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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第三章 配气机构.精品文档.第三章 配气机构第一节 概述一、充气效率二、配气机构的布置型式三、气门间隙第二节 配气相位一、进气门的配气相位二、排气门的配气相位三、气门叠开第三节 配气机构主要零部件一、气门组二、气门传动组第四节 配气机构的检查与调整一、气门间隙的调整二、配气相位的检查与调整第五节 可变配气系统一、可变气门正时与升程电子控制（VTEC）系统二、多气门分段工作配气系统第六节 配气机构异响诊断一、气门脚响二、正时齿轮响第三章 配气机构学习目标:l 熟悉配气机构的作用、组成及布置形式。l 熟悉气门组与气门传动组的功用与组成。l 清楚配
2、气相位的概念及其作用。l 明确配气正时标记。l 能够进行常见故障的诊断与排除。考核标准：l 配气机构的功用与组成。l 气门组与气门传动组的功用与组成。l 配气机构各部件的名称与安装位置、各部件的拆装与更换。l 气门密封性的检查。l 配气机构主要零件的检修。l 配气机构主要故障的诊断与排除。第一节 概述目前，四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构。其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。所谓新气，对于汽油机就是汽油与空气的混合物，对于柴油机则为纯净的空气。进入气缸内的新气数量或称进气量对发动机性能的影响很大。进气量越多，发动机的
3、有效功率和转矩越大。因此，配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能的多；同时，废气要排除干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。其次，配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度，以使配气机构具有良好的动力特性。一、充气效率充气效率是指每循环实际进入气缸内的新鲜充气量与在进气状况下充满气缸工作容积的新鲜充气量的比值。其公式如下:v=M/MOM进气过程中,实际充入气缸的新鲜充气量的质量；M。进气状态下，充满气缸工作容积的新鲜充气量的质量。所谓进气状况，是指空气滤清器后进气管内的气体状态。对于非增压发动机，可近似认为是当时、当地的大气状态；对增压发动机则是指增压器出口处的状态。充气效率v
4、是衡量发动机换气质量的参数。充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量越大，发动机发出的功率也就越大。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时气缸内的压力和温度有关。此时压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量就越大，因而充气效率越高。由于进气系统对气流的阻力造成进气终了时缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入气缸内的新鲜气体加热，使进气终了时气体的温度升高。因此，实际充入气缸的新鲜气体的质量总是小于在进气状况下充满气缸工作容积的新鲜气体的质量，即充气效率总是小于1，一般为0
5、.800.90。影响发动机充气效率的因素很多，就配气机构而言，要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，进、排气门的开启时刻和持续开启的时间应适当，使吸气和排气过程尽可能充分，使充气效率得以提高。提示：采用多气门技术、可变进气系统和进气增压系统等，可有效地提高充气效率。二、配气机构的布置型式配气机构主要分为气门配气和气口配气。汽车发动机普遍采用气门配气机构。气门配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。配气机构的布置形式可按气门的位置、凸轮轴的位置、凸轮轴的传动方式、每个气缸气门数及其排列方式等分为不同类型。1气门的布置形式配气机构按气
6、门的布置位置不同，分为气门顶置式配气机构和气门侧置式配气机构。现代汽车发动机均采用顶置式气门配气机构，如图3.1所示。进、排气门置于气缸盖内，气门头朝下，倒挂在气缸盖上。图3.1 配气机构总成1曲轴正时带轮；2中间轴正时带轮；3齿形带；4张紧轮；5凸轮轴正时带轮；6进气凸轮轴；7凸轮；8液力挺柱；9进气门组件；10排气凸轮轴；11排气门组件2凸轮轴的布置型式配气机构按凸轮轴的布置位置不同，可分为下置式、中置式和顶置式三种。凸轮轴置于曲轴箱内的配气机构为凸轮轴下置式配气机构，其典型结构如图3.2所示。其中气门组零件包括气门12、气门座圈13、气门导管11、气门弹簧10、气门弹簧座9和气门锁夹8等
7、；气门传动组零件则包括凸轮轴1、挺柱2、推杆3、摇臂7、摇臂轴4和气门间隙调整螺钉6等。当凸轮的上升段顶起挺柱时，经推杆和气门间隙调整螺钉推动摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门开启。当凸轮的下降段与挺柱接触时，气门在气门弹簧力的作用下逐渐关闭。由于曲轴与凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动，使得传动系统结构比较简单。图3.2 凸轮轴下置式配气机构1凸轮轴；2挺柱；3推杆；4摇臂轴；5所紧螺母；6调整螺钉；7摇臂；8气门锁夹；9气门弹簧座；10气门弹簧；11气门导管；12气门；13气门座圈四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只转一周，所以曲轴与凸轮轴的
8、转速比或传动比为2：1。凸轮轴下置式配气机构的主要优点是凸轮轴与曲轴位置靠近，可以简单地用一对齿轮传动。缺点是零件多，传动链长，整个机构的刚度差。在高转速时，可能破坏气门的运动规律和气门的正时启闭。因此多用于转速较低的发动机，如货车用的柴油机等。凸轮轴中置式配气机构的凸轮轴布置在气缸体上部（图3.3），由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂。与凸轮轴下置式配气机构相比，省去了推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增大了机构的刚度，更适用于较高转速的发动机。有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别，只是推杆较短而已，如YC6105Q、6110A、依维柯 8210、22S和福特2.
9、5ID等发动机都是这种机构。图3.3 凸轮轴中置式配气机构1凸轮轴；2挺柱；3支架；4气门间隙调整螺钉；5摇臂；6摇臂轴；7气门锁夹；8气门弹簧座；9气门弹簧；10气门导管；11气门凸轮轴顶置式配气机构的凸轮轴直接布置在气缸盖上。凸轮轴可直接通过摇臂来驱动气门或凸轮轴直接驱动气门，如图3.4所示，它省去了挺柱和推杆，使往复运动质量大大减小，其主要优点是运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动机。由于气门排列和气门驱动形式的不同，凸轮轴顶置式配气机构有多种多样的结构形式。图3.4 凸轮轴上置式配气机构a）凸轮驱动液力挺柱； b）凸轮驱动摇臂1进气门；2排气门；3摇臂；4摇臂轴；5凸轮
10、轴；6液力挺柱根据顶置气门凸轮轴的个数，又分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）两种。单顶置凸轮轴仅用一根凸轮轴同时驱动进、排气门，结构简单，布置紧凑。双顶置凸轮轴由两根凸轮轴分别驱动进气门和排气门。图3.5所示的捷达王轿车发动机即为双顶置凸轮轴配气机构。进气凸轮轴2和排气凸轮轴1分别驱动进气门7和排气门6。进气凸轮轴与排气凸轮轴分开安装后，有利于多气门布置，该发动机每个气缸为5个气门。气门数目越多，发动机的充气效率越高(当发动机转速达400Or/min 时，充气效率可大于 1.0；而当发动机转速为6000r/min 时，充气效率仍不低于0.9)，发动机功率也就越大。在工作容积
11、不变的条件下，仅仅是单缸气门由两个变成五个，轿车的功率提高了近40%。3凸轮轴的传动方式凸轮轴由曲轴带动旋转,它们之间的传动方式有齿轮传动、链传动及齿形带传动等几种。（1）齿轮传动。凸轮轴下置、中置式配气机构中，由于凸轮轴与曲轴位置较近，大多数采用圆柱正时齿轮传动。汽油机一般只用一对正时齿轮，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮。柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮，如图3.6所示。为了啮合平稳，减小噪声和磨损，正时齿轮一般都用斜齿轮并用不同材料制成，曲轴正时齿轮常用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制成。图3.5 捷达王轿车EA113型发动机配气机构零件图1排气凸轮轴；2进气凸
12、轮轴；3传动链；4液压链张紧器；5气缸盖；6排气门；7进气门；8凸轮轴带轮；9油封；10液力挺柱图3.6 柴油机正时齿轮机构（6120型发动机）工大汽车构造108页3251曲轴正时齿轮；2凸轮轴正时齿轮；3、5中间齿轮；4喷油泵正时齿轮；6机油泵传动齿轮；A、B、C正时记号（2）链传动。链传动特别适合于凸轮轴上置式配气机构，如图3.7所示。为使工作中链条有一定的张力而不至脱链，通常装有导链板、张紧装置等。链传动的主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动，它的传动性能主要取决于链条的制造质量。广州标致 505 型轿车发动机配气机构采用链条传动。图3.7 凸轮轴的链传动装置l曲轴定时链轮；2导链
13、板；3中间链轮；4链条；5凸轮轴定时链轮；6液力张紧装置；7张紧轮；A、B定时记号（3）齿形带传动。近年来在高速汽车发动机上还广泛采用齿形带代替传动链，如图3.8所示。这种齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维以增加强度。采用齿形带传动，能减小噪声和减小结构质量，对降低成本也有好处。一汽奥迪100和捷达/高尔夫、上海桑塔纳型轿车发动机配气机构均采用齿型带传动。图3.8 齿形带传动装置（张子波99页）1凸轮轴正时记号；2凸轮轴带轮；3半自动张紧轮；4水泵带轮；5曲轴正时记号；6曲轴带轮4气门数目及排列方式发动机通常都采用每缸两气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了进一步改善气缸的换气性能，在
14、结构允许的条件下，应尽量增大进气门头部的直径。当气缸直径较大，活塞平均线速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量，因此，在很多中、高级新型轿车和运动型汽车发动机上普遍采用每缸多气门结构，有三、四、五气门，其中尤以四气门发动机为数最多。四气门发动机每缸两个进气门和两个排气门（图3.9）。其突出优点是气门通过面积大，进气充分，排气彻底，发动机的转矩和功率得以提高。另外，每缸采用四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。还有，四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。缺点是发动机零件数目增多，制造成本增加。奔
15、驰190E、奔驰320E、奥迪V8、尼桑VH45DE、尼桑VG30DEV6、及欧宝V6等发动机均为四气门发动机。图3.9 四气门配气机构1进气门；2进气凸轮轴；3排气凸轮轴；4排气门三气门发动机每缸两个进气门，一个排气门，排气门头部直径比进气门大。与两气门发动机相比，进气量明显增加，其它方面不如四气门发动机，特别是火花塞很难布置在燃烧室中央，对燃烧不利。斯巴鲁J12、丰田A2E等发动机为每缸三气门发动机。五气门发动机每缸三个进气门，两个排气门（图3.10）。这种结构能够明显增加进气量，在这方面比四气门还优越。但是结构也变得非常复杂，尤其是增加了燃烧室表面积，对燃烧不利。捷达王EA113型、三菱
16、3G81型等发动机均为五气门发动机。图3.10 五气门配气机构当每缸采用两气门时，气门的布置有两种方式。一种方式是将所有气门沿机体纵向轴线排成一列的方式。这样，相邻两缸同名气门就有可能合用一个气道，并得到较大的气道通过截面；另一种方式是将进、排气门交替布置，每缸单独占用一个气道，这样有助于气缸盖冷却均匀。柴油机中为避免进气受到预热而影响充气效率，把进、排气道分别置于气缸盖的两侧。汽油机的进、排气道通常置于气缸盖的同一侧，以便排气对进气进行预热。当每缸采用四气门时，气门排列也有两种方式。一种是同名气门排成两列（图3.11a），另一种是同名气门排成一列（图3.11b）。前一种布置方式中，所有气门可
17、由一个凸轮轴通过T形驱动件同时驱动，结构简单，但由于二个气门串联，会影响充气效率且使前后两排气门热负荷不均匀，这种方案不常采用；后一种方案在组织进气涡流、保证排气门及缸盖热负荷均匀等方面都具有相当的优越性，但一般需用两根凸轮轴分别驱动进气门和排气门，结构稍显复杂。图3.11 每缸四气门的布置 a) 同名气门排成两列； b)同名气门排成一列1T形杆；2气门尾端的从动盘三、气门间隙发动机工作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因温度升高而膨胀伸长。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必会引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中漏气，从而使
18、功率下降，严重时甚至不易起动。为此，发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，在气门与传动件之间留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，此间隙称为气门间隙。气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定，一般在冷态时，进气门的间隙为0.250.30mm，排气门的间隙为0.300.35mm。气门间隙过大，将影响气门的开启量，同时在气门开启时产生较大的冲击响声。为了能对气门间隙进行调整，在摇臂(或挺柱)上装有调整螺钉及其锁紧螺母。轿车发动机普遍采用液力挺柱,液力挺柱的长度能自动调整，故不需要预留气门间隙，也没有气门间隙调整装置。讨论：为什么排气门的间隙比进气门的大？第二节 配气相位进入气缸内的新气量越多，
19、发动机的动力性越好。影响进气量的因素很多，而进、排气门开启和关闭的时刻便是其中之一。理论上,四冲程发动机的进气门是当活塞到达上止点时开启，下止点时关闭；排气门则当活塞到达下止点时开启，上止点时关闭。进气时间和排气时间各占180曲轴转角。但由于现代汽车发动机转速很高，活塞每一行程历时相当短。如一发动机转速在5600r/min时，一个行程时间只有0.0054s，这么短的时间进气和排气，必然会使发动机进气不充分，排气不彻底，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机多采用延长进排气门开启时间，使气门早开晚闭来改善进排气状况。用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。通常用相对于
20、上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图，如图3.12所示。图3.12 配气相位图一、进气门的配气相位1进气提前角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，从进气门开始开启到活塞移到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角。进气门提前开启的目的是：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进气迟后角在进气行程下止点过后,活塞重又上行一段,进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角。进气门迟后关闭目的是：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
21、继续进气。由此可见，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为180。角一般为1030，角一般为4080。提示：进气门迟闭角随发动机转速的升高而增大。二、排气门的配气相位1排气提前角在作功行程接近终了，活塞到达下止点之前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角。排气门提前开启的目的是：当作功行程活塞接近下止点时，气缸内的气体大约还有0.300.5OMPa 的压力，此压力对作功的作用已经不大，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，待活塞到达下止点时，气缸内只剩约0.110.l2MPa的压力，使排气行程所消耗的功率大为减小，此外，高温废气
22、迅速地排出，还可以防止发动机过热。2排气迟后角活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角。排气门迟后关闭的目的是：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。由此可见，排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为+180+。角一般为4080，角一般为1030。三、气门叠开由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气开始、活塞处于上止点附近时的一段时间内，进排气门同时开启，这种现象称为气门叠开。进排气门同时开启过程对应的曲轴转角，称为气门叠开角。气门叠开角的大小为+。由
23、于新鲜气流和废气流的流动都有一定的惯性，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。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有助于废气的排除。不同发动机，由于其结构型式、转速各不相同，因而配气相位也不相同。同一台发动机转速不同也应有不同的配气相位，转速愈高，提前角和迟后角也应愈大，采用可变配气相位的发动机可以做到这一点。采用不变的配气相位发动机，它只适应于发动机某一常用的转速。提示：某些高级轿车，为提高充气效率，采用了可变配气相位机构。第三节 配气机构主要零部件配气机构由气门组和气门传动组组成。气门组包括气门、气门
24、导管、气门座和气门弹簧等主要零部件。气门传动组主要包括凸轮轴、凸轮轴正时齿轮（带轮或链轮）、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等。一、气门组气门组的作用是实现气缸的密封。气门组的组成见图3.13，主要有气门、气门座、气门导管、气门弹簧等零件。图3.13 气门组l气门锁片；2气门弹簧座；3气门弹簧；4气门油封；5气门弹簧垫圈；6气门导管；7气门；8气门座圈；9气缸盖（一）气门1气门的功用与结构气门分进气门和排气门。气门的功用是与气门座相配合，对气缸进行密封，并按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入气缸，使废气排出气缸。气门由头部和杆部两部分组成，头部用来封闭进、排气通道，杆部用来在气门开闭过程中起
25、导向作用。由于气门在高温、高压、散热困难、润滑差、受燃气中腐蚀介质的腐蚀等很差的工作条件下工作的，所以要求气门材料必须有足够的刚度、强度、耐高温和耐磨损。通常进气门采用中碳合金钢（如镍钢、镍铬钢和铬钼钢等），排气门则采用耐热合金钢（如硅铬钢、硅铬钼钢等）。另外，为了改善气门的导热性能，可在气门内部充注金属钠，如图3.14所示。由于钠在970C时为液态，液态钠可将气门头部的热量传给气门杆，冷却效果十分明显。捷达王轿车EA113型发动机及奥迪A6轿车发动机排气门即采用充钠气门。气门是由头部和杆部构成的，两部分圆弧连接。气门头部由气门顶部和密封锥面组成，而气门杆部的形状取决于气门弹簧座的固定方式。气
26、门顶部的形状主要分为平顶、喇叭形顶和球面顶三种形式，如图3.15所示。目前使用最多的是平顶气门头部。平顶气门头部结构简单，制造容易，吸热面积较小，质量小，进、排气门均可采用。喇叭形顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，气流流通较便利，可减小进气阻力，但其顶部受热面积较大，故多用于进气门，而不宜用于排气门。球面顶气门头部，其强度高，排气阻力小，废气清除效果好，适用于排气门，但球形气门顶部的受热面积大，质量和惯性力也大，加工较困难。图3.14 充钠排气门图3.15 气门头部的结构型式a）平顶； b）喇叭形顶； c）球面顶气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封气道的作用。采用
27、密封锥面的目的有以下几方面：（1）能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性。（2）气门落座时有定位作用。（3）避免使气流拐弯过大而降低流速。（4）能挤掉接触面的沉淀物，起到自洁作用。气门密封锥面与顶平面之间的夹角，称为气门锥角，如图3.16所示。气门锥角一般做成45，有的发动机进气门做成30，这是因为在气门升程相同的情况下，气门锥角小，可获得较大的气流通过截面积，进气阻力较小。但锥角较小的气门头部边缘较薄，刚度较小，使用中容易变形，导致气门头部与气门座的密封性和导热性变差。因为排气门温度较高，导热要求也很高，故排气门的锥角多为45。虽然气流阻力较大，但由于排气压力高，影响不大。一般气门锥
28、角比气门座或气门座圈锥角小0.51，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积垢和积炭，保持锥面良好的密封性。气门顶边缘与气门密封锥面之间应有一定的厚度，一般为13mm，以防止在工作中受冲击损坏或被高温气体烧坏。图3.16 气门锥角提示：为保证良好密合，装配前应将气门头与气门座二者的密封锥面互相研磨，研磨好的零件不能互换。气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。由于最大尺寸受燃烧室结构的限制，考虑到进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多，为尽量减小进气阻力，进气门直径往往大于排气门。另外，排气门稍小些，还不易变
29、形。气门杆与气门导管配合，为气门开启和关闭过程中的上下运动导向。气门杆是圆柱形，在气门导管中不断上、下往复运动。气门杆部应具有较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，与气门导管保持正确的配合间隙，以减小磨损和起到良好的导向、散热作用。气门杆尾部结构取决于气门弹簧座的固定方式，如图3.17所示。常用的结构是用剖分成两半的锥形锁片4来固定气门弹簧座（图3.17a），这时气门杆1的尾部可切出环形槽来安装锁片。也可以用锁销5来固定气门弹簧座3（图3.17b），对应的气门杆尾部应有一个用来安装锁销的径向孔。图3.17 气门弹簧座的固定方式1气门杆；2气门弹簧；3气门弹簧座；4锥形锁片；5锁销2气门的检修发动
30、机在运转中，气门将不断地开启和关闭。由于气门和气门座的相互撞击、敲打、受到反复的冲击载荷，加之工作温度高，润滑条件差，会使气门工作面磨损、歪斜、烧伤、出现斑点和凹陷；气门杆磨损和弯曲变形等缺陷。（1）气门工作面检修。气门工作面磨损，破坏气门与气门座的密封性，会导致漏气，并改变气门间隙。检验时，要检查气门工作面是否有疲劳脱层引起点蚀、擦伤引起的刻痕和较大的斑痕、烧伤以及偏磨引起的凹陷。当气门工作面轻微烧伤、斑痕等，但宽度符合要求时，应研磨气门；如果气门接触面宽度超过规定或烧伤、斑痕、凹陷严重时，应光磨气门。严重时更换新件。（2）气门杆磨损检验。气门杆磨损可用外径千分尺在磨损最大部位和杆尾部未磨损
31、部位对比测量，如图3.18所示。气门杆的允许磨损不得超过0.04mm，如果磨损超限，或用手触摸有明显的阶梯形感觉时，应更换气门。气门杆直径参见表31。图3.18 气门杆磨损检验表31 部分车型气门尺寸车型本田F22A4桑塔纳捷达富康气门头部直径/mm进气门38.0038.0036.80排气门33.0033.0029.40气门杆部直径/mm进气门5.4795.4897.977.976.99排气门5.4515.4617.957.956.98气门长度/mm进气门98.7091 .00112.76土OOl排气门98.5090.80112.56气门工作面角度/(。)进气门45454530排气门45454
32、545气门间隙/mm进气门O.20排气门O.40提示：其它车型可以查阅相关维修手册确定气门的规定值。（3）气门杆弯曲和气门头部歪斜检查。气门杆的弯曲变形检验如图3.19所示。将气门杆支承在相距100mm的两个V形架上，转动气门，用百分表测量气门中部的弯曲度，其值不得超过0.05mm。再将百分表触头移至气门头部，转动气门一圈，读数最大与最小之差的1/2即为气门头部的倾斜度误差，许用倾斜度误差为0.02mm。若气门杆弯曲度或气门头部倾斜度误差超过规定时，应更换气门。图3.19 气门变形的检验气门光磨后，其头部边缘厚度不小于0.8mm，否则易在工作中变形或烧坏。若小于规定厚度，可对边缘进行修磨。修磨
33、后头部直径应不小于规定值。（二）气门导管1气门导管的功用与结构气门导管的功用是为气门的运动导向，保证气门的往复直线运动和气门关闭时能正确地与气门座贴合，并为气门杆散热。气门导管通常单独加工，再压入气缸盖的承孔中。由于润滑较困难，气门导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成，以提高自润滑效果。气门导管的结构如图3.20所示。为便于调换或修理，气门导管内、外圆柱面经加工后压入气缸盖导管孔中，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松落，有的发动机对气门导管用卡环定位，使气门弹簧下座将卡环压住，导管就有了可靠的轴向定位。气门杆与气门导管之间一般留有0.050.12 mm的间隙，使气门杆能在导管中
34、自由运动。图3.20 气门座与气门导管1气门导管；2卡环；3气缸盖；4气门座讨论：气门杆与气门导管之间的间隙过大或过小，对发动机工作会产生什么影响。2气门导管的检修（1）气门杆与气门导管配合间隙的检查。气门杆与气门导管配合间隙的检查通常在拆卸清洗后进行。将气门提起至气缸盖平面的一定高度（约为气门长度的一半），用百分表触头抵在气门头的边缘处，如图3.21所示。左右摆动气门，百分表摆差的一半即为气门杆与气门导管的配合间隙。当配合间隙超过规定值时，应更换。图3.21 气门杆与导管配合间隙的检查（2）气门导管的选配。选用新气门导管时，要注意其内径应与气门杆的尺寸相适应，外径与导管承孔的配合应有一定的过
35、盈。选择时，可用新旧导管对比的方法来确定过盈量的大小，只要新导管比旧导管外径大0.010.02mm即为合适。镶换气门导管时，先用铳头压出旧的气门导管，在新导管外面涂一层薄机油，将其用铳头铳入或压力机压入导管承孔内。（3）气门导管的饺削。气门导管镶入后，与气门杆的配合间隙要符合要求。若间隙过小，可采用成型专用气门导管铰刀进行铰削（图3.22）。铰削时，应根据气门杆直径大小选择和调整好铰刀，进给量不能太大，铰刀保持平正，边铰削边试配，直至达到规定的配合间隙。试配方法是将气门导管和气门杆擦拭干净，在气门杆上涂一层薄机油，放入导管内上下拉动几次，这时气门若能以自重徐徐下降，则认为配合适当，松紧适宜。图
36、3.22 气门导管的饺削（三）气门座1气门座功用与结构气缸盖上的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座，它也有相应的锥面。气门座与气门头部一起对气缸起密封作用，同时接受气门头部传来的热量，起到对气门散热的作用。气门座的形式有两种；一是直接在气缸盖上镗出；二是单独加工后镶嵌在气缸盖承孔中（图3.20所示）。直接在气缸盖上镗出的气门座散热效果好，使用中不存在脱落而造成事故。但存在着耐高温、耐磨损性差、不便于修理更换等缺点。气门座圈是用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成，然后镶嵌入气缸盖上的气门座圈孔中。它不但耐高温、耐磨损、耐腐蚀，而且使用寿命长，易于更换。缺点是导热性差、加工精度高，如果与气缸盖座
37、孔配合不良，使用中可能发生脱落而造成事故。提示：采用铝合金气缸盖的发动机，必须镶配气缸座圈。2气门座的检修气门座失效主要是由于冲击引起的塑性变形、高温气体的烧蚀。气门座失效后，会出现气门工作斜面宽度增大，表面呈现斑点等，造成气门关闭不严而漏气。如工作面过宽，轻微烧蚀、凹陷时，应进行铰削或磨削；如气门座圈有裂纹、松动和严重烧伤时，则应重新镶配气门座圈。镶配气门座圈时，先用气门座圈拉器将原来的旧座圈拉出。目前一些发动机气门座圈与气缸盖配合时没有台阶，更换时无法使用拉器。可采用氧乙炔焰加热座圈，当冷却后撬出；或者在旧座圈的内表面上堆焊上一圈金属层，如图3.23所示，待冷却后即可用拉器拉出。图3.23
38、 用堆焊法取出旧座圈1气缸盖；2堆焊金属层；3气门座气门座圈可用冷缩座圈或热胀座圈承孔的方法镶入。大多数采用将承孔加热至100左右后，将座圈外面涂以甘油与黄丹粉混合的密封剂，垫以软金属，迅速将座圈压入。如果气门与气门座配合面不严密，可对气门进行研磨。气门研磨分为机动研磨和手工研磨。研磨后的气门不可互换。（四）气门弹簧1气门弹簧的功用和结构气门弹簧是圆柱形或圆锥形螺旋弹簧，位于气缸盖与气门杆尾端弹簧座之间。其功用是克服气门关闭过程中气门及传动件所产生的惯性力，保证气门及时落座并与气门座或气门座圈紧密贴合，同时也可防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封。因此要求气门弹簧具有足够的刚度和安装预紧力。
39、气门弹簧多采用优质合金钢丝卷绕成螺旋状，弹簧两端磨平，以防止工作中弹簧产生歪斜，如图3.24所示。为了提高弹簧的疲劳强度，弹簧丝表面要磨光、抛光或喷丸处理。弹簧丝表面还必须进行发蓝处理或磷化处理，以免在使用中生锈。为了防止弹簧发生共振，可采用变螺距的圆柱形弹簧（图3.24b）。大多数高速发动机是一个气门装有同心安装的内、外两根气门弹簧（图3.24c），这样不但可以防止共振，而且当一根弹簧折断时，另一根仍可维持工作。此外，还能减小气门弹簧的高度。当装用两根气门弹簧时，气门弹簧的螺旋方向和螺距应各不相同，这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。一汽奥迪100型、捷达高尔夫、上海桑塔纳及广州标致
40、505型轿车发动机均采用双气门弹簧。图3.24 气门弹簧2气门弹簧的检验气门弹簧经长期使用后会出现下列耗损：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的正常工作。气门弹簧的外圆柱面在全长上对底面的垂直度公差为15mm。气门弹簧的弹力应在弹簧检验仪上进行。当弹簧弹力的减小值大于原厂规定10时，应予以更换。气门弹簧弹力降低，将使气门关闭时回弹振抖，不但影响气缸的密封性，也容易烧蚀气门。在无弹簧的原厂数据时，一般可采用新旧弹簧对比或测量弹簧的自由长度减小值来判断，当其自由长度减小值超过2mm时，应予更换。对于气门旋转机构的检验，如
41、出现片弹簧和螺旋弹簧变形、断裂、弹力减弱等现象应更换。讨论：气门弹簧弹力不足，对发动机运转会产生什么后果。（五）气门的研磨若气门与气门座配合面不严密，可研磨气门。气门的研磨可用手工操作或使用气门研磨机。1手工研磨研磨前，应先清洗气门、气门座和气门导管，将气门按顺序排列或在气门头部做上标记，以免错乱。然后在气门工作锥面上涂一层薄薄的粗研磨膏，同时在气门杆上涂以稀机油，将气门插入气门导管内，用皮碗吸住气门头部，在气门座上往复旋转进行研磨。注意旋转角度不宜过大，并不时地提起气门，轻轻拍打，旋转气门，变换气门与气门座相对位置，以保证研磨均匀。当气门工作面与气门座工作面磨出一条较完整且无斑痕的接触环带时
42、，可以将粗研磨膏洗去，换用细研磨膏。当工作面出现一条整齐的灰色的环带时，再洗去细研磨膏，用机油再研磨几分钟即可。2机动研磨将气缸盖清洗干净，置于气门研磨机工作台上，在已配好的气门工作面上涂上一层研磨膏，将气门杆部涂以机油并装入气门导管内，调整好角度和气门升程，进行研磨。一般研磨10min12min即可。研磨后，将气门和气门座清洗干净。研磨后的工作面应成为一条平滑、光泽的圆环，不允许有中断和可见的凹槽。（六）气门密封性的检验气门与气门座研磨后，应进行密封性检查，常用的方法有以下几种。1盛油检查法将气门和气门座洗净擦干，将缸盖反放、装上气门，在燃烧室内倒入汽油，然后从下部向气门吹气，如气油中有气泡
43、，说明密封不良；无气泡，密封性良好2划线检查法在气门工作面上，每隔10mm左右用软铅笔划一条线，然后将气门在相配的气门座上往复旋转14圈，如所划的线均被切断，说明密封性良好，如图3.25所示。3涂油检查法在气门工作面上，均匀涂一层红丹油，将气门压在相配的气门座上旋转少许，然后察看气门工作面的印痕，若均匀无间断，为密封性良好。4气压检查法将气门和气门座洗净放好，罩上空气筒并压紧，捏动橡胶球，使气压表指针指到5868.6kPa压力，保持30秒，如图3.26所示。压力表指针不下降为密封性良好。图3.25 划线法检查气门密封性图3.26 气压检查法（故障诊断48页231）1气压表；2空气筒；3与橡胶球
44、相通的气孔；4气门；5橡胶球二、气门传动组气门传动组的作用是使气门按发动机配气相位规定的时刻及时开、闭，并保证规定的开启时间和开启高度。由于配气机构的布置型式多样，气门传动组的差别也很大。气门传动组通常是由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等组成。（一）凸轮轴1凸轮轴的功用与结构如图3.27所示，凸轮轴上加工有凸轮1、凸轮轴轴颈2等。凸轮用于保证各缸进、排气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭。凸轮轴通过轴颈固定在气缸体或气缸盖上。对于下置凸轮轴的汽油机还具有用以驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮4和用以驱动汽油泵的偏心轮3。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
45、够的韧性和刚度。凸轮轴一般用优质钢模锻而成，也有用合金铸铁或球墨铸铁铸造而成。凸轮和轴颈的工作表面经热处理后精磨和抛光，使其具有足够的硬度和耐磨性。图3.27 四缸四冲程汽油机凸轮轴a）发动机凸轮轴；b）各凸轮的相对角位置图；c）进（排）气凸轮投影1凸轮；2凸轮轴轴颈；3驱动汽油泵的偏心轮；4驱动分电器等的螺旋齿轮凸轮是凸轮轴上的重要组成部分。凸轮的轮廓决定了气门升程、气门开闭的持续时间和运动规律。凸轮的轮廓形状如图3.28所示。O点为凸轮轴的旋转中心，圆弧EA为凸轮的基圆。当凸轮按图示方向转过EA圆弧时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。对于普通挺柱而言，凸轮转过A点后，挺柱开始上移，
46、但由于气门间隙的存在，气门并没有开启。凸轮转至B点与挺柱接触时，气门间隙消除，气门开始开启。凸轮转到C点与挺柱接触时，气门开度达到最大。凸轮轴继续转动，挺柱开始下移，气门在气门弹簧的作用下开始关闭。当凸轮转到D点与挺柱接触时，气门完全关闭。此后，挺往继续下落，出现气门间隙，至E点挺柱又处于最低位置。对应着气门开启持续角，1和2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弧段为凸轮的工作段，其形状决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。图3.28 凸轮轮廓形状图凸轮轮廓曲线是对称的，在凸轮轮廓与基圆结合处，设有一小段缓冲断，以减小气门在打开和落座时的冲击，减小噪声与磨损。由于气门打开
47、的凸轮BC段受力要大于落座的CD段，因此BC段的磨损要大于CD段。所以使用一段时间后，气门开启时间推迟，开启持续角减小，气门的升程有所降低，发动机的充气效率下降。大多数发动机凸轮轴上的一个凸轮驱动一个气门。对于每缸两气门配气机构而言，凸轮轴上凸轮的数量是缸数的两倍。其中半数为进气凸轮，驱动进气门；半数为排气凸轮，驱动排气门。由图3.27可以看出，同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位相适应的。发动机各个气缸的进、排气凸轮的相对角位置应符合发动机各缸的作功次序和作功间隔时间的要求。因此，根据凸轮轴的旋转方向以及各缸进、排气凸轮的工作顺序，就可以判定发动机的作功次序。图3.27所示的四缸四冲程发动机，每完成一个工作循环，曲轴须旋转两周而凸轮轴只旋转一周，在这期间内，每个气缸都