配气机构课件-认识柴油发动机配气机构结构·维修与工作过程

认识发动机配气机构的结构·维修及工作过程实施汽车发动机机械部分维修编制、主讲：王树平

3.认识发动机配气机构的结构及工作过程学习目标：1）能描述配气机构的功用、组成及工作原理2）能识别配气机构的零件构造和装配连接关系3）能根据国家、行业有关标准实现所有配气机构零部件及总成的拆卸、更换4）描述发动机换气过程，描述配气相位概念，分析配气相位图5）能分析影响发动机充气效率的因素，描述提高充气效率的方法

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。

进入气缸内的新气数量或称进气量对发动机性能有很大影响。进气量越多，发动机的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。1.3.1配气机构的功用与组成1.配气机构的功用配气机构的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，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸、废气从气缸中及时地排出。

①工作原理：由发动机曲轴通过齿轮、链轮或齿形带等传动机构按工作行程需要驱动凸轮轴旋转，并由此经挺柱、推杆及摇臂控制气门的开、闭，实现对发动机的配气。

②工作条件：气门在高温、高速及往复冲击下工作，其它传动机构要保证严格的正时传动关系。充量系数：进气过程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比，即：=M/M0通常，=0.8~0.9，越高，发动机发出的功率越大。

2.配气机构的组成：配气机构由气门组和气门传动组组成。

①气门组：气门、气门导管、气门座圈、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等。气门组作用：对气缸的密封（封闭进、排气道）

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②气门传动组：正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、气门推杆、气门摇臂、摇臂轴、摇臂轴座和气门间隙调整螺钉等。气门传动组作用：使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。

气门穿过气门导管，在其尾端通过气门锁片或锁销固定在弹簧座上。气门弹簧安装在气门杆外围，并有一定的预紧力。气门弹簧的上端抵靠在弹簧座上，其下端座落在气缸盖的弹簧座上。当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面紧压在气门座上，将气道封闭。摇臂轴通过支架固定在气缸盖上平面上，摇臂安装在摇臂轴上，可绕摇臂轴转动。摇臂长臂端与气门杆端接触，摇臂短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉。凸轮轴安装在气缸体的一侧或气缸盖顶部。挺柱呈杯状，位于挺柱导向体内，其下端与凸轮轴接触。推杆为一细长杆件，上端与摇臂调整螺钉接触，下端穿过气缸盖过孔与挺柱接触。3.配气机构的类型（1）按气门布置形式分为气门顶置式和气门侧置式。气门顶置式的气门布置在气缸盖顶部上。气门侧置式的气门布置在气缸体的一侧。目前已不采用。凸轮轴：凸轮轴是配气机构中气门传动组件之一。凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，用以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，凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨。对凸轮轴要求有足够的韧性和刚度。所以，凸轮轴一般都采用优质钢模锻而成，也可采用合金铸铁和球墨铸铁铸造。凸轮轴各轴颈及凸轮的工作表面一般经热处理后精磨，以提高其硬度及耐磨性。发动机工作时，凸轮轴的变形会影响配气相位。因此，有的发动机凸轮采用全支承以减小其变形。例：北京212、长安462发动机的凸轮轴有五个轴颈。但是，支承数多，其加工工艺较复杂。所以后来一般发动机的凸轮轴是每隔两个气缸设置一个轴颈。为了安装方便，凸轮轴的各轴颈直径是做成从前向后一次减小，或从后向前依次减小，主要看制造厂家的布置而定。（有轴承盖的凸轮轴则按轴承盖的序号和进排气记号依次安装）凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮螺栓垫片正时齿轮止推凸缘止推座凸轮轴衬套驱动汽油泵的偏心轮凸轮凸轮轴的结构3241凸轮轴转角的确定：同一气缸的进、排气凸轮的相对转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气、排气凸轮的相对角的位置应符合发动机各气缸的发火次序和发火间隔时间的要求。因此，根据凸轮轴的旋转方向，以及各同名凸轮的工作次序，就可以确定发动机的发火次序。就四缸四冲程发动机而言，每完成一个工作循环，曲轴需转两周而凸轮轴只转一周，在这一期间内，每个气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。（同名凸轮）即各缸进气或排气凸轮彼此间的夹角均为360°/4=90°。北京492QA型发动机的点火次序为1.2.4.3（从前端往后看，凸轮轴的旋转方向），若六缸四行程发动机的凸轮点火次序为1.5.3.6.2.4。任何两个相继点火的进气或排气（同名凸轮）凸轮间的夹角均为360°/6=60°。汽油机的凸轮轴布置在曲轴箱上方时，凸轮轴上还具有用以驱动机油泵、分电器的齿轮和用以驱动汽油泵的偏心轮。凸轮轴通常由曲轴通过一对定时齿轮驱动，大、小齿轮分别用键安装在凸轮轴与曲轴的前端，其传动比为2:1，在装配曲轴与凸轮轴时，必须将定时齿轮的记号对准，以保证正确的配气相位和发火时刻。凸轮轴轴向定位：轴向位移0.1~0.2mm上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进行轴向定位。中、下置式凸轮轴的轴向定位通常采用止推板。止推板用螺栓固定在机体前端面上。第三种轴向定位的方法是止推螺钉定位。（2）按凸轮轴布置形式分可分为凸轮轴上置式、凸轮轴中置式和凸轮轴下置式三种形式的配气机构：1）凸轮轴上置式的配气机构这种结构凸轮轴安装在气缸盖上部，凸轮轴直接通过摇臂来驱动，省去气门了推杆、挺柱，使往复运动件的质量大大减小，因此它适用于高速发动机。由于凸轮轴离曲轴中心线较远，因此，定时传动机构更为复杂，而且拆装气缸盖也较困难，给维修带来很多不便。2）凸轮轴下置式配气机构凸轮轴由曲轴通过正时齿轮驱动，因此，尽可能缩短凸轮轴与曲轴之间的距离，将凸轮轴布置在曲轴箱中部，称为凸轮轴下置式配气机构。这种方案传动简单，一般都采用齿轮传动。另设有辅助传力机构：挺柱、推杆等。3）凸轮轴中置式配气机构当发动机转速较高时，为了减小气门传动机构往复运动质量，可将凸轮轴位置移至气缸体上部。由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置式配气机构。这种方案大多采用齿轮传动。但由于凸轮轴的中心线距离曲轴的中心线较远，所以需加中间齿轮（惰轮）（3）凸轮轴传动方式

凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构传动方式有齿轮式传动、链条式传动及齿形带式传动等几种。1）同步齿形带传动：

近年来在高速汽车发动机上广泛采用同步齿形带传动方式并代替了链条传动方式。这种传动方式工作可靠，对于减小噪音、减小结构质量与降低成本都有很大好处。齿形带系氯丁橡胶制成，其中间夹有玻璃纤维及尼龙织物，以增加齿形带的抗拉强度。（由于顶置式凸轮轴与曲轴传动齿距离较远，为防止链条和齿形带在运动时的跳动影响发动机的配气相位，故设置了张紧轮、中间轮、紧链装置等）2）链传动：

凸轮轴链传动多用于中置式和上置式凸轮轴的传动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机采用较多。为了使链条工作时有一定的张力而不至脱链，通常设置有导链板、张紧轮等。(为减小链条的幅振，有的发动机上设置了双链条)3)齿轮式传动：

凸轮轴下置、中置式配气机构大多采用圆柱正时齿轮传动，一般由曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，必要时可加装中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声和磨损，正时齿轮一般均采用斜齿轮并用不同材料制成。曲轴齿轮常用钢件制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制成。为了保证装配时配气正时，齿轮上都有正时记号，所以装配时必须使记号对齐。正时齿轮的安装定位一般采用半圆键或销钉。（4）气门驱动形式气门驱动形式有凸轮轴上置式直接驱动、单凸轮轴上置摇臂驱动、双凸轮轴摆臂驱动三种类型。1）摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构凸轮轴推动液力挺柱，液力挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门；或凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱动气门。2）直接驱动、凸轮轴上置式配气机构在这种形式的配气机构中，凸轮通过吊杯形机械挺柱驱动气门；或通过吊杯形液力挺柱驱动气门。与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最小。3）摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构由于摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动式刚度更好，更有利于高速发动机，因此在轿车发动机上的应用比较广泛。气门间隙气门受热膨胀若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引起气门关闭不严。气门间隙：发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中留有一定的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙称为气门间隙。气门间隙的大小由发动机生产企业根据试验确定。发动机采用液力挺柱时，因挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。气门杆摇臂气门间隙气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mm为何排气门间隙大于进气门间隙？

配气机构的组成：气门组、气门传动组。①气门组：气门、气门导管、气门座圈、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等气门组作用：对气缸的密封

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②气门传动组：正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、气门推杆、气门摇臂、摇臂轴、摇臂轴座和气门间隙调整螺钉等。气门传动组作用：使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。1.3.2认识配气机构的工作过程凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。1)作用：气门开启和关闭的持续时间必须符合配气相位要求。这是由凸轮的轮廓来保证的，而且凸轮的轮廓还在很大程度上决定了气门的最大升程和升降行程的运动规律。

2)工作条件： 承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。

3)凸轮性能： 表面有良好的耐磨性，足够的刚度。

凸轮气门开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点4)结构：如图所示的凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，缓冲段中凸轮的升程变化速度较慢，BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。由于气门开始开启和最后关闭时均在凸轮升程变化较慢的缓冲段内，这就使气门杆尾端在消除气门间隙的瞬间和气门头落座的瞬间的冲击力均较小，有利于减小噪声和磨损。气门开启点消除气门间隙阶段气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点5)工作过程：

以下置式凸轮轴为例，凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续下落，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。气门升程最大时刻

发动机工作时，凸轮轴由曲轴定时齿轮驱动。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。应当指出，由于摇臂的两臂不等长（a＜b），摇臂绕着摇臂轴摆动时，左、右两侧的升程不同。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。从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门的传动组来完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开、闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，弹簧压缩，为气门关闭积蓄能量。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，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1凸轮轴的检查与维修：凸轮轴一般的损伤有：凸轮轴弯曲、轴颈磨损、凸轮磨损、凸轮轴断裂等。①凸轮轴弯曲的检查：将凸轮轴两端平支于平板的两只V形铁上，将百分表用支架支承在平板上，表触头触及凸轮轴靠近中部的轴颈上，将凸轮轴转动一圈，如指针摆差大于0.10毫米时应校直。②弯曲的校正：在测量时应记住轴的弯曲方向，校正时凸面向上，校正工作在手动压床上进行，其校正量钢制凸轮轴为弯曲量的10倍（表针摆差5倍），铸铁减半，其校正后的测量摆差应小于0.05mm。③轴颈的检查：用外径千分尺分别测量各道轴颈的圆度和圆柱度，其偏差超过0.015mm时应进行修磨，表面粗糙度Ra不大于0.6μm。轴颈的修磨在外圆磨床上进行，修磨尺寸分为四级，每级缩小0.25mm，超过1.00mm时应进行堆焊修磨或更换凸轮轴。④凸轮的检查：用肉眼检查凸轮表面有无斑痕，用标准样板检查凸轮轮廓变化情况，用外径千分尺测量凸轮的高度。裂纹检查：可用浸油、敲击、磁力探伤。维修：凸轮仅表面有不严重的斑痕，可用油石、砂布等在标准样板的引导下进行修磨，凸轮表面有较严重的斑痕或凸轮冲程（升程）减小0.4mm以上。应在专用磨床上光磨（仿形磨），允许直接修磨。超过0.8mm（小于0.4mm）需要修复时，可在表面覆加修复层。其它部位的修理：①正时齿轮键与键槽应吻合，若有磨损应更换新键或修理。②机油泵驱动齿轮齿厚磨损超过0.5mm时，应堆焊修复。（含分电器驱动齿）③偏心轮表面磨损超过0.5mm时，应予修复。当驱动齿轮及凸轮磨损过大或有断裂等情况时应更换凸轮轴。凸轮轴的磨损及检测部位1.3.3认识气门组件的结构一、认识气门组零件的构造配气机构的气门组由气门、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片、气门油封、气门导管及气门座圈等零件组成，如图所示。有的进气门还设有气门旋转机构。气门头部应与气门座圈贴合紧密，气门导管应与气门杆导向良好，气门弹簧两端应与气门杆中心线垂直，气门弹簧应有足够的弹力。

气门油封1.气门气门由气门头部和气门杆部两部分组成，头部用来封闭气缸的进排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门的作用是与气门座相配合，对气缸进行密封，并按发动机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。气门头部受高温作用，承受高压及气门弹簧和传动组件惯性力的作用，气门杆在气门导管中作高速直线往复运动，其冷却和润滑条件极差，（进气门温度可达570k~670k、排气门可达970k~1170k）因此，要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热和耐磨的能力。进气门一般采用的金属材料为铬钢或镍铬钢等，而排气门则采用耐热合金钢、硅铬钢等制造。但有的制造厂家为了节省耐热合金钢，使发动机排气门的头部用耐热合工钢，而杆部则用铬钢制造，然后将两者焊接在一起。头部杆部气门的种类按其顶部结构形状分

气门头部的结构形状有平顶、球面、凹顶和喇叭顶等。目前使用最多的是平顶气门头。平顶气门头结构简单、制造方便、吸热面积小、质量小。因此进、排气门均可使用。

球面顶气门头适用于排气门，因为其强度高、排气阻力小，因此进、排气门均可使用。但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。

喇叭顶（凹顶）头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的工作面，是与杆部同心的锥面，通常将这一锥面与气门顶部的夹角称为气门锥角。一般做成60°、45°、30°。边缘厚度为1.5-2.5mm。

锥角作用：①就象锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性；②气门落座时有自动定位作用；③避免使气流拐弯过大而降低流速。④有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。

气门锥角大小的影响：

①气门锥角越小，气门口通道截面越大

如图所示，h'2和h'1分别表示锥角为450和300气门的气门口通道截面宽度，宽度越大则通道截面越大，通过能力越强。当气门升程h相同时，h'2<h'1，即气门锥角越大，截面就越小。

②锥角越大，落座压力越大，密封和导热性也越好。另外，锥角大时，气门头部边缘的厚度大，不易变形。

③进气门锥角：主要是为了获得大的通道截面，其本身热负荷较小，往往采用较小的锥角，多用300，有利于提高充气效率。

④排气门则因热负荷较大而用较大的锥角，通常为450，以加强散热(大约75%的气门热量从气门座处散失)和避免受热变形。也有的发动机为了制造和维修方便，二者都用450。

气门头部直径

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，进气门直径大于排气门。另外，排气门稍小些，还不易变形。

在现代汽车上，为减少进气阻力，在一些高速发动机上设计3气门、4气门、5气门、8气门结构。气门数目的增加，使发动机的进、排气通道的横截面积大大增加，从而提高了发动机的充气效率，改善了发动机的动力性能。1).同名气门排成两列

如图所示，由一个凸轮通过T形驱动杆同时驱动，并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动。2).同名气门排成一列

如图所示，进排气门分别位于曲轴中心线的两侧，分别采用两凸轮轴驱动，每缸两同名气门采用两个形状和位置相同的凸轮驱动。

四气门的排列及驱动

某些大排量、高转速、高功率的发动机，由于气门尺寸的限制，每缸两个气门不能满足换气的需要，而采用三气门(两进一排)或四气门(两进两排)，因此必须有使两同名气门同步开闭的驱动装置。每缸采用四个气门时，其气门排列的方案有二种：

发动机五气门布置形式较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部：环形槽、锁销孔易断裂处2.气门杆气门杆部呈圆柱形，在气门导管中不断进行上、下往复运动，因此要求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，常用的结构是用剖分成两半的锥形锁片来固定气门弹簧座，这时的气门杆尾部可切出环槽来安装锁片，也可用锁销来固定弹簧座，对应的气门杆尾端应有一个用来安装锁销的径向孔。1-气门杆；2-气门弹簧；3-弹簧座；4-锁片；5-卡环

锁片式结构气门杆的尾部切有凹槽，用分成两半的锥形锁片卡在凹槽中，锁片锥形外圆与弹簧座的锥形孔贴合，在弹簧作用下，锁片与弹簧座的锥孔相互卡紧不会脱落。有些发动机的气门，在杆部锁片槽下面另有一条切槽装一卡环以防万一气门弹簧折断时气门有落入气缸发生捣缸的危险。3.气门的固定锁片式结构锁销式结构

气门尾端的形状决定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座，结构简单，工作可靠，拆装方便。气门锁夹内表面有多种形状，相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽。4.气门的旋转为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。

气门旋转机构的实例见图所示的自由旋转机构中，气门锁片并不直接与弹簧座接触，而是装在一个锥形套筒中，后者的下端支承在弹簧座平面上，套筒端部与弹簧座接触面上的摩接力不大，而且在发动机运转振动力作用下，在某一短时间内可能为零，这就便气门有可能自由地作不规则的转动。

强制旋转机构：使气门每开启一次便转过一定角度。在壳体4中，有六个变深度的槽，槽中装有带回位弹簧5的钢球6。当气门关闭时，钢球在弹簧5的作用下位于槽内深度较浅的一端，钢球露出壳体，气门弹簧1的力通过支撑板2与碟形弹簧3直接传到壳体4上。在气门打开的过程中，由于气门弹簧不断被压缩而弹力不断增大，将碟形弹簧压平而迫使钢球沿槽底斜面滚动，带动碟形弹簧、支撑板、气门弹簧和气门旋转过一个角度。在气门关闭过程中;气门弹簧不断伸长而弹力减小，碟形弹簧恢复原来形状，钢球在回位弹簧5的作用下回到原来位置。气门的旋转特殊气门1）中空气门杆气门：可减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用于某些高度强化发动机。2）充钠排气门：如图所示，其冷却效果明显，应用于某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8°C沸点：880°C气门的检修：常见的气门的磨损有：杆部弯曲、杆端的磨损、头部工作面的磨损。气门杆部是气门的导向部分，杆部与套管的配间隙很小（0.02~0.08）。当杆部直线度偏差大于0.02mm时，应进行校直或更换。其检查的方法：将气门支承在两只相距100mm的V形架上，用百分表检查气门杆中部，检查时将百分表触头抵住杆的中部，将气门杆旋转一周，其表针摆差的1/2为气门杆的直线度偏差。校直的方法：将气门杆支在两支V形架上，使凸面向上，用手动压力机校正，其校压量约为弯曲量的10倍，保持压力2分钟，校压时，一定注意在校具与气门杆间垫上薄铜皮。气门的检修：杆部磨损的修复：杆部磨损圆柱度偏差大于0.02mm或直径减小到超过允许尺寸时，应考虑在磨床上磨至下一级修理尺寸（-0.25~0.5mm），同时选配孔径相应缩小的导管。其修理后的技术标准：直线度偏差应小于0.02mm、圆柱度偏差小于0.01mm（100mm长度内）、表面粗糙度Ra值不大于0.63μm。另，杆部磨损不大时，可镀铬修复。应留有磨削余量。气门杆端的修复：杆端的磨损不平、起槽，可磨平再用，但其总磨量不得大于1.5mm。气门工作面的修复：气门工作面的修复应在气门锥面光磨机上进行。注意，在光磨气门工作面应当先校直、磨削杆部后进行，其操作方法如下：①修整砂轮②将气门杆夹于夹头上，将气门杆限位器调整好，以免气门杆向后窜动③按照气门锥面角度，移动夹头座，使座上刻线对准床面标尺上的相应刻线④按下工件旋转按钮，使气门旋转，观察气门头部是否摇摆，如摇摆太大，应重新校正气门杆的直线度⑤按下砂轮点击按钮，一手操纵横向移动手柄，一手转动纵向进刀手柄，进刀量应小，磨至整个锥面见白为止，为提高其精度，应在没有吃刀量的情况下，进行3~5次空走刀，直至没有火花为止⑥检查气门头部圆柱面厚度及直径大小，当厚度小于0.8mm时，应适量磨小气门头部直径，但不得小于规定值。（＞0.6mm磨量）或更换气门。气门座与气门座圈气门座圈：气缸盖或气缸体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，气门座的作用是靠其内锥面与气门锥面紧密贴合密封气缸，并接受气门传来的热量。气门座在高温下工作，磨损严重，故有不少发动机的气门座用较好的耐热材料单独制作，（合金铸铁、奥氏体钢等）然后镶嵌到气缸盖或气缸体上，以便提高使用寿命，同时也便于维修更换。气门座的形成1.气门座的形成1)直接形成式：直接在缸盖（或缸体）上加工出来。该种形式修复困难，且不经济。2)镶座式(1)优点：可节省好材料，提高了使用寿命，便于更换修理。所以，大多数发动机的气门座是用耐热合金钢或合金铸铁单独制成座圈，然后压入气缸盖（体）中。(2)缺点：①传热差。如排气门镶座式温度可高出500～600K。②如果装配不当，会发生松脱或与缸盖配合不好，影响散热。b450（300）1507502.是否镶座的几种情况(1)有的汽油机只排气门镶座而进气门不镶座这是因为，一方面排气门座热负荷大，另一方面发动机常在部分负荷下工作，进气管中真空度大，会从气门导管间隙内吸进少量机油，对进气门座进行润滑。(2)有的柴油机只进气门镶座而排气门不镶座这是由于柴油机的废气往往在排气过程中还有未燃完的柴油，可对排气门座进行润滑。因为柴油机没有节气门，所以无论负荷大小，进气管内真空度都比较小，难以从进气门导管处吸进机油对进气门座润滑。增压柴油机则完全排除了这种可能，进气门就更需要镶座。(3)铝合金气缸盖，进排气门都必须都镶座。因为其耐磨、耐热性差。气门座的锥角

气门座的锥角是与气门锥角相适应的，以保证二者紧密座合，可靠地密封。气门座的锥面由三部分组成，如图所示。

450(或300)的锥面是与气门工作锥面相座合的工作面，其宽度b通常为1mm-3mm，过宽时，单位座合压力减小，且易垫上杂物，密封可靠性差；过窄时，面积小，气门头散热能力差。这一锥面应与气门工作锥面的中部附近相座合。150和750锥角便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。气门座的损伤、检查、维修：

气门座出现有斑痕、烧蚀、起槽和接触环带断线及环带宽度超过3mm以上时，应进行修复，其修复的方法有铰削和磨削。如出现门座裂纹、严重烧蚀、松动或下沉超过2mm以上应更换气门座。1.铰削气门座：铰削气门座采用气门座铰刀进行，其工艺如下：①根据气门导管内径选择铰刀导杆，导杆插入导管孔内应能上下运动灵活又不松旷。②先用砂布垫在旧铰刀下，磨除气门座口硬化层，以防铰刀打滑。③用与气门锥角相应的铰刀（30°、45°）铰削工作后，直至全部工作后露出白色光泽，注意，铰削时铰刀不宜倒转，以免随坏刀刃。④用修磨好的气门或新气门试配密封带。即在气门座口涂上红丹油，将气门装入气门座中，用手压紧来回转动一个角度后取出气门检查接触带的位置，应在工作面中部或偏下，其接触带宽度应为进气门1.5~2.2mm、排气门2~2.5mm。如果接触带偏下，用75°铰刀铰削气门座下口。如果接触带偏上，用15°铰刀铰削气门座上口。然后再用精铰刀（细铰刀）铰一次工作面，再用00号砂布垫在铰刀下修磨，以提高工作面光洁度。气门座圈与气门头部的研磨

气门座圈与气门头部要配对研磨，研磨之后不能互换。

研磨气门.如气门与气门座配合不严密，可对气门进行研磨，步骤如下:清洗气门座、气门及气门导管并在气门顶做出标记。在气门工作面上涂以薄层研磨砂，气门杆上涂以清洁机油，插入气门导管内，变换气门与座圈的位置，正确研磨。粗研后接触环带应整齐、无斑痕、无麻点状。粗研完全毕清洗各部位，用细研磨砂研磨，直至工作面出现一条灰色无光的环带为止，洗净研磨砂，涂以机油，继续研磨数分钟。气门与气门座圈密封性检查：检查前将气门锥面划上铅笔线与气门座圈接触。略压紧并转动气门90°取出气门，检查铅笔线是否被切断，若被切断说明密封性良好，否则应重新研磨。将气缸盖倒放在检测平台上，以装上待检测气缸同一缸的气门和火花塞，向燃烧室注入煤油或汽油5min内气门与座圈接触处应无渗漏现象。更换气门座圈①取出旧座圈.注意取出旧座圈时不得损伤座孔。②镶入新座圈.先清洁座孔，然后将新座圈置于固体二氧化碳（干冰）或液氮中冷冻十分钟后取出，在外圈上涂抹黄油或密封剂，垫上软金属迅速压入，也可将气缸盖或缸体加热至390K~420K后，将气门座圈压入。（座圈与座孔的过盈量为0.08~0.12mm，然后用弧形凿子沿座周围冲挤，以加固座圈）。其铰削工艺与上述相同。气门导管：

气门导管的功用是起导向作用，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座圈能正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与气缸盖之间起导热作用，气门导管的工作温度也较高，约570K，气门杆在导管中运动时仅靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑，因此容易磨损，为了提高气门导管的耐磨性能，气门导管大多数均采用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。以提高自润滑的性能，气门杆与气门导管的配合间隙一般为0.02~0.08mm，气门导管的型式有卡环式、凸缘式及普通导管，安装时均采用冷压配装合，其过盈量为0.04~0.06mm，安装气门导管突出标准为16~17mm（注：以弹簧座一面为准）有长环或凸缘的，以长环及凸缘紧贴缸体或缸盖上。气门导管气缸盖过盈配合卡环：防止气门导管在使用中脱落。倒角伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。气门导管的检修：气门导管的损伤有断裂、磨损过大、磨损后内孔圆度误差偏大等。如发生导管断裂、磨损超限0.15mm，圆度误差偏大时，均应考虑更换新导管，更换后的导管与气门杆的配合间隙应保证在0.02~0.08mm之内，如偏小，可用精铰刀进行铰削。检查方法：将缸盖清洗干净后，平放于工作台或平板上检查导管的磨损程度。将气门顶升高出座口约10mm左右，在缸体或缸盖及平板适当位置安装磁性座百分表，使百分表的测头与气门头紧贴抵住然后再侧向推动气门头同时观察百分表上的指针的摆动，其摆动量即为实测的近似间隙，当百分表上指针摆动量超过规定的间隙极限时，就应更换导管。气门油封发动机高速化后，进气管中的真空密度显著地增高，气门室中的机油会通过气门杆与导管之间的间隙被吸入进气管和气缸内，除增加机油的消耗外，还会在气门和燃烧室产生积碳。为此，发动机的气门杆上部都设有机油防漏装置。

1-锁片；2-弹簧座；3-气门杆；4-防油罩或密封圈；5-气门导管气门弹簧：气门弹簧的功用是克服在气门关闭过程中气门及传动件惯性力，防止各传动件之间因惯性力的作用而产生的间隙。保证气门及时落座并紧紧贴合，防止气门发生跳动，破坏其密封性。为此，气门弹簧应有足够的刚度和安装预紧力。

气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，其材料为高弹锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后需进行热处理，钢丝表面要求光滑，经抛光或喷丸处理，借以提高其疲劳强度，增强弹簧的工作可靠性。此外，为避免弹簧的锈蚀，弹簧表面要进行镀锌、镀铜、磷化或发兰处理。

气门弹簧的一端支承在气缸盖上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片或锁销固定在气门杆的末端，为了防止弹簧发生共振，可采用变螺距的圆柱弹簧。在一些高速发动机上多采用一个气门有同心安装的内外两根弹簧，这样能提高气门弹簧工作的可靠性，不但可以防止共振，而且当一根弹簧折断时，另一根还可维持工作。此外，还可将气门弹簧的高度减小，当采用两根弹簧时，弹簧圈的螺旋方向应相反，这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一弹簧圈内。为了改善气门和气门座密封面的工作条件，设法使气门在工作中能相对缓慢旋转，这样可使气门头沿圆周受热温度均匀，减小气门头部热变形。气门缓慢旋转时，在密封锥面上产生轻微摩擦力，有阻止沉积物形成的自结作用，目前135系列增压柴油机的进气门即采用了这种结构。

气门弹簧防共振的结构措施当气门弹簧的工作频率与其自然振动频率相等或成某一倍数时，将会发生共振，造成气门反跳、落座冲击，并可使弹簧折断。为此，采取如下几种结构措施：(1)提高气门弹簧的自然振动频率即设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小弹簧的圈径。这种方法较简单，但由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间的冲击载荷。(2)采用不等螺距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，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能。圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧不等螺距弹簧安装时应注意什么问题？

变螺距的气门弹簧安装：气门弹簧在发动机工作过程中，易发生共振而产生响声，甚至断裂，采用不等距弹簧可以避免共振发生。在安装这种弹簧时，螺距小的一端应朝向气门头部。这是因为弹簧工作时，承受气门杆尾端传来的冲击力，此冲击力向弹簧另一端传递因要克服弹簧本身的惯性而需要一定的时间，所以弹簧的变形，朝向气门杆尾部的一端，先于且往往大于另一端，发动机转速越高，差别越大。若将螺距小的一端朝向气门杆的尾部，则当发动机高速运转时，此端可能首先叠合在一起，此后弹簧的有效圈数基本不再变化，而且迭合后成为刚性质量而参加弹簧的振动，使振动的当量质量增加，弹簧反而容易疲劳折断。螺距小的一端朝向气门头部时，情况相反，先在螺距大的一端变形，减缓了螺距小的一端的叠合速度，可使有效圈数在整个工作过程中不断变化。而且叠合端是弹簧的静止端，不参加振动，消除了上述弊病。旋向相反的两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧

采用双气门弹簧每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，另一根弹簧仍可保持气门不落入气缸内。应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳,广州标致505

气门弹簧的检修：气门弹簧的常见损伤有裂纹折断、歪斜变形、自由长度缩短、弹力减弱等。这些损伤将导致气门关闭不严，并可能出现异响，影响发动机的正常工作。①裂纹的检查：目测或用磁力擦伤仪检查，发现有裂纹不能再继续使用。②垂直度的检查：气门弹簧的外圆柱面在全长上对底面的垂直度误差应不大于1.5mm，可用90°角尺检查，不合格应更换弹簧。③自由长度的检查：一般可用卡尺、高度尺进行测量，也可用新的气门弹簧相比较，气门弹簧的自由长度一般可允许缩短3%~4%，同一组弹簧其减小值不得大于2mm，如超过时应予更换。④弹力的检查：在弹簧弹力实验台上进行，将弹簧压缩到气门开启和关闭时规定的长度，观察相应弹力值应符合原厂规定，当弹簧弹力减小值大于原厂规定10%应予更换。如果没有弹簧原厂数据时，一般多采用上述测量弹簧的自由长度减少值来判断，即同一组弹簧自由长度减小值超过2mm，应予更换。如此京212发动机：主弹簧自由长度为61.2mm。副弹簧自由长度为44.6mm，当气门开启时，其压缩长度为37mm付31mm，（气门弹簧弹力的修复方法：退火、校正、淬火的方法修复）气门弹簧的弹力试验及气门弹簧垂直度检测气门传动组辅助传力组件：

挺柱：挺柱的作用是将凸轮的推力传递给推杆或气门杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。挺柱在其顶部装有调节螺栓，用来调整气门间隙，（侧置式气门机构）解放10B.气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式，以减轻其重量。另外一种为滚轮式挺柱，其优点是可以减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力，但这种挺柱结构复杂、重量较大，一般多用于柴油机上。

挺柱工作时，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，可以将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的在一处接触，也会造成磨损不均匀。为此，挺柱在结构上制成球面，而且把凸轮面制成带锥度形状。这样凸轮与挺柱的接触点就会偏离挺柱轴线，当挺柱被凸轮顶起上升时，其接触点的摩擦力使其绕本身轴线旋转，以达到均匀磨损的目的。另外在凸轮轴设计中故意将凸轮偏离挺柱轴心线1.5~2.2mm，在工作中与前述的原理相同。由于热膨胀造成的气门关闭不严的问题用预留气门间隙的方法来解决，但由于气门间隙的存在，配气机构在工作时将产生冲击而发出响声，为了解决这一矛盾，现代轿车的发动机上多采用了液压挺柱。锥形凸轮球面可拆式挺柱导向体挺柱的检修：挺柱与挺柱孔由于磨损间隙变大，挺柱工作时将产生撞击噪声和摆动，从而加速磨损。一般情况下，挺柱与座孔的配合间隙为0.03~0.07mm，其极限为0.12mm，我们在检查时通常用手将挺柱提起少许摇摆，或用百分表测定，如果有明显的间隙感或表针摆动值较大，则表明挺柱与座孔磨损严重，应换挺柱。对原有挺柱衬套的车型，可直接更换衬套，以达到规定值范围内。检查时如有下列损伤应更换挺柱:①因挺柱不转动或转动不良而造成底部的条形磨损、拉伤、拉毛等。②底部出现疲劳剥落形成斑点。③底部出现由于磨损不均匀形成的环形光环。挺柱不转的原因多是挺柱本身球面偏心或凸轮斜度不够，挺柱孔垂直度超差等。在修理过程中，可在发动机怠速时察看各挺柱的旋转情况，顶置式气门发动机可直接观察推杆是否旋转，如有不转的应予更换挺柱或检修凸轮轴，直至挺柱全部旋转为止。推杆：推杆的作用是将凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂，它是气门传动机构中最易弯曲的零件，要求有很高的刚度，在动载荷大的发动中，推杆应尽量做得短些，当然还得取决于凸轮轴的位置。为了减小质量并保证有足够的刚度，推杆通常采用冷拔无缝钢管制成。对于缸体、缸盖都是铝合金制造的发动机，其推杆均为硬铝制造。推杆可分为空心和实心，其主要发动机的载荷大小而定，实心推杆一般与球形支座锻成一个整体，然后进行热处理、精磨而成，硬铝棒制成的推杆其两端配以钢制的支承，以压配而成。空心杆有做成整体的，也有其两端支承与杆身焊接或压配而成。根据发动机设计的不同，各种推杆的支承具有不同的形状，有双头球形、有一头球形一头凹球形、或两端均锥形的。它们不仅为了与气门摇臂上气门间隙调整螺钉的球形头部相适应。而是还可在凹球内积存少量的润滑油以减少摩擦。（球面、凹球座）

气门推杆的维修：气门推杆在工作中容易发生弯曲和两端球面磨损，推杆的直线度误差应不大于0.30mm，其杆身应平直，不得有锈蚀和裂纹，其两端的球面或凹球座的半径误差应控制在+0.3~-0.10mm之间。①检查推杆的直线度：将推杆放在平板的一角，使杆身与平板接触，两端悬空、滚动推杆、用塞尺测量推杆与平板间的间隙。如测量值大于0.30mm必须校直或更换推杆。②推杆两球面、凹球座的检查：如两端球面凹球座磨损过度，应更换推杆或用弹簧钢丝堆焊后进行加工修磨成形，方可使用。摇臂：摇臂实际上是一个双臂杠杆，其作用是将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂两边臂长的比值（摇臂比）约为1.2~1.8，其中长臂是推动气门，端头的工作表面一般制成圆柱形。当摇臂摆动时可沿气门杆端表面滑动，这样可以使两者之间的力尽可能沿气门的轴线作用。摇臂内钻有润滑油道的油孔，在摇臂短臂端的螺纹孔中旋入用以调节气门间隙的调节螺钉，螺钉的球头与推杆的凹球座相接触，也有将调节螺栓的端头制成球面，且中心加工有油孔，直接与摇臂油道相通，以便更好的润滑推杆上下球面。摇臂多采用铸铁或铸钢精铸而成，也有用45号钢冲压而成，然后经加工、精磨。

气门间隙调节螺钉调节螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位堆焊耐磨合金短臂长臂圆弧面

摇臂功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端压缩气门弹簧以推开气门。普通摇臂结构:T字形(提高刚度强度减轻质量)

两臂长比：1.2-1.8(气门端长所以在一定的气门升程下，可减小推杆、挺柱的运动距离和加速度，从而减小了工作中的惯性力

)

摇臂通过摇臂衬套，套在摇臂轴上，摇臂轴又支承在支承座上，摇臂轴为空心管状结构，其两端设计有堵头，机油从支座的油道中经摇臂轴内腔经摇臂轴油孔和摇臂中的油道流向两端进行润滑，为了防止摇臂震动在摇臂轴上安装有定位弹簧（止推弹簧）。摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧碗形塞锁紧螺母摇臂组示意图

摆臂的功用与摇臂相同。两者的区别只在于摆臂是单臂杠杆，其支点在摆臂的一端。结构和工作原理都与液力挺柱相同。摆臂与气门间隙自动补偿器

摇臂的损伤主要是与气门或凸轮轴接触的圆弧面的磨损及摇臂衬套孔的磨损。①检查摇臂头部圆弧面磨损不大时（轻微的沟痕）时，可对照圆弧样板用轴石或磨光机进行修磨，然后用砂布抛光，如磨损严重，应更换摇臂。②检查摇臂与摇臂轴的配合间隙，当配合间隙大于0.15mm时，应更换衬套并按轴的尺寸进行铰削或镗削修理。加工好的摇臂与摇臂轴的配合间隙应为0.015~0.05mm，镶套时要使衬套油孔与摇臂上的油孔重合，以免影响润滑，对摇臂没有衬套，与摇臂轴配合间隙超过极限时应成对更换摇臂和摇臂轴。③检查摇臂上调整螺栓的螺纹孔，如螺纹出现拔牙或损坏时，一般应更换摇臂。④摇臂轴的检修：当摇臂轴轴颈磨损大于0.05mm时应刷镀修复或更换，直线度误差为每100mm长度上超过0.03时应进行校直。

1-高压油腔；2-缸盖油道；3-油量孔；4-斜油孔；5-球阀；6-低压油腔；7-键形槽；8-凸轮轴；9-挺柱体；10-柱塞焊缝；11-柱塞；12-油缸；13-弹簧；14-缸盖；15-气门杆液压挺柱：液压挺柱的结构及工作原理挺柱是由上盖和圆筒经加工后再用激光焊接成一体的薄壁零件，液压缸的内孔和外圆都要精加工研磨，其外圆与挺柱内导孔相配合，内孔则与柱塞配合，两者都有相对运动，液压缸底部装有一个补偿弹簧，把球阀压靠在柱塞的阀座上，补偿弹簧还可以使挺柱顶面和凸轮轮廓线保持紧密接触