《汽车发动机构造与检修》课件项目3.配气机构的检修

项目三配气机构的检修图3-1配气机构组成学习任务一配气机构的认识配气机构的功用：是按照发动机的工作需要，定时地开启或关闭进气门、排气门，使混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时进入气缸，或使气缸内的废气及时排出。配气机构的基本组成可分为两部分：气门组和气门传动组。图3-2气门组组成气门组功用：用于封闭进、排气道。

气门组组成：主要由气门、气门座、气门导管、气门油封、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁片等组成。图3-3气门传动组组成气门传动组功用：按发动机的工况要求定时驱动气门开闭，并保证气门有足够开度。气门传动组组成：各类配气机构中气门传动组的组成有所不同。气门传动组一般由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴和正时齿轮等组成。图3-4气门间隙及调整气门间隙：

发动机工作时,为补偿气门及其传动机构零件受热后的膨胀量,通常在发动机冷态装配时,在气门组与气门传动组之间留有一定间隙,这一间隙称为气门间隙。图3-5根据气门布置形式和数量分类图3-6根据凸轮轴的安装位置分类下置凸轮轴式配气机构：其特点是凸轮轴安装在气缸体下部的曲轴箱内，位置与曲轴靠近,用一对分别安装在凸轮轴和曲轴前端的正时齿轮驱动，传动装置比较简单，润滑比较方便；但凸轮轴远离气门，需用较长的推杆来传动。中置凸轮轴式配气机构：其凸轮轴安装在气缸体上部的气缸一侧，其组成与下置凸轮轴式配气机构基本相同。顶置凸轮轴式配气机构：其凸轮轴安装在气缸盖上部，气门传动组不需推杆，用凸轮轴直接驱动摇臂或气门，不仅减少了配气机构零件，而且往复运动质量大大减小A）无摇臂式b）单摇臂轴式c）双摇臂轴式图3-7单顶置凸轮轴式配气机构a)单顶置凸轮轴浮动摇臂一列气门式配气机构b)双顶置凸轮轴式配气机构图3-8顶置凸轮轴式配气机构图3-9根据按凸轮轴的传动方式分类图3-10气门的组成学习任务二气门组的检修气门的组成：气门由气门头部与杆部两部分组成。气门头部的作用是与气门座配合，对气缸进行密封；杆部则与气门导管配合，为气门的运动起导向作用。图3-11气门头部形状图3-12气门锥角图3-13气门弹簧座的固定方式图3-14气门的拆装图3-15气门杆弯曲和气门顶歪斜的检查图3-16气门尺寸图3-17气门座圈图3-18气门座锥面3-19气门的研磨步骤1：气门座铰削好后，应先用汽油清洗并在气门杆上涂以润滑油。步骤2：在气门与气门座之间涂上少许研磨砂进行研磨，以保证气门与气门座的密封性，如图3-19所示。气门的研磨图3-20气门密封检查步骤1：用软铅笔在气门密封锥面上每隔10mm划一条线，将气门装入气门导管。步骤2：用手将气门与气门座压紧并往复转动1/4圈，然后取下气门检查，若所有划线均被切断，说明气门与气门座密封良好，否则应继续研磨气门密封检查图3-21气门导管与气门座图3-22气门油封气门导管的功用：是给气门的运动导向，并将气门杆所承受的热量传给气缸盖。气门油封的功用：为防止润滑油从气门杆与气门导管的间隙中漏入燃烧室，在气门导管的上端安装有气门油封。a)测量气门导管与气门杆配合间隙b)测量气门头部摆动量图3-23气门导管磨损的检查气门导管磨损的检查方法：方法1：直接测量气门导管内径和气门杆直径，并计算其配合间隙。方法2：按如图3-23b所示，先把气门安装在气门导管内，再将气门提起10～15mm（相对气缸盖平面），然后用百分表测量气门头部的摆动量。图3-24气门导管更换图3-25气门油封的安装图3-26气门弹簧图3-27气门弹簧长度、垂直度及弹力的检查图3-28凸轮轴的构造学习任务三气门传动组的检修凸轮轴的组成：凸轮和轴颈。凸轮轴的功用：凸轮用来驱动气门开启，并通过其轮廓形状控制气门开启和关闭的规律，轴颈则用来支承凸轮轴。图3-29同名凸轮相对角位置同名凸轮：各缸的进气凸轮（或排气凸轮）称同名凸轮。图3-30凸轮轴轴颈上的油槽油孔和定位装置图3-31凸轮轴轴向间隙的检查图3-32凸轮轴弯曲的检查图3-33凸轮的高度和升程凸轮的高度减去基圆直径得到的就是凸轮升程。凸轮的磨损程度可通过测量凸轮的高度或凸轮升程来检查，如图3-33所示。图3-34凸轮轴轴颈的检查图3-35凸轮轴油膜间隙的检查凸轮轴轴颈的检查：

用外径千分尺分别测量凸轮轴上每段轴颈的两个截面，每个截面测量垂直两个方向的轴径。图3-36正时齿轮传动装置及正时标记图3-37正时链传动装置的组成正时链传动装置的组成：主要由正时链、正时链轮、正时链张紧装置等组成。凸轮轴正时链轮的齿数为曲轴正时链轮的两倍，以实现传动比为2：1。图3-38正时标记图3-39正时链轮磨损及正时链长度的检查正时链伸长情况的检查：测量正时链的全长或规定链节数的长度，如图3-39b所示。步骤1：应将正时链用147N（15kgf）的力拉直。步骤2：再用游标卡尺测量15个链结的长度。若不符合规定值，应更换正时链。a）正时带传动装置的组成b）正时标记图3-40正时带传动装置的组成及正时标记图3-41正时带常见缺陷图3-42正时带轮磨损的检查图3-43液力挺柱液力挺柱的功用：能自动保持配气机构无间隙传动，从而降低噪声和磨损，而且不需调整气门间隙。图3-44液力挺柱1.当挺柱体受凸轮的推动打开气门时，推杆作用于球阀座和柱塞上的反作用力力图使柱塞克服柱塞弹簧的力相对于挺柱体向下移动，于是柱塞下腔内的油压迅速升高，使单向阀关闭。由于液体的不可压缩性，整个挺柱便像一个刚体一样，使气门开启。2.当配气机构零件受热膨胀时，挺柱体腔内的部分油液从间隙中被挤出，挺柱体腔容积减小，挺柱自动“缩短”。反之，当配气机构零件冷缩时，柱塞弹簧使柱塞顶起，挺柱体腔容积增大，气门关闭后，增加向挺柱体腔的补油量，液力挺柱自动“伸长”。图3-45液力挺柱液力挺柱组成：安装在凸轮与气门之间，主要由挺柱体、液压缸、柱塞、柱塞弹簧、球阀和补偿弹簧等组成。

当凸轮顶动挺柱时,挺柱向下移动，柱塞随之下移，高压油腔的油压升高，使球阀紧压在柱塞座上，低压油腔与高压油腔完全隔离。由于润滑油的不可压缩性，液压缸和柱塞就形成一个刚性整体，从而使气门开启。

气门关闭后（凸轮基圆再次与挺柱顶端相遇时）或零件冷缩时，缸盖主油道中的压力油经油量孔、斜油孔、挺柱环形槽中的进油孔进入挺柱低压油腔。气门在气门弹簧的作用下将气门关闭。这时在柱塞弹簧的作用下，柱塞向上移动，高压油腔的压力下降，球阀打开，高、低压腔相通，高压油腔的油得到了补充，即起到了补偿气门间隙的作用。图3-46液力挺柱的检查图3-47摇臂a)摇臂衬套内径和摇臂轴外径的检查b)摇臂轴的弯曲变形的检查图3-48摇臂及摇臂轴的检查图3-49发动机的配气相位图学习任务四可变配气相位控制机构的检修从进气门开始开启到活塞运行到上止点曲轴转过的角度称为进气门提前开启角α，一般为10°～30°。从进气行程下止点到进气门完全关闭曲轴转过的角度称为进气门迟后关闭角β，一般为40°～80°。从进气门开始开启到完全关闭曲轴转过的角度称为进气门开启持续角，即α+180°+β。从排气门开始开启到活塞运行到下止点曲轴转过的角度称为排气门提前开启角γ，一般为40°～80°。从排气行程上止点到排气门完全关闭曲轴转过的角度称为排气门的迟后关闭角δ，一般为10°～30°。从排气门开始开启到完全关闭曲轴转过的角度称为排气门开启持续角，即γ+180°+δ。图3-51丰田VVT-i技术VVT-i的全称是VariableValueTimingintelligent，是智能可变配气正时。该技术是丰田特有的，可以连续调节气门正时，但是不可以调节气门升程。图3-52丰田VVT-i技术工作原理丰田VVT-i技术工作原理：

就是当发动机从低速向高速运转的时候，ECU就会自动地把机油压入进气凸轮轴，然后驱动齿轮内的小涡轮，在这样的压力下，小涡轮和齿轮就会旋转一定的角度，当凸轮轴在60º范围内向前或者向后旋转时，就可以改变进气门开启的时间，从而达到连续调节气门正时的目的，图3-53宝马双VANOS技术宝马推出了双VANOS技术，调整了排气凸轮轴的机构，就是进气凸轮轴的操作是根据发动机转速和踏板位置来确定的，

当发动机处于最低转速的时候，进气门就会开启改善怠速质量和增加平稳度；

当发动机处于中转速度时，进气门就会提前开启来增大扭矩，并且允许排出的废气在燃烧室内再进行循环利用从而可以减少轿车的耗油量和减少轿车的废气排放量；

当发动机运转速度很高的时候，进气门就会再次延迟开启，这样就能发挥出更大的功率图3-54Vario-Cam机构

当发动机在高转速工况时，圆柱形部件在机油压力的作用下向远离凸轮轴的方向移动，控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中，把气门座和气门刚性的连接，高速凸轮驱动气门座时就能带动气门向下移动，可获得较大的气门开度，这只用于节气门上部半开和全开阶段，以实现最高扭矩和最大功率输出。

当发动机在低转速工况时，圆柱形部件朝凸轮轴方向移动，气门座顶端的控制活塞落在气门座内。这样高速凸轮只能驱动气门座向下移动而不能带动整个气门动作，整个气门由低速凸轮驱动气门顶向下移动，这样获得的气门开度就较小，可以较大地改进冷启动阶段，从而使燃油消耗量和排放量最多可降低10%，同时还使其怠速质量显著提高。图3-55宝马Valvetronic技术宝马Valvetronic技术：是气门升程无级可变系统，宝马采用的是电机驱动的方式，电机旋转，通过蜗杆带动齿轮，从而改变中间摇臂接触凸轮轴和气门摇臂的角度，来实现一个凸轮轨迹转换成可变升程的气门开闭过程。图3-56宝马Valvetronic技术工作原理Valvetronic利用一支附加的偏心轴、步进电机和一些中间摇臂，来控制气门的开启或关闭，如摇臂压得深一点进气门就会有较高的升程。多进气就是大的气门升程，少进气就是小的气门升程。图3-57英菲尼迪的VVEL技术VVEL系统

使用一套螺套和螺杆的组合实现气门升程的连续可调，如图3-57所示。工作时，电机通过ECU信号控制螺杆和螺套的相对位置，螺套则带动摇臂、控制杆等部件，改变气门的升程。图3-58奥迪的AVS技术AVS可变气门升程系统：为每个进气门设计了由两个不同轮廓的凸轮和螺旋沟槽套筒组成的凸轮组件。螺旋沟槽套筒由电磁阀驱动器控制，用以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程。图3-59奥迪的AVS工作原理图3-60奥迪A6发动机装用的可变配气相位控制机构发动机转速下降时

发动机转速升高时图3-62

VTEC机构的组成VTEC机构的功能是：

根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。

同一气缸有主、次两个进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主摇臂、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。

凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮（主凸轮、中间凸轮和次凸轮）分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂。主凸轮的形状适合发动机低速时主进气门单独工作时的配气相位要求。次凸轮的升程最小,其在发动机怠速时稍微打开次进气门。中间凸轮（也叫高速凸轮）升程最大,它适合发动机高速时主、次双进气门同时工作时的配气相位要求。图3-63

发动机运转时VTEC机构的工作状态

在发动机低速运转时，ECU