第3章 配气机构构造与维修.docx
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第3章配气机构构造与维修
第3章配气机构构造与维修
教学重点
1.了解配气机构作用；
2.熟悉配气机构结构；
3.掌握配气机构的检修方法；
4.掌握配气机构拆装方法。
教学难点
1.配气相位图；
2.发动机密封性检测。
学时分配
序号
内容
学时
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3.1概述
3.2配气相位
3.3气门组
3.4气门传动组
3.5配气机构拆装实训
3.6气门间隙及调整实训
3.7发动机密封性检测实训
3.8配气机构异响诊断
3.9配气机构维修
小结
2
2
2
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3
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2
1
11
本章总学时
20
3.1概述
3.1.1配气机构作用
按照发动机各缸的作功次序和每一气缸工作循环的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，配合发动机各缸实现进气、压缩、作功和排气的工作过程。
3.1.2配气机构的组成（图3-1）
1.气门组：
密封气缸进排气道
2.气门传动组：
使进排气门按配气相位规定的时刻开闭，并保证有足够的开度。
图3-1
3.1.3配气机构的工作过程：
凸轮轴转动时，凸轮圆柱面（基圆）部分与挺柱接触时，挺柱不升高，气门关闭。
当凸轮凸起部分与挺柱接触时，将使挺柱顶起，气门被打开。
当凸轮最大凸起处与挺柱接触时，气门达到最大开度。
随后，凸轮与挺柱接触表面凸起开始逐渐变小，气门在气门弹簧作用下开始上升关闭。
配气机构的工作过程.swf
3.1.4配气机构布置形式及驱动方式
1.配气机构按气门的布置位置不同可分为：
顶置式气门、侧置式气门。
2.按凸轮轴的位置可分为：
凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式。
3.按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为：
齿轮传动式、链条传动式、同步齿形带传动式等。
3.2配气相位
3.2.1
定义：
发动机进排气门实际开启与关闭时刻和开启持续时间。
通常用气门开启与关闭时相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角来表示配气相位。
3.2.2进气门配气相位
1.进气提前角α：
在排气行程接近终了时，活塞到达上止点之前，即曲拐转到离上止点位置还差一个角度α时，进气门便开始开启。
2.进气迟后角β：
在进气行程曲拐转到活塞到达下止点位置时，进气门并未关闭，而是曲拐转过下止点后一个角度β，活塞上行进入压缩行程时，进气门才关闭。
3.2.3排气门配气相位
1.排气提前角δ：
作功行程接近终了，活塞到达下止点之前，即曲拐转到距下止点位置还差一个角度δ时，排气门便开始开启。
2.排气迟后角γ：
排气行程曲拐转到活塞到达上止点位置时，排气门并未关闭，而是在曲拐转过上止点后一个角度γ，活塞下行进入进气行程时，排气门关闭。
3.2.4气门重叠及气门重叠角
1.气门重叠：
进气门曲拐转到距上止点位置α角时打开，排气门在曲拐转过上止点位置δ角时关闭，在一段时间内进、排气门同时开启现象。
2.气门重叠角α+δ：
进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角。
3.2.5配气相位与发动机转速和负荷关系
发动机转速不同，配气相位也应不同。
转速越高，每一次进、排气时间越短，要求提前角和迟后角越大。
发动机负荷不同，配气相位也应不同，汽油机小负荷运转时，进气压力较低，气门重叠角应减小，否则易出现废气倒流现象。
目前大多数发动机配气相位是不能改变的，少数电脑控制发动机配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自动调整。
3.3气门组
气门组主要包括气门、气门座、气门导管、气门锁片、气门油封及气门弹簧。
3.3.1气门
1.种类：
进气门和排气门。
2.作用：
密封进、排气道。
3.组成：
（图3－2）
1）头部：
（1）气门顶部形状有平顶、球面顶、喇叭形顶
（2）气门密封锥面与顶平角之间夹角称为气门锥角
2）杆身：
气门杆与气门导管配合，气门杆端形状取决于气门弹簧座固定方式，分别是锁片固定和锁销固定。
图3－2
4.材料：
进气门采用中碳合金钢
3.3.2气门导管
1.作用：
导向作用，导热作用。
2.材料：
灰铸铁、球墨铸铁或粉末冶金制成。
3.3.4气门座
1.定义：
进、排气道口与气门密封锥面直接贴和部位。
2.作用：
密封作用、散热作用。
3.形式：
镶嵌式和缸盖加工式。
4.密封干涉角：
气门锥角比气门座锥角小0.5～1°，有利于磨合期加速磨合。
3.3.3气门弹簧（图3－3）
1.功用：
关闭气门，使气门压紧在气门座上，防止发动机振动时发生跳动。
2.安装：
一端支承在气缸盖上，另一端压在气门杆的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门末端。
3.形式：
等距螺旋弹簧、变螺距圆柱弹簧、内外弹簧。
图3－3
3.4气门传动组
气门传动组主要包括凸轮轴和正时齿轮、挺柱及其导管、推杆、摇臂总成和摇臂轴等。
气门传动组的主要作用是使进、排气门按配气相位规定的时刻开闭，并保证有足够的开度。
3.4.1凸轮轴（图3－4）
1.构造：
凸轮轴上制有各缸进、排气凸轮，下制式凸轮轴上还有螺旋齿轮和偏心轮。
2.材料：
优质钢模锻而成，或合金铸铁、球墨铸铁铸造。
3.凸轮轴轴承和润滑：
轴承采用压入气缸体承孔中的衬套，顶置凸轮轴发动机轴颈直接与气缸盖上镗出承孔配合。
润滑方式为压力润滑。
4.凸轮轴安装：
凸轮轴齿轮和曲轴正时齿轮上的正时记号对准，保证正确配气相位。
图3－4
3.4.2挺柱（图3－5）
1.作用：
将凸轮的推力传给推杆或气门。
2.形式：
筒式或滚轮式。
3.液压挺柱结构：
杯形油缸、挺柱体、柱塞、球阀、补偿弹簧等。
4.液压挺柱工作原理：
图3－5
液压挺柱.swf
3.4.3摇臂组和摇臂
1.摇臂组：
由摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座、摇臂轴紧固螺钉、支座弹簧组成。
2.摇臂：
是一个以中间轴孔为支点的不等臂杠杆，长臂一端推动气门，在摇臂短臂端螺孔中旋入用于调整气门间隙的调整螺栓。
3.5配气机构拆装实训
3.5.1配气机构拆卸通常顺序
配气机构拆卸通常顺序：
首先从气缸盖上拆下摇臂轴总成；其次拆下凸轮轴及其正时齿轮总成；最后从缸盖上拆下气门组零件。
配气机构安装顺序：
安装顺序与拆卸顺序正好相反，增加一道在零件的摩擦表面涂抹机油程序。
3.5.2配气机构拆卸
1.操作步骤及工作要点：
1）齿形皮带拆卸
2）气缸盖拆卸（按照从两边到中间交叉进行顺序，旋下气缸盖螺栓，拆下气缸盖总成）
3）凸轮轴拆卸（先拆下第1，3道轴承盖，再拆下第2，5道轴承盖，最后拆下第4道轴承盖）
4）凸轮轴装配（安装凸轮轴时，1缸凸轮必须朝上，先旋进2，5道轴承盖，然后是1，3道，最后是第4道）
5）气缸盖装配（气缸垫上有“top”一面朝向气缸盖，分四步从中间到两边交叉拧紧顺序拧紧缸盖螺栓）
6）正时齿形皮带安装（凸轮轴正时齿轮上标记对准气缸盖上边沿）
7）正时齿形皮带检查和调整
2.注意事项
1）拆卸正时齿形皮带时必须使第一缸处于压缩行程上止点
2）拆卸气缸盖时必须按照顺序旋松螺栓
3）拆卸凸轮轴轴承盖时按顺序进行
4）装配时按规定顺序和力矩来进行装配
5）检查皮带松紧度，进行调整使之符合技术要求
3.6气门间隙及调整实训
3.6.1气门间隙
1.气门间隙：
发动机冷态时在凸轮基圆面到气门杆端面之间留有供机件热膨胀用的间隙。
2.气门间隙过小：
气门关闭不严，漏气。
3.气门间隙过大：
气门脚声响，气门开启不足。
3.6.2气门间隙调整
1.调整原则：
当挺柱（摇臂）与凸轮基圆接触时，气门处于关闭状态时，该气门间隙可调。
2.调整方法：
两次调整法和逐缸调整法。
1）两次调整法：
找到一缸活塞压缩上止点，调整一半数量的气门间隙；然后将曲轴转动一周，再调整其余所有气门间隙。
点击观看视频：
两次调整法.wmv
调整方法：
以6缸发动机工作顺序153624为例。
（1）找到点火正时标记
（2）旋转曲轴使一缸活塞处于压缩行程上止点，按照“双-排-不-进”原则判断可调气门。
可调气门排列表
气缸顺序
1
5
3
6
2
4
1
4
2
6
3
5
第一遍
（一缸压缩上止点）
双
排
不
进
第二遍
（六缸压缩上止点）
不
进
双
排
（3）用塞天测量可调气门间隙
（4）调整不符合要求气门间隙，使之符合技术要求
（5）转动曲轴360°，检查并调整剩余气门间隙
（6）调整时，厚薄规来回拉动时感到有轻微阻力为合适
（7）调整时，应先旋松锁紧螺母，然后旋转调整螺钉，间隙合适为止，最后旋紧调整螺母。
（8）复检
2）逐缸调整法：
找到一缸活塞行程上止点，调整其气门间隙，然后根据发动机工作顺序转动曲轴依次调整其余气缸的气门间隙。
点击观看视频：
逐缸调整法.wmv
（1）找到点火正时标记
（2）确定一缸压缩行程上止点位置，分别调整进、排气门间隙
（3）转动曲轴，按发动机工作顺序调整其余气缸气门间隙
（4）调整时，厚薄规拉动时有轻微阻力为合适
（5）调整时，应先松锁紧螺母，然后旋转调整螺钉，直到间隙合适，最后锁紧螺母
3.7发动机密封性检测
3.7.1发动机密封性检测目的
通过检测、综合分析及检修发动机，改善发动机动力性能。
3.7.2发动机密封性检测项目
1.气缸压缩压力（反映气缸活塞、气门与气门座、气缸垫密封性）
2.进气岐管真空度（反映气缸活塞磨损状况，配气机构技术状况，点火系、供油系调整状况
3.曲轴箱窜气量
（仅反映气缸活塞磨损状况）
4.气缸漏气量
3.7.3气缸压力不足分析
配气机构传动件磨损变形
配气相位失准配气正时记号不准
气门间隙过大
活塞气缸密封不良（进气吸力小）
气缸充气不足
空滤器滤芯堵塞（进气阻力大）
排气系统堵塞（废气排不净，影响充气量）
气门弹簧压力不足
气门间隙过小
压力不足气门关闭不严气门与气门座座合不严
气门座圈松动
气门杆弯曲
活塞与缸壁间隙过大
气缸密封不良活塞气缸密封不良活塞环“三隙”过大，卡滞
气缸壁拉缸
缸盖、缸体密封面翘曲
气缸盖螺栓不紧
气缸垫漏气
气缸套高出量小
气缸垫损坏或弹性差
3.7.4气缸压缩压力检测
点击观看视频：
气缸压缩压力检测.wmv
1.检测方法：
用气缸压力表测量并记录下压缩行程上止点时气缸的压缩压力。
1）起动发动机，预热，发动机到正常工作温度（冷却液温度80±5℃）熄火。
2）拆下全部火花塞或喷油嘴。
3）将阻风门和节气门完全打开，把气缸压力表螺旋接头或锥形橡皮头旋入或嵌入火花塞孔内。
4）用起动机带动发动机旋转3～5s（桑坦纳轿车≥200r/m，柴油机500r/m）。
5）记录气缸压力表读数，每缸应测2～3次，取其平均值。
2.检测结果分析：
如检测结果低于原厂规定值，可在该缸火花塞（喷油嘴）孔内注入20～30ml机油，然后重新测量气缸压力，如果：
1）第二次测出的压力高于第一次，接近标准压力，表明活塞与气缸密封不良。
2）第二次测出的压力与第一次接近，表现气门或气缸垫密封不良。
3）如相邻气缸检测出压力都低，表明两缸相邻气缸垫烧损窜气。
3.7.5进气管真空度检测
1.检测前准备：
1）将发动机调整至规定怠速状态
2）使发动机处于正常工作温度下
3）真空表必须垂直悬挂，不准平放使用
2.真空度检测方法（略）
3.８配气机构异响诊断
3.8.1气门响
1.定义：
气门脚（气门）杆端响或气门脚座响
2.故障现象：
1）发动机怠速时，发出有节奏的“嗒、嗒”声响。
2）发动机转速增高，声响也随之增高，中速以上声响变得模糊嘈杂。
3）发动机温度变化或作断火试验时，声响都不随之变化。
3.原因分析：
4.诊断流程：
3.8.2液力气门挺柱响
1.故障现象：
类似普通机械气门脚响现象
2.原因分析：
3.排除方法：
1）拆卸机油底壳，检查更换机油泵、集滤器；
2）调整机油液面或更换机油；
3）拆检配气机构；
4）更换液力挺柱或气门导管。
3.9配气机构维修
配气机构常见故障是气门与气门座密封锥面磨损、麻点、烧灼、积碳、气门杆弯曲、磨损。
3.9.1气门检查
1.气门检查
1）气门弯曲度检查
2）气门杆磨损度检查
点击观看视频：
检察气门杆的磨损程度.wmv
3）气门长度检查
4）气门头边缘厚度检查
2.气门修理
1）气门杆（桑塔纳发动机）直径磨损超过0.05mm或有阶梯形感觉，应更换气门或修磨。
2）气门长度磨损到使用极限时，应更换气门。
3）气门密封锥面母线长度超过使用极限时更换气门。
4）气门工作面磨损起槽、变宽或烧灼出现斑点、凹陷时应在光莫机上进行光磨。
3.气门座检查
将气门座和气门清洗干净，在气门密封锥面上，均匀地涂上一薄层红丹，旋转气门，使之与气门座磨合。
4.气门座修理
1）轻微磨损时，采用研磨气门与座口方法。
2）严重磨损时，采用铰削或研磨气门座，光磨气门或更换气门，配研气门和气门座。
3）更换新气门后，气门头顶面低于气缸盖平面2mm或座圈有烧蚀、裂纹、松动时应更换新座圈。
5.凸轮轴检修
凸轮轴常见故障：
凸轮磨损、轴颈磨损与擦伤、凸轮轴弯曲、轴向间隙增大、轴向同心度起标等。
1）凸轮磨损检测：
测量凸轮最大高度H与基圆直径D的差来衡量凸轮磨损程度，升程减小0.40mm以上时，应更换新凸轮轴。
2）凸轮轴弯曲变形检修：
如中间轴颈径向图跳动大于0.10mm，应进行校正。
3）凸轮轴轴颈检修：
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，按修理尺寸法进行修磨。
6.凸轮轴轴向间隙
凸轮轴轴向间隙：
将千分表触头顶在凸轮轴轴端，推拉凸轮轴，千分表上摆差即为轴向间隙。
小结
1.配气机构是按照发动机各缸的作功次序、各缸工作循环的要求和配气相位的要求，定时地开启和关闭各缸进、排气门，以便发动机进行进气、压缩、作功和排气等工作过程
2.捷达轿车的配气机构可分气门组和气门传动组。
气门组由进排气门、气门导管、气门座、气门内外弹簧、气门弹簧座、气门弹簧锁片和气门杆油封等组成。
气门传动组包括凸轮轴，液压挺柱，正时齿形带、正时齿轮及中间轴齿轮、张紧轮等。
3.液压挺柱有自动补偿气门间隙的功能，省去了定期检查和调整气门间隙的工作，消除了因气门间隙存在而产生的冲击，从而减小了配气机构各接触面的磨损，降低了噪声。
4.配气机构按气门的布置位置不同可分为顶置式气门和侧置式气门两类。
顶置式配气机构按每缸气门的数量，可分为双气门式和多气门式；按凸轮轴的位置，可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式、链条传动式和同步齿形带传动式。
5.发动机密封性检查项目有气缸压缩压力、曲轴箱窜气量、气缸的漏气量、进气歧管真空度的检测。
6.配气机构常见的异响分气门响、液压挺柱响、正时齿轮（齿形带）响等。
7.气门检查主要是检查它的弯曲度、气门杆的磨损程度、气门长度、进气门密封锥面母线长度等。
8.气门与气门座的密封性好坏直接影响到发动机的气缸压力。
若气门与气门座的不密封会导致发动机燃烧不彻底、加速无力、严重时造成起动困难，并伴随化油器回火或排气放炮。
9.为改善气门与气门座的密封，在更换新气门后，要对气门与气门座进行粗、细两道研磨。
10.凸轮轴的常见故障有凸轮磨损、轴颈磨损与擦伤、凸轮轴弯曲、键槽磨损或扭曲、轴向间隙增大、轴向同心度超标等。
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