽缸盖组件

3.设备器材 （1）桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸盖及气门组件。（2）气门密封性检验仪或红丹等着色颜料（3）弹簧检验仪（4）气门研磨机及研磨膏 4.作业准备（1）清洁汽缸盖及气门组件。（2）清洁量具。（3）准备作业单。学习任务5　检修汽缸盖组件

5.操作步骤 气门组件的检修工艺：（1）清洁气门及杆表面（清除积碳和油污等）；使用外径千分尺检查气门杆，若磨损量超出原厂标准或出现明显的台阶形磨损，必须更换。（2）检测气门杆的直线度误差；气门头部边缘的厚度；检查气门的总长度，应符合原厂规定。图5-8 检测气门杆磨损量学习任务5　检修汽缸盖组件图5-9 检测气门各部分尺寸

（3）检查气门杆与气门导管间隙。 将新的气门插入气门导管中，气门杆末端必须和导管紧贴，晃动气门，确定摆动间隙。提示：进气门导管磨损极限为1.0mm；排气门导管磨损极限为1.3mm。（4）检查气门与座密封性和接触位置。在气门工作面上涂抹一层颜料，用橡皮捻子吸住气门在座上旋转，观察气门，若颜料布满气门座工作表面且无间断，又十分整齐，表示密封良好。否则应修磨气门座。图5-10 气门杆与导管间隙学习任务5　检修汽缸盖组件图5-11 气门与座密封和位置

（5）若气门与座密封不良或镶换新气门座圈，用气门研磨机研磨气门座。（5）若气门与座密封不良或镶换新气门座圈，用气门研磨机研磨气门座。提示：气门与座不允许铰削，只能研磨。（6）在弹簧检验仪上进行气门弹簧弹力检测或检查弹簧的自由长度。提示：当弹簧力的减小值大于原厂规定10%时，或气门弹簧自由长度缩短1mm以上，应予更换。图5-11 研磨机修磨气门座学习任务5　检修汽缸盖组件图5-12 检查弹簧的自由长度

（7）用专用工具安装气门杆密封圈。 （8）在气门及杆上涂以少许机油，用专用工具安装气门、气门弹簧与座以及气门锁片。提示：气门组件装妥后，可用橡皮锤子轻击气门杆顶部，通过振动来检查气门安装状况。图5-14 安装气门杆密封圈学习任务5　检修汽缸盖组件图5-15 安装气门组件

6.记录与分析 检修发动机气门组件，并填写表5-4。学习任务5　检修汽缸盖组件

任务实施 项目3 检测与修复气门传动组件 1.项目说明发动机在工作中由于气门传动组零部件的磨损、变形、紧固件的松动、油液的泄漏等，出现配气机构异响、配气相位失准、充气效率下降等现象，这些都将影响发动机的动力性和运转平稳性。请按发动机技术标准对气门传动组件进行检测，并制订检测与修复方法和工艺过程。学习任务5　检修汽缸盖组件

3.设备器材 （1）桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸盖及气门传动组件。（2）外径千分尺。（3）百分表及表架。（4）厚薄规。（5）塑料间隙规。 4.作业准备（1）清洁汽缸盖及气门传动组件。（2）清洁量具。（3）准备作业单。学习任务5　检修汽缸盖组件

5.操作步骤 气门传动组件的检修工艺：（1）清洁气门传动组件表面；清洁工量具。使用外径千分尺检查凸轮轴轴颈及凸轮的升程。若不符技术标准，则因更换。（2）用百分表检测凸轮轴轴向间隙；用间隙规检查凸轮轴径向间隙。图5-16 凸轮轴颈及凸轮升程学习任务5　检修汽缸盖组件图5-17 检查凸轮轴轴向间隙

（3）检查液压挺柱与承孔的配合间隙，使用极限为0.10mm。超过规定值，则应更换全部液压挺柱。（3）检查液压挺柱与承孔的配合间隙，使用极限为0.10mm。超过规定值，则应更换全部液压挺柱。（4）检查液力挺柱的游隙。转动凸轮轴至待测挺柱的凸轮处于最高点，用塞尺检测凸轮与挺柱之间隙。若间隙值大于0.20mm，则应更换挺柱；若小于0.10mm 或无间隙，用锲杆略微向下按压，应能将0.20mm厚薄规片塞入凸轮轴与挺柱之间，否则须更换。提示：更换新的液压挺柱后30min内不允许启动发动机。图5-18 液压挺柱与承孔间隙学习任务5　检修汽缸盖组件图5-19 检查液力挺柱的游隙

6.记录与分析 检修发动机气门传动组件，并填写表5-6。学习任务5　检修汽缸盖组件

拓展学习 1、气门的光磨气门光磨的工艺：（1）检查被光磨气门的变形。气门杆部和工作锥面的径向圆跳动应不大于0．03mm和0．05mm。（2）夹紧气门杆。将校直的气门杆部插入气门光磨机的夹架上，气门头部伸出长度为40mm并夹紧。气门头的伸出长度约30～40mm，按规定的工作锥面角度调整夹架。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-20 气门工作面修磨

（3）试磨。首先打开夹架电机开关使气门转动，观察气门工作锥面有无偏斜现象。当气门摆动时，再开动砂轮电机开关，慢慢移动夹架，使砂轮表面与气门工作锥面轻微接触试磨。若气门锥面光磨只在大端或小端，应调整夹架角度。（3）试磨。首先打开夹架电机开关使气门转动，观察气门工作锥面有无偏斜现象。当气门摆动时，再开动砂轮电机开关，慢慢移动夹架，使砂轮表面与气门工作锥面轻微接触试磨。若气门锥面光磨只在大端或小端，应调整夹架角度。（4）磨削。横向手柄使气门慢慢左移，纵向手柄使气门锥面在砂轮面上左右移动。注意气门移动不能超出砂轮面。要及时冷却，进刀量要小。光磨后气门大端圆柱面厚度不得低于1mm，气门工作锥面径向圆跳动误差不大于0.01mm，对气门杆部同轴度误差不大于0.05mm。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-20 气门工作面修磨

2、气门导管的更换 气门导管起着导向作用，当气门导管与缸盖承孔过盈量过小，或气门导管磨损严重，使气门杆与导管的配合间隙超过限度，应予以更换。（1）用外径略小于气门导管内孔的阶梯轴捅出气门导管。对不带轴肩气门导管从凸轮轴端压出，对带轴肩气门导管从燃烧室端压出。（2）选择外径尺寸符合要求的新气门导管。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-21 气门导杆的安装

（3）安装气门导管。在承孔内壁与导管外表面上涂少许机油，并放正气门导管，垫上铜质的阶梯轴用压力机或手锤将导管从凸轮轴端压入冷态汽缸盖。带轴肩气门导管，不要使压力大于9.8kN，否则轴肩容易断裂（3）安装气门导管。在承孔内壁与导管外表面上涂少许机油，并放正气门导管，垫上铜质的阶梯轴用压力机或手锤将导管从凸轮轴端压入冷态汽缸盖。带轴肩气门导管，不要使压力大于9.8kN，否则轴肩容易断裂（4）气门导管的铰削。采用成形专用气门导管铰刀铰削，边铰边试，直至间隙合适。学习任务5　检修汽缸盖组件图5-21 气门导杆的安装

专业带头人培养讲座（五） 主讲人： 李成华