《汽车发动机构造与维修》-模块三配气机构

项目一配气机构的拆装

一、配气机构的作用和组成（一）配气机构的作用配气机构是控制发动机进气和排气的装置。其作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）准时进入气缸，废气得以及时排出气缸。项目一配气机构的拆装

（二）配气机构的组成发动机配气机构基本可分成两部分：气门组和气门传动组。气门组用来封闭进、排气道，主要零件包括气门、气门座、气门弹簧和气门导管等。气门组的组成与配气机构的形式基本无关，但结构大致相同。气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，作用是使气门定时开启和关闭，它的组成视配气机构的形式不同而异，主要零件包括正时齿轮(正时链轮和链条或正时带轮和正时带)、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。二、配气机构的分类和工作原理（一）配气机构的分类1、按气门布置形式分类目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。

压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。

凸轮轴下置凸轮轴中置凸轮轴上置传动方式图示应用齿轮传动

凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动

凸轮轴上置式配气机构齿形带传动

凸轮轴上置式配气机构2、按凸轮轴的传动方式分类3、按凸轮轴布置形式和驱动方式分类图3-4凸轮轴下置式图3-5凸轮轴中置式图3-6凸轮轴上置式配气机构配气机构配气机构(a)气门开启(b)气门关闭图3-7凸轮轴下置式配气机构的结构和工作简图

配气机构工作原理如图3-8所示。发动机工作时，正时齿轮带动凸轮轴旋转，当发动机需要进行换气行程时，凸轮凸起部分通过挺柱、推杆以及高速螺钉推动摇臂摆转，使得摇臂的另一端向下推开气门，并压缩气门弹簧。凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后，凸轮对挺柱的推力减小，气门在弹簧张力下逐渐关闭，凸轮凸起部分离开挺柱时，气门完全关闭，换气行程结束，压缩和做功行程开始。气门在弹簧张力作用下严密关闭，使气缸密闭。（二）工作原理a)气门关闭b)气门打开c)气门关闭图3-8配气机构工作原理图3-9凸轮轴直接驱动气门图3-10摇臂驱动、单上置凸轮轴式配气机构图3-11气门双上置式凸轮轴配气机构图3-12气门双上置式凸轮轴配气机构多气门结构的发动机，通常将同名气门排成一列，分别用进、排气凸轮直接驱动，也有一些多气门发动机将进、排气门交错排列成两列，工作时，由凸轮轴上的进、排气凸轮，通过气门的T形驱动机构，控制同名气门的开闭。图3-14气门组结构

图3-13气门双上置式凸轮轴配气机构四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，各缸完成进、排气一次，也即凸轮轴只需转一周，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。活动二气门组的构造与维修活动二气门组的构造与维修气门组

（一）气门的结构气门由头部和杆部两部分组成，气门头部与气门座配合实现密封气缸的进、排气通道的作用，气门杆部则主要为气门的运动导向。1、气门头部（1）气门顶部。一、气门a)气门的结构

图3-16气门结构b)气门头部形状（2）气门密封锥面。锥形工作面的作用：①能提高密封性和导热性。②气门落座时，有自定位作用。③避免气流拐弯过大而降低流速。④能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。图3-17气门锥角图3-18充钠排气门

2、气门杆。3、气门弹簧座的固定（1）锥形锁环式。（2）锁销式图3-19气门弹簧座的固定4、气门油封(a)被动式密封(b)主动式密封(c)主动式密封

图3-20气门机油防漏装置

(d)主动式密封

(e)被动式密封（二）气门的检修气门的耗损主要有：气门工作面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷，气门杆及尾端的磨损，气门杆的弯曲变形等。1、外观检验。当发现气门有裂纹、破损或熔蚀烧损时，须更换气门。2、测量气门尺寸,如果气门尺寸超过磨损极限，应更换气门。3、气门杆弯曲和气门头部歪斜检查。气门杆的弯曲可用百分表来测定，清除气门积炭并将气门擦净，将气门杆支承在两个距离100mm的V形架上，然后用百分表触头测量气门杆中部的弯曲度，其值超过0.05mm应更换或校正气门。在气门头部用百分表测量，转动气门头部一圈，读数最大和最小之差的1/2即为气门头部的倾斜度误差，许用倾斜度误差为0.02mm；气门杆弯曲或气门头部歪斜超过规定范围后，需更换气门。4、气门杆磨损检查。气门杆磨损，使气门杆与导管孔的间隙增大，易使气门歪斜，导致气门关闭不严而漏气。当高温废气通过导管孔间隙，使气门及导管过热，加速它们的磨损，并可能由于导管中润滑油烧结，使气门卡死而无法动作。气门杆与气门导管的配合间隙过大时，应更换气门和气门导管。用外径千分尺测量气门杆的磨损程度，测量部位在气门杆上、中、下三个箭头所示的部位，将测量的尺寸与表1中的尺寸比较，若超过规定范围，应更换。5、气门头部工作面磨损检查。检查气门头部工作面是否有斑点或烧蚀，若有可用气门磨光机修磨。气门的工作面磨损起槽、变宽或烧蚀出现斑点、凹陷时应在光磨机上进行光磨。光磨时，要求磨削量尽量要小些，以延长气门使用期限。气门光磨后，其边缘逐渐变薄，工作时容易变形和烧毁，气门头最小边缘厚度，进气门不得小于0.60mm，排气门不得小于1.1Omm，否则应更换气门。修磨气门工作面。在修磨气门工作面之前，应先校正气门杆并检查光磨机气门夹头座的角度，避免将气门工作面角度磨错（捷达轿车发动机进、排气门均为45°角），磨削量以消除表面损蚀为限。最后精磨，在没有吃刀量的情况下，进行2-3次空走刀，直至没有大火花为止，以改善其表面粗糙度。磨修后，气门工作锥面对气门轴线的斜向圆跳动应不大于0.03mm。(1)气门的检测检测气门损耗达到下列情形之一时，应予以修校或换新。①轿车气门杆磨损量>O.05mm，载货汽车气门杆磨损量>O.1Omm，或有明显的台阶形磨损。②气门头圆柱面的厚度>1.Omm。③气门尾端的磨损量>O.5mm。④气门杆直线度误差大于O.05mm时，应予更换或校直,校直后的直线度误差不得大于于O.02mm。如图3-21所示为气门杆直线度的检测。将气门架在检测台上，转动气门杆一圈，百分表的摆差即为直线度误差。图3-21气门杆直线度误差检测

2、气门的修理气门工作锥面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷时，应在气门光磨机上进行光磨修理。气门的光磨工艺如下：（1）光磨前先检校气门杆使其符合要求。（2）将气门杆紧固在光磨机夹架上，气门头部伸出长度约40mm，按气门工作锥面的角度调整夹架。（3）查看砂轮工作面是否平整。（4）起动光磨机，检查确认气门夹持无偏斜时即可试磨。试磨时，先使砂轮轻轻接触气门，若磨削痕迹与工作锥面在全长接触或略偏向气门杆，则光磨机夹架的角度符合要求。（5）光磨进刀时，冷却液要充足，并控制好横向进给速度和纵向进刀量，直至磨损痕迹磨光为止，光磨后气门的要求如下：大端圆柱面的厚度>lmm，工作锥面的径向圆跳动误差<O.Olmm，表面粗糙度Ra值<O.25µm，与气门杆部的同轴度误差<O.05mm。二、气门座1、气门座的结构气门座的形式有两种：一是直接在气缸盖上镗出；二是单独制成气门座圈，镶嵌在气缸盖上。图3-22气门座图3-23气门座锥角的结构2、气门座的检修气门座的耗损主要是磨料磨损和由于冲击载荷造成的硬化层脱落，以及受高温气体的腐蚀使得密封带变宽，气门与气门座关闭不严，气缸密封性降低。如果出现这些现象，一般应检修气门座。气门座检修的技术要求是：气门座表面不得有任何损伤，气门座固定可靠；工作锥面正确，表面粗糙度Ra取值为1.25-6.3µm；气门座圈工作面宽度为1.2-2.5mm；气门下陷量符合要求。(1)气门座的镶换如气门座有裂纹、松动、烧蚀或磨损严重；或经多次加工修理，使新气门装入后，气门头部顶平面仍低于气缸盖燃烧室平面2mm以上，应镶换新的气门座，其工艺要点如下：①拆卸旧气门座。注意，不要损伤气门座承孔。②选择新气门座。用外径千分尺测量气门座外径，用内径量表测量气门座承孔内径，并根据气门座和缸盖承孔的材质选择合适过盈量(一般在O.07-O.17mm)。③气门座的镶换。将检查合格的新气门座进行冷却，时间不少于1Omin，同时加热气门座承孔，然后在气门座外侧涂上一层密封胶，将气门座压入承孔中。修复气门座所需专用工具有深度仪、气门座加工铰刀。如果气门有泄漏，仅更换或修复气门座和气门是不够的，尤其是在运行很长时间以后的发动机上，必须检查气门导管有无泄漏和磨损情况。气门座修复后应当产生严密的密封，所以在修复之前要计算最大修复尺寸。如果超过修复尺寸的话，就不能保证被液压挺杆气门间隙补偿功能，这时必须更换气缸盖。

(2)气门座的铰削镶入的新座圈应进行铰削加工(或虽未更换座圈，若气门座烧蚀严重，或密封环带过宽时，也应对气门座圈进行铰削加工)。气门座的铰削通常是用手工进行的，如图3-25所示，其铰削工艺如下：a)粗铰

b)接触面偏上，铰上口

c)接触面偏下，铰下口d)精铰图3-25气门座铰削

①根据气门头直径和工作锥面选择一组合适的铰刀，再根据气门直径选择刀杆。每组铰刀有45º(或30º)、15º和75º三种不同角度。其中45º(或30º)铰刀又分为粗铰刀和精铰刀两种。②检查气门导管，若未更换气门导管，应检查气门导管的磨损程度，检查方法可参见本节“气门导管的更换”。③砂磨硬化层。若未更换气门座，铰削前先将砂布垫在铰刀下，磨除座口硬化层，以防止铰刀打滑和延长铰刀的使用寿命。④粗铰工作面。用45º粗铰刀铰削气门座工作面，直至消除磨损和烧蚀痕迹(对于新座圈，则要求铰削出宽度适当的工作锥面)。⑤用深度游标卡尺检查气门下陷量。⑥调整环带位置和宽度。密封环带应处于工作锥面中部。若偏向气门杆部，选用15º铰刀(斜面与刀杆中心线夹角)铰刀修整；若偏向气门头部，则选用75º铰刀修整。若环带过宽，用15º和75º两种铰刀分别铰削。

⑦用精铰刀铰削气门座工作面，降低表面粗糙度，或用细砂布包在刀刃上，将气门座工作面磨光。

(3)气门与气门座的研磨若气门和气门座圈仅有轻微磨损和烧蚀，可研磨气门与气门座来恢复其密封性，气门与气门座经铰削加工后，也应研磨。研磨方法有机器研磨和手工研磨两种。手工研磨时，利用气门捻子对气门头的吸力，使气门相对于气门座进行上下运动拍击，同时旋转，如图3-26所示，研磨要点如下：①将气缸盖倒置，用柴油洗净气门、气门座、气门导管，清除积炭，并在气门头端标示出顺序记号。②在气门工作锥面上均匀涂抹一层粗研磨膏，气门杆上涂少许机油，将气门杆插入气门导管内，用气门捻子吸住气门。③研磨时，一边用手指搓动气门捻子的木柄，使气门单向旋转一定角度，一边将气门捻起一定高度后落下进行拍击。注意始终保持单向旋转，不断改变气门与气门座在圆周方向的相对位置。④当气门磨出整齐、无斑痕和麻点的接触环带时，将粗研磨膏洗去，换用细研磨膏继续研磨，直到气门工作面出现一条整齐的灰色无光的环带时，洗去细研磨膏，涂上机油再研磨几分钟。⑤最后洗净气门、气门座和气门导管。研磨气门时应注意：研磨时，研磨膏不宜过多，以免进入气门导管，造成气门杆与气门导管的早期磨损；在保证密封的前提下，研磨时间不宜过长，拍击力不宜过猛，以防环带过宽，出现凹陷。（3）气门座的镶配气门座圈经多次修理，工作面逐渐下陷，会影响气门与气门座的正常配合。如果气门座工作面低于气门座圈原平面1.5mm，应更换气门座圈。气门座修磨前，应确定其最大允许修磨尺寸，若超过该尺寸，就不能保证液压挺杆正常工作，也就没有修理必要。①确定最大修磨尺寸的方法：插入气门，并紧压在气门座上；测量气门杆尾部与缸盖上边缘间的距离a，由所测得的距离a减去进、排气门长度的最小尺寸，即求得最大允许修整尺寸。最小尺寸：进气门为33.8Omm；排气门为34.1mm。图3-26研磨气门②更换气门座步骤如下：拆下旧气门座可用铰刀削薄气门座或在气门座内侧点焊几个焊点，敲击焊点，拆下气门座；测量座圈孔直径，按直径孔大小选择新座圈。为了防止松落，新座圈与座孔应有0.075-0.125mm的过盈；气门座圈材料应采用在工作温度下塑性变形较小而硬度较高的合金材料，一般采用合金铸铁、球墨铸铁，也有采用合金钢的。通常座圈的硬度比气门工作面硬度稍低一些；镶配气门座。通常采用冷缩法或加热法将气门座圈镶入座孔内。冷缩法是将气门座圈在液氮中冷冻至-195℃后，压人气门座承孔。热胀法是将座圈承孔加温到100℃左右，然后将座圈涂油，垫以软金属迅速将座圈压入承孔。气门座圈镶入后，应将高出气缸体（气缸盖）平面的部分修平；(4)气门密封性检验①渗油法，将气门放人相配的气门座中，用煤油浇在气门顶面上，观察其有无渗漏现象。如无渗漏表明密封良好。②划线法，用软铅笔在气门工作面上每隔4mm画若干条分布均匀的线。然后将气门插入气门导管内，轻敲或转动，取出气门观察所画素线是否均匀切断，如果有线条未被切断则表明密封不严，需重新研磨。③拍打法，将气门在相配气门座上轻拍数次，然后观察气门与气门座工作面，如有明亮又完整的光环，表明已达到密封要求。④用检验仪器检查，采用带有气压表的气门密封性检验仪进行检验，如图3-27所示。先将检验仪的空气筒紧紧地压在有气门的气门座上，捏动橡皮气囊，使空气筒内具有60-70kPa的压力时，停留30s，如气压表指示压力不下降，即密封性合格。

图3-27气门密封性检验三、气门导管气门导管的作用是给气门的运动导向，保证气门和气门座锥面的精确配合，并为气门杆散热。气门导管的工作条件较差。当气门杆在导管中运动时，温度可高达约500K。润滑也仅靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑。因此气门导管易磨损。为了改善气门导管的润滑性能，气门导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成，以提高自润滑性能。气门导管外圆表面与缸盖承孔为过盈配合，气门导管的下端伸入到进、排气道内。为减小对进、排气流的阻力，伸入气道端的外圆做成圆锥状。导管与气门杆的配合精度很高，配合间隙仅有O.05-O.12mm。为防止气门导管松脱，有些发动机采用卡环对导管进行轴向定位。（一）气门导管的构造气门导管的外形及安装位置如图3-28所示。它为圆柱形管，外表面有较高的加工精度、较低的表面粗糙度，与缸盖(体)的配合有一定的过盈量，以保证良好的传热和防止松脱。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，因此导管轴向定位可靠。图3-28气门导管气门导管的内孔是在气门导管被压入气缸盖(气缸体)后再精铰，以保证气门与气门导管的精确配合间隙。（二）气门导管的拆卸：（1）清洁气缸盖，检查气门座阀、气缸盖密封表面能否修复，如果不能修复的话就不必更换气门导管。（2）按要求安放修理底座3361，如图3-29（a）所示。（3）在位置2和3安装对应于气缸盖螺栓孔A的支撑销，参见图3-29（a）。（4）把插销B分别插入各个气门对应的孔中，如图3-29（a）所示。其中：外进气门：21.5°,中进气门：15°,排气门：20°（5）用专用工具3360从凸轮侧压出磨损的气门导管。如图3-29（b）所示。a）插入插销b）压出导管图3-29安放修理底座（三）气门导管的检修1、检查气门导管与气门杆之间的配合间隙将气缸盖倒置在工作台上，将气门顶升至高出座口约1Omm左右，安装磁性百分表座，使百分表的触头触及气门头边缘，侧向推动气门头，同时观察百分表指针的摆动，其摆动量即为实测的近似间隙，如图3-30所示。如换上新气门，其间隙值仍超过允许值，则应更换气门导管。气门杆与气门导管的配合间隙超过限度，应予以更换。也可按经验法检查气门杆与导管的间隙，方法如下：将气门杆和气门导管擦净，在气门杆上涂一层薄机油，将气门放人气门导管中，上下拉动数次后，气门在重力作用下能徐徐下落，表示气门杆与气门导管的配合间隙适当。

2、更换气门导管当气门导管磨损严重，会使气门杆与气门导管的配合间隙超过限度，应予以更换。其工艺要点为：（1）用外径略小于气门导管内孔的阶梯轴铳出气门导管。（2）选择外径尺寸符合要求的新气门导管。图3-30气门杆与气门导管间隙的测量（3）安装气门导管：用细砂布打磨气门导管承孔口，在承孔内壁与导管外表面上涂少许机油，并放正气门导管，按好铜质的阶梯轴用压力机或手锤将气门导管装入承孔内。帕萨特B5轿车ANQ发动机的气门导管检查方法:把新的气门插入导管中，气门杆末端必须与导管末端对齐。由于杆径不同进气门要插在进毛门导杆中，排气门要插在排气门导杆中，如图2-31所示。晃动气门头部，进排气门插在气门导管中的最大跳动量为0.8mm。如果在修理工作中更换了气门，则应对新的气门杆与气门导管配合间隙进行测量。在安装带轴肩的气门导管时，不要使压力大于10KN（1.0T），否则轴肩可能断裂。（四）气门导管的安装1、将新的气门导管涂上润滑油后用专用工具（压杆）3360从凸轮轴压入冷的气缸盖直到轴肩相接触。

图3-31检查气门导管2、用手工铰刀3363铰气门导管。此时必须使用切削液。3、气门导管的铰削：如图3-32所示，采用成形专用气门导管铰刀铰削，进给量不宜过大，铰刀保持垂直，边铰边试，直至间隙合适为止。四、气门弹簧气门弹簧的作用是使气门自动复位关闭，保证气门与气门座的座合压力；吸收气门关闭过程中各传动零件产生的惯性力；防止各个传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。为确保上述功能，气门弹簧的刚度一般都很大，且安装时须进行预紧压缩，因预紧力很大，需用专用工具方可完成对气门弹簧的拆装。1、气门弹簧的构造气门弹簧为圆柱形螺旋弹簧，其结构如图3-33所示。弹簧两端磨平，安装时，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尾端的弹簧座上，一般弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。图3-32铰削气门导管内孔图3-33气门弹簧为了防止气门弹簧工作时产生共振，采用了多种设计，包括使用更强的弹簧、不等螺距弹簧以及双弹簧等。安装时，对于不等螺距弹簧，应使螺距较小的一端朝向气缸盖。大多数发动机采用一个气门装配有同心内、外两根气门弹簧的方法，不但可以防止弹簧共振，且当一根弹簧折断时，另一根仍可继续工作。两根气门弹簧的旋向相反，以防止工作时一个弹簧卡入另一个弹簧中。气门弹簧多采用优质弹簧合金钢丝卷绕成螺旋状，弹簧两端磨平，以防弹簧在工作中产生歪斜。为提高弹簧疲劳强度，确保弹簧弹力不下降、不折断，簧丝表面都要经过磨光、抛光或喷丸、发蓝或磷化处理，以免在使用中生锈。捷达、高尔夫以及上海桑塔纳轿车发动机均采用双气门弹簧。为避免气门弹簧在工作时因共振导致弹簧折断，常采用以下结构措施。(1)提高弹簧刚度。如采用加粗簧丝直径，减小弹簧直径。(2)采用变螺距弹簧。弹簧压缩时，螺距较小的弹簧两端逐渐贴合，使有效圈数逐渐减少，弹簧的固有振动频率不断增加，可避免共振的发生。(3)采用双气门弹簧结构。每个气门同心安装两根直径不同、旋向相反的内、外弹簧。因内、外弹簧的自振频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧起减振作用；其中某根弹簧折断时，另一根还能继续维持工作。

2、气门弹簧的检修气门弹簧常见的缺陷有：弯曲变形、弹力减弱、擦伤、端面不平、裂纹和折断等。气门弹簧的检修方法如下：(1)检视法观察洗净后的气门弹簧外表有无变形、裂纹等缺陷，如有则应更换。(2)气门弹簧自由长度检查①新旧对比法，将一标准弹簧与被测弹簧置于同一平板上，比较其长度是否一致，如不一致，则应更换；②游标卡尺测量法。如不符合规定尺寸，应予更换。(3)弹簧弹力测量用检测仪测量弹力，将弹簧压至规定长度，台秤上所示弹力大小即为所测弹簧弹力。(4)气门弹簧弯曲和扭曲变形的检验方法将气门弹簧放至平板上，用直角尺检查其弯曲和扭曲变形。当直尺与气门弹簧间隙不超过1.5mm时，弹簧轴线偏移小于2°时为合格，否则应更换。(5)气门弹簧出现断裂、歪斜以及弹力减弱现象时，应予以更换。气门弹簧的弹力在弹簧检验仪上进行测量。弹力小于原厂规定的1O％时，应予以更换。无弹簧检验仪时，可用对比新旧弹簧的自由长度判断，自由长度差超过2mm时，应予以更换。对气门弹簧进行垂直度测量，如有歪斜，应予以更换。气门弹簧的检测如图3-34所示。

a)气门弹簧自由长度测量

b)气门弹簧垂直度测量

c)气门弹簧弹力测量图3-34气门弹簧的测量五、气门油封

1、拆卸（在气缸盖安装好的状态下进行）（1）拆下凸轮轴。（2）取下液压挺杆，工作表面朝下放置。注意液压挺杆的位置，不得互换。（3）用火花塞扳手3122B拧下火花塞。（4）将活塞置于对应气缸的下止点位置。（5）将压力软管VW653B3拧入火花塞螺孔。（6）用拧入的固定螺栓把压气门弹簧设备3362固定在气缸盖上，如图3-35所示。图3-35安装专用工具（7）压缩气门弹簧工具在如下位置压缩气门弹簧：外进气门：较下面位置。中进气门：上面位置。排气门：较下面位置。（8）压力胶管中通入至少6х105Pa的压缩空气并拆下气门弹簧。（9）用3364拉出气门油封，如图3-36所示。2、安装在气门杆上套上塑料套A以免损坏新的气门油封，如图3-37所示。将新气门油封放在安装工具3365中。润滑气门油封的密封唇，小心地压入气门导管中。接下来的装配工作基本上按照拆卸的相反顺序进行。图3-36拉出气门油封

图3-37安装气门油封六、配气相位新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。充气效率越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。发动机在换气行程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高充气系数，增大发动机输出的功率。四冲程发动机的每一个工作行程曲轴要旋转180º。由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动机，在最大功率时的发动机转速达到5600r／min，一个行程的时间只有O.0054s。在如此短的进气和排气行程中，很难达到进气充分，排气彻底。为改善换气行程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不在上、下止点，而是适当提前或滞后，即气门开启过程都大于180º曲轴转角。用曲轴转角表示气门开启与关闭时刻和开启的持续时间，称为配气相位，如图3-38所示。图3-38配气相位图1、进气提前角在排气行程接近完成时，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上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用a表示。一般a值为10º-30º。进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。2、进气迟闭角在进气行程到达下止点时，进气门并未关闭，而是在活塞上行一段距离后才关闭。从活塞位于下止点至进气门完全关闭时对应的曲轴转角称为进气迟闭角，用β表示。一般β值为40º-80º。活塞在到达下止点时，气缸内的压力仍低于大气压力，且气流还有相当大的惯性，适当延迟关闭进气门，可利用压力差和气流惯性继续进气。进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为a+180º+β，约为230º-290º。进气门早开和迟关的目的进气门早开，则活塞到达上止点开始向下止点运动时，进气门已有一定开度，使新鲜气体顺利进入气缸。进气门迟关可充分利用气流的惯性和缸内外的压力差继续进气，加上进气门早开和迟关增加了进气时间。可见，进气门早开、迟关能增加气缸的充气量。3、排气提前角在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到活塞到达下止点时所对应的曲轴转角称为排气提前角，用y表示。一般y值为40º-80º。做功行程接近结束时，气缸内的压力约为0.3-O.5MPa，做功作用已经不大，此时提前打开排气门，高温废气迅速排出，减小活塞上行排气时的阻力，减少排气时的功率损失。高温废气提早迅速排出，还可防止发动机过热。4、排气迟闭角排气门是在活塞到达上止点后，又开始下行一段距离后才关闭的。从活塞位于上止点到排气门完全关闭时所对应的曲轴转角称为排气迟闭角，用Ф表示。一般咖数值为10º-30º。活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，由于气流有一定的惯性，排气门适当延迟关闭可使废气排得更干净。排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180+Ф，约为230º-290º。排气门早开和迟关的目的排气门早开，使废气能利用自身压力迅速、自由地排出气缸，减小排气行程活塞上行的阻力，可缩短废气在气缸内的停留时间，防止发动机过热。排气门迟关，可利用废气压力和废气流的惯性继续排气，加上排气门早开和迟关延长了排气时间。所以，排气门早开、迟关可以使气缸内的废气排除得更为干净。5、气门叠开与气门叠开角由于进气门早开和排气门晚关，在活塞位于排气上止点附近，出现一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门提前角a与排气门迟后角Ф之和称为气门重叠角。气门叠开时气门的开度很小，且新鲜气流和废气流有各自的惯性，在短时间内不会改变流向，适当的叠开角，不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。进气提前角a大或排气迟后角δ大使重叠角(a+δ)增大时，将导致废气倒流、新鲜气体随废气排出的现象，对汽油机则直接造成燃料的浪费。相反，若气门重叠角过小，则使得进气阻力增大或“浪费”废气气流惯性。

对发动机性能影响最大的是进气迟闭角β。β过小，进气门关闭过早影响进气量；β过大，进气门关闭过晚，进入气缸内的气体重新又压回到进气道内，影响发动机的进气量。排气提前角δ大，高温高压气体过早排出气缸，造成发动机功率下降，油耗增大，排气管产生放炮等现象。但排气提前角过小，则排气阻力增大，增加发动机功率消耗，还可能造成发动机过热。实际中，气门究竟何时打开，又何时关闭最为合适?合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因素通过反复试验确定的，由凸轮的形状及配气机构保证。需要指出的是，传统发动机的配气相位，只有当发动机在某一特定转速下运转时才是最合适的。随着电子控制技术在汽车发动机的推广应用，配气相位随转速、负荷变化而自动调整的可变配气发动机，也越来越普遍，如丰田的VVT-i、本田的VTEC、奔驰公司的VALVETRONIC装置等。由上面的分析可知，配气相位包括a、β

、γ、δ、a＋180°＋β

、γ＋180°＋δ等角度，是一个很具体的概念。最有利的配气相位是由制造厂家通过反复试验来确定的。部分发动机的配气相位见表3-4。6、气门间隙（1）气门间隙的含义发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配（气门完全关闭）时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙通常称为气门间隙，如图3-39所示。气门间隙的具体部位凸轮轴下置式配气机构的气门间隙是指气门杆端与摇臂之间的间隙，它用摇臂上的调整螺钉进行调整。型号进气门排气门气门重叠角α＋δ开启提前角α关闭延迟角β持续角180°+α+β开启提前角γ关闭延迟角δ持续角180°+γ+δα＋δAJR上止点后1.2°37．5°216．25°40．8°上止点前4．55°216.25°０°上海大众帕萨特B5（ANQ）上止点后9°36°207°38°上止点前8°210°1°462Q51°79°310°83°47°310°98°CA611015°45°240°45°15°240°30°6BTA5.910°30°220°58°10°248°20°表3-4部分发动机的配气相位

图3-39气门间隙凸轮轴上置式配气机构的气门间隙的检查和调整部位随气门的驱动方式不同而异，对摇臂驱动式，气门间隙是指凸轮基圆与摇臂之间的间隙（如夏利TJ376Q型发动机）或调整螺钉与气门杆端之间的间隙（如富康TU32K、462Q型发动机），它用摇臂上的调整螺钉进行调整；对直接驱动式，气门间隙是指凸轮与挺柱之间的间隙，它用装在挺柱头部凹槽内的垫片来调整。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，进气门间隙为0.25-0.35mm，排气门间隙为0.30-0.35mm。在使用和维修中，必须将气门间隙调整到合乎标准值范围。对采用液压挺柱的发动机，由于挺柱的长度能自动变化，以随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙，如奥迪、上海别克、广州本田雅阁和桑塔纳等轿车的发动机。采用液压挺柱的。（2）气门间隙过大、过小的危害气门间隙的大小，对发动机的工作和性能影响很大。如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏；如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损，同时也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。（3）气门间隙的调整气门间隙的调整是发动机维修中必须进行的一项作业。其调整方法有逐缸调整法和两次调整法（也称快速调整法）2种。调整时，挺柱（或摇臂）必须落在凸轮的基圆上，在其他情况下调整出来的气门间隙是不正确的。①逐缸调整法逐缸调整气门间隙的要领是（以凸轮轴下置式配气机构为例）：a.使第一缸活塞处于压缩行程的上止点位置。b.调整第一缸的进、排气门间隙。先松开调整螺钉的锁紧螺母，一边用螺丝刀转动调整螺钉，一边将厚薄规插入气门杆与摇臂之间（厚薄规的厚度与所调气门的规定间隙值相同），一直调到能轻轻拔出厚薄规的程度后拧紧锁紧螺母，以防发动机工作中因调整螺钉松动而改变气门间隙。c.其余各缸气门间隙的调整按以上方法进行。②两次调整法由于逐缸调整法的工作效率低，故在生产实践中普遍采用两遍调整法调整气门间隙，即当第一缸活塞处于压缩行程上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周（指四冲程发动机），便可调整其余的半数气门。如工作顺序为1-3-4-2的直列四缸发动机，当第一缸处于压缩行程上止点时，能同时调整气门间隙的气门是：第一缸的进、排气门，第二缸的进气门，第三缸的排气门；当转动曲轴一周，使第四缸处于压缩行程上止点位置时，可以调整余下的半数气门。对工作顺序为1-5-3-6-2-4的直列六缸发动机，当第一缸处于压缩行程上止点时，能同时调整的气门为：第一缸的进、排气门，第二、四缸的进气门，第三、五缸的排气门；当转动曲轴一周，使第六缸处于压缩行程上止点时，余下的半数气门即可调整。两次调整法调整气门间隙的具体操作方法与逐缸调整法相同。活动三气门传动组的构造与检修一、凸轮轴1、凸轮轴的构造作用：

驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：

承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：

优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：轴颈斜齿轮凸轮偏心轮正时齿轮斜齿轮：驱动分电器、（机油泵）偏心轮：驱动器汽油泵A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。正时齿轮及正时标记凸轮轴的驱动B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮

图3-41凸轮的轮廓曲线图3-42同名凸轮的相对位置图3-43凸轮的排列及相对角位置(a)止推轴承式(b)止推凸缘式(c)止推螺钉式图3-44凸轮轴的轴向定位装置2、凸轮轴的驱动凸轮轴由曲轴驱动，其驱动方式有正时齿轮式、链条驱动式和齿形正时带式。(1)正时齿轮驱动式多用于下置式和中置式凸轮轴的驱动。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，如图3-45所示，柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。曲轴正时齿轮用中碳钢制造，凸轮轴正时齿轮则多用夹布胶木。为保证配气和点火正时，齿轮上都有正时记号，装配时必须要将记号对齐。

(2)链条驱动式多用于上置式凸轮轴的驱动，如图3-46所示。链条一般为滚子链，工作时，应保持一定的张紧度，不易产生振动和噪声，为此，在链传动机构中装有导链板并在链条松边装有张紧器。图3-45正时齿轮驱动式图3-46链条驱动式3、凸轮轴的拆卸（1）使发动机前端处于维修工作台上。（2）拆下同步齿形皮带上防护罩。（3）转动曲轴使凸轮轴齿形带轮位于第1缸的上止点处。凸轮轴齿形带轮上的标记必须对难气缸盖罩（气门室罩盖）上的标记，如图2-48所示。图3-47齿形正时带驱动式图3-48齿形带轮和驱动带轮1缸上止点标记（4）拆下气缸盖罩（气门室盖）。（5）旋松张紧轮取下凸轮轴齿形带轮的齿形皮带。（6）将曲轴往回转少许。（7）用保持架3036固定住凸轮轴齿形带轮，旋松其上的螺栓，拆下凸轮轴齿形带轮。（8）从凸轮轴上拆下半圆键。（9）拆下霍尔传感器本体。（10）拆下霍尔传感器的垫片和档圈。（11）清洁轴承盖上两个箭头对着的凸轮辆驱动链条或链轮并用颜色标记出安装位置，如图2-49所示。注意：链条不能用冲小点、刻槽或其他类似的方法来作标记。两个箭头以及颜色标记之间的距离为16个链节。图3-49用颜色标记安装位置

（12）将链条张紧夹持架3366固定住凸轮轴正时调节器和链条张紧器，如图3-50所示。注意：过度张紧链条张紧器夹持架可能会损坏凸轮轴正时调节器。（13）先拆下进气凸轮轴和排凸轮轴的轴承盖3和5，如图3-51所示。（14）拆下双轴承盖。（15）拆下进气和排气凸轮轴链轮两侧的两个轴承盖。（16）拧下凸轮轴正时调节器以及链条张紧器的固定螺栓。（17）对角交替旋松进气凸轮轴和排凸轮轴的轴承盖2和4并且拆下。（18）连同凸轮轴正时调节器和链条张紧器夹持架3366一起拆下。（19）拆下进气凸轮轴和排气凸轮轴。

图3-50固定链条张紧器

图3-51拆下进排气凸轮轴轴承盖3和55、凸轮轴的检修凸轮轴常见的损伤是凸轮轴的弯曲变形、凸轮轮廓磨损、支承轴颈表面的磨损以及正时齿轮驱动件的耗损等。这些耗损会使气门的最大开度和发动机的充气系数降低，配气相位失准，并改变气门上下运动的速度特性，从而影响发动机的动力性、经济性等。(1)凸轮表面的检修现代发动机的配气凸轮均为组合线型，需在专用磨床上用靠模加工，凸轮修磨十分困难。当凸轮表面仅有轻微烧蚀或凹槽时，可用砂条修磨，若凸轮表面磨损严重或最大升程小于规定值时，应予以更换。(2)凸轮轴弯曲变形的检修凸轮轴的弯曲变形是以凸轮轴中间轴颈对两端轴颈的径向圆跳动误差来衡量，检查方法如图3-52所示。将凸轮轴放置在V形架上，V形架和百分表放置在平板上，使百分表测头与凸轮轴中间轴颈垂直接触。转动凸轮轴，观察百分表表针的摆差即为凸轮轴的弯曲度。检查完毕后将检查结果与标准值比较，以确定是修理还是更换。图3-52凸轮轴弯曲变形的检测

(3)凸轮轴轴颈的检修用千分尺测量凸轮轴轴颈的圆度误差和圆柱度误差，如图3-53所示。凸轮轴轴颈的圆度误差不得大于0.015mm，各轴颈的同轴度误差不得超过0.05mm。否则应按修理尺寸法进行修磨。(4)凸轮轴轴向间隙的检查与调整采用止推凸缘进行轴向定位的发动机在检查轴向间隙时，用塞尺插入凸轮轴第一道轴颈前端面与止推凸缘之间或正时齿轮轮毂端面与止推凸缘之间，塞尺的厚度值即为凸轮轴轴向间隙。一般为O.10mm，使用极限为O.25mm，如间隙不符合要求，可用增减止推凸缘的厚度来调整。测量时，先拆掉液压挺杆、链轮端装轴承盖、凸轮轴带轮端的双列轴承盖，千分表支架VW387将千分表安装到缸盖上(如图3-54所示).帕萨特B5轿车发动机检查进、排气凸轮轴径向间隙和径向跳动。磨损极限：0.1mm。径向跳动：0.01mm。检查进、排气凸轮轴轴向间隙。如图2-54所示。在桶形挺杆、链条拆下并且装上轴承盖2和4的状态下测量，磨损极限：0.2mm，则更换凸肩的凸轮轴轴承。图3-53凸轮轴轴颈的圆度和圆柱度的检测图3-54凸轮轴轴向间隙的检查6、凸轮轴的安装安装凸轮轴前应更换凸轮轴油封。在安装凸轮轴时，第一缸的凸轮必须朝上。当安装轴承盖时，要保证孔的上下部分对齐，从气缸进气侧能读出轴承盖上的标记。安装步骤如下：（1）安装颜色标记所对应的驱动链条到两个相应的凸轮轴上。（2）更换凸轮轴正时调节器和链条张紧器的橡胶金属封垫，并用密封胶“D45430002”轻轻涂抹有阴影的表面，如图3-55所示。（3）安装驱动链条间的凸轮轴正时调节器和链条张紧器。（4）润滑凸轮轴轴承表面和凸轮轴运动表面。（5）将带驱动链条和凸轮轴正时调节器以及链条张紧器的凸轮轴装入气缸盖。（6）拧紧凸轮轴正时调节器和链条张紧器到10N•m。图3-55阴影线表面轻涂密封胶

（7）装上进气凸轮轴和排气凸轮轴轴承并且对角交替以10N•m的力矩拧紧，如图3-56所示。（8）安装进气凸轮轴和排气凸轮轴链轮一侧的轴承盖，检查凸轮轴正确的位置并以10N•m。的力矩拧紧轴承盖，如图3-57所示。（9）拆下链条张紧器夹持架3366。（10）用密封胶“D45430002”轻轻涂抹双轴承盖中有阴影线的表面，安装轴承盖，并以10N•m扭矩旋紧，如图3-58所示。（11）以同样方式安装其余轴承盖。（12）检查凸轮轴彼此之前的位置，如图3-59所示。（13）其他未装配零部件按照拆卸时相反的顺序进行。（14）安装齿形皮带和调整配气相位。注意：安装凸轮轴之后，发动机在30分钟之内不能起动，以待液压补偿元件进入工作状态，以免气门敲击活塞，造成发动机零部件损坏。

图3-56安装进排气凸轮轴轴承盖图3-57检查凸轮轴正确位置

图3-58阴影线表面轻涂密封胶图3-59检查凸轮轴间的位置7、正时链轮和链条的检查正时链轮和链条应保持一定的张紧度，链条、链轮磨损后应做以下检修。（1）正时链条长度的检查如图3-60所示。对链条施以一定的拉力拉紧后测量其长度，超过允许值时，应予以更换。（2）正时链轮最小直径的检查如图3-61所示，将链条分别包住凸轮轴正时链轮和曲轴正时齿轮，用游标卡尺测量其直径，小于允许值时应更换链条和链轮。（3）正时带的检查安装①曲轴带轮和正时带轮上都有标记，装配时都要将标记和气缸体上齿形正时带轮室上的标记对齐，以保证配气相位的正确性。②装上正时带。检查并确认齿形带无开裂，齿数、齿形不残缺，否则更换。③正时齿形带张紧度的检查。如图3-62所示，检查正时齿形带的张紧度，用手指在正时齿轮和中间齿轮之间捏住正时齿形带，以刚好能转90º为合适，调整张紧轮固定螺母并拧紧。将曲轴转2-3圈后，复查确认。图3-60检查正时链条长度

图3-61检查正时链轮最小直径

图3-62检查正时齿形带的张紧度二、挺柱挺柱的作用是将凸轮的推力传给推杆或气门。