配气机构认识

学习情境3　配气机构的拆装与检测

●知识目标

1．了解配气机构的作用和结构形式。

2．掌握配气相位的概念。

3．掌握配气机构结构特点。

●能力目标

1．会判断发动机第一缸活塞压缩上止点位置。

2．会气门间隙的检查。

3．会运用两次调整法对气门间隙进行调整。

4．会配气相位的检查与调整。

5．会配气机构主要零部件的检测。

●任务分析

配气机构传动链长，零件多，运动方式复杂，运动规律特殊，润滑条件差，工作中易由于摩擦磨损导致运动副间隙增大从而影响发动机的性能。如何检查，必须从掌握发动机配气机构的功用、组成工作原理入手，从而找到正确的气门间隙和配气相位的调整方法。

任务3．1　配气机构认识

（1）配气机构的作用

配气机构的功用是按照发动机各个汽缸的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各汽缸的进、排气门，使可燃混合气或新鲜空气得以及时进入汽缸，并及时排除废气。

（2）配气机构的组成

现代发动机通常采用气门式配气机构，如图3．1所示。它主要由气门组和气门传动组组成。气门组主要包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管及锁片等零件。气门传动组视配气机构的结构形式不同而异，主要包括凸轮轴、挺柱、推杆及摇臂等零件。

（3）配气机构的类型

配气机构根据不同的分类方式主要有以下类型：

图3．1　配气机构工作示意图

1—凸轮轴正时齿轮；2—凸轮轴；3—挺柱；
4—推杆；5—摇臂轴座；6—摇臂轴；7—气门间隙调整螺钉及锁紧螺母；8—摇臂；9—气门锁夹；10—气门弹簧座；11—气门；12—防油罩；13—气门弹簧；14—气门导管；
15—气门座圈；16—曲轴正时齿轮

1）按气门位置分类

①气门侧置式

气门侧置式配气机构如图3．2所示。它由于进、排气阻力较大，压缩比也受到限制，在现代发动机上已很少采用。

②气门顶置式

气门顶置式配气机构如图3．3所示。它由于动力性和经济性较好，在现代发动机上广泛采用。

2）按每缸气门数分类

按每缸气门数，可分为两气门式和多气门式。

一般发动机都采用每缸两气门结构，即一个进气门和一个排气门。当汽缸直径较大，活塞速度较高时，两气门式配气机构的换气质量不良，因此，在高级汽车发动机上普遍采用多气门结构。例如，日本丰田TOYOTA2E型汽车发动机采用每缸三气门结构，广州本田雅阁F23AI型和奔驰190E2．3L型发动机采用每缸四气门结构，一汽捷达王EA113型发动机采用每缸五气门结构（3个进气门、2个排气门）。气门数目的增加，使发动机的气门横截面积增加，发动机的换气效果较好，充气效率较高，改善了发动机的动力性能、经济性和排放性能。

当采用每缸四气门时，气门排列有以下两种方案：

图3．2　气门侧置式

图3．3　气门顶置式

①同名气门排成两列

如图3．4所示，同名气门排成两列，由一根凸轮轴上的凸轮通过T形杆同时驱动两同名气门。由于两气门在气道中的位置不同，导致工作效果有一定的差异。

②同名气门排成一列

如图3．5所示，同名气门排成一列，由两根凸轮轴上的凸轮分别驱动。其结构较复杂。

图3．4　同名气门排成两列

图3．5　同名气门排成一列

3）按凸轮轴位置分类

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下置式3类，如图3．6所示。

①凸轮轴下置式（见图3．6（a））

凸轮轴下置式配气机构，凸轮轴布置在曲轴箱上，离曲轴较近，可用一对正时齿轮驱动，传动简单。但是传动路径长，影响配气准确性等缺点，在现代轿车高速发动机中已不采用。目前，在国产载货汽车和大、中型客车上还有应用。

②凸轮轴中置式（见图3．6（b））

凸轮轴中置式配气机构，凸轮轴布置在汽缸体上部汽缸一侧，故也称凸轮轴侧置式配气机构。与下置式结构相比，没有推杆，减少了配气机构的往复惯性力，适应转速较高的发动机。一般采用一对正时齿轮加上一个中间齿轮（惰轮）进行传动。

③凸轮轴上置式（见图3．6（c））

凸轮轴上置式配气机构，凸轮轴布置在汽缸盖上，通过摇臂或凸轮直接驱动气门的开启和关闭。这种传动机构没有推杆等运动零件，配气机构的往复惯性力大大减小，特别适合现代高速汽车发动机。由于凸轮轴与曲轴较远，一般采用同步齿形带或链条传动。

图3．6　凸轮轴的位置

任务3．2　配气机构拆装

配气机构的性能，对发动机的性能有重要影响。一般来说，充气效率越高，表明进入汽缸的可燃混合气或新鲜空气越多，发动机的功率就越大。影响发动机充气效率的因素很多，如发动机压缩比、进气压力及温度、进气阻力、配气相位及配气机构的密封性等。配气机构在工作过程中，由于气门、凸轮轴等零件的磨损，可能造成配气机构密封不严和配气相位的改变，从而影响充气效率，使发动机的功率下降，甚至使发动机不能启动。因此，在出现以上情况时，需要对发动机配气机构进行拆检和重新装配。下面以四缸汽车发动机为例。

3．2．1　配气机构的拆卸

（1）拆卸步骤

将发动机固定在翻转架上。

检查发动机飞轮、正时齿轮标记，如无标记或标识不清，应做出相应的装配记号，并将第一缸置于压缩上止点。

拧松发动机张紧器固定螺母，使正时皮带张紧器处于自由状态，并取下正时皮带。

按照螺母的松动原则，拆下发动机机体上附件，如进气歧管、排气歧管等零件，并观察是否有垫片。

图3．7　螺栓拧松顺序

按照螺钉的松动原则（由两边到中间交叉进行），拆下气门室盖罩。

按照螺钉的松动原则（由两边到中间交叉进行）分2～3次松动汽缸盖的固定螺栓（见图3．7），取下汽缸盖和汽缸垫。

用等高木块把汽缸盖支承好。

先松第1，3，5凸轮轴盖固定螺母，再按对角交替松开第2，4凸轮轴盖固定螺母，拆下凸轮轴盖，按顺序摆放。

图3．8　气门的拆卸

拆下凸轮轴和挺住。

用气门专用拆装钳压住气门弹簧座，并压下弹簧，取出气门锁片，如图3．8所示。

松开气门拆装钳，拆下气门弹簧座和气门弹簧。

取下气门，并做标记。

重复第⑩、〇11、〇12步，拆下其他气门。

注意：拆下的零件一律不准落地，并按顺序摆放。

（2）配气机构的安装

安装时按拆卸的相反次序依次安装，但要注意以下问题：

安装时应对所有零件进行清洁。

安装气门和凸轮轴时，应用机油对气门和凸轮轴轴颈和轴承进行润滑。

橡胶件为一次性零件，需更换新件。

凸轮轴安装好后，应检查凸轮轴轴向间隙。

图3．9　螺栓的拧紧顺序

气门与气门座是成对研磨的，安装时不得互换。

安装汽缸垫时，检查汽缸垫的类型是否需要更换，以及汽缸垫的安装方向。

安装汽缸盖时，螺钉的拧紧应从中间到两边交叉进行，分2～3次拧紧（见图3．9），最后一次拧到规定力矩。

3．2．2　配气机构主要结构部件

（1）气门组

气门组主要包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧及锁片等零件，如图3．10所示。

图3．10　气门组

1）气门

气门分为进气门和排气门两种。其结构基本相同，由头部和杆部组成，如图3．11所示。为了增加进气量，进气门头部直径一般比排气门大，气门头部与气门座接触的圆锥面为工作面，称为气门的密封锥面。其角度通常为45°，有的发动机进气门锥角为30°。气门杆部为圆柱形，在尾端处设有环形或锁销孔，以固定弹簧座，如图3．12所示。

图3．11　气门结构

1—气门顶面；2—气门锥面；3—气门锥角；
4—气门锁夹槽；5—气门尾部端面

2）气门座

汽缸盖的进、排气道与气门锥面相贴合的部位称为气门座。它与气门锥面紧密贴合以密封汽缸，同时接受气门头部传来的热量，上直接镗出，但大多数发动机的气门座是用耐起到对气门散热的作用。气门座可在汽缸盖热合金钢单独制成座圈，称气门座圈（见图3．13），压入汽缸盖中，以提高使用寿命和便于维修更换。其缺点是导热性差，加工精度高，在工作时座圈可能因加工精度差造成脱落，造成重大事故。

为保证气门座与气门的密封性，气门座上加工有与气门相适应的锥角和锥面，气门座的锥角由3部分组成，如图3．14所示。其中，45°（30°）的锥面与气门密封锥面贴合。要求密封锥面的贴合宽度b为1～2．5 mm，以保证一定的座合压力，使密封可靠，同时又有一定的导热面积。

图3．12　弹簧座的固定

图3．13　气门座圈

有些发动机的气门锥角比气门座锥角小0．5°～1°，该角称为密封干涉角，如图3．15所示。密封干涉角有利于磨合期加速磨合。磨合期结束，干涉角逐渐消失，恢复了全锥面接触。

图3．14　气门座锥角

图3．15　气门密封干涉角

3）气门导管

气门导管是对气门在工作时进行导向，以保证气门与气门座之间的正确配合与开闭。将气门杆的热量传递给汽缸盖。为了改善润滑气门导管多用灰铸铁、球墨铸铁或粉末冶金制成。气门导管与汽缸盖上的气门导管孔为过盈配合，以避免松脱，有的发动机还采用卡环对导管进行定位，如图3．16所示。

气门杆部与气门导管孔在冷态时，留有0．05～0．12 mm的间隙，使气门能在导管中自由运动，适量的配气机构飞溅出来的润滑油由此间隙对气门杆和气门导管进行润滑。该间隙过小，会导致气门杆受热膨胀与气门导管卡死；间隙过大，会使机油进入燃烧室燃烧，产生积炭，加剧活塞、汽缸和气门磨损，增加润滑油消耗，同时造成排气冒蓝烟。为了防止过多的润滑油进入燃烧室，很多发动机在气门导管上安装有橡胶油封。

图3．16　气门导管及卡环定位

1—气门导管；2—卡环；
3—汽缸盖；4—气门座圈

4）气门弹簧

气门弹簧的作用是保证气门及时关闭和紧密贴合，同时防止气门在发动机振动时发生跳动而破坏密封；在气门开启时，保证气门不因运动惯性而脱离凸轮。气门弹簧的一端支承在汽缸盖或汽缸体上，另一端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。

气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，如图3．17（a）所示。发动机装一根气门弹簧时，可采用变螺距弹簧（见图3．17（b）），以防止共振。现在高速发动机大多采用两根弹簧的结构（见图3．17（c）），弹簧内、外直径不同，旋向不同，它们同心安装在气门导管的外面，不仅可提高弹簧的工作可靠性，防止共振的产生，还可以降低发动机的高度，而且当一根弹簧折断时，另一根还能继续维持工作，不致使气门落入汽缸中。

图3．17　气门弹簧

（2）气门传动组

气门传动组主要包括凸轮轴、挺柱、推杆及摇臂等零件。作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，并保证有足够的开度。

1）凸轮轴

凸轮轴如图3．18所示。它是一根带有进、排气凸轮的长轴。当凸轮轴旋转时，用以保证各缸进、排气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭。凸轮的轮廓决定了气门升程、气门开闭的持续时间和运动规律。凸轮磨损，直接影响到气门开闭特性和发动机的动力经济等性能。凸轮上还加工有支承轴颈，用于安装衬套及支承凸轮轴。凸轮轴一般用优质钢模锻而成，也有采用合金铸铁或球墨铸铁铸造的。凸轮和轴颈表面经热处理后精磨，所以具有足够的硬度和耐磨性。

图3．18　凸轮轴

1—正时齿轮；2—轴颈；3—衬套；4—偏心轮；5—斜齿轮；6—凸轮

对于下置凸轮轴，还加工有驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮和驱动汽油泵的偏心轮。凸轮轴由安装在前端的正时齿轮驱动。曲轴每旋转两圈，凸轮轴转一圈，每个汽缸要进行一次进气和排气，且各缸进气或排气间隔相等。为了防止凸轮轴轴向窜动，需要进行轴向定位。常见的定位装置如图3．19所示。止推片5安装在正时齿轮1和凸轮轴第一轴颈之间，且留有一定间隙。调整调节环4的厚度，可控制其轴向间隙大小。

图3．19　凸轮轴轴向定位

1—正时齿轮；2—正时齿轮轮毂；3—定位螺母；4—调节环；5—止推片；6—螺钉

2）挺柱

作用是将凸轮的推力传给推杆或气门，承受凸轮旋转时传来的切向力，并传给发动机机体。

常用的有菌形挺柱、筒式挺柱和滚轮式挺柱（见图3．20）。挺柱工作时，挺柱的底面与凸轮滑动摩擦，圆柱面与挺柱导向孔滑动摩擦，受到的摩擦力都很大。为了减小这种单面摩擦及磨损，一般采取以下方法：

①将挺柱工作面制成球面。这样可使挺柱在工作时绕其中心线稍有转动，达到磨损均匀的目的。

图3．20　挺柱的形式

②挺柱相对凸轮偏心安置。工作时，挺柱可绕其中心线稍作转动。

③挺柱外表面做成桶形，与凸轮接触的表面镶有耐磨材料或放入耐磨垫片。当挺柱在座孔中歪斜时，由于它的定位作用，仍可保证凸轮型面全宽与挺柱表面相接触，从而减小接触应力，并使磨损均匀。

有些发动机为了减小噪声，采用液压挺柱。液压挺柱的结构随气门的驱动方式不同而有所区别，但其工作原理基本相似，以大众汽车采用的倒置液压挺柱为例说明其结构和工作原理，如图3．21所示。挺柱体9由上盖和圆筒焊接成一体，可在汽缸盖14的挺柱体孔中上下运动。油缸12的内孔和外圆都经过精加工研磨，外圆与挺柱内导向孔相配合，内孔则与柱塞11配合，两者都可以相对运动。油缸底部装有一个补偿弹簧13，把球阀5压靠在柱塞的阀座上，它还可使挺柱顶面和凸轮表面保持紧密接触，以消除气门间隙。当球阀关闭柱塞中间孔时，可将挺柱分成两个油腔，即上部的低压油腔6和下部的高压油腔1；球阀开启后，则形成一个通腔。当圆筒挺柱体9上的环形油槽与缸盖上的斜油孔4对齐时（图3．21中位置），发动机润滑系中的机油经斜油孔4和环形油槽流入低压油腔6。位于挺柱体背面上的键形槽7可将机油引入柱塞上方的低压油腔。

液力挺柱的工作原理如图3．22所示。在气门打开的过程中（见图3．22（a）），凸轮2推动挺柱体5和柱塞4下移，而油缸9受到气门弹簧的阻力不能立即下移，致使高压油腔6的容积变小，油液被压缩，油压升高，加上补偿弹簧8的推力使球阀紧压在阀座上。于是，高低压油腔被球阀分隔开。由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个形状不变的刚体一样，下移推开气门并保证了气门应达到的升程。虽然在此期间，高压油腔会有少量机油从柱塞4和油缸9之间的间隙处漏入低压油腔，使凸轮和气门杆间的挺柱长度稍有缩短，但不会影响气门的正常打开。此时，挺柱上的环形油槽已和缸盖上的斜油孔错开，低压油腔进油道被切断，停止了进油。

在气门关闭的过程中（见图3．22（b）），气门弹簧推动气门及挺柱上移，由于仍受到凸轮和气门杆上、下两方面的顶压，高压油腔仍保持高压，球阀仍处于关闭状态，液力挺柱仍相当于一个尺寸不变的刚体，直至气门落座关闭为止。

气门关闭以后（见图3．22（c）），补偿弹簧将柱塞和挺柱体继续向上推移一个微小的行程，以补偿因油液泄漏而缩短的那一段挺柱长度。与此同时，挺柱体上的环形油槽与汽缸盖上的斜油孔对齐，球阀打开，润滑系的油液经低压油腔进入高压油腔内，补充高压油腔中泄漏掉的油液。

图3．21　液压挺柱

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—补偿弹簧；14—汽缸盖；15—气门杆

图3．22　液压挺柱的工作原理

1—凸轮轴；2—凸轮；3—低压油腔；4—柱塞；5—挺柱体；6—高压油腔；7—气门；8—补偿弹簧；9—油缸；10—球阀

在气门受热膨胀伸长时，向上挤压油缸，高压油腔中的油通过柱塞与油缸之间的间隙向低压油腔泄漏一部分，油缸相对于柱塞上移，从而使挺柱自动缩短，保证气门关闭严密。当气门冷却收缩时，补偿弹簧将油缸向下推动，挺柱自动伸长，保证不出现气门间隙。

采用液压挺柱消除了配气机构中的间隙，减小了各零件的冲击和噪声。同时，凸轮轮廓可设计得陡一些，以便气门开启和关闭得更快，减小进、排气阻力，改善发动机的换气，提高发动机的性能，特别是高速性能。但液压挺柱结构复杂，加工精度要求较高。

任务3．3　气门间隙的检查与调整

气门间隙是指发动机在冷态及气门关闭时，气门与传动机构之间的间隙，如图3．23所示。其作用是为气门及传动组件工作时留有受热膨胀的余地。

图3．23　气门间隙

1—摇臂；2—气门间隙调整螺钉；3—锁紧螺母

气门间隙的大小根车型有关，一般由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时，进气门的间隙为0．20～0．3 mm，排气门的间隙为0．25～0．35 mm。气门间隙过小，发动机在热态下可能关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至烧坏气门。气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门与气门座之间撞击声增大，并加速磨损。同时，也会使气门开启的延续角度变小，汽缸的充气及排气情况变坏。发动机工作中，由于气门、驱动机构及传动机构零件磨损，会导致气门间隙产生变化，因此，设有气门间隙调整螺钉或调整垫片等气门间隙调整装置，应注意检查调整。现代高级轿车多采用了液压挺柱，则无须调整气门间隙。

3．3．1　气门间隙的检查

气门间隙的检查必须在发动机处于冷态及气门处于关闭状态时进行。通常用厚薄规检查，其步骤如下：

①拆下气门室盖罩。

②转动曲轴，使被测汽缸活塞处于压缩上止点位置。

③用组合成不同厚度厚薄规塞入气门间隙处，来回拖动，当感觉稍有阻力时，厚薄规的厚度即为该气门的间隙值，如图3．24所示。

图3．24　气门间隙的检查

④将该值与标准气门间隙值比较，在范围内，不需调整；偏大或偏小则都应调整。

3．3．2　气门间隙的调整

气门间隙的调整必须在发动机处于冷态及气门处于关闭状态时进行。常见的有逐缸调整法和两次调整法。

（1）逐缸调整法

逐缸调整法是根据发动机的做功顺序，逐次找到发动机每个汽缸的压缩上止点后，并调整次缸的进、排气门气门间隙。其步骤如下：

①拆下气门室盖罩，及其他所需拆下的零件。

图3．25　气门间隙的调整

②找到发动机点火正时标记。

③转动曲轴，将第一缸活塞调整到压缩上止点位置，用扳手和螺丝刀分别松开进、排气门的锁紧螺母和调整螺钉，将标准厚度的厚薄规插入气门间隙处，用螺丝刀转动调整螺钉，直到厚薄规能在气门间隙处来回拖动，并稍有阻力时为止，拧紧锁紧螺母，如图3．25所示。

④转动曲轴180°（四缸发动机），按照发动机的做功顺序，依次调整其他三缸的进、排气门间隙，且符合规定要求。

⑤按照气门间隙检查的要求，复查所有汽缸的进、排气门的气门间隙。若有不符合要求的，则需重新调整后再复查；若都符合要求，则装上气门室盖罩及其他拆下的零件。

⑥清洁所有工具，并回位。

（2）两次调整法

两次调整法是根据配气机构的进、排气门的排列规律及发动机的做功顺序，转动曲轴使发动机第一缸处于压缩上止点位置时，可检查调整发动机一半汽缸的气门间隙，再转动曲轴一周（360°），可检查调整发动机剩余一半汽缸的气门间隙。在实际工作中，两次调整法可按照“双排不进”的原则进行，如图3．26所示。其步骤如下：

图3．26　“双排不进”法

①拆下气门室盖罩，及其他所需拆下的零件。

②找到发动机点火正时标记。

③转动曲轴，将第一缸活塞调整到压缩上止点位置，按照“双排不进”的原则检查调整可调气门。

④转动曲轴一周，检查调整剩余气门的间隙。

⑤同样，按照“双排不进”的原则，复查所有的气门间隙。若有不符合要求的，则需重新调整后再复查；若都符合要求，则装上气门室盖罩及其他拆下的零件。

⑥清洁所有工具，并回位。

任务3．4　配气相位的检查与调整

3．4．1　配气相位概述

图3．27　配气相位图

配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启持续时间。通常配气相位用曲轴转角的环形图表示，即配气相位图，如图3．27所示。

发动机在工作时，换气过程要做到“进饱排净”，可提高充气效率，有利燃料的燃烧，可增大发动机发出的功率。实际上现代发动机的转速较高，每一行程的时间很短，如当发动机转速在6 000 r／min时，一个行程的时间仅有0．005 s，进气和排气时间非常短暂。此外，进排气门的开启和关闭都需要一个过程，故理论上的气门在活塞上下止点开启和关闭气门会造成发动机进气不足和排气不净。为了达到“进饱排净”的效果，现代发动机采取了很多措施，如从结构上尽量减小气体流动阻力，增大气体流通截面等。但通过使发动机进排气门适当早开晚关，以增加发动机进排气时间，是所有发动机普遍采用的措施。

（1）进气提前角α

从进气门开始开启时刻到活塞到达上止点位置所对应的曲轴转角称为进气提前角，用α表示。α角—般为10°～30°。

（2）进气滞后角β

从活塞到达下止点至进气门完全关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角，用β来表示。β角一般为40°～80°。

（3）排气提前角γ

从排气门开始开启时刻到活塞到达下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ来表示。γ角一般为40°～80°。

（4）排气滞后角δ

从活塞到达上止点至排气门完全关闭所对应的曲轴转角称为排气滞后角，用δ来表示，δ角一般为10°～30°。

（5）气门重叠角

由于进、排气门的早开和晚关，就会有一段时间内进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门叠开。进、排气门同时开启时所对应的曲轴转角，称为气门重叠角。

发动机的配气相位根结构、转速等因素有关。最佳的配气相位角根据发动机性能要求，通过反复试验确定的。在使用中，由于配气机构零部件磨损、变形或安装调整不当，会使配气相位发生变化，应定期进行检查调整。

3．4．2　配气相位的检查

以发动机第一缸进气提前角为例。

①检查与调整汽缸的气门间隙，使其符合规定要求。方法同前。

②转动曲轴，使发动机第一缸活塞处于排气上止点位置。

③将百分表测量头垂直接触进气门弹簧座上平面上，并压缩2 mm。

④逆时针转动曲轴，并观察百分表表针的读数，当曲轴在转动的同时，表针读数不再变化时，停止转动曲轴，观察飞轮的读数，即为进气提前角。

⑤装上气门室盖罩及其他拆下的零件，清洁所有工具，并回位。

3．4．3　配气相位的调整

配气相位的调整比较复杂，要根据引起配气相位产生误差的因素和误差的情形，采取相应的调整措施。

①若配气相位的误差较小，且是个别气门的情形，可采用调整气门间隙的方法解决。

②若各缸配气相位都产生了误差，且大小不一。这种情形多为凸轮轴变形或凸轮严重磨损所致，一般应修磨或更换凸轮轴。

③若各缸配气相位都朝一个方向变化。这种情形可根据偏差的大小采取如下措施：

a．偏移凸轮轴键。

b．当正时齿轮为斜齿轮时，轴向移动正时齿轮。

c．偏移正时齿轮键。

d．更换凸轮轴。

任务3．5　配气机构主要零部件的检测

3．5．1　凸轮轴

（1）凸轮轴常见损伤

①工作面擦伤。

②正时齿轮、键槽、轴颈、偏心轮及凸轮等异常磨损。

③凸轮轴变形。

（2）凸轮轴的检查

1）凸轮轴外观检查

将凸轮轴清洁干净，检查凸轮轴工作面是否有擦伤、裂痕、烧蚀，键槽是否有磨损或扭曲。如有上述现象，则应更换凸轮轴。

2）凸轮轴磨损检查

凸轮轴轴颈、凸轮、偏心轮的磨损可用外径千分尺测量其尺寸，与标准值比较可确定其磨损程度。凸轮轴轴颈可用外径千分尺直接测量，如图3．28（a）所示。凸轮可用外径千分尺测量凸轮的高度H来判断，如图3．28（b）所示。如果被测凸轮高度H小于使用限度，更换凸轮轴。对于机械式驱动汽油泵，汽油泵驱动偏心轮的磨损也可使用外径千分尺通过测量其偏心方向上的高度来判断。如测量值小于使用极限值时，更换凸轮轴。

3）凸轮轴变形检查

将V形铁置于平板上，将凸轮轴置于V形铁上。如图3．29所示，使用百分表测量凸轮轴中间支承的径向圆跳动。轻轻地回转凸轮轴一周，百分表指针的读数差即为凸轮轴的径向圆跳动值。若测量值超过极限值，则应进行冷压校正或更换凸轮轴。凸轮轴校直后，其径向圆跳动应不大于规定值。

图3．28　凸轮轴磨损检查

图3．29　凸轮轴变形检查

3．5．2　气门弹簧

（1）气门弹簧常见损伤

气门弹簧在交变载荷作用下，其常见损伤有弯曲变形、张力减弱、裂纹、端面不平，甚至断裂。

（2）气门弹簧的检查

1）气门弹簧垂直度检查

将气门弹簧垂直放在平板上，并将底部靠在直角尺上，用塞尺或游标卡尺测量气门弹簧顶部与直角尺的间隙Δ，如图3．30所示。

2）气门弹簧自由长度检查

通常用游标卡尺检查气门弹簧的自由长度。如偏差超过规定值，则应更换，如图3．31所示。

3）气门弹簧张力检查

用弹簧检测仪检查气门弹簧在规定长度时弹簧张力，并与规定值比较，如偏差超过规定值，则应更换，如图3．32所示。

图3．30　气门弹簧垂直度检查

图3．31　气门弹簧自由长度检查

3．5．3　气门

（1）气门常见损伤

由于气门在工作时受高温、高压气体的冲击和冲击负荷。气门有以下常见损伤。容易烧蚀和磨损。气门与气门座圈的工作斜面，由于气门不停的开启和关闭，相互撞击、敲打，受着反复的冲击负荷，引起工作斜面的磨损、起槽、出现斑点及凹陷。

①杆身弯曲。

②杆和端面磨损。

③工作面磨损和烧蚀。

（2）气门检查

1）气门外观检查

将气门清洁干净，检查气门表面是否有明显裂纹、烧蚀、破损以及气门工作锥面是否有烧伤和偏磨。

2）气门杆弯曲检测

图3．32　气门弹簧张力检查

将气门平放在平板上相距100 mm的两个V形块上，用百分表A，B分别测量工作面和气门杆身，如图3．33所示。百分表A的测量触头垂直抵压在气门的工作锥面上，百分表B的测量触头垂直抵压在气门杆的中部，然后转动气门杆一圈，百分表A，B所指示的最大值与最小值之差的1／2，即为气门工作锥面和气门杆的径向圆跳动。再与规定值比较，如偏差超过规定值，则应校正或更换。

3）气门杆磨损检测

用外径千分尺测量气门杆身的上、中、下3个截面，且测量位置应相互垂直分别测量。与杆尾端部尚未磨损部位的尺寸进行对比，得出磨损量和圆柱度误差，如图3．34所示。如偏差超过规定值，则应更换。

图3．33　凸轮轴变形检查

图3．34　气门杆磨损检查

1—工作面角度；2—接触面；3—边缘厚度

●思考题

1．试比较凸轮轴下置式、中置式和上置式配气机构的优缺点及其各自的应用范围。

2．进、排气门为什么要早开晚关？

3．为什么在采用机械挺柱的配气机构中要预留气门间隙？怎样调整气门间隙？为什么采用液力挺柱或气门间隙补偿器的配气机构可实现零气门间隙？

4．如何根据凸轮轴判定发动机工作顺序？

5．如何确定异名凸轮的相对角位置？

6．试述两种可变配气定时机构的工作原理及其各自的优缺点。

●实作题

实训1：配气机构的拆装

1）实训的目的与要求

①熟悉顶置气门式配气机构的组成，气门组和气门传动组各主要机件的构造、作用与装配关系。

②掌握正确的拆装步骤、方法和要求。

2）实训内容

①桑塔纳发动机配气机构的拆装。

②EQ6100-1型发动机配气机构的拆装。

3）实训设备及工具与量具

①桑塔纳轿车发动机3台，EQ6100-1型发动机3台。

②常用工具和专用工具各3套。

③发动机拆装翻转架或拆装工作台3套。

④其他（清洗用料、搁架等）若干。

实训2：气门间隙的检查与调整

1）实训的目的与要求

①熟悉气门间隙两次调整法。

②熟悉气门间隙的检查、调整方法及步骤。

2）实训内容

气门间隙检查和调整。

3）实训设备及工具与量具

①四缸或六缸发动机3台。

②塞尺3把。

③摇手柄、扳手、螺丝刀等工具若干。