《汽车发动机构造与维修2》课件第3章

第3章配气机构3.1概述3.2气门组的构造3.3气门传动组的构造3.4配气机构自动控制简介3.5配气机构的检查与调整3.6配气机构的常见故障及检修实训8配气机构的拆装实训9气门间隙与配气相位的检查与调整实训10配气机构主要部件的检修 3.1概述

3.1.1配气机构的作用

配气机构的作用就是按照发动机每一汽缸的工作循环和发火顺序的要求，适时地开启和关闭各汽缸的进/排气门，使新鲜可燃混合气或新鲜空气及时进入汽缸，同时使废气及时排出汽缸，以保证发动机各种工况对换气质量的要求。

发动机在全负荷下工作时，要求获得最大的功率，而吸进汽缸的新鲜气量越多，则发动机可能输出的功率越大，因此，在此工况下，要求配气机构能保证最大的新鲜充气量。新鲜气量充满汽缸的程度，常用充气效率（也称充气系数）表示。所谓充气效率，是指在进气过程中，实际充入汽缸的新鲜气量与在进气状态下可充满汽缸工作容积的新鲜气量的质量比。影响发动机充气效率的因素很多，例如进气系统的结构对气流的阻力造成进气终止时缸内压力下降，上一循环未排尽的残余废气及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入汽缸的新鲜气体加热，使进气终止时的气体温度升高，导致实际进入汽缸的新鲜气体总是小于在大气状态下充满汽缸工作容积的新鲜气体的质量，即充气效率总是小于1。对于配气机构，要提高充气效率，主要应减小进、排气阻力，如采用多气门机构，合理安排进、排气开闭时刻和开启的大小等，保证充气量尽可能大。发动机在部分负荷下工作时，要求降低燃油消耗，而减少部分负荷时的进气节流损失是关键，为此发展了可变气门机构，以保证发动机在任意符合工况的状态下获得有利于燃烧的换气过程、进气量、排气再循环以及进气涡流强度。

配气机构的机构参数和形式首先要在满足排放的要求下，再来满足最大功率和燃油消耗的要求，此外还要求配气机构的摩擦损失和噪声要低。3.1.2配气机构的组成

各种配气机构的组成，按零件的作用都可分为气门组和气门传动组，如图3-1所示。

各种类型的配气机构中，气门组的组成是相同的，它包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧等，其主要作用是维持气门的关闭。

而各种类型的气门传动组的组成有所不同，但其主要作用都是定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度。气门传动组包括凸轮轴、挺柱、摇臂、推杆、气门间隙调整螺钉等。图3-1配气机构的组成3.1.3配气机构的类型

1.下置凸轮轴式配气机构

如图3-2所示，凸轮轴布置在汽缸体的中下部，凸轮轴与汽缸距离较远，因此气门传动组包括凸轮轴、挺柱、摇臂、推杆等。因传动环节多且路线长，在高速运动时，其运动件惯性力大、细长推杆弹性大，易引起严重的振动和噪声，甚至使气门失去控制，通常采用一对正时齿轮驱动凸轮轴，也可通过中间齿轮驱动凸轮轴，还可采用链条驱动凸轮轴。对于四行程发动机，曲轴与凸轮轴齿轮的齿数之比为1∶2，即曲轴转2转时，凸轮轴转1转。安装时应注意，发动机第一缸在上止点时，使两个齿轮上的正时标记相互对准。图3-2下置凸轮轴式配气机构1—汽缸盖；

2—气门导管；

3—气门；

4—气门主弹簧；

5—气门副弹簧；

6—气门弹簧座；

7—锁片；

8—气门室罩；

9—摇臂轴；

10—摇臂；

11—锁紧螺母；

12—调整螺钉；

13—推杆；

14—挺柱；

15—凸轮轴；

16—正时齿轮

2.中置凸轮轴式配气机构

如图3-3所示，凸轮轴布置在汽缸体的上部，由凸轮轴通过挺柱直接推动摇臂，而省去了推杆，从而减小了气门传动机构的往复运动质量，以适应较高转速的发动机。由于凸轮轴相对曲轴较远，一般采用曲轴通过链条驱动凸轮轴。图3-3YC6105QC柴油机配气机构1—摇臂；

2—气门弹簧；

3—气门导管；

4—气门座；

5—气门；

6—推杆；

7—挺柱；

8—凸轮轴；

9—曲轴

3.单顶置凸轮轴式配气机构

如图3-4所示，凸轮轴布置在汽缸盖上。其常见的形式有两种，一种是气门传动组(包括凸轮轴、摇臂等)，称为摇臂驱动气门式；另一种是气门传动组(包括凸轮轴、挺柱等)，称为直接驱动气门挺柱式。图3-4桑塔纳轿车的配气机构

4.双顶置凸轮轴式配气机构

双顶置凸轮轴的布置同样有两种形式，一种是摇臂驱动气门式，另一种是直接驱动气门挺柱式。

顶置凸轮轴式配气机构中凸轮轴与气门相距很近，传动零件少，惯性质量小，系统刚度大，能适应高速发动机的工作。但由于凸轮轴距曲轴较远，因此不能采用简单的齿轮传动，通常采用链条传动或齿形传动带传动。另外，汽缸盖的结构比较复杂。齿形传动带传动显著减小了噪声，且其质量轻、包角大、啮合量大、工作可靠，应用越来越广泛。3.1.4配气相位及其影响因素

配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示配气相位图，见图3-5。图3-5配气相位图

1.理论上的配气相位分析

理论上讲，进气、压缩、做功、排气各占180°，也就是说，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际表明，简单配气的相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。原因在于：气门的开闭有个过程，开启的速度总是由慢到快，关闭的速度总是由快到慢。影响发动机进、排气的因素如下：

(1)气体惯性的影响：随着活塞的运动，造成进气不足、排气不净。

(2)发动机速度的要求：实际的发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时，一个行程只有60/(5600×2) =0.0054 s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。

可见，理论上的配气相位不能满足发动机进、排气的要求，对于实际的配气相位如何满足这个要求，下面将进行分析。

2.实际的配气相位分析

为了使进气充足、排气干净，除了从结构上进行改进外(如增大进、排气管道)，还可以从配气相位上采取措施，使气门早开晚闭，以延长进、排气时间。

进气门早开：增大进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。

进气门晚关：延长进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。

排气门早开：借助汽缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。

排气门晚关：延长排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。

1)气门重叠

由于进气门早开、排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫做气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是不会乱窜的，这是因为：①进、排气流各有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；②进气门附近有降压作用，有利于进气。

2)进、排气门的实际开闭时刻和延续时间

实际进气时刻和延续时间：在排气行程接近终止时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β角时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α + β。

其中：α为进气提前角，一般α = 10°～30°；β为进气延迟角，一般β = 40°～80°。

因此，进气过程曲轴转角为230°～290°。实际排气时刻和延续时间：同样，做功行程接近终止时，活塞在到达下止点前，排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点δ角后排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当于曲轴转角180°+ γ + δ。

其中：γ为排气提前角，一般γ= 40°～80°；δ为排气延迟角，一般δ=10°～30°。

因此，排气过程曲轴转角为230°～290°，气门重叠角为α + δ = 20°～60°。

3.配气相位的影响因素

汽车在使用过程中，因配气相位的失准，影响到发动机的动力性和经济性，其原因有如下几个方面。

1)制造、装配和维修中误差的影响

由于制造和装配误差产生的累计误差，在极限状态下可能使配气相位偏差达到±3°，各缸的配气相位偏差达±2°。若加上凸轮轴轮廓误差、修磨曲轴和凸轮轴时引起的误差、配气机构传动间隙等影响，配气相位将会偏离标准值更大。

2)使用中配气相位的变化

发动机经长期使用，机件磨损、配合间隙增大(如正时齿轮、曲轴和凸轮轴轴向间隙等)，凸轮表面的不规则磨损等都将引起配气相位偏移。

3)动态变形引起的配气相位偏移

顶置气门式配气机构的刚度较差，在工作过程中易产生弹性变形。据估测，0.05mm左右的初始静态变形相当于配气相位角偏移5°。发动机的转速越高，配气机构刚度越差，其动态配气相位与静态配气相位的偏差也越大。

4)使用条件的影响

由于各地使用条件的差异，原厂规定的配气相位与实际要求不能相适应，不同的工况和不同的使用条件，对配气相位的要求也不尽相同，因而各地区的使用者也有必要因地制宜地对配气相位进行调整。

3.2气门组的构造

气门组的构造如图3-6所示，其主要由气门、气门座、气门弹簧、弹簧座、气门导管等组成。气门组应保证气门能够实现汽缸的密封，因此要求：①气门头部与气门座贴合严密；②气门导管与气门杆的上下运动有良好的导向；③气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直，以保证气门头在气门座上不偏斜；④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能迅速开闭，并保证气门紧压在气门座上。图3-6气门组的构造1—气门；2—气门弹簧；3—弹簧座；4—锁环；5—气门导管3.2.1气门

1.气门头部

气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45°或30°，见图3-7。在气门升程相同的情况下，气门锥角较小时，气流通过的断面较大，进气阻力较小。但锥角较小的气门头部边缘较薄，刚度较小，致使气门头部与气门座的密封性及导热性均较差。一般排气门因热负荷较大而用较大的锥角。气门头边缘应保持一定的厚度，一般为1～3 mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨，一般气门锥角比气门座或气门座圈锥角小0.5°～1°，其作用是使两者不以锥面的全宽接触，这样可以增加密封锥面的接触压力，加速磨合，并能切断和挤出两者之间的任何积炭或积垢，保持锥面良好的密封性。为了减少进气阻力，提高汽缸的充气效率，多数发动机进气门的头部直径比排气门的大，两气门一样大时，排气门标有记号。图3-7气门锥角为保证密合良好，装配前应将气门头与气门座二者的密封锥面互相研磨，注意研磨好的气门不能互换。为了改善气门头部的耐磨性和耐腐蚀性，有的发动机在排气门密封锥面堆焊一层含有大量镍、铬、钴等金属元素的特种合金，以提高其硬度。

气门头部的热量是直接通过气门座以及通过气门杆经气门导管而传到汽缸盖的，为了提高气门头部的散热性能，气门座孔区域应加强冷却，气门头向气门杆过渡部分的几何形状应尽量做到圆滑，以增加强度并尽量减少气流阻力，此外还应使气门杆与气门导管之间的间隙尽可能小。气门头顶部的形状有平顶、喇叭形顶和球面顶等见图3-8。图3-8气门顶部形状

(a)平顶气门；(b)喇叭形顶气门；(c)球面顶气门平顶：结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，进、排气门均可采用。

喇叭形顶：适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。

球面顶：适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。

2.杆身

杆身与气门头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与气门头部采用圆滑过渡连接。气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断作往复运动，其表面应具有较高的加工精度和较低的粗糙度，并经热处理以保证同气门导管的配合精度和耐磨性，并起到良好的导向、散热作用。气门杆端的形状取决于气门弹簧座的固定方式，常用的结构是用剖分成两半的锥形锁片来固定弹簧座，这时，气门杆端可切出环槽来安装锁片。有些发动机的气门弹簧座用锁销来固定，故其气门杆端有一个用来安装锁销的径向孔，见图3-9。图3-9弹簧座的固定方式

(a)锁环式固定；(b)锁销式固定有的发动机高速化后，进气管中的真空度显著提高，气门室的机油会通过气门杆与导管之间的间隙被吸入汽缸内。为此，在发动机的气门杆上安装气门油封，以减少机油的消耗和燃烧室积炭的产生。由于排气门的热负荷特别高，为了改善其导热性能，有些发动机采用了如图3-10所示的充钠排气门，如捷达EA113型发动机的五气门就采用了该排气门。其原理是：在排气门封闭内径充注钠，钠在约为1243K时变为液态，具有良好的热传导能力。通过液态钠的来回运动，热量很快从气门头部传到根都，可使温度降低约100℃，排气门的这种内部冷却方式也同时降低了混合气自燃的危险，从而提高了气门的使用寿命。使用中值得注意的是：为了保护环境，不允许将排气门直接作为废品扔掉，必须在排气门中部用铁锯锯开一个缺口，在此期间不能用水接触排气门。若将排气门扔入一个充满水的捅中，就会立即发生化学反应，充注在其内部的钠发生燃烧，经过上述处理后的排气门才能作为普通废品处理。图3-10充钠排气门

3.2.2气门座

气门座与气门头部密封锥面配合密封汽缸，气门头部的热量也经过气门座向外传播。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构的气门座都采用较好的材料(如合金铸铁、奥氏体钢等)单独制作，其形状如图3-11所示。图3-11气门座和气门导管气门座的锥角由三部分角度组成，其中45°(或30°)的锥面与气门密封锥面贴合，为保证有一定的座合压力，既密封可靠，同时又有一定的散热面积，要求结合面的宽度为

1～3mm；15°和75°锥角是用来修正工作锥面的宽度和上下位置的，以使其达到规定的要求。在安装气门前，气门座应与气门配对进行研磨处理，以保证贴合得更加紧密、可靠。3.2.3气门导管

气门导管主要起导向作用，以保证气门作直线往复运动；同时气门导管还起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过汽缸盖传递出去。气门导管的结构如图3-12所示。

为了保证导向，气门导管应具有一定的长度。气门导管的工作温度也较高，约500K。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。导管的内、外圆面加工后将其压入汽缸盖的气门导管孔内，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管采用卡环定位。图3-12气门导管3.2.4气门弹簧

气门弹簧的作用在于保证气门回位。在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封；在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在汽缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，再将弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端，见图3-13。气门弹簧的材料为高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后要进行热处理。图3-13气门弹簧

(a)高刚度弹簧；(b)不等螺距弹簧；(c)双弹簧气门弹簧在工作时，当其工作频率与自然振动频率相等或成某一倍数时，将会发生共振，为了防止这种现象的发生，可采取如下措施：①提高气门弹簧的自然振动频率，即提高气门弹簧自身的刚度，见图3-13(a)；②采用不等螺距的圆柱弹簧，这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合，有效圈数逐渐减小，自然频率逐渐提高，从而避免了共振(如红旗轿车的8V100发动机的气门弹簧)，见图3-13(b)；③采用双气门弹篱，一些高速发动机通常在一个气门上同心安装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧，见图3-13(c)，这样能提高气门弹簧的工作可靠性，即可以防止共振；而且当一根弹簧折断时，另一根可维持工作，还可防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内；此外还能使气门弹簧的高度减小。当装有两根气门弹簧时，注意弹簧圈的螺旋方向应相反。

3.2.5锁片、卡簧

锁片、卡簧的作用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。

3.3气门传动组的构造

3.3.1凸轮轴

1.凸轮轴的作用

凸轮轴的作用是控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。

2.凸轮轴的结构

凸轮轴主要由凸轮、凸轮轴轴颈等组成，见图3-14(a)，对于下置凸轮轴的汽油机，还具有用于驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮和用于驱动汽油泵的偏心轮。凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此要求凸轮表面要耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度，凸轮轴一般用优质钢模锻或特种铸铁铸造而成。凸轮和轴颈的工作表面一般需经热处理后精磨，以改善其耐磨性。图3-14四行程汽油机凸轮轴

(a)492QA发动机的凸转轴；(b)各种凸轮的相对角位置图；(c)进(或排)气凸转投影由图3-14(b)可以看出，同一汽缸的进、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位相适应的。发动机各个汽缸的进气(或排气)凸轮的相对角位置应符合发动机各汽缸的点火顺序及点火间隔时间的要求。因此，根据凸轮抽的旋转方向以及各缸进气(或排气)凸轮的工作次序，就可以判定发动机的点火次序。图3-14所示的四缸四行程发动机，每完成一个工作循环，曲轴旋转两周而凸轮轴只旋转一周，在这期间内，每个汽缸都要进行一次进气(或排气)，且各缸进气(或排气)的时间间隔相等，即各缸进(或排)气门的凸轮彼此间的夹角均为360°/4 =90°。由图3-14(c)可知，汽车发动机的点火次序为1—2—4—3(从前端向后看，凸轮轴的旋转方向如图所示时)。若六缸四行程发动机的凸轮轴逆时针旋转，则其点火次序为1—5—3—6—2—4，任何两个相继点火的汽缸进(或排)气凸轮间的夹角均为360°/6 = 60°，如图3-15所示。凸轮的轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，且使气门有合适的升程及其升降过程的运动规律。凸轮形状如图3-16所示，O点为凸轮旋转中心，EA为以O为中心的圆弧。当凸轮按图中箭头方向转过弧EA时，挺柱不动，气门关闭。凸轮转过A点后，挺柱开始上移；凸轮转至B点，气门间隙消除，气门开始开启；凸轮转到C点，气门开度达到最大，之后开始关闭，凸轮转至D点，气门闭合终止；此后，挺柱继续下落，出现气门间隙，至E点挺柱又处于最低位置。f

对应着气门开启持续角，ρ1和ρ2则分别对应着消除和恢复气门间隙所需的转角。凸轮轮廓BCD段的形状，决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。图3-15六缸发动机进、排气凸轮投影图3-16凸轮形状示意图

3.凸轮轴的驱动

凸轮轴由曲轴通过传动装置驱动，通常采用一对正时齿轮传动，如图3-17所示。曲轴正时齿轮(小齿轮)和凸轮轴正时齿轮(大齿轮)分别用键安装在曲轴和凸轮轴的前端，其传动比为2∶1。在装配时，必须将正时标记对准，以保证正确的配气相位和点火时刻。

一些凸轮轴上置的配气机构采用链条与链轮的传动。为使链条在工作时具有一定的张力而不致脱链，通常还装有导链板、张紧轮等装置；为了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动。链条与链轮传动的主要问题是其工作的可靠性和耐久性不如齿轮传动，其传动性能在很大程度上取决于链条的制造质量。近年来在高速发动机上还广泛采用齿形皮带来代替传动链。图3-18为一汽奥迪100轿车使用的齿形皮带传动，这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。采用齿形皮带传动，可以减少噪声和减轻结构质量，也可以降低成本。图3-17正时齿轮及正时标记图3-18奥迪100轿车齿形皮带传动

4.凸轮轴的润滑

凸轮轴轴颈的润滑采用压力润滑，缸体或缸盖上钻有油道与轴承相通。凸轮与挺柱均采用飞溅润滑。发动机摇臂总成的润滑是从轴承处把机油通过缸体和缸盖上的油道输送到摇臂轴，为防止供油过多造成摇臂总成润滑过量，在相应的轴颈上开两条互不相同的弧形节流槽，如图3-19所示，图中最后一道轴颈上的泄油孔可使轴颈后端与油堵之间的机油流回油底壳，防止因此处油压过高而使油堵漏油。第一道轴颈上的油孔与轴颈前端面相通，以便对凸轮轴轴向止推面进行润滑。图3-19凸轮轴轴颈上的油槽与油孔

5.凸轮轴的定位

为了防止凸轮轴的轴向窜动，凸轮轴必须有轴向定位装置，常见的轴向定位装置如图3-20所示。在凸轮轴第一轴颈端面与正时齿轮之间装有调节隔圈，调节隔圈外面松套一止推凸缘，止推凸缘用螺钉固定在汽缸体前端面上。因调节隔圈的厚度大于止推凸缘的厚度，故止推凸缘与正时齿轮的轮毂端面之间有一定的间隙。间隙的大小可通过改变调节隔圈的厚度来调整。当凸轮轴产生轴向移动时，止推凸缘便与凸轮轴轴颈端面或与正时齿轮轮毂接触，从而防止了轴向窜动。止推凸缘磨损后还可以更换。图3-20凸轮轴的轴向定位图3-21止推轴承定位3.3.2挺柱

1.普通挺柱

普通挺柱的形状如图3-22所示。筒式挺柱底部钻有径向通孔，便于流出筒内收集的机油对挺柱底面及凸轮加以润滑。滚轮式挺柱可以减少磨损，但结构较复杂，质量较大，多用于大缸径柴油机的配气机构上。图3-22挺柱挺柱在工作时，由于受凸轮侧向推力的作用，会稍有倾斜，并且由于侧向推力方向是一定的，这样就会引起挺柱与导管之间的单面磨损，同时挺柱与凸轮固定不变地在一处接触，也会造成磨损不均匀。为此，挺柱底部工作面制成球面而且把凸轮面制成带锥度形状，这样凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线，当挺柱被凸轮顶起上升时。接触点的摩擦力使其绕自身轴线转动，以达到均匀磨损的目的。

挺柱位于导向孔内，有些发动机的导向孔直接在缸体或缸盖上镗出，也有些发动机采用可拆式挺柱导向体，将挺柱装在导向体的导向孔内，再将导向体固定在缸体上。

2.液压挺柱

由于配气机构中存在间隙，在高速运行时会产生很大的振动和噪声，这对某些要求行驶平稳与低噪声的车用发动机来说是很不适宜的，因此出现了一种液压挺柱，它直接放在凸轮与气门之间。如图3-23所示，液压挺柱由外体、内体、活塞、单向阀、单向阀弹簧、活塞回位弹簧等组成，在各个零件组装到外体上后，再把外体组件与上盖焊接在一起，成为不可拆卸的整体。内体的内、外表面分别与活塞外表面和外体内表面良好配合。整个挺柱形成三个空间，即储油室Ⅰ、Ⅱ和高压油腔Ⅲ。图3-23液压挺柱液压挺柱的工作过程如下：

(1)当凸轮没有压下液压挺柱时，挺柱处于如图3-24(a)所示的位置。发动机润滑系统中带压力的机油通过汽缸盖上的专门油道，经外体上的环形油槽、供油斜孔进入储油室Ⅰ，并从通道上盖上的溢油槽进入储油室Ⅱ，再克服单向阀弹簧的弹力顶开单向阀进入高压油腔Ⅲ。这时储袖室Ⅰ、Ⅱ和高压油腔Ⅲ都充满机油，其压力等于汽缸盖油道内的压力。活塞在活塞回位弹簧的作用下，顶在上盖上。图3-24液压挺柱的工作过程

(a)凸轮未下压挺柱；(b)凸轮下压挺柱

(2)当凸轮开始下压液压挺柱时，外体(连上盖)和活塞被压下，内体因气门杆的反作用力被推向上盖，如图3-24(b)所示。压缩高压油腔Ⅲ中的一部分油通过内体与活塞间的泄漏间隙挤出，使油腔容积缩小。由于内体的高速向上运动，产生很强的节流作用，油腔内的油压仍然很快增高。单向阀在高压油压和单向阀弹簧的作用下关闭，切断了它与储油室Ⅰ、Ⅱ的连接通道。与此同时，由于内体向上运动，顶到上盖上并占据了储袖室Ⅰ内相应的空间，使储油室容积减小，多余的机油则通过内体与外体间的导向间隙和外体上的进油孔(在开始某一时间进油孔尚未完全切断)挤走。这时高压油腔内的机油，由于它的不可压缩性使挺柱外体、内体与活塞成为一个刚体，按凸轮的运动规律，使气门逐渐开启，再逐渐关闭。

(3)当凸轮转到基圆位置并且不再压液压挺柱时，挺柱回到原始位置，挺柱外体上的环形油槽又对准汽缸盖上的专门油道，挺柱内体在高压油腔Ⅲ内的油压与活塞回位弹簧的作用下向下运动，顶在气门杆上，消除了挺柱与气门杆之间的间隙，使挺柱回到原始位置。储油腔Ⅰ和高压油腔Ⅲ由于体积增大、油压下降，这时汽缸盖上的专门油道正好与挺柱外体上的环形油槽相通，带压力的机油进入储油室Ⅰ、Ⅱ和高压油腔Ⅲ。

有的液压挺柱不是直接放在凸轮与气门之间，而是放在凸轮与推杆之间。液压挺柱就是靠液压缸的相对位移来代替(或补偿)气门的预留间隙，实际上，在凸轮与气门之间还是需要有空行程的。液压挺柱减少了配气机构的撞击噪声，因而在高级轿车上得到了广泛应用；但其结构复杂、加工精度高、不可拆卸、磨损后无法调整，安装前必须将液压挺柱中的空气排除，以免工作时产生额外噪声。3.3.3推杆

推杆的作用是将凸轮轴传来的推力再传给摇臂。由于推杆是配气机构中最容易弯曲的零件，因此要求有很高的刚度，并且在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。图3-25所示为几种推杆的形式。为了减轻质量，推杆多采用空心钢管，并在两端焊有或镶有不同形状的端头。端头经过淬火和光磨，以增加其耐磨性。图3-25推杆3.3.4摇臂

摇臂的作用是将推杆传来的力改变方向以开启气门。摇臂是一个以轴孔为支承、两臂不等长的双臂杠杆，如图3-26所示。长臂用来推动气门，这样可使推杆以较小的行程得到较大的气门开度，减少传力机件的惯性力，同时为了提高耐磨性，长臂端与气门尾端接触处经淬火后磨光。短臂端有螺纹孔，拧入调整螺钉，螺钉的球面端头与推杆顶端球座接触；短臂端还钻有油道，机油从主油道经摇臂轴中空部分流入，在摇臂工作时，机油间歇交替地润滑两端运动的接触表面，再由调整螺钉中心孔流回油底壳。图3-26摇臂

3.4配气机构自动控制简介

3.4.1汽缸数自动可变机构简介

在发动机工作时，为了减少燃料消耗，可根据发动机功率的需要，使工作的汽缸数自动地改变。如：一个V8缸的发动机，可自动地变化为八个缸、六个缸和四个缸进行工作。这种发动机被称为V8-6-4可变汽缸数发动机，它通过一个电脑控制的电子机械结构，根据汽车的行驶状况改变发动机的排气量，使选定汽缸的气门停止工作，达到工作的汽缸数自动变化的目的。

1.结构

汽缸数自动变化机构由气门配气机构(见图3-27)和气门选择器(图3-28)组成。在气门配气机构中，电脑接收各种传感器件来的信号，经处理后由电磁阀转变成机构控制，使选定汽缸的气门停止工作。图3-27气门配气机构图3-28中，气门选择器安装在配气机构的摇臂中央，其内部装有内簧，外部为选择器，上端有阻挡板并与电磁阀连在一起。选择器用来操纵该缸的进气门和排气门，并控制摇臂的支枢，使气门开启或关闭。图3-28气门选择器

2.工作原理

如图3-28所示，八个汽缸正常工作时，摇臂支枢点接近中心并成为选择器的中心，凸轮转到其顶点推开进气门时，可燃混合气进入各缸。若电脑发出信号，电磁阀中有电流通过时产生电磁力，使阻挡板旋转。当选择器上的凸块与阻挡板上的监视窗口对齐时，选择器体内的弹簧被压缩，摇臂由椎杆推动后，选择器不受阻挡板的限制，摇臂与选择器使螺栓向上移动，此时摇臂以气门尾端作为支枢上下运动，气门无法打开，即汽缸停止工作。

若电脑信号中断时，电磁阀中有电流通过，阻挡板复原，挡住选择器体的凸块，使其不能向上移动，摇臀支枢接近中心，气门即正常开启并使汽缸投入工作。若装有四个气门选择器，可对八个、六个和四个汽缸的工作进行任意选择。四个气门选择器分别装在一、四、六、七缸上。若以六缸工作，可停止一、四缸；若以四缸工作，即可停止一、四、六和七缸。

汽油机要获得良好的动力性、经济性和排放性能，必须配备一定量的可燃混合气。混合气量的大小及其变化规律是决定发动机功率及其稳定性的重要因素。现代发动机为提高其转速及功率，对气门的大小、形状、数目、升程以及配气定时进行了严格的设定，以满足发动机的要求。3.4.2可变气门定时和升程控制系统的结构及工作原理

1.本田可变气门控制系统

本田公司开发的可变气门控制系统(VariableValueTimingandliftElectronicControlSystem，VTEC，该系统能同时改变气门开启时间及升程，完全突破了传统配气机构的局限性。它已在本田公司的多种形式发动机上得到了应用。

ACCORD发动机VTEC与传统的四气门发动机一样，该发动机的可变气门机构同样由气门(两进两排)、摇臂和凸轮轴组成，所不同的是凸轮轴上凸轮的个数以及摇臂的个数及其控制方法。图3-29是ACCORDF22B1发动机一个缸的VTEC进气门机构。凸轮轴上除了原有控制两个进气门的一对凸轮(主凸轮和次凸轮)外，还增加了一个较高的中间凸轮，它们分别用来推动主摇臂、次摇臂和中间摇臂。主摇臂与次摇臂各自推动一个气门。三根摇臂内部装有液压控制的活塞，在特定工况下，电脑控制液压系统推动活塞，使三根摇臂锁在一起。图3-29F22B1发动机VTEC示意图

ACCORDF22B1发动机VTEC气门机构如图3-30所示。发动机在低转速工作时，主摇臂、中间摇臂和次摇臂各自分离、独立工作。主凸轮和次凸轮分别推动主摇臂和次摇臂，控制两个进气门的开闭。但是由于主凸轮比次凸轮高，因此两个气门的升程不同。这时，虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但中间摇臂与主、次摇臂是独立工作的，故不影响气门的开闭动作。图3-30F22B1发动机VTEC气门机构当发动机达到某一特定工况和转速时，电脑控制液压系统利用机油压力推动摇臂内的同步活塞移动。同步活塞A使主摇臂和中间摇臂锁在一起；同步活寒B使中间摇臂与次摇臂锁在一起，这样三根摇臂就锁住成为一整体。由于中间凸轮比主、次凸轮高，因而三个摇臂一起由中间凸轮驱动，使进气门的升程加大，气门开启的时间延长。当发动机降至设定转速时，电脑又控制作用在同步活塞上的压力油卸压，活塞被回位弹簧推回，三根摇臂又分开独自工作，气门升程变小，开启时间变短。

1)可变气门机构的控制

VTEC的气门升程和配气相位的变换控制是由发动机主电脑(ECM)来控制的，ECM根据发动机转速传感器和发动机冷却液温传感器传来的信号，决定改变气门正时和气门升程的时刻。不同发动机气门正时和升程的转换条件如表3-1。表3-1不同发动机气门正时和升程的转换条件整个控制系统主要由ECM、VTEC电磁阀、VTEC油压开关以及有关的传感器组成，如图3-31所示。当满足转换条件时，ECM给VTEC电磁阀供电，电磁阀动作并打开油路，从机油泵来的压力油进入摇臂油道，推动同步活塞使气门正时和升程改变。与此同时，VTEC油压开关在油压的作用下断开开关，作为一个反馈信号传给ECM以确定转换已实行，同时用于监控油路压力。当转换条件不符合时，ECM切断VTEC电磁阀电路，截断油路并卸压，同步活塞在弹簧的作用下回位，气门升程和定时也恢复到原位。图3-31可变气门机构电脑控制系统

2) VTEC故障分析和检修

VTEC系统能根据发动机的工况改变气门升程和配气定时，使发动机同时具有大功率输出和中低速稳定、省油的双重特点。但是，如果VTEC系统出现故障，发动机性能就会变得很差。若气门机构一直处于低速工作状态，这时气门因升程小、开启时间短、进气量不足而使高速运转无力；若气门机构一直处于高速工作状态，这时气门因升程大、开启时间长而使中低速耗油量太大，怠速不稳。

(1)电脑控制系统的检修方法如下：

当发动机仪表板上的故障灯闪亮时，电脑控制系统通过自诊断读出故障代码。故障代码21、22表明VTEC出现故障，这时由于气门机构一直处于低速工作状态而使发动机出现动力不足的现象。故障代码22则表示VTEC压力开关或线路不正常。在读出故障代码后，拆下Backup(7.5A)保险丝并等待20s以上，清除故障码后再进行路试，若故障灯不再闪亮，则表明故障曾经发生过，这主要是线路接触不良造成的，只要紧固各接线头就可以了。① VTEC电磁阀的检查。测量电磁阀的电阻，正常值为14～30Ω；将电磁阀总成从缸盖上拆下，检查电磁阀滤网有无堵塞，若有堵塞则应清除杂质并更换发动机润滑油；用手推动电磁阀柱塞应能自由运动；检查电磁阀线插头与ECMA4插脚之间应导通，注意不能短路。

② VTEC压力开关的检查。在发动机不运转时，压力开关应接通；把VTEC电磁阀线插头两极柱分别接蓄电池的正负极，起动发动机，当发动机转速超过3000r/min时，压力开关应断开；检查压力开关线插头的蓝/黑线与ECMD6接脚之间应导通，棕/黑线与搭铁应导通。

(2)液压系统和摇臂的检查方法如下：

因为VTEC系统的工作是靠发动机机油泵产生的机油压力来进行的，所以要使VTEC系统工作正常，首先必须保证机油压力足够。当发动机转速达到3000r/min时，机油压力至少要达到50kPa，否则，检查机油泵和润滑油路。

检查摇臂时，拆下气门室盖，当某一汽缸处于压缩上止点时，该缸的各个气门摇臂应能独立自由动作，也即主摇臂、中间摇臂和次摇臂不应锁在一起；用400kPa的压缩空气从检查孔注入，并堵住泄油孔，然后将正时板推高2～3  mm，这时同步活塞应压缩回位弹簧而将主摇臂、中间摇臂和次摇臂锁在一起，也即三根摇臂一起动作；放出压缩空气，同步活塞回位，三根摇臂又可分开。

2.帕萨特ANQ发动机可变气门正时机构

图3-32帕萨特ANQ发动机可变气门正时的原理图功率位置(不进行调整时的位置)：链条的上部较长而下部较短。进气阀关闭较迟，从而使发动机在高速时产生高功率。

扭矩位置：通过链条张紧器向下的运动而缩短上部链条并加长下部链条，由于排气凸轮轴受到正时皮带的制约而不能转动，从而使进气凸轮轴偏转一个角度并较早关闭进气门，使发动机在中速和低速范围内能产生高扭矩。

可变气门正时的调节如图3-33所示，由发动机控制单元控制可变气门正时阀，从而调整进入可变气门调节器的机油。图3-33帕萨特ANQ发动机可变气门正时的调节可变气门正时驱动链条的安装：由于可变气门正时调节的是链条的长度，因此链条在安装时的基础设定是非常重要的。ANQ发动机链条的基础设定为：在二个凸轮轴链条驱动齿轮标记之间的链条长度为16个链条孔距，见图3-34。图3-34帕萨特ANQ发动机可变气门正时链条的安装

3.5配气机构的检查与调整

3.5.1气门间隙的检查与调整

气门间隙是指气门完全关闭(凸轮的凸起部分不顶挺柱)时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙，如图3-35所示。图3-35气门间隙

1.气门间隙的作用

气门间隙的作用是给热膨胀留有余地并保证气门密封。不同的机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.25～0.3mm，排气门间隙约为0.3～0.35mm。若间隙过大，则进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足、排气不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快；若间隙过小，则发动机工作时，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气及功率下降，并使气门的密封表面严重积炭或烧坏，甚至使气门撞击活塞。一般采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。

2.气门间隙的调整

气门间隙通常会因配气机构零件的磨损、变形而发生变化。间隙过大会使气门升程不足，引起进气不充分、排气不彻底，并出现异响；间隙过小会使气门关闭不严，造成漏气，易使气门与气门座的工作面烧蚀。因此，在汽车的使用过程和维护中，应按原厂规定的气门间隙值认真细致地检查和调整气门间隙，以保证发动机的正常工作。气门间隙的检查与调整应在气门完全关闭、气门挺柱处于凸轮基圆位置时进行。调整时，一般都是采用简单快捷的两次调整法：首先找到第一缸活塞压缩结束的上止点，调整其中的一半气门，然后将曲轴转动一周，再调整其余半数气门的间隙。因此，如何确定可调气门的顺序就成了问题的关键。许多有经验的修理工对于常用车型根据自己多年的经验将调整顺序编成口诀，例如，第一缸在压缩上止点从前向后检查的气门是：EQ6100-1和CA6102均为1、2、4、5、8、9，然后将曲轴转动一圈，再调整余下的所有气门间隙。

这里介绍一种简单可行的确认气门间隙可调性的方法，即“双排不进”法。其中的“双”是指汽缸的进、排气门间隙均可调，“排”是指汽缸的排气门间隙可调，“不”指进、排气门的间隙均不可调，“进”是指汽缸的进气门间隙可调。“双排不进”法的操作程序如下：

(1)先将发动机的汽缸按工作顺序等分为两组。

(2)第一遍调整。将第一缸活塞转到压缩结束的上止点，按双、排、不、进的步骤调整其一半气门的间隙。

(3)第二遍调整。曲轴转动一周后，将第六缸转到压缩行程上止点，仍按双、排、不、进的步骤调整余下的一半气门的间隙。

(4)进气门和排气门的确定。

①根据气门与其所对应的气道确定。

②观察转动曲轴确定：当第一缸活塞处于压缩上止点时，转动曲轴，观察第一缸的两个气门，先动的为排气门，后动的为进气门，并在其中一个气门上作记号，然后按点火顺序依次检查各缸，在与第一缸的同名气门上作记号。

(5)第一缸压缩上止点的确定。

①分火头判断法：记住第一缸分缸高压线的位置，打开分电器盖，转动曲轴，当分火头与第一缸分缸高压线位置相对时，表示第一缸在压缩上止点。

②逆推法：转动曲轴，观察与第一缸曲轴连杆轴颈在同一个方位的六(四)缸的从排气门打开又逐渐关闭到进气门开始动作这一瞬间，六(四)缸在排气上止点，即第一缸在压缩上止点。

3.5.2配气相位的测量

发动机配气相位的测量方法较多，目前采用较多的是综合测试仪，但仍有部分企业采用气门升程测量法来进行。下面以东风EQ1090汽车6100发动机为例进行介绍。

1.理论分析

东风EQ1090汽车的使用说明书规定：气门间隙为0.20～0.25mm，气门摇臂比为1.65，凸轮轴凸轮型线为复合摆线。

如图3-36所示，凸轮曲线由工作段、缓冲段和基圆组成。图3-36凸轮外形曲线曲线AA′——确定挺柱运动规则的主要曲线，为基本工作段。

曲线AB、A′B′——缓冲段，挺柱开始起落并保持很小的加速度。缓冲段位于基圆和工作段之间，缓冲段升程一般等于气门间隙和气门驱动机构变形量之和。

曲线BB′(大弧)——凸轮基圆。

点A、A′——气门设计起落点，即气门最迟升起点和最早落座点，也称控制点。

点B、B′——挺柱起落点，前缓冲段为起点，后缓冲段为末点。

点C、C′——气门静升程起落点，即一般实际测量的气门起落点。该点位于凸轮曲线的缓冲段内，其位置根据规定气门间隙的大小而定。

2．测量仪器

配气相位的测量仪器如图3-37所示，包括以下内容：

(1)在不拆卸汽缸盖的情况下，要较为准确地测定活塞上止点时可使用上止点测定仪，测量配气相位时可用检查仪。

(2)在拆卸缸盖的情况下，可使用顶置气门发动机配气相位专用检查仪。

(3)百分表、刻度盘、深度游标尺等仪器。图3-37顶置气门式配气相位的测量仪器

(5)根据进气门的平均升高度h1，找出活塞上止点。

(6)在此上止点位置，将检查仪的百分表头触压于排气门弹簧座的上平面，表指针对准0。

(7)顺时针转动曲轴，使排气门完全落座，由检查仪的百分表读出上止点时排气门落座前的高度h。

(8)根据进排气门上止点时的高度及其相对升高度的差值(h1-he)，列表进行比较，由此确定配气相位快的慢度。

采用气门升程法测量配气相位，误差较小，测量计算简便。 3.6配气机构的常见故障及检修

3.6.1配气机构的常见故障

1.气门漏气

气门漏气是指气门与气门座工作面密封不良，产生气体渗漏，导致汽缸压力下降等现象。

1)故障现象

发生气门漏气故障时，发动机会出现起动困难、进气管回火、排气管放炮、冒烟、燃油消耗加剧以及异响等现象。

2)故障原因

(1)气门与气门座工作面磨损、烧蚀、密封不良而漏气。

(2)气门与气门座工作面有积炭，气门关闭不严而漏气。

(3)气门与气门导管间隙过大，气门杆晃动，导致气门关闭不严而漏气。

(4)气门杆在气门导管内发涩或卡住，气门不能上下移动。

(5)气门弹簧失去弹性或弹簧折断。

3)诊断与排除方法

在排除点火系统、燃油供给系统故障原因后，尚不能确定故障时，通过测量汽缸压力或测量进气歧管的真空度，可以比较准确地确定该故障。测量汽缸压力时，气门漏气的汽缸压力较其他汽缸偏低。可通过对气门组零件进行修理或更换损坏的气门等零件来排除故障。

2.液力挺柱故障

1)故障现象

液力挺柱出现故障时，发动机发出类似普通机械气门脚响的现象。

2)故障原因

(1)发动机机油油面过高或过低，导致有气泡的机油进入液压挺柱中，形成弹性体而产生噪声。

(2)机油压力过低。

(3)机油泵、集滤器损坏或破裂。

(4)液力挺柱失效。

(5)机油质量低劣。

3)诊断与排除方法

发动机运转时，出现有节奏的“嗒嗒”声，且怠速时声响明显，中速以上声响逐渐减弱或消失。可拆卸油底壳，检查更换机油泵、集滤器；调整机油液面或更换机油；拆卸检测配气机构，更换液压挺柱或更换气门导管。3.6.2气门组主要部件的检修

1.气门的检修

发动机在运转过程中，气门工作条件相当苛刻，除承受冲击性交变载荷外，当气门出现跳动或气门间隙过大时，载荷将显著增大，再加上气门导管的润滑条件较差，易造成气门及头部变形、磨损，从而导致密封不严。特别是排气门，在高达900℃的温度下工作，排气时废气又以极高的流速冲刷着气门，从而产生强烈的腐蚀作用，气门工作面容易被氧化、熔蚀，出现凹斑点。气门与气门座长时间的相互撞击，造成气门工作面起槽、座圈工作面变宽，致使气门密封性下降。气门常见的损伤有：气门杆的磨损和弯曲、气门工作面的磨损和氧化熔蚀、气门杆端部磨损及头部变形。

1)气门杆弯曲变形的检测及调校

气门杆的弯曲变形容易造成气门头部偏斜而关闭不严或气门卡死在气门导管中失去作用。

气门杆弯曲变形可用检测气门杆直线度误差的方法进行测量，具体操作方法如图3-38所示。图3-38(a)为测微法检测气门杆的直线度误差，方法是将气门支撑在置于板上的等高V形架上，用百分表在全长范围内检测，每次都应找到外圆素线的最高点，依次读数并记录。图3-38气门杆直线度误差检测

(a)测微法；(b)光隙法当气门杆弯曲时，在各测量部位读数中，同一纵向截面内的最大读数与最小读数之差为轴截面上素线的直线度误差。旋转测量时，按上述方法量取若干条素线，取其中最大的误差值即为气门杆直线度的误差。

也可使用图3-38(b)所示的光隙法对气门圆柱面素线的直线度误差进行检测，图3-43气门杆直线度误差测量即利用平尺和厚薄规进行气门杆素线直线度误差的检测。以解放汽车为例，图纸上对该零件的素线提出了直线度100∶0.015的要求。检测时，将长度为100mm的平尺(或刃口尺)与气门杆素线直接接触，并使两者之间的最大间隙为最小，此时的最大间隙即为该素线的直线度误差。误差的大小应根据光隙来测定，当光隙较小时可按标准光隙来估读；当光隙较大时则可用厚薄规进行测量。

2)气门杆与气门导管磨损的检修

气门在导管中滑动时会发生互相摩擦，由于气门与导管的工作条件比较差，较易产生磨损，从而使间隙增大，失去导向作用，造成气门偏斜关闭不严和漏气。特别是排气门，当高温废气通过导管间隙时，使气门及导管过热，加速它们之间的磨损，还可能造成导管中的润滑油烧结，使气门卡死而不起作用。

检测气门杆与导管的磨损时，用外径千分尺和内径千分表在全长范围内分段测量气门导管内、外径，以及测量气门杆直径以确定气门杆与导管的配合间隙。其最大间隙如超过极限值时，应更换新的气门及导管。更换气门导管时，应首先确定导管有无台肩或开口锁环。有台肩的气门导管(如桑塔纳汽车)应注意压出导管的方向；有开口锁环的气门导管应先取出开口锁环，然后用专用铳子或压床将气门导管按规定方向打出或压出导管的方向。对铝合金缸盖，则应放在水中加热至80～100℃后再用铳子铳出导管。

拆下导管后，应用百分表检测汽缸盖上气门导管的承孔内径，当承孔内径在标准范围之内时，选用标淮导管进行镶配；当承孔内径大于标准时，应对承孔进行加工，即用铰刀扩孔，一般加大尺寸0.03～0.05mm，同时选用加大尺寸的导管与承孔镶配。若承孔直径超过最大极限尺寸，则应更换新缸盖。镶配气门导管时，应在选配好的导管外径涂上少量机油，铝合金缸盖需在水中加热至80～100℃，然后用铳子从缸盖上面向燃烧室方向打入气门导管并安装卡环。镶入时，要求气门导管上端与汽缸盖平面有一定的端面距离，见图3-39(a)。距离过小会增加进气阻力，距离过大则会影响气门和导管的散热效果。图3-39气门导管的检查

(a)气门导管与缸体上平面的距离；(b)气门杆与导管配合间隙的检验

导管装好后，导管内孔应用专用长刃铰刀铰销导管内孔，边铰边测量，以便取得与气门杆合适的配合间隙。检查气门杆与气门导管的配合松紧度时，先将气门杆和气门导管孔擦干净，在气门杆上涂一层机油，放入导管内，上下拉动几次后，气门借助自身的重量慢慢下降，即可认为配合松紧合适。

3)气门工作面的检修

为了保证气门工作面与座孔密封，应使气门与气门座之间形成理论上的线接触，以提高工作面的比压，从而使压力分布均匀，增加气门的密封性，同时加快气门的研磨速度。一般将气门工作面与气门座工作面制成不同的角度，使其实现线接触。大部分发动机的气门工作面斜角比气门座工作面斜角小0.5°～1°，但有些发动机的气门面斜角比气门座工作面斜角大0.5°，这个斜角称为气门干涉角。由于干涉角的存在，气门工作面或气门座工作面发生磨损时，仍能保持两者良好的接触，保持气门密封性。发动机在长期工作中，由于高温气体的冲刷和交变载荷的冲击(尤其是排气门)，使气门工作面出现斑点或凹槽，从而影响气门的密封性。气门工作面修整需用专用气门光磨机，按技术标准对气门工作面进行修磨，以恢复原来的形状。气门进行光磨后，还需要对气门头部边缘的厚度进行检查，若光磨后边缘过薄，在工作中气门头部易于变形或烧毁，若其厚度小于极限尺寸时则应更换气门。

2.气门座的检修

气门座和气门一样，在发动机工作时承受着交变载荷的冲击，很容易产生塑性变形和磨损，尤其是排气门座还承受着高温气流的冲刷腐蚀，常出现气门座氧化烧蚀斑点、工作面磨损变形变宽、工作面出现裂纹、气门座圈松动等现象，导致气门密封不严，影响发动机的正常工作。

1)气门座圈的铰配

气门座圈出现斑点、沟槽或变形、变宽时，可用专用气门座绞刀进行修复。

为实现气门工作面与气门座圈的线接触，气门座口需有三个斜面。如天津夏利发动机的气门座圈各斜面与座圈上平面成60°、45°、20°三个角度，其中45°角的斜面为工作斜面，其余两个斜面是为了调整工作面的宽度和位置的，如图3-40(a)所示。图3-40气门座铰削

(a)倾斜角；(b)铰削顺序铰削气门座口时，应将气门导管和气门座口清洗干净，并以气门导管轴线作为基准加工气门座口，从而保证气门导管与气门座工作面的同轴度。因此，当以气门导管作为定位基准时，必须选用合适的铰刀杆与气门导管相配合，铰刀杆插入导管孔时，不能出现摇摆和倾斜的现象，否则会铰偏。如果在修理中更换了新气门导管，那么必须在气门杆与气门导管修配好后，再进行气门座的铰销，这样才能保证气门导管孔与气门座工作面的同轴度。铰销时，应先用粗砂布垫在气门铰刀下进行砂磨，去掉气门座口的硬化层，然后用粗刃铰刀进行粗铰。用力一定要均匀、平稳，直到把沟槽、斑点铰去为止，再用细铰刀进行精铰，之后再进行气门口接触带的调整，用磨修好的气门在工作斜面上涂上红丹油进行试配。将气门装入导管，使气门与气门座口接触并作定向定位转动。最后取出气门，检查气门与座口的接触位置和宽度，接触带压在气门斜面的中下部，接触带宽度对不同的车型有不同的要求。如果接触带过宽，可用60°和20°铰刀进行修整；如果接触带偏向气门工作面的大头，可用20°和45°铰刀进行修正，操作时先铰45°斜面，再铰20°斜面，直至接触带向小头移动至标准位置；如果接触带偏向气门工作面的小头，可用60°和45°铰刀进行修正，其方法同上。最后用45°细铰刀精铰接触带，以提高其接触面光洁度，如图3-40(b)所示。

如果更换新气门座圈，应先用端面铣刀铣座圈上的平面。铣削时，应注意铣刀直径不得大于座圈外径，以免破坏汽缸盖的燃烧室容积，影响发动机的压缩比。

2)镶气门座圈

气门座经过多次铰削后，会使直径增大而工作面下陷。当气门在气门座上的下陷深度达到一定程度后，会改变燃烧室的形状和容积，从而改变了发动机的压缩比。若气门顶平面相对座圈周围平面下陷2mm或座圈有裂纹，应更换新的气门座圈。

在更换新的气门座圈之前，若基体上未曾镶过气门座圈的，应先铣出或镗出气门座圈承孔(应在专用铣床上用特殊的刀具进行)。镗刀带有定位杆，把定位杆插入气门导管内作为刀具的定位基准，保证座圈与气门导管同轴。若原来镶有座圈，应拉出旧座圈。座圈的材料和硬度的选择一般是选用合金铸铁或球墨铸铁，也有选用合金钢的，但座圈的硬度一般低于工作面的硬度。

由于气门座圈与汽缸盖的材料不同，受热后膨胀系数也不同，因此，对它们之间的配合尺寸应很好地选择，使镶入后的座圈在工作时不易发生扭曲和松脱。由于座圈的工作温度比汽缸盖高，座圈将受到压缩应力，若座圈材料强度不够或断面太小，压缩应力超过材料屈服应力时，座圈将会扭曲松脱造成事故。根据经验，座圈壁厚一般取其内径尺寸的8%～15%，高度取厚度的2倍为了防止气门座圈松动和保证热量传递，座圈必须与承孔过盈配合，全长接触。镶配气门座圈的方法有两种，即热镶和冷镶。

热镶气门座圈时，应将缸盖或承孔加热到100℃左右，在座圈外表面涂上甘油与红丹粉混合的密封剂，垫上软金属迅速将座圈打入承孔；冷镶时，将座圈放到液态氮中冷却到-40℃，取出后用同样的方法迅速将气门座圈打入承孔。一般冷镶法比热镶法的可靠性更高。

镶好座圈后，按上述方法进行铰削，以得到需要的工作面。

3)气门与气门座的研磨

为了提高气门与气门座的密封性，经光磨好的气门与气门座还需进行配对研磨。但是，由于汽车制造厂采用气门座口光磨工艺，气门与气门座口的磨削精度较高，可保证它们的密封性，加工完便可装配。一般修理厂铰削后气门座口往往达不到要求，还需进行研磨。

气门与气门座配对研磨的方法有两种：一种是用机械研磨，另一种是用手工研磨。机械研磨一般采用单缸气动或电动研磨机研磨，手动研磨方法如图3-41所示。手工研磨前，先将气门、气门座、气门导管清洗于净，在气门工作面上涂上一层气门砂，在气门杆上涂上机油，并对各气门做好顺序号。一般先用粗砂，后用细砂。研磨气门时，用橡皮碗吸住气门头，捻转木柄进行研磨。气门在气门座上作往复旋转运动并经常变换气门与气门座的位置，以保证研磨均匀。往复旋转的角度不宜过大，以免磨出环形磨痕，一般以10°～30°为宜。当气门工作面上出现一条连续而整齐的灰色无光泽环带时，配对研磨结束，即可进行清洗，洗掉研磨砂后检查气门的密封性。

研磨过程中，严禁气门砂掉入气门导管内，以防气门杆与导管磨损。研磨后的工作面不允许出现凹槽、麻点和裂纹，接触带不能有中断处，研磨后的气门也不能互换。研磨后需进行密封检验。将气门擦干净装入气门座，然后在汽缸盖燃烧室内注满柴油或煤油，若在1min内没有油从气门与气门座圈处渗出，则表明气门密封性良好。另外，还可在气门工作面上用铅笔划线来进行检查，如图3-42所示。

在气门工作面上，用软铅笔均匀地划上若干条直线后再重新装入气门座中，转动气门1/8～1/4圈，然后取出气门，检查气门工作面上的铅笔线条是否被均匀地切断。若被均匀地切断，则说明气门密封性良好；若有些线条未被切断，则说明密封不良，应重新研磨。图3-41手工研磨气门图3-42用铅笔画线检验气门的密封性3.6.3气门传动组主要部件的检修

1.凸轮轴的检修

凸轮轴是配气机构中的主要驱动件，凸轮轴的外形直接控制着气门的开启规律，影响配气定时和时间。由于气门周期性地开启和关闭，凸轮表面承受着周期交变的冲击载荷。凸轮轴与挺柱的接触面积很小，相对滑动速度很高，由于润滑不良，很容易造成凸轮表面磨损、擦伤或产生麻点，此外还可能出现凸轮轴颈磨损、凸轮轴弯曲变形等现象。

1)凸轮轴弯曲变形的检查与校直

凸轮轴弯曲变形的检查，可用检查轴线直线度误差中的测微法进行测量。检测时，将凸轮轴用基轴颈支撑在V形架上并在轴向定位，见图3-43。用指示器在端面上的某一半径处测量，在凸轮轴回转一周过程中，指示器读数的最大差值即为单个测量圆柱面上的端面圆跳动。按照上述方法在若干个不同半径处测量，取各测量半径上跳动量中的最大值作为凸缘端面的端面圆跳动。图3-43凸轮轴弯曲的检查对汽油机下置式凸轮轴，凸轮轴直线度的误差不得大于0.05mm，对上置式凸轮轴，误差不能超过0.03mm，若超过标准应进行校直。具体方法是将凸轮轴置于压床上，两端轴颈用V形架支撑，在凸轮轴弯曲的反方向对中间轴颈加压，其压校量与凸轮轴的材质和弯曲程度有关。例如，凸轮轴材料为中碳钢，压校量为直线度误差的30～40倍；对材料为合金铸铁或球墨铸铁的凸轮轴，压校量大约是直线度误差的10～15倍。校正需分多次进行，以防凸轮轴断裂，尤其是球墨铸铁更易折断。为防止冷压校直后的凸轮轴因弹性后效作用而重新弯曲，校直后应进行人工时效或自然时效处理。

2)凸轮轴凸轮磨损的检查

凸轮轴凸轮磨损后，凸轮高度变低，致使气门升程降低，气门开启的时间-断面系数减小，发动机的充气量受到影响。凸轮轴的磨损主要集中在顶尖部分，通常用凸轮尖端的高度来衡量凸轮的磨损程度。凸轮磨损超过极限尺寸时，应更换凸轮轴。

3)凸轮轴径向间隙的检测与调整

凸轮轴与承孔的配合间隙，可通过测量凸轮轴轴颈和轴承孔直径来确定。凸轮轴轴颈的磨损量用外径千分尺来测量，轴承孔用内径千分表进行测量。若间隙超过所规定的尺寸值，则必须更换新的轴承。更换下置式凸轮轴轴承时，应先拆下缸体上的膨胀室，然后用专用拉器拉出旧轴承。选配的新轴承，其外径与承孔应有0.05～0.10mm的过盈量。安装时应注意将轴承上的油道孔与缸体上的油道孔对正并相通，然后检查轴承孔与凸轮轴的配合间隙，如间隙过小，可用专用镗床进行镗削或人工刮削，直到配合间隙达到标准。但要注意的是，目前有些发动机的凸轮轴支撑轴承与曲轴轴承一样，采用不可刮削的合金轴承，因此当出现配合过紧的现象时，应先查明装配方面的原因再确定处理方案。

4)凸轮轴轴向间隙的检查与调整

不同车型的发动机采用不同的方法控制凸轮轴的轴向间隙。如解放CA1091、东风EQ1090、标致505等汽车发动机均采用推力凸缘定位；而上海桑塔纳、一汽奥迪100、天津夏利TJ7100等汽车发动机则采用凸轮轴轴承定位。定位方法不同，凸轮轴轴向间隙的检查与调整方法也不同。

采用推力凸缘定位的凸轮轴，其轴向间隙的检查如图3-44所示。先将推力凸缘和正时链轮安装在凸轮轴上，并将固定螺母按标准扭力拧紧，然后用厚薄规插入推力凸缘与凸轮轴轴颈端侧面，测量结果为凸轮轴轴向间隙。间隙过大，可加厚推力凸缘，间隙过小，可减薄推力凸缘厚度，也可在凸轮轴前轴台肩上加调整垫。

采用轴承定位的凸轮轴，检测轴向间隙时应先取出筒形挺柱，然后将凸轮轴装入轴承中，再用百分表的触头顶住凸轮轴的轴端进行测量，见图3-45。推拉凸轮轴，百分表上的示值即为凸轮轴轴向间隙。若轴向间隙超过规定，则应更换凸轮轴承。图3-44凸轮轴轴向间隙的检查

图3-45凸轮轴轴向间隙的检查

2.液压挺柱的检修

为了避免因气门间隙而引起配气机构零件的冲击或产生噪声，许多车型都采用了液压挺柱，使气门间隙始终保持为零，并且能够保证气门关闭严密。

由于气门挺柱与承孔长时间地摩擦，会产生磨损，使间隙变大，影响配气机构的正常工作。在检修配气机构零件时，应检查挺柱与承孔的配合间隙。方法是用外径千分尺和内径百分表测量液压挺柱的外径和承孔的内径。

3.摇臂和摇臂轴的检修

用清洗剂清洗摇臂和摇臂袖，检查摇臂与摇臂轴的配合间隙。将摇臂轴沿轴向推拉或径向摇摆，如有间隙感觉即说明出现了磨损。也可用外径千分尺和内径百分表对摇臂轴的外径和摇臂轴孔进行测量，确定配合间隙。一般间隙标准为0.01～0.05mm，极限间隙为0.08mm，若超过极限尺寸，应更换摇臂或摇臂轴。

检查摇臂与气门接触面是否有麻点、凹坑，如有磨损可用气门光磨机进行研磨或用油石磨平，如不能恢复应予以更换。

4.正时链轮、链条的检修

目前轿车大部分采用顶置式凸轮轴配气机构，传动距离式正时齿轮已经很少使用了，大部分采用正时链轮——链条和正时齿形带传动。由于链轮与链条长期相互摩擦，将会产生磨损、裂纹以及链条被拉长，影响配气正时，因此在检修配气机构时，应对链轮、链条进行检测。

测量链轮磨损时，一般将新链条分别包住凸轮轴正时链轮和曲轴正时链轮，然后用游标卡尺测量其外径。

5.正时齿带轮与正时齿形带的检修

正时齿带轮磨损一般都不太严重，若外径小于规定尺寸时应予以更换。其测量方法是用游标卡尺测量齿带轮外径。

此外，正时齿形带由于长期工作受到拉伸，可能出现齿根裂纹、牙齿损坏、剥层及断裂，使配气机构不能正常工作，故正时齿形带应定期检测和更换。检测时一般在车上进行，用大姆指压齿形带时，一般挠度不小于5mm，齿形带不能出现裂纹、褶皱、脱胶分层等现象，否则应更换新带。3.6.4配气机构异响诊断

1.气门脚响

1)现象

(1)发动机怠速时，发出有节奏的“嗒嗒嗒”响声。

(2)转速增高，响声也随之增高。

(3)发动机温度变化或作断火试验时，响声不变。

2)原因

机件磨损或调整不当，使配气机构的气门间隙过大，导致气门杆端与调整螺钉头部碰击。

3)诊断与排除

在气门室一侧察听异响较清晰，为查明是哪一只气门脚响，可将气门室盖拆下，在怠速时用手提起挺柱或用适当厚度的厚薄规插入可疑的气门脚与调整螺钉之间，响声消失即为该气门间隙过大；若厚薄规插入后，气门没有间隙，响声减轻但没有消除，则可用螺丝刀撬气门杆；若响声消除，则说明气门杆与导管磨损过重。如气门咬住则可以看出气门与挺柱总有一段距离，发生这种响声是允许的。若响声很明显，可结合汽车进行维护，调整气门间隙或在大修时修复凸轮等。

2.凸轮轴异响

1)现象

(1)在缸体侧可听到有节奏而较钝的“嗒嗒嗒”声。

(2)发动机中速转动时声响较明显，高速时消失。

(3)单缸断火时，声响仍然存在。

2)原因

(1)凸轮轴及轴承间的配合松旷。

(2)凸轮轴弯曲变形。

(3)凸轮轴轴向间隙过大。

3)诊断与排除

通常发现此类故障，确定后应拆检并更换相应故障件。

3.液力挺柱故障

1)现象

发动机发出类似普通机械气门脚响的声音。

2)原因

(1)发动机机油油面过高或过低，导致有气泡的机油进入到液压挺柱中，形成弹性体而产生噪声。

(2)机油压力过低。

(3)机油泵、集滤器损坏或破裂，使空气吸入到机油中。

(4)液力挺柱失效。

(5)使用质量低劣的机油。

3)诊断与排除

发动机运转时，出现有节奏的“嗒嗒”声，怠速时响声较明显，中速以上减弱或消失。

拆卸油底壳，检查更换机油泵、集滤器；调整机油液面或更换机油；拆检配气机构，更换液压挺柱或气门导管。

实训8配气机构的拆装

一、目的与要求

(1)熟悉顶置气门式配气机构的组成以及各主要机件的构造、作用与装配关系。

(2)掌握正确的拆装步骤和要求。

二、设备及仪器

(1)桑塔纳轿车发动机3台，EQ6100或CA6102型发动机2台。

(2)常用工具和专用工具各5套。

(3)发动机拆装翻转架或拆装工作台5套。

(4)其他(清洗用料、