第三章 配氣機構(gòu)

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1、第三章 配氣機構(gòu)第一節(jié) 概述一、充氣效率二、配氣機構(gòu)的布置型式三、氣門間隙第二節(jié) 配氣相位一、進(jìn)氣門的配氣相位二、排氣門的配氣相位三、氣門疊開第三節(jié) 配氣機構(gòu)主要零部件一、氣門組二、氣門傳動組第四節(jié) 配氣機構(gòu)的檢查與調(diào)整一、氣門間隙的調(diào)整二、配氣相位的檢查與調(diào)整第五節(jié) 可變配氣系統(tǒng)一、可變氣門正時與升程電子控制（VTEC）系統(tǒng)二、多氣門分段工作配氣系統(tǒng)第六節(jié) 配氣機構(gòu)異響診斷一、氣門腳響二、正時齒輪響第三章 配氣機構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo):l 熟悉配氣機構(gòu)的作用、組成及布置形式。l 熟悉氣門組與氣門傳動組的功用與組成。l 清楚配氣相位的概念及其作用。l 明確配氣正時標(biāo)記。l 能夠進(jìn)行常見故障的診斷與排除。考

2、核標(biāo)準(zhǔn)：l 配氣機構(gòu)的功用與組成。l 氣門組與氣門傳動組的功用與組成。l 配氣機構(gòu)各部件的名稱與安裝位置、各部件的拆裝與更換。l 氣門密封性的檢查。l 配氣機構(gòu)主要零件的檢修。l 配氣機構(gòu)主要故障的診斷與排除。第一節(jié) 概述目前，四沖程汽車發(fā)動機都采用氣門式配氣機構(gòu)。其功用是按照發(fā)動機的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使新氣進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸排出。所謂新氣，對于汽油機就是汽油與空氣的混合物，對于柴油機則為純凈的空氣。進(jìn)入氣缸內(nèi)的新氣數(shù)量或稱進(jìn)氣量對發(fā)動機性能的影響很大。進(jìn)氣量越多，發(fā)動機的有效功率和轉(zhuǎn)矩越大。因此，配氣機構(gòu)首先要保證進(jìn)氣充分，進(jìn)氣量盡可能的多；同時，廢

3、氣要排除干凈，因為氣缸內(nèi)殘留的廢氣越多，進(jìn)氣量將會越少。其次，配氣機構(gòu)的運動件應(yīng)該具有較小的質(zhì)量和較大的剛度，以使配氣機構(gòu)具有良好的動力特性。一、充氣效率充氣效率是指每循環(huán)實際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮充氣量與在進(jìn)氣狀況下充滿氣缸工作容積的新鮮充氣量的比值。其公式如下:v=M/MOM進(jìn)氣過程中,實際充入氣缸的新鮮充氣量的質(zhì)量；M。進(jìn)氣狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新鮮充氣量的質(zhì)量。所謂進(jìn)氣狀況，是指空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。對于非增壓發(fā)動機，可近似認(rèn)為是當(dāng)時、當(dāng)?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)；對增壓發(fā)動機則是指增壓器出口處的狀態(tài)。充氣效率v是衡量發(fā)動機換氣質(zhì)量的參數(shù)。充氣效率越高，表明進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的

4、質(zhì)量越多，可燃混合氣燃燒時可能放出的熱量越大，發(fā)動機發(fā)出的功率也就越大。對于一定工作容積的發(fā)動機而言，充氣效率與進(jìn)氣終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度有關(guān)。此時壓力越高，溫度越低，則一定容積的氣體質(zhì)量就越大，因而充氣效率越高。由于進(jìn)氣系統(tǒng)對氣流的阻力造成進(jìn)氣終了時缸內(nèi)氣體壓力降低，又由于上一循環(huán)中殘留在氣缸內(nèi)的高溫廢氣，以及燃燒室、活塞頂、氣門等高溫零件對進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮氣體加熱，使進(jìn)氣終了時氣體的溫度升高。因此，實際充入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量總是小于在進(jìn)氣狀況下充滿氣缸工作容積的新鮮氣體的質(zhì)量，即充氣效率總是小于1，一般為0.800.90。影響發(fā)動機充氣效率的因素很多，就配氣機構(gòu)而言，要求其結(jié)構(gòu)有利于減

5、小進(jìn)氣和排氣的阻力，進(jìn)、排氣門的開啟時刻和持續(xù)開啟的時間應(yīng)適當(dāng)，使吸氣和排氣過程盡可能充分，使充氣效率得以提高。提示：采用多氣門技術(shù)、可變進(jìn)氣系統(tǒng)和進(jìn)氣增壓系統(tǒng)等，可有效地提高充氣效率。二、配氣機構(gòu)的布置型式配氣機構(gòu)主要分為氣門配氣和氣口配氣。汽車發(fā)動機普遍采用氣門配氣機構(gòu)。氣門配氣機構(gòu)由氣門組和氣門傳動組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅(qū)動形式等有關(guān)。配氣機構(gòu)的布置形式可按氣門的位置、凸輪軸的位置、凸輪軸的傳動方式、每個氣缸氣門數(shù)及其排列方式等分為不同類型。1氣門的布置形式配氣機構(gòu)按氣門的布置位置不同，分為氣門頂置式配氣機構(gòu)和氣門側(cè)置式配氣機構(gòu)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機均采

6、用頂置式氣門配氣機構(gòu)，如圖3.1所示。進(jìn)、排氣門置于氣缸蓋內(nèi)，氣門頭朝下，倒掛在氣缸蓋上。圖3.1 配氣機構(gòu)總成1曲軸正時帶輪；2中間軸正時帶輪；3齒形帶；4張緊輪；5凸輪軸正時帶輪；6進(jìn)氣凸輪軸；7凸輪；8液力挺柱；9進(jìn)氣門組件；10排氣凸輪軸；11排氣門組件2凸輪軸的布置型式配氣機構(gòu)按凸輪軸的布置位置不同，可分為下置式、中置式和頂置式三種。凸輪軸置于曲軸箱內(nèi)的配氣機構(gòu)為凸輪軸下置式配氣機構(gòu)，其典型結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。其中氣門組零件包括氣門12、氣門座圈13、氣門導(dǎo)管11、氣門彈簧10、氣門彈簧座9和氣門鎖夾8等；氣門傳動組零件則包括凸輪軸1、挺柱2、推桿3、搖臂7、搖臂軸4和氣門間隙調(diào)整螺

7、釘6等。當(dāng)凸輪的上升段頂起挺柱時，經(jīng)推桿和氣門間隙調(diào)整螺釘推動搖臂繞搖臂軸擺動，壓縮氣門彈簧使氣門開啟。當(dāng)凸輪的下降段與挺柱接觸時，氣門在氣門彈簧力的作用下逐漸關(guān)閉。由于曲軸與凸輪軸位置靠近，只用一對正時齒輪傳動，使得傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單。圖3.2 凸輪軸下置式配氣機構(gòu)1凸輪軸；2挺柱；3推桿；4搖臂軸；5所緊螺母；6調(diào)整螺釘；7搖臂；8氣門鎖夾；9氣門彈簧座；10氣門彈簧；11氣門導(dǎo)管；12氣門；13氣門座圈四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，每個氣缸進(jìn)、排氣一次。這時曲軸轉(zhuǎn)兩周，而凸輪軸只轉(zhuǎn)一周，所以曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比或傳動比為2：1。凸輪軸下置式配氣機構(gòu)的主要優(yōu)點是凸輪軸與曲軸位置靠近，可

8、以簡單地用一對齒輪傳動。缺點是零件多，傳動鏈長，整個機構(gòu)的剛度差。在高轉(zhuǎn)速時，可能破壞氣門的運動規(guī)律和氣門的正時啟閉。因此多用于轉(zhuǎn)速較低的發(fā)動機，如貨車用的柴油機等。凸輪軸中置式配氣機構(gòu)的凸輪軸布置在氣缸體上部（圖3.3），由凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂。與凸輪軸下置式配氣機構(gòu)相比，省去了推桿，從而減輕了配氣機構(gòu)的往復(fù)運動質(zhì)量，增大了機構(gòu)的剛度，更適用于較高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機。有些凸輪軸中置式配氣機構(gòu)的組成與凸輪軸下置式配氣機構(gòu)沒有什么區(qū)別，只是推桿較短而已，如YC6105Q、6110A、依維柯 8210、22S和福特2.5ID等發(fā)動機都是這種機構(gòu)。圖3.3 凸輪軸中置式配氣機構(gòu)1凸輪軸；2挺柱；3支

9、架；4氣門間隙調(diào)整螺釘；5搖臂；6搖臂軸；7氣門鎖夾；8氣門彈簧座；9氣門彈簧；10氣門導(dǎo)管；11氣門凸輪軸頂置式配氣機構(gòu)的凸輪軸直接布置在氣缸蓋上。凸輪軸可直接通過搖臂來驅(qū)動氣門或凸輪軸直接驅(qū)動氣門，如圖3.4所示，它省去了挺柱和推桿，使往復(fù)運動質(zhì)量大大減小，其主要優(yōu)點是運動件少，傳動鏈短，整個機構(gòu)的剛度大，適合于高速發(fā)動機。由于氣門排列和氣門驅(qū)動形式的不同，凸輪軸頂置式配氣機構(gòu)有多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。圖3.4 凸輪軸上置式配氣機構(gòu)a）凸輪驅(qū)動液力挺柱； b）凸輪驅(qū)動搖臂1進(jìn)氣門；2排氣門；3搖臂；4搖臂軸；5凸輪軸；6液力挺柱根據(jù)頂置氣門凸輪軸的個數(shù)，又分為單頂置凸輪軸（SOHC）和雙頂置凸

10、輪軸（DOHC）兩種。單頂置凸輪軸僅用一根凸輪軸同時驅(qū)動進(jìn)、排氣門，結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊。雙頂置凸輪軸由兩根凸輪軸分別驅(qū)動進(jìn)氣門和排氣門。圖3.5所示的捷達(dá)王轎車發(fā)動機即為雙頂置凸輪軸配氣機構(gòu)。進(jìn)氣凸輪軸2和排氣凸輪軸1分別驅(qū)動進(jìn)氣門7和排氣門6。進(jìn)氣凸輪軸與排氣凸輪軸分開安裝后，有利于多氣門布置，該發(fā)動機每個氣缸為5個氣門。氣門數(shù)目越多，發(fā)動機的充氣效率越高(當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速達(dá)400Or/min 時，充氣效率可大于 1.0；而當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000r/min 時，充氣效率仍不低于0.9)，發(fā)動機功率也就越大。在工作容積不變的條件下，僅僅是單缸氣門由兩個變成五個，轎車的功率提高了近40%。3凸輪軸的

11、傳動方式凸輪軸由曲軸帶動旋轉(zhuǎn),它們之間的傳動方式有齒輪傳動、鏈傳動及齒形帶傳動等幾種。（1）齒輪傳動。凸輪軸下置、中置式配氣機構(gòu)中，由于凸輪軸與曲軸位置較近，大多數(shù)采用圓柱正時齒輪傳動。汽油機一般只用一對正時齒輪，即曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪。柴油機需要同時驅(qū)動噴油泵，所以增加一個中間齒輪，如圖3.6所示。為了嚙合平穩(wěn)，減小噪聲和磨損，正時齒輪一般都用斜齒輪并用不同材料制成，曲軸正時齒輪常用鋼來制造，而凸輪軸正時齒輪則用鑄鐵或夾布膠木制成。圖3.5 捷達(dá)王轎車EA113型發(fā)動機配氣機構(gòu)零件圖1排氣凸輪軸；2進(jìn)氣凸輪軸；3傳動鏈；4液壓鏈張緊器；5氣缸蓋；6排氣門；7進(jìn)氣門；8凸輪軸帶輪；9油

12、封；10液力挺柱圖3.6 柴油機正時齒輪機構(gòu)（6120型發(fā)動機）工大汽車構(gòu)造108頁3251曲軸正時齒輪；2凸輪軸正時齒輪；3、5中間齒輪；4噴油泵正時齒輪；6機油泵傳動齒輪；A、B、C正時記號（2）鏈傳動。鏈傳動特別適合于凸輪軸上置式配氣機構(gòu)，如圖3.7所示。為使工作中鏈條有一定的張力而不至脫鏈，通常裝有導(dǎo)鏈板、張緊裝置等。鏈傳動的主要問題是其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動，它的傳動性能主要取決于鏈條的制造質(zhì)量。廣州標(biāo)致 505 型轎車發(fā)動機配氣機構(gòu)采用鏈條傳動。圖3.7 凸輪軸的鏈傳動裝置l曲軸定時鏈輪；2導(dǎo)鏈板；3中間鏈輪；4鏈條；5凸輪軸定時鏈輪；6液力張緊裝置；7張緊輪；A、B定時記

13、號（3）齒形帶傳動。近年來在高速汽車發(fā)動機上還廣泛采用齒形帶代替?zhèn)鲃渔?，如圖3.8所示。這種齒形帶用氯丁橡膠制成，中間夾有玻璃纖維以增加強度。采用齒形帶傳動，能減小噪聲和減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，對降低成本也有好處。一汽奧迪100和捷達(dá)/高爾夫、上海桑塔納型轎車發(fā)動機配氣機構(gòu)均采用齒型帶傳動。圖3.8 齒形帶傳動裝置（張子波99頁）1凸輪軸正時記號；2凸輪軸帶輪；3半自動張緊輪；4水泵帶輪；5曲軸正時記號；6曲軸帶輪4氣門數(shù)目及排列方式發(fā)動機通常都采用每缸兩氣門，即一個進(jìn)氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步改善氣缸的換氣性能，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)盡量增大進(jìn)氣門頭部的直徑。當(dāng)氣缸直徑較大，活塞平均線速度較高

14、時，每缸一進(jìn)一排的氣門結(jié)構(gòu)就不能保證良好的換氣質(zhì)量，因此，在很多中、高級新型轎車和運動型汽車發(fā)動機上普遍采用每缸多氣門結(jié)構(gòu)，有三、四、五氣門，其中尤以四氣門發(fā)動機為數(shù)最多。四氣門發(fā)動機每缸兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門（圖3.9）。其突出優(yōu)點是氣門通過面積大，進(jìn)氣充分，排氣徹底，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩和功率得以提高。另外，每缸采用四個氣門，每個氣門的頭部直徑較小，每個氣門的質(zhì)量減輕，運動慣性力減小，有利于提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速。還有，四氣門發(fā)動機多采用篷形燃燒室，火花塞布置在燃燒室中央，有利于燃燒。缺點是發(fā)動機零件數(shù)目增多，制造成本增加。奔馳190E、奔馳320E、奧迪V8、尼桑VH45DE、尼桑VG30DEV6、及歐

15、寶V6等發(fā)動機均為四氣門發(fā)動機。圖3.9 四氣門配氣機構(gòu)1進(jìn)氣門；2進(jìn)氣凸輪軸；3排氣凸輪軸；4排氣門三氣門發(fā)動機每缸兩個進(jìn)氣門，一個排氣門，排氣門頭部直徑比進(jìn)氣門大。與兩氣門發(fā)動機相比，進(jìn)氣量明顯增加，其它方面不如四氣門發(fā)動機，特別是火花塞很難布置在燃燒室中央，對燃燒不利。斯巴魯J12、豐田A2E等發(fā)動機為每缸三氣門發(fā)動機。五氣門發(fā)動機每缸三個進(jìn)氣門，兩個排氣門（圖3.10）。這種結(jié)構(gòu)能夠明顯增加進(jìn)氣量，在這方面比四氣門還優(yōu)越。但是結(jié)構(gòu)也變得非常復(fù)雜，尤其是增加了燃燒室表面積，對燃燒不利。捷達(dá)王EA113型、三菱3G81型等發(fā)動機均為五氣門發(fā)動機。圖3.10 五氣門配氣機構(gòu)當(dāng)每缸采用兩氣門時

16、，氣門的布置有兩種方式。一種方式是將所有氣門沿機體縱向軸線排成一列的方式。這樣，相鄰兩缸同名氣門就有可能合用一個氣道，并得到較大的氣道通過截面；另一種方式是將進(jìn)、排氣門交替布置，每缸單獨占用一個氣道，這樣有助于氣缸蓋冷卻均勻。柴油機中為避免進(jìn)氣受到預(yù)熱而影響充氣效率，把進(jìn)、排氣道分別置于氣缸蓋的兩側(cè)。汽油機的進(jìn)、排氣道通常置于氣缸蓋的同一側(cè)，以便排氣對進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)每缸采用四氣門時，氣門排列也有兩種方式。一種是同名氣門排成兩列（圖3.11a），另一種是同名氣門排成一列（圖3.11b）。前一種布置方式中，所有氣門可由一個凸輪軸通過T形驅(qū)動件同時驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，但由于二個氣門串聯(lián)，會影響充氣效率

17、且使前后兩排氣門熱負(fù)荷不均勻，這種方案不常采用；后一種方案在組織進(jìn)氣渦流、保證排氣門及缸蓋熱負(fù)荷均勻等方面都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性，但一般需用兩根凸輪軸分別驅(qū)動進(jìn)氣門和排氣門，結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。圖3.11 每缸四氣門的布置 a) 同名氣門排成兩列； b)同名氣門排成一列1T形桿；2氣門尾端的從動盤三、氣門間隙發(fā)動機工作時，氣門及其傳動件，如挺柱、推桿等都將因溫度升高而膨脹伸長。如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)下，氣門及其傳動件的受熱膨脹勢必會引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中漏氣，從而使功率下降，嚴(yán)重時甚至不易起動。為此，發(fā)動機在冷態(tài)下，當(dāng)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時，在氣門

18、與傳動件之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補償氣門受熱后的膨脹量，此間隙稱為氣門間隙。氣門間隙的大小由發(fā)動機制造廠根據(jù)試驗確定，一般在冷態(tài)時，進(jìn)氣門的間隙為0.250.30mm，排氣門的間隙為0.300.35mm。氣門間隙過大，將影響氣門的開啟量，同時在氣門開啟時產(chǎn)生較大的沖擊響聲。為了能對氣門間隙進(jìn)行調(diào)整，在搖臂(或挺柱)上裝有調(diào)整螺釘及其鎖緊螺母。轎車發(fā)動機普遍采用液力挺柱,液力挺柱的長度能自動調(diào)整，故不需要預(yù)留氣門間隙，也沒有氣門間隙調(diào)整裝置。討論：為什么排氣門的間隙比進(jìn)氣門的大？第二節(jié) 配氣相位進(jìn)入氣缸內(nèi)的新氣量越多，發(fā)動機的動力性越好。影響進(jìn)氣量的因素很多，而進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉的時刻便是其中之

19、一。理論上,四沖程發(fā)動機的進(jìn)氣門是當(dāng)活塞到達(dá)上止點時開啟，下止點時關(guān)閉；排氣門則當(dāng)活塞到達(dá)下止點時開啟，上止點時關(guān)閉。進(jìn)氣時間和排氣時間各占180曲軸轉(zhuǎn)角。但由于現(xiàn)代汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時相當(dāng)短。如一發(fā)動機轉(zhuǎn)速在5600r/min時，一個行程時間只有0.0054s，這么短的時間進(jìn)氣和排氣，必然會使發(fā)動機進(jìn)氣不充分，排氣不徹底，從而使發(fā)動機功率下降。因此，現(xiàn)代發(fā)動機多采用延長進(jìn)排氣門開啟時間，使氣門早開晚閉來改善進(jìn)排氣狀況。用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門實際開閉時刻和開啟持續(xù)時間，稱為配氣相位。通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖來表示，這種圖形稱為配氣相位圖，如圖3.12

20、所示。圖3.12 配氣相位圖一、進(jìn)氣門的配氣相位1進(jìn)氣提前角在排氣行程接近終了、活塞到達(dá)上止點之前，進(jìn)氣門便開始開啟，從進(jìn)氣門開始開啟到活塞移到上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角。進(jìn)氣門提前開啟的目的是：為了保證進(jìn)氣行程開始時進(jìn)氣門已開大，減小了進(jìn)氣阻力，新鮮氣體能順利地充入氣缸。2進(jìn)氣遲后角在進(jìn)氣行程下止點過后,活塞重又上行一段,進(jìn)氣門才關(guān)閉。從下止點到進(jìn)氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣遲后角。進(jìn)氣門遲后關(guān)閉目的是：由于活塞到達(dá)下止點時，氣缸內(nèi)壓力仍低于大氣壓力，且氣流還有相當(dāng)大的慣性，可以利用氣流慣性和壓力差繼續(xù)進(jìn)氣。由此可見，進(jìn)氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角為180。角一般

21、為1030，角一般為4080。提示：進(jìn)氣門遲閉角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高而增大。二、排氣門的配氣相位1排氣提前角在作功行程接近終了，活塞到達(dá)下止點之前，排氣門便開始開啟。從排氣門開始開啟到下止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角。排氣門提前開啟的目的是：當(dāng)作功行程活塞接近下止點時，氣缸內(nèi)的氣體大約還有0.300.5OMPa 的壓力，此壓力對作功的作用已經(jīng)不大，但仍比大氣壓力高，可利用此壓力使氣缸內(nèi)的廢氣迅速地自由排出，待活塞到達(dá)下止點時，氣缸內(nèi)只剩約0.110.l2MPa的壓力，使排氣行程所消耗的功率大為減小，此外，高溫廢氣迅速地排出，還可以防止發(fā)動機過熱。2排氣遲后角活塞越過上止點后，排氣門才關(guān)閉。從

22、上止點到排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣遲后角。排氣門遲后關(guān)閉的目的是：由于活塞到達(dá)上止點時，氣缸內(nèi)的殘余廢氣壓力高于大氣壓力，加之排氣時氣流有一定的慣性，仍可以利用氣流慣性和壓力差把廢氣排放得更干凈。由此可見，排氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為+180+。角一般為4080，角一般為1030。三、氣門疊開由于進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)，在排氣終了和進(jìn)氣開始、活塞處于上止點附近時的一段時間內(nèi)，進(jìn)排氣門同時開啟，這種現(xiàn)象稱為氣門疊開。進(jìn)排氣門同時開啟過程對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為氣門疊開角。氣門疊開角的大小為+。由于新鮮氣流和廢氣流的流動都有一定的慣性，在短時間內(nèi)是不會改變流向的,因此只要氣門

23、疊開角選擇適當(dāng)，就不會有廢氣倒流入進(jìn)氣管和新鮮氣體隨同廢氣排出的可能性。相反，進(jìn)入氣缸內(nèi)部的新鮮氣體可增加氣缸內(nèi)的氣體壓力，有助于廢氣的排除。不同發(fā)動機，由于其結(jié)構(gòu)型式、轉(zhuǎn)速各不相同，因而配氣相位也不相同。同一臺發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同也應(yīng)有不同的配氣相位，轉(zhuǎn)速愈高，提前角和遲后角也應(yīng)愈大，采用可變配氣相位的發(fā)動機可以做到這一點。采用不變的配氣相位發(fā)動機，它只適應(yīng)于發(fā)動機某一常用的轉(zhuǎn)速。提示：某些高級轎車，為提高充氣效率，采用了可變配氣相位機構(gòu)。第三節(jié) 配氣機構(gòu)主要零部件配氣機構(gòu)由氣門組和氣門傳動組組成。氣門組包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座和氣門彈簧等主要零部件。氣門傳動組主要包括凸輪軸、凸輪軸正時齒輪（帶

24、輪或鏈輪）、挺柱、推桿、搖臂和搖臂軸等。一、氣門組氣門組的作用是實現(xiàn)氣缸的密封。氣門組的組成見圖3.13，主要有氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧等零件。圖3.13 氣門組l氣門鎖片；2氣門彈簧座；3氣門彈簧；4氣門油封；5氣門彈簧墊圈；6氣門導(dǎo)管；7氣門；8氣門座圈；9氣缸蓋（一）氣門1氣門的功用與結(jié)構(gòu)氣門分進(jìn)氣門和排氣門。氣門的功用是與氣門座相配合，對氣缸進(jìn)行密封，并按工作循環(huán)的要求定時開啟和關(guān)閉，使新鮮氣體進(jìn)入氣缸，使廢氣排出氣缸。氣門由頭部和桿部兩部分組成，頭部用來封閉進(jìn)、排氣通道，桿部用來在氣門開閉過程中起導(dǎo)向作用。由于氣門在高溫、高壓、散熱困難、潤滑差、受燃?xì)庵懈g介質(zhì)的腐蝕等很差的

25、工作條件下工作的，所以要求氣門材料必須有足夠的剛度、強度、耐高溫和耐磨損。通常進(jìn)氣門采用中碳合金鋼（如鎳鋼、鎳鉻鋼和鉻鉬鋼等），排氣門則采用耐熱合金鋼（如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼等）。另外，為了改善氣門的導(dǎo)熱性能，可在氣門內(nèi)部充注金屬鈉，如圖3.14所示。由于鈉在970C時為液態(tài)，液態(tài)鈉可將氣門頭部的熱量傳給氣門桿，冷卻效果十分明顯。捷達(dá)王轎車EA113型發(fā)動機及奧迪A6轎車發(fā)動機排氣門即采用充鈉氣門。氣門是由頭部和桿部構(gòu)成的，兩部分圓弧連接。氣門頭部由氣門頂部和密封錐面組成，而氣門桿部的形狀取決于氣門彈簧座的固定方式。氣門頂部的形狀主要分為平頂、喇叭形頂和球面頂三種形式，如圖3.15所示。目前使用最

26、多的是平頂氣門頭部。平頂氣門頭部結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，吸熱面積較小，質(zhì)量小，進(jìn)、排氣門均可采用。喇叭形頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，氣流流通較便利，可減小進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積較大，故多用于進(jìn)氣門，而不宜用于排氣門。球面頂氣門頭部，其強度高，排氣阻力小，廢氣清除效果好，適用于排氣門，但球形氣門頂部的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力也大，加工較困難。圖3.14 充鈉排氣門圖3.15 氣門頭部的結(jié)構(gòu)型式a）平頂； b）喇叭形頂； c）球面頂氣門密封錐面是與桿身同心的圓錐面，用來與氣門座接觸，起到密封氣道的作用。采用密封錐面的目的有以下幾方面：（1）能獲得較大的氣門座合壓力，以提高密封性和導(dǎo)熱性

27、。（2）氣門落座時有定位作用。（3）避免使氣流拐彎過大而降低流速。（4）能擠掉接觸面的沉淀物，起到自潔作用。氣門密封錐面與頂平面之間的夾角，稱為氣門錐角，如圖3.16所示。氣門錐角一般做成45，有的發(fā)動機進(jìn)氣門做成30，這是因為在氣門升程相同的情況下，氣門錐角小，可獲得較大的氣流通過截面積，進(jìn)氣阻力較小。但錐角較小的氣門頭部邊緣較薄，剛度較小，使用中容易變形，導(dǎo)致氣門頭部與氣門座的密封性和導(dǎo)熱性變差。因為排氣門溫度較高，導(dǎo)熱要求也很高，故排氣門的錐角多為45。雖然氣流阻力較大，但由于排氣壓力高，影響不大。一般氣門錐角比氣門座或氣門座圈錐角小0.51，其作用是使兩者不以錐面的全寬接觸，這樣可以增

28、加密封錐面的接觸壓力，加速磨合，并能切斷和擠出兩者之間的積垢和積炭，保持錐面良好的密封性。氣門頂邊緣與氣門密封錐面之間應(yīng)有一定的厚度，一般為13mm，以防止在工作中受沖擊損壞或被高溫氣體燒壞。圖3.16 氣門錐角提示：為保證良好密合，裝配前應(yīng)將氣門頭與氣門座二者的密封錐面互相研磨，研磨好的零件不能互換。氣門頭部直徑越大，氣門口通道截面就越大，進(jìn)、排氣阻力就越小。由于最大尺寸受燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，考慮到進(jìn)氣阻力比排氣阻力對發(fā)動機性能的影響大得多，為盡量減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門直徑往往大于排氣門。另外，排氣門稍小些，還不易變形。氣門桿與氣門導(dǎo)管配合，為氣門開啟和關(guān)閉過程中的上下運動導(dǎo)向。氣門桿是圓柱形，

29、在氣門導(dǎo)管中不斷上、下往復(fù)運動。氣門桿部應(yīng)具有較高的加工精度和較小的表面粗糙度值，與氣門導(dǎo)管保持正確的配合間隙，以減小磨損和起到良好的導(dǎo)向、散熱作用。氣門桿尾部結(jié)構(gòu)取決于氣門彈簧座的固定方式，如圖3.17所示。常用的結(jié)構(gòu)是用剖分成兩半的錐形鎖片4來固定氣門彈簧座（圖3.17a），這時氣門桿1的尾部可切出環(huán)形槽來安裝鎖片。也可以用鎖銷5來固定氣門彈簧座3（圖3.17b），對應(yīng)的氣門桿尾部應(yīng)有一個用來安裝鎖銷的徑向孔。圖3.17 氣門彈簧座的固定方式1氣門桿；2氣門彈簧；3氣門彈簧座；4錐形鎖片；5鎖銷2氣門的檢修發(fā)動機在運轉(zhuǎn)中，氣門將不斷地開啟和關(guān)閉。由于氣門和氣門座的相互撞擊、敲打、受到反復(fù)的

30、沖擊載荷，加之工作溫度高，潤滑條件差，會使氣門工作面磨損、歪斜、燒傷、出現(xiàn)斑點和凹陷；氣門桿磨損和彎曲變形等缺陷。（1）氣門工作面檢修。氣門工作面磨損，破壞氣門與氣門座的密封性，會導(dǎo)致漏氣，并改變氣門間隙。檢驗時，要檢查氣門工作面是否有疲勞脫層引起點蝕、擦傷引起的刻痕和較大的斑痕、燒傷以及偏磨引起的凹陷。當(dāng)氣門工作面輕微燒傷、斑痕等，但寬度符合要求時，應(yīng)研磨氣門；如果氣門接觸面寬度超過規(guī)定或燒傷、斑痕、凹陷嚴(yán)重時，應(yīng)光磨氣門。嚴(yán)重時更換新件。（2）氣門桿磨損檢驗。氣門桿磨損可用外徑千分尺在磨損最大部位和桿尾部未磨損部位對比測量，如圖3.18所示。氣門桿的允許磨損不得超過0.04mm，如果磨損超

31、限，或用手觸摸有明顯的階梯形感覺時，應(yīng)更換氣門。氣門桿直徑參見表31。圖3.18 氣門桿磨損檢驗表31 部分車型氣門尺寸車型本田F22A4桑塔納捷達(dá)富康氣門頭部直徑/mm進(jìn)氣門38.0038.0036.80排氣門33.0033.0029.40氣門桿部直徑/mm進(jìn)氣門5.4795.4897.977.976.99排氣門5.4515.4617.957.956.98氣門長度/mm進(jìn)氣門98.7091 .00112.76土OOl排氣門98.5090.80112.56氣門工作面角度/(。)進(jìn)氣門45454530排氣門45454545氣門間隙/mm進(jìn)氣門O.20排氣門O.40提示：其它車型可以查閱相關(guān)維修手

32、冊確定氣門的規(guī)定值。（3）氣門桿彎曲和氣門頭部歪斜檢查。氣門桿的彎曲變形檢驗如圖3.19所示。將氣門桿支承在相距100mm的兩個V形架上，轉(zhuǎn)動氣門，用百分表測量氣門中部的彎曲度，其值不得超過0.05mm。再將百分表觸頭移至氣門頭部，轉(zhuǎn)動氣門一圈，讀數(shù)最大與最小之差的1/2即為氣門頭部的傾斜度誤差，許用傾斜度誤差為0.02mm。若氣門桿彎曲度或氣門頭部傾斜度誤差超過規(guī)定時，應(yīng)更換氣門。圖3.19 氣門變形的檢驗氣門光磨后，其頭部邊緣厚度不小于0.8mm，否則易在工作中變形或燒壞。若小于規(guī)定厚度，可對邊緣進(jìn)行修磨。修磨后頭部直徑應(yīng)不小于規(guī)定值。（二）氣門導(dǎo)管1氣門導(dǎo)管的功用與結(jié)構(gòu)氣門導(dǎo)管的功用是為

33、氣門的運動導(dǎo)向，保證氣門的往復(fù)直線運動和氣門關(guān)閉時能正確地與氣門座貼合，并為氣門桿散熱。氣門導(dǎo)管通常單獨加工，再壓入氣缸蓋的承孔中。由于潤滑較困難，氣門導(dǎo)管一般用含石墨較多的鑄鐵或粉末冶金制成，以提高自潤滑效果。氣門導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)如圖3.20所示。為便于調(diào)換或修理，氣門導(dǎo)管內(nèi)、外圓柱面經(jīng)加工后壓入氣缸蓋導(dǎo)管孔中，然后再精鉸內(nèi)孔。為了防止氣門導(dǎo)管在使用過程中松落，有的發(fā)動機對氣門導(dǎo)管用卡環(huán)定位，使氣門彈簧下座將卡環(huán)壓住，導(dǎo)管就有了可靠的軸向定位。氣門桿與氣門導(dǎo)管之間一般留有0.050.12 mm的間隙，使氣門桿能在導(dǎo)管中自由運動。圖3.20 氣門座與氣門導(dǎo)管1氣門導(dǎo)管；2卡環(huán)；3氣缸蓋；4氣門座討論

34、：氣門桿與氣門導(dǎo)管之間的間隙過大或過小，對發(fā)動機工作會產(chǎn)生什么影響。2氣門導(dǎo)管的檢修（1）氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙的檢查。氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙的檢查通常在拆卸清洗后進(jìn)行。將氣門提起至氣缸蓋平面的一定高度（約為氣門長度的一半），用百分表觸頭抵在氣門頭的邊緣處，如圖3.21所示。左右擺動氣門，百分表擺差的一半即為氣門桿與氣門導(dǎo)管的配合間隙。當(dāng)配合間隙超過規(guī)定值時，應(yīng)更換。圖3.21 氣門桿與導(dǎo)管配合間隙的檢查（2）氣門導(dǎo)管的選配。選用新氣門導(dǎo)管時，要注意其內(nèi)徑應(yīng)與氣門桿的尺寸相適應(yīng)，外徑與導(dǎo)管承孔的配合應(yīng)有一定的過盈。選擇時，可用新舊導(dǎo)管對比的方法來確定過盈量的大小，只要新導(dǎo)管比舊導(dǎo)管外徑大0

35、.010.02mm即為合適。鑲換氣門導(dǎo)管時，先用銃頭壓出舊的氣門導(dǎo)管，在新導(dǎo)管外面涂一層薄機油，將其用銃頭銃入或壓力機壓入導(dǎo)管承孔內(nèi)。（3）氣門導(dǎo)管的餃削。氣門導(dǎo)管鑲?cè)牒螅c氣門桿的配合間隙要符合要求。若間隙過小，可采用成型專用氣門導(dǎo)管鉸刀進(jìn)行鉸削（圖3.22）。鉸削時，應(yīng)根據(jù)氣門桿直徑大小選擇和調(diào)整好鉸刀，進(jìn)給量不能太大，鉸刀保持平正，邊鉸削邊試配，直至達(dá)到規(guī)定的配合間隙。試配方法是將氣門導(dǎo)管和氣門桿擦拭干凈，在氣門桿上涂一層薄機油，放入導(dǎo)管內(nèi)上下拉動幾次，這時氣門若能以自重徐徐下降，則認(rèn)為配合適當(dāng)，松緊適宜。圖3.22 氣門導(dǎo)管的餃削（三）氣門座1氣門座功用與結(jié)構(gòu)氣缸蓋上的進(jìn)、排氣道與氣門

36、錐面相結(jié)合的部位稱為氣門座，它也有相應(yīng)的錐面。氣門座與氣門頭部一起對氣缸起密封作用，同時接受氣門頭部傳來的熱量，起到對氣門散熱的作用。氣門座的形式有兩種；一是直接在氣缸蓋上鏜出；二是單獨加工后鑲嵌在氣缸蓋承孔中（圖3.20所示）。直接在氣缸蓋上鏜出的氣門座散熱效果好，使用中不存在脫落而造成事故。但存在著耐高溫、耐磨損性差、不便于修理更換等缺點。氣門座圈是用耐熱合金鋼或耐熱合金鑄鐵制成，然后鑲嵌入氣缸蓋上的氣門座圈孔中。它不但耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，而且使用壽命長，易于更換。缺點是導(dǎo)熱性差、加工精度高，如果與氣缸蓋座孔配合不良，使用中可能發(fā)生脫落而造成事故。提示：采用鋁合金氣缸蓋的發(fā)動機，必須鑲

37、配氣缸座圈。2氣門座的檢修氣門座失效主要是由于沖擊引起的塑性變形、高溫氣體的燒蝕。氣門座失效后，會出現(xiàn)氣門工作斜面寬度增大，表面呈現(xiàn)斑點等，造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣。如工作面過寬，輕微燒蝕、凹陷時，應(yīng)進(jìn)行鉸削或磨削；如氣門座圈有裂紋、松動和嚴(yán)重?zé)齻麜r，則應(yīng)重新鑲配氣門座圈。鑲配氣門座圈時，先用氣門座圈拉器將原來的舊座圈拉出。目前一些發(fā)動機氣門座圈與氣缸蓋配合時沒有臺階，更換時無法使用拉器?？刹捎醚跻胰惭婕訜嶙?，當(dāng)冷卻后撬出；或者在舊座圈的內(nèi)表面上堆焊上一圈金屬層，如圖3.23所示，待冷卻后即可用拉器拉出。圖3.23 用堆焊法取出舊座圈1氣缸蓋；2堆焊金屬層；3氣門座氣門座圈可用冷縮座圈或熱脹座

38、圈承孔的方法鑲?cè)?。大多?shù)采用將承孔加熱至100左右后，將座圈外面涂以甘油與黃丹粉混合的密封劑，墊以軟金屬，迅速將座圈壓入。如果氣門與氣門座配合面不嚴(yán)密，可對氣門進(jìn)行研磨。氣門研磨分為機動研磨和手工研磨。研磨后的氣門不可互換。（四）氣門彈簧1氣門彈簧的功用和結(jié)構(gòu)氣門彈簧是圓柱形或圓錐形螺旋彈簧，位于氣缸蓋與氣門桿尾端彈簧座之間。其功用是克服氣門關(guān)閉過程中氣門及傳動件所產(chǎn)生的慣性力，保證氣門及時落座并與氣門座或氣門座圈緊密貼合，同時也可防止氣門在發(fā)動機振動時因跳動而破壞密封。因此要求氣門彈簧具有足夠的剛度和安裝預(yù)緊力。氣門彈簧多采用優(yōu)質(zhì)合金鋼絲卷繞成螺旋狀，彈簧兩端磨平，以防止工作中彈簧產(chǎn)生歪斜，

39、如圖3.24所示。為了提高彈簧的疲勞強度，彈簧絲表面要磨光、拋光或噴丸處理。彈簧絲表面還必須進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理或磷化處理，以免在使用中生銹。為了防止彈簧發(fā)生共振，可采用變螺距的圓柱形彈簧（圖3.24b）。大多數(shù)高速發(fā)動機是一個氣門裝有同心安裝的內(nèi)、外兩根氣門彈簧（圖3.24c），這樣不但可以防止共振，而且當(dāng)一根彈簧折斷時，另一根仍可維持工作。此外，還能減小氣門彈簧的高度。當(dāng)裝用兩根氣門彈簧時，氣門彈簧的螺旋方向和螺距應(yīng)各不相同，這樣可以防止折斷的彈簧圈卡入另一個彈簧圈內(nèi)。一汽奧迪100型、捷達(dá)高爾夫、上海桑塔納及廣州標(biāo)致505型轎車發(fā)動機均采用雙氣門彈簧。圖3.24 氣門彈簧2氣門彈簧的檢驗氣門彈簧

40、經(jīng)長期使用后會出現(xiàn)下列耗損：斷裂、歪斜、彈力減弱。氣門彈簧的歪斜將影響氣門關(guān)閉時的對中性，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，容易燒蝕密封帶，并破壞氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的正常工作。氣門彈簧的外圓柱面在全長上對底面的垂直度公差為15mm。氣門彈簧的彈力應(yīng)在彈簧檢驗儀上進(jìn)行。當(dāng)彈簧彈力的減小值大于原廠規(guī)定10時，應(yīng)予以更換。氣門彈簧彈力降低，將使氣門關(guān)閉時回彈振抖，不但影響氣缸的密封性，也容易燒蝕氣門。在無彈簧的原廠數(shù)據(jù)時，一般可采用新舊彈簧對比或測量彈簧的自由長度減小值來判斷，當(dāng)其自由長度減小值超過2mm時，應(yīng)予更換。對于氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的檢驗，如出現(xiàn)片彈簧和螺旋彈簧變形、斷裂、彈力減弱等現(xiàn)象應(yīng)更換。討論：氣門彈簧彈力不足，對

41、發(fā)動機運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生什么后果。（五）氣門的研磨若氣門與氣門座配合面不嚴(yán)密，可研磨氣門。氣門的研磨可用手工操作或使用氣門研磨機。1手工研磨研磨前，應(yīng)先清洗氣門、氣門座和氣門導(dǎo)管，將氣門按順序排列或在氣門頭部做上標(biāo)記，以免錯亂。然后在氣門工作錐面上涂一層薄薄的粗研磨膏，同時在氣門桿上涂以稀機油，將氣門插入氣門導(dǎo)管內(nèi)，用皮碗吸住氣門頭部，在氣門座上往復(fù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研磨。注意旋轉(zhuǎn)角度不宜過大，并不時地提起氣門，輕輕拍打，旋轉(zhuǎn)氣門，變換氣門與氣門座相對位置，以保證研磨均勻。當(dāng)氣門工作面與氣門座工作面磨出一條較完整且無斑痕的接觸環(huán)帶時，可以將粗研磨膏洗去，換用細(xì)研磨膏。當(dāng)工作面出現(xiàn)一條整齊的灰色的環(huán)帶時，再洗去細(xì)

42、研磨膏，用機油再研磨幾分鐘即可。2機動研磨將氣缸蓋清洗干凈，置于氣門研磨機工作臺上，在已配好的氣門工作面上涂上一層研磨膏，將氣門桿部涂以機油并裝入氣門導(dǎo)管內(nèi)，調(diào)整好角度和氣門升程，進(jìn)行研磨。一般研磨10min12min即可。研磨后，將氣門和氣門座清洗干凈。研磨后的工作面應(yīng)成為一條平滑、光澤的圓環(huán)，不允許有中斷和可見的凹槽。（六）氣門密封性的檢驗氣門與氣門座研磨后，應(yīng)進(jìn)行密封性檢查，常用的方法有以下幾種。1盛油檢查法將氣門和氣門座洗凈擦干，將缸蓋反放、裝上氣門，在燃燒室內(nèi)倒入汽油，然后從下部向氣門吹氣，如氣油中有氣泡，說明密封不良；無氣泡，密封性良好2劃線檢查法在氣門工作面上，每隔10mm左右用

43、軟鉛筆劃一條線，然后將氣門在相配的氣門座上往復(fù)旋轉(zhuǎn)14圈，如所劃的線均被切斷，說明密封性良好，如圖3.25所示。3涂油檢查法在氣門工作面上，均勻涂一層紅丹油，將氣門壓在相配的氣門座上旋轉(zhuǎn)少許，然后察看氣門工作面的印痕，若均勻無間斷，為密封性良好。4氣壓檢查法將氣門和氣門座洗凈放好，罩上空氣筒并壓緊，捏動橡膠球，使氣壓表指針指到5868.6kPa壓力，保持30秒，如圖3.26所示。壓力表指針不下降為密封性良好。圖3.25 劃線法檢查氣門密封性圖3.26 氣壓檢查法（故障診斷48頁231）1氣壓表；2空氣筒；3與橡膠球相通的氣孔；4氣門；5橡膠球二、氣門傳動組氣門傳動組的作用是使氣門按發(fā)動機配氣相

44、位規(guī)定的時刻及時開、閉，并保證規(guī)定的開啟時間和開啟高度。由于配氣機構(gòu)的布置型式多樣，氣門傳動組的差別也很大。氣門傳動組通常是由凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸等組成。（一）凸輪軸1凸輪軸的功用與結(jié)構(gòu)如圖3.27所示，凸輪軸上加工有凸輪1、凸輪軸軸頸2等。凸輪用于保證各缸進(jìn)、排氣門按一定的工作次序和配氣相位及時開閉。凸輪軸通過軸頸固定在氣缸體或氣缸蓋上。對于下置凸輪軸的汽油機還具有用以驅(qū)動機油泵、分電器的螺旋齒輪4和用以驅(qū)動汽油泵的偏心輪3。凸輪受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此要求凸輪表面要耐磨，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度。凸輪軸一般用優(yōu)質(zhì)鋼模鍛而成，也有用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造而成。凸

45、輪和軸頸的工作表面經(jīng)熱處理后精磨和拋光，使其具有足夠的硬度和耐磨性。圖3.27 四缸四沖程汽油機凸輪軸a）發(fā)動機凸輪軸；b）各凸輪的相對角位置圖；c）進(jìn)（排）氣凸輪投影1凸輪；2凸輪軸軸頸；3驅(qū)動汽油泵的偏心輪；4驅(qū)動分電器等的螺旋齒輪凸輪是凸輪軸上的重要組成部分。凸輪的輪廓決定了氣門升程、氣門開閉的持續(xù)時間和運動規(guī)律。凸輪的輪廓形狀如圖3.28所示。O點為凸輪軸的旋轉(zhuǎn)中心，圓弧EA為凸輪的基圓。當(dāng)凸輪按圖示方向轉(zhuǎn)過EA圓弧時，挺柱處于最低位置不動，氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。對于普通挺柱而言，凸輪轉(zhuǎn)過A點后，挺柱開始上移，但由于氣門間隙的存在，氣門并沒有開啟。凸輪轉(zhuǎn)至B點與挺柱接觸時，氣門間隙消除，氣

46、門開始開啟。凸輪轉(zhuǎn)到C點與挺柱接觸時，氣門開度達(dá)到最大。凸輪軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，挺柱開始下移，氣門在氣門彈簧的作用下開始關(guān)閉。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到D點與挺柱接觸時，氣門完全關(guān)閉。此后，挺往繼續(xù)下落，出現(xiàn)氣門間隙，至E點挺柱又處于最低位置。對應(yīng)著氣門開啟持續(xù)角，1和2則分別對應(yīng)著消除和恢復(fù)氣門間隙所需的轉(zhuǎn)角。凸輪輪廓BCD弧段為凸輪的工作段，其形狀決定了氣門的升程及其升降過程的運動規(guī)律。圖3.28 凸輪輪廓形狀圖凸輪輪廓曲線是對稱的，在凸輪輪廓與基圓結(jié)合處，設(shè)有一小段緩沖斷，以減小氣門在打開和落座時的沖擊，減小噪聲與磨損。由于氣門打開的凸輪BC段受力要大于落座的CD段，因此BC段的磨損要大于CD段。所以使用一段時

47、間后，氣門開啟時間推遲，開啟持續(xù)角減小，氣門的升程有所降低，發(fā)動機的充氣效率下降。大多數(shù)發(fā)動機凸輪軸上的一個凸輪驅(qū)動一個氣門。對于每缸兩氣門配氣機構(gòu)而言，凸輪軸上凸輪的數(shù)量是缸數(shù)的兩倍。其中半數(shù)為進(jìn)氣凸輪，驅(qū)動進(jìn)氣門；半數(shù)為排氣凸輪，驅(qū)動排氣門。由圖3.27可以看出，同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對角位置是與既定的配氣相位相適應(yīng)的。發(fā)動機各個氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對角位置應(yīng)符合發(fā)動機各缸的作功次序和作功間隔時間的要求。因此，根據(jù)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向以及各缸進(jìn)、排氣凸輪的工作順序，就可以判定發(fā)動機的作功次序。圖3.27所示的四缸四沖程發(fā)動機，每完成一個工作循環(huán)，曲軸須旋轉(zhuǎn)兩周而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，在這期間

48、內(nèi)，每個氣缸都要進(jìn)行一次進(jìn)氣或排氣，且各缸進(jìn)氣或排氣的時間間隔相等，即各缸進(jìn)或排氣凸輪彼此間的夾角均為360490。由圖3.27c可見，汽車發(fā)動機的作功次序為1243（凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向，從前端向后看，如圖中箭頭所示）。圖3.29所示的六缸四沖程發(fā)動機的作功次序為153624，任何兩個相繼作功的氣缸進(jìn)氣或排氣凸輪間的夾角均為360660。圖3.29 六缸發(fā)動機進(jìn)（排）氣凸輪投影凸輪軸由曲軸通過傳動機構(gòu)驅(qū)動，傳動裝置有正時齒輪、正時鏈條和正時齒形帶等形式。曲軸正時齒輪（或正時鏈輪、正時帶輪）與凸輪軸正時齒輪（或正時鏈輪、正時帶輪）分別用鍵安裝在曲軸和凸輪軸的前端，其傳動比為2：1。傳動機構(gòu)安裝時應(yīng)特

49、別注意曲軸正時齒輪（或正時鏈輪、正時帶輪）與凸輪軸正時齒輪（或正時鏈輪、正時帶輪）的相互位置關(guān)系。安裝不當(dāng)，會影響正確的配氣相位和點火時刻。將嚴(yán)重影響發(fā)動機的動力性經(jīng)濟(jì)性，甚至無法工作。一般制造廠出廠時都打有配對記號，稱正時記號，應(yīng)嚴(yán)格按要求安裝。圖3.30所示齒輪上的點A應(yīng)與點B相互對齊。圖3.30 正時齒輪安裝記號凸輪軸上置式發(fā)動機的正時記號通常有兩處，一處為曲軸正時記號，一處為凸輪軸正時記號（圖3.8）。安裝時，兩處都必須對正。奧迪2.4L發(fā)動機（APS）和2.8L發(fā)動機（ATX）凸輪軸與曲軸的安裝正時需借助于專用工具。安裝時，先將發(fā)動機1缸轉(zhuǎn)至上止點位置，使曲軸正時標(biāo)記A和B對齊，如圖

50、3.31所示。然后檢查凸輪軸位置，兩側(cè)凸輪軸帶輪固定板上較大的孔應(yīng)在內(nèi)側(cè)對齊，否則應(yīng)微量轉(zhuǎn)動凸輪軸，最后借助于專用工具3391固定凸輪軸的位置，如圖3.32所示。這樣就能夠保證配氣正時。討論：如果正時記號沒有對齊，對發(fā)動機工作會產(chǎn)生什么影響。圖3.31 曲軸正時標(biāo)記對齊圖3.32 借助于專用工具確定凸輪軸位置為了防止凸輪軸在工作中產(chǎn)生軸向竄動和承受正時斜齒輪產(chǎn)生的軸向力，凸輪軸必須有軸向限位裝置。凸輪軸軸向移動量過大，對于由螺旋齒輪傳動的凸輪軸，會影響配氣定時。凸輪軸軸向定位裝置如圖3.33所示。頂置式凸輪軸通常利用凸輪軸承蓋的兩個端面和凸輪軸軸頸兩側(cè)的凸肩進(jìn)行軸向定位（圖3.33a）。其間的

51、間隙就是凸輪軸的最大許用軸向移動量，值一般為0.10.2mm。中置式和下置式凸輪軸的軸向定位通常采用止推板（圖3.33b）。在第一凸輪軸軸頸和凸輪軸正時齒輪之間裝有調(diào)整環(huán)5，在調(diào)整環(huán)外面又套上止推板6。止推板用螺栓固定在氣缸體前端面上。調(diào)整環(huán)、正時齒輪轂與第一凸輪軸軸頸端面緊緊靠在一起。由于調(diào)整環(huán)比止推板厚0.080.20mm，因此在止推板與凸輪軸正時齒輪轂或止推板與第一凸輪軸軸頸端面之間形成0.080.20mm的間隙，此間隙即為凸輪軸最大許用軸向移動量。欲改變凸輪軸軸向移動量，只需更換調(diào)整環(huán)的厚度即可。第三種軸向定位的方法是止推螺釘定位（圖3.33c）。在正時傳動室蓋7上與凸輪軸前端相對應(yīng)的

52、位置擰入止推螺釘9，使其端部與正時齒輪緊固螺栓8的六角頭端面相距0.10020mm時，將止推螺釘擰緊，即可實現(xiàn)凸輪軸的軸向定位。圖3.33 凸輪軸軸向定位方式1凸輪軸；2凸輪軸承蓋；3凸輪軸正時齒輪；4螺母；5調(diào)整環(huán)；6止推板；7正時齒輪室蓋；8螺栓；9止推螺釘2凸輪軸的檢修凸輪軸的損傷有凸輪工作表面磨損、擦傷和疲勞剝落；凸輪軸彎曲變形等。（1）凸輪軸彎曲的檢查。如圖3.34所示，將凸輪軸兩端軸置于平板的V形塊上，或把凸輪軸裝于車床兩頂針之間，使磁性表座上的百分表觸頭與中間軸頸表面接觸，然后緩慢轉(zhuǎn)動凸輪軸一周，百分表上讀數(shù)差值的1/2，即為凸輪軸的彎曲度。桑塔納和捷達(dá)轎車發(fā)動機凸輪軸的彎曲度極

53、限為0.03mm，富康為0.025mm。通常彎曲度值不大于0.05mm時，可以結(jié)合凸輪軸軸頸磨削加以修整；若大于0.05mm時可用冷壓法校正。圖3.34 凸輪軸彎曲檢驗1平板；2V形塊；3百分表；4凸輪軸（2）凸輪的檢修。凸輪的磨損使氣門的升程規(guī)律改變和最大升程減小，因此凸輪的最大升程減小值是凸輪檢驗分類的主要依據(jù)。當(dāng)凸輪最大升程減小值大于040mm或凸輪表面累積磨損量超過080mm時，則更換凸輪軸；當(dāng)凸輪表面累積磨損量不大于080mm時，可在凸輪軸磨床上修磨凸輪。但是，現(xiàn)代發(fā)動機凸輪軸的凸輪均為組合線型，由于加工精度極高，修理數(shù)據(jù)不易收集到，制造合格的磨削靠模困難多、成本高，目前在汽車維修企

54、業(yè)中對凸輪極少修復(fù)，一般更換凸輪軸。（3）凸輪軸軸頸的檢修。用外徑千分尺測量凸輪軸軸頸（圖3.35）。凸輪軸軸頸的圓度誤差大于0015mm，各軸頸的同軸度誤差超過O05mm時，應(yīng)按修理尺寸法進(jìn)行校正并修磨。修磨后軸頸的圓柱度公差為0005mm，以兩端軸頸的公共軸線為基準(zhǔn)，中間任一軸頸的徑向圓跳動公差為O025mm，正時齒輪軸頸與止推端面的圓跳動公差為003mm。圖3.35 測量凸輪軸軸頸磨損（4）凸輪軸間隙的檢查。凸輪軸間隙的檢查包括徑向間隙和軸向間隙。凸輪軸軸承的配合間隙超過使用限度(轎車為015mm，貨車為020mm)時，應(yīng)更換新軸承。更換軸承時應(yīng)注意：軸承與承孔的過盈量，剖分式軸承為00

55、7mm019mm；整體式軸承為005mm013mm，鋁合金氣缸體為003mm007mm。軸承內(nèi)徑與其承孔的位置順序相適應(yīng)。安裝時，應(yīng)使用專用的壓裝工具壓入，以免損壞軸承。軸承內(nèi)孔的修理有拉削、鉸削和鏜削等方法。軸頸與軸承的配合間隙一般為005mm010mm(如桑塔納發(fā)動機為006mm008mm；EQ61001型發(fā)動機為006mm012mm)。凸輪軸軸向間隙，應(yīng)按圖3.36所示進(jìn)行測量。凸輪軸軸向間隙的允許極限：貨車為0.25mm；轎車為0.15mm。貨車凸輪軸軸向間隙的是通過增減固定在氣缸體前端面上，位于凸輪軸第一道軸頸端面與正時齒輪(或鏈輪)之間的推力凸緣的厚度來調(diào)整。正常間隙約0.01mm

56、,超過使用限度應(yīng)更換加厚的推力凸緣。安裝時，推力凸緣有推力凸臺的一側(cè)應(yīng)面向正時齒輪(鏈輪)。轎車凸輪軸軸向間隙由軸承定位，如上海桑塔納轎車發(fā)動機的凸輪軸軸向限位由第一道和第五道軸承臺肩完成的，如軸向間隙大于使用限度015mm，則更換臺肩的凸輪軸軸承。圖3.36 測量凸輪軸軸向間隙（張子波90頁422）（二）挺柱挺柱的作用是將凸輪的推力傳遞給推桿或氣門桿，并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時所施加的側(cè)向力。挺柱可分為普通挺柱和液力挺柱兩種。1普通挺柱配氣機構(gòu)采用的普通挺柱有筒式和滾輪式兩種結(jié)構(gòu)型式，如圖3.37所示。大多數(shù)發(fā)動機采用筒式挺柱，筒式挺柱圓周鉆有通孔，便于筒內(nèi)收集的機油流出對挺柱底面及凸輪加以潤滑；另

57、外，由于挺柱中間為空心，其質(zhì)量可減輕。大型柴油機采用滾輪式挺柱可以顯著減少摩擦力和側(cè)向力，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，質(zhì)量較大。挺柱位于導(dǎo)向孔內(nèi)，有些發(fā)動機的導(dǎo)向孔直接在缸體或缸蓋上鏜出，也有些發(fā)動機采用可拆式挺柱導(dǎo)向體，導(dǎo)向體固定在缸體上，挺柱裝入導(dǎo)向體的導(dǎo)向孔內(nèi)。圖3.37 普通挺柱a）筒式； b）滾輪式挺柱工作時，由于受凸輪側(cè)向推力的作用，會稍有傾斜，并且由于側(cè)向推力方向是一定的，將引起挺柱與導(dǎo)管之間的單面磨損，同時挺柱與凸輪固定不變地在一處接觸，也會造成磨損不均勻。為此，挺柱在結(jié)構(gòu)上有的制成球面，而且把凸輪面制成帶錐度形狀，見圖3.38。這樣凸輪與挺柱的接觸點偏離挺柱軸線，當(dāng)挺柱被凸輪頂起上升時，接

58、觸點的摩擦力使其繞本身軸線轉(zhuǎn)動，以達(dá)到磨損均勻的目的。圖3.38 減輕底面磨損的結(jié)構(gòu)措施（工大汽車構(gòu)造111）a）挺柱軸線偏移； b）凸輪工作面呈錐形2液力挺柱由于氣門間隙的存在，發(fā)動機工作時，配氣機構(gòu)中將發(fā)生撞擊而產(chǎn)生噪聲。為解決這一矛盾，有些發(fā)動機采用了液力挺柱，見圖3.39。液力挺柱由挺柱體3、油缸4、柱塞2、單向閥5、單向閥彈簧7和柱塞彈簧8等部件組成。圖3.39 液力挺柱結(jié)構(gòu)1卡夾；2柱塞；3挺柱體；4油缸；5單向閥；6單向閥罩；7單向閥彈簧；8柱塞彈簧挺柱體是液力挺柱的基礎(chǔ)件，外圓柱面上加工有環(huán)形油槽，頂部內(nèi)側(cè)加工有鍵形油槽，中部內(nèi)圓柱面與油缸配合。油缸內(nèi)裝有柱塞，兩者存在著相對運

59、動。單向閥彈簧將單向閥壓靠在柱塞的閥座上，該彈簧還可以使挺柱頂面與凸輪輪廓線保持緊密接觸，從而消除氣門間隙。油缸與柱塞、單向閥與單向閥彈簧裝配在一起，構(gòu)成了氣門間隙補償偶件。球閥將油缸下部和柱塞上部分隔成兩個油腔。當(dāng)球閥關(guān)閉時，上部為低壓油腔，下部為高壓油腔；當(dāng)球閥打開時，上下油腔連通。發(fā)動機工作時，機油可以通過缸蓋上的主油道及專門設(shè)計的量孔、斜油孔進(jìn)入挺柱體環(huán)形油槽，再徑鍵形油孔進(jìn)入柱塞上部的低壓油腔，這樣缸蓋上主油道與液力挺柱的低壓油腔之間便形成了一個通路。液力挺柱裝在氣缸蓋上的挺柱孔內(nèi)，挺柱頂面與凸輪接觸，油缸底面則與氣門桿端接觸。液力挺柱的工作原理如圖3.40所示。當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動，凸輪的

60、升程段與挺柱頂面接觸時，挺柱在凸輪推動力作用下向下移動，高壓腔內(nèi)的機油被壓縮，單向閥在壓力差和單向閥彈簧的作用下關(guān)閉，高、低壓油腔被分隔開。由于液體的不可壓縮性，整個挺柱如同一個剛體一樣下移推開氣門并保證了氣門升程。此時挺柱體上的環(huán)形油槽已離開了氣缸蓋上的進(jìn)油位置，停止進(jìn)油。當(dāng)挺柱開始上行返回時，在彈簧向上頂壓和凸輪下壓的作用下，高壓油腔繼續(xù)封閉，液力挺柱仍可認(rèn)為是一個剛體，直至上行到凸輪處于基圓即氣門關(guān)閉時為止。此時，氣缸蓋主油道中的機油經(jīng)量油孔、斜油孔和挺柱體上的環(huán)形油槽再次進(jìn)入挺柱的低壓油腔，由于挺柱不再受凸輪推動力和氣門彈簧力的作用，高壓油腔中的機油與回位彈簧推動柱塞上行，高壓油腔的油

61、壓下降，單向閥打開，低壓油腔中的機油流入高壓油腔，使兩腔連通充滿機油。這時，液力挺柱的頂面仍然和凸輪表面緊貼，從而起到了補償氣門間隙的作用。當(dāng)氣門受熱膨脹時，柱塞和油缸作軸向相對運動，高壓油腔中機油可經(jīng)過油缸與柱塞間縫隙被擠入低壓油腔。所以使用液力挺柱時，可以不預(yù)留氣門間隙。一汽奧迪、捷達(dá)高爾夫、寶來轎車、廣本雅閣轎車及上海通用別克型轎車發(fā)動機均采用液力挺柱。圖3.40 液力挺柱工作原理1高壓油腔；2氣缸蓋上的油道；3量油孔；4斜油道；5單向閥；6低壓油腔；7鍵形槽；8凸輪軸；9挺柱體；10柱塞焊縫；11柱塞；12油缸；13單向閥彈簧；14氣缸蓋；15氣門桿3挺柱的檢修（1）普通挺柱的檢修。挺

62、柱的主要耗損是底部出現(xiàn)剝落、裂紋、擦傷、劃痕和挺柱與導(dǎo)孔配合松礦等。挺柱底部出現(xiàn)剝落、裂紋、擦傷和劃痕，應(yīng)更換新件。挺柱圓柱部分與導(dǎo)孔的配合間隙為0.030.10mm，如超過0.12mm時應(yīng)視情況更換挺柱或?qū)Э字Ъ埽b有襯套的結(jié)構(gòu)可更換襯套。更換后的襯套應(yīng)根據(jù)修理后的挺柱尺寸進(jìn)行鉸削。（2）液力挺柱的檢修。液力挺柱檢修前，應(yīng)進(jìn)行分解清洗。清洗挺柱總成，清除積炭、膠質(zhì)和油污。檢查液力挺柱頂部的磨損情況，如果磨損嚴(yán)重或出現(xiàn)溝槽，需進(jìn)行更換。檢查液力挺柱與承孔的配合間隙應(yīng)為0.010.04mm，使用極限為0.10mm。超過時應(yīng)更換液力挺柱。液力挺柱中的柱塞和油缸是一對精密偶件，其配合間隙一般不超過0.005mm。間隙過大，工作時會從間隙處滲漏機油，影響氣門升程。因此在液力挺柱清洗、檢查組裝后，應(yīng)用如圖3.41所示的液力挺柱回降測度儀檢測各個液力挺柱的泄漏回降時間是否在規(guī)定范圍內(nèi)，以確保發(fā)動機配氣機構(gòu)的正常工作。測試程序如下：先將液力挺柱侵泡在洗油中，拉出柱塞若干次，使其腔內(nèi)空氣排出。若內(nèi)部空氣排不凈，可將其分解清洗，重新裝復(fù)。把排凈空氣的挺柱放在試驗臺上，在柱塞上施加20kg壓力，使其在滑下2mm左右后，測量它的1mm滑降時間。如果測得的數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)整體更換。液力挺柱的磨損可