1.3　配气机构

1-59　配气机构有何功用？

配气机构的功用是按照发动机的工作需要，定时开启或关闭进气门、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。

1-60　配气机构由哪几部分组成？各部分包括哪些零件？

发动机配气机构的基本组成可分为两部分，即气门组和气门传动组。主要零件如图1-22所示。

气门组的组成与配气机构的形式基本无关而大致相同，主要零件包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管等。

气门传动组包括驱动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式不同而异，主要零件包括正时齿轮（或正时链轮和链条，或正时带轮和传动带）、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。

1-61　配气机构简单的工作原理如何？

发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺杆和推杆推动摇臂绕摇臂轴摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，并使气门弹簧进一步压缩。当凸轮的顶点转过挺杆后，便逐渐减小了对挺杆的推力，气门在其弹簧弹力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭。

为防止发动机工作中，配气机构零件受热膨胀而导致气门关闭不严，摇臂与气门尾端有一定的间隙（气门间隙）。在装有液力挺杆的配气机构中，不需留气门间隙。

由于四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转2圈，而各缸只进、排气1次，也即凸轮轴只需转1圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。

1-62　配气机构的类型有哪些？

发动机配气机构形式多种多样，其主要区别在于气门布置形式和数量、凸轮轴布置形式和驱动方式。

现代汽车发动机一般采用顶置气门式配气机构，即气门安装在燃烧室的顶部。每个气缸一般安装2～5个气门，气门一般沿发动机纵向排成一列或两列。凸轮轴的驱动方式有齿轮传动、链传动和带传动三种。配气机构通常按凸轮轴的安装位置分为下置凸轮轴式、侧置凸轮轴式和顶置凸轮轴式三种类型。

1-63　什么是配气相位？

实际发动机的工作中，为使进气充分、排气干净，进气门和排气门均存在早开晚关的情况，进气门和排气门的开启持续时间也大于180°曲轴转角。发动机进气门、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间，称为配气相位，通常用曲轴转角来表示。

配气相位对发动机性能有很大影响，即使同一台发动机，随转速的不同，对配气相位的要求也不同，转速提高时，要求气门提前开启角和迟后关闭角增大，反之则要求减小。

1-64　什么是可变配气相位控制机构？

目前，汽车发动机一般都是根据性能的要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，在装配时，对正凸轮轴驱动装置中的正时标记，即可保证已确定的配气相位。在发动机使用中，已确定的配气相位是不能改变的。自然发动机性能只有在某一常用转速下最好，而在其他转速下工作时，发动机的性能较差。为解决上述问题，在有些汽车发动机上采用了可变配气相位控制机构。

由于进气门配气相位对发动机性能的影响比排气门大，所以各种发动机装用的可变配气相位控制机构一般只控制进气门配气相位，以免使配气机构过于复杂。此外，配气相位取决于凸轮的形状及凸轮轴与曲轴的相对位置，在发动机工作中，变换驱动凸轮或改变凸轮轴与曲轴相对位置，均可实现配气相位的调节。

1-65　气门如何拆装？

拆装气门时，必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧，如图1-23所示，然后拆下或装上气门锁片或锁销，并慢慢放松气门弹簧即可。

拆下的气门，必须作好标记并按顺序摆放，以免破坏气门与气门座及气门导管的配合。气门锁片或锁销很小，应注意不要丢失。

▲1-66　气门杆弯曲应如何检查与修理？

气门杆弯曲变形可按图1-24所示进行检查，若弯曲变形超过允许极限，应校正或更换气门。气门杆弯曲应在压床上进行冷压校正，方法是使弯曲拱面向上，用压床使其产生反变形，校压量一般为实际弯曲变形量的10倍，保持2min。气门杆的弯曲变形量用直线度误差表示，一般应不大于0.03mm。

▲1-67　气门磨损和烧蚀应如何检查与修理？

气门磨损情况可通过测量图1-25所示的各尺寸进行检查，若测得尺寸不符合规定，应更换气门。

A—气门头部直径；B—气门总长度；C—气门杆直径；D—气门头部厚度

气门密封锥面有轻微斑痕、沟槽或烧蚀，可在专用气门光磨机上进行光磨修理。光磨的气门可与气门座之间有0.5°～1.0°的气门密封干涉角，如图1-26所示，这样有利于气门与气门座磨合。修理后的气门尺寸应符合规定，修理气门后还应铰修气门座，并进行气门研磨。气门密封锥面斑痕、沟槽或烧蚀严重时，应更换气门。

1—气门；2—气门座

▲1-68　气门座应如何铰修？

发动机工作时，气门座承受高温和气门落座时的冲击，经常出现工作锥面烧蚀、变宽或与气门接触环带断线等故障，一般可通过铰削和研磨进行修理。

气门座的铰削通常用气门座铰刀进行手工加工。气门座铰刀是由多只不同直径、不同锥角的铰刀组成，如图1-27所示。

气门座一般应先粗铰后精铰，铰削方法如下。

（1）修理气门座前，应检查气门导管，若不符合要求应先更换或修理气门导管，以便保证气门座与气门导管的中心线重合。

（2）按气门头部直径和气门座各锥面角度选择一组合适的气门座铰刀。按气门导管内径选择合适的气门座铰刀杆，铰刀杆插入气门导管应转动灵活而不松旷。

（3）先用45°（或30°）的粗铰刀加工气门座工作锥面，直到全部露出金属光泽。

铰削时，两手握住手柄垂直向下用力，并只作顺时针方向转动，不允许倒转或只在小范围内转动。

（4）用修理好的气门或新气门进行试配，根据气门密封锥面接触环带的位置和宽度进行铰削修正。若接触环带偏向气门杆部，应用75°的铰刀修正；若接触环带偏向气门顶部，应用15°的铰刀修正。铰削好的气门座工作面宽度应符合规定，接触环带应处在气门密封锥面中部偏气门顶的位置。

（5）最后用45°的细铰刀精铰气门座工作锥面，并在铰刀下面垫上细砂布修磨。

◇1-69　怎样更换气门座圈？

气门座损坏、严重烧蚀、松动或下沉2mm（指测量的气门顶部下沉量）以上，应更换气门座圈。若气门座是在气缸盖上直接加工的，则必须更换气缸盖。

更换气门座圈时，对铝合金气缸盖不可用撬动方法拆卸旧气门座圈，用镗削加工方法将旧气门座圈镗削只剩一薄层，可很容易地拆下旧气门座圈；也可将一合适的旧气门焊接到旧气门座圈上，然后敲击气门杆拆下旧气门座圈。

安装新座圈前，应对座孔加工，使新气门座圈与座孔的过盈配合量为0.08～0.12mm。安装新座圈时，应将气门座圈放在固体二氧化碳（干冰）或液态氮中冷却使其冷缩，然后再将气门座圈敲入座孔。

▲1-70　气门导管磨损应如何检查与修理？

气门导管磨损后会使其与气门杆的配合间隙增大，导致气门工作时摆动，关闭不严。

气门导管的磨损情况可通过测量气门导管与气门杆配合间隙间接检查，配合间隙的检查有两种方法，一种是直接测量气门导管内径和气门杆直径，并计算其配合间隙；另一种是如图1-28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。

气门导管与气门杆配合间隙若超过允许极限时，可换用一个新气门进行检查，根据测量结果视情况确定更换气门或气门导管，必要时两者一起更换。

◇1-71　怎样更换气门导管？

更换气门导管时，应用冲子和锤子将气门导管按规定方向（一般为气缸盖上方）拆出旧气门导管；如果旧气门导管装有限位卡环，拆卸前应先将其露出气门导管孔的部分敲断。此外，对于铝合金气缸盖，拆卸旧气门导管前还应加热气缸盖，以免气缸盖裂损。

拆下旧气门导管后，应根据新导管外径适当铰削气门导管孔，使其气门导管与气门导管孔有适当的过盈量，一般为0.015～0.065mm。

安装新气门导管前，应先用60～80℃的热水或喷灯加热气缸盖，然后用冲子和锤子将新气门导管敲入气门导管孔，气门导管伸出进、排气道的高度应符合规定。气门导管安装好后，应铰削气门导管内孔，使气门导管与气门杆配合间隙符合标准。

△1-72　怎样检查气门弹簧？

气门弹簧常见故障是由于长期受压缩，产生塑性变形而导致自由长度变短、弹力减弱、簧身歪斜，严重时可能出现弹簧折断。对气门弹簧的检查主要是观察有无裂纹或折断，测量弹簧自由长度和垂直度，测量弹簧弹力。气门弹簧不能维修，必要时只能更换。

气门弹簧的自由长度可用卡尺进行测量。气门弹簧垂直度的检查如图1-29所示，气门弹簧的垂直度一般应不大于1.5～2.0mm。若气门弹簧的自由长度或垂直度不符合标准，应更换气门弹簧。

气门弹簧的弹力应在专用弹簧检验仪上进行检查，如图1-30所示，用检验仪对气门弹簧施加压力，在规定压力下的气门弹簧高度（或规定气门弹簧高度下的压力）应符合标准，否则应更换气门弹簧。

1—弹簧检验仪；2—气门弹簧

△1-73　凸轮轴轴向间隙如何检查与调整？

凸轮轴轴向间隙的检查如图1-31所示，拆下气门传动组其他零件后，用百分表测头抵在凸轮轴端，前后推拉凸轮轴，百分表指针的摆动量即为凸轮轴轴向间隙。

凸轮轴轴向间隙若超过允许极限，可减小隔圈的厚度或更换止推凸缘。

▲1-74　凸轮轴弯曲如何检查与修理？

检查凸轮轴弯曲变形可用其两端轴颈外圆或两端的中心孔作基准，测量中间一道轴颈的径向圆跳动量，如图1-32所示。凸轮轴径向圆跳动量一般为0.01～0.03mm，允许极限一般为0.05～0.10mm。若超过极限值，可对凸轮轴进行冷压校正，必要时应更换。

△1-75　凸轮磨损如何检查？

凸轮的常见故障有表面磨损、擦伤和麻点剥落等，其中以磨损最为常见。凸轮的磨损是不均匀的，一般凸轮的顶尖附近磨损较严重。凸轮磨损后，凸轮高度减小，会使气门的最大升程减小，影响发动机工作时的进排气阻力。因此，凸轮的磨损程度可通过测量凸轮的高度（H）或凸轮升程（h）来检查，凸轮的高度（H）和升程（h）如图1-33所示。

凸轮高度可用外径千分尺或游标卡尺测量，凸轮升程为凸轮高度与基圆直径之差。凸轮高度或升程若超过允许极限，应更换凸轮轴。

▲1-76　凸轮轴轴颈及轴承磨损如何检查与修理？

凸轮轴轴颈及轴承的磨损情况可通过测量其配合间隙来检查，凸轮轴轴颈与轴承配合间隙可参照曲轴轴承间隙测量方法进行测量。凸轮轴轴颈与凸轮轴轴承的配合间隙一般为0.02～0.10mm，允许极限一般为0.10～0.20mm。

有些发动机的凸轮轴轴颈允许修磨，当凸轮轴轴颈与凸轮轴轴承配合间隙超过允许极限时，可磨削凸轮轴轴颈，并选配同级修理尺寸的凸轮轴轴承。

多数发动机凸轮轴轴颈和轴承无修理尺寸，当轴颈与轴承的配合间隙超过其允许极限时，必须更换凸轮轴或凸轮轴轴承，必要时两者一起更换。对无凸轮轴轴承的，若凸轮轴座孔磨损严重，只能更换气缸体或气缸盖。

△1-77　如何检查正时链传动装置？

正时链传动装置常见故障是链轮磨损或正时链变长，严重时会产生噪声和改变气门开闭时刻。因此，在发动机维修时，应检查链轮的磨损和正时链伸长情况。

为便于检查链轮磨损情况，可将新正时链扣于链轮上，并环绕其一周拉紧，用游标卡尺测量直径，若小于极限直径应更换新件。

检查正时链伸长情况时，可测量正时链的全长或规定链节数的长度。测量正时链长度时，为使测量准确，应将正时链拉直后再用游标卡尺测量。

△1-78　如何检查同步带、同步带轮？

同步带的使用寿命一般厂家推荐为32000～96000km。检查同步带时，若发现有如图1-34所示的缺陷之一，必须更换同步带。

凸轮轴或曲轴同步带轮的常见故障是磨损，可用卡尺测量同步带轮直径检查其磨损情况。若同步带轮直径超过允许极限，应更换同步带轮。

△1-79　如何检查摇臂轴总成？

分解摇臂总成时，应注意各摇臂的序号、摇臂轴的安装方向及位置，以免安装时位置装错。对摇臂总成零件进行清洗时，应注意将摇臂轴内部清理干净，并保证各油孔通畅。摇臂总成分解后，主要进行以下检查。

（1）检查摇臂球面接触部位的磨损情况，若有轻微的磨损沟痕，可用油石或磨光机进行修磨，磨损严重时应更换摇臂。

（2）安装有气门间隙调整螺钉的摇臂，检查调整螺钉、锁紧螺母和摇臂上的螺孔是否完好，若有损坏应更换。

（3）带滚动轴承的浮动式摇臂，检查其轴承，若磨损严重或损坏应更换摇臂。

（4）安装在摇臂轴上的摇臂，测量摇臂衬套内径和摇臂轴外径，检查其配合间隙，若间隙超过允许极限，应更换零件或总成。

（5）检查摇臂轴的弯曲变形，若超过允许极限，应校正或更换摇臂轴。

△1-80　检查与调整气门间隙的基本原则有哪些？

气门间隙的检查与调整必须在气门完全关闭状态时进行。在检查与调整气门间隙之前，必须分析判断各气缸所处的工作行程，以确定可调气门。其基本原则是活塞处于压缩上止点的气缸，进气门和排气门均可调；处于排气行程上止点的气缸，进气门和排气门均不可调；处于进气行程和压缩行程的气缸，排气门可调；处于做功行程和排气行程的气缸，进气门可调。

气门间隙必须在规定的冷机或热机状态下调整到标准值。各车型气门间隙有不同的标准，一般车型的气门间隙为0.20～0.30mm。

▲1-81　怎样检查与调整气门间隙？

（1）确定第1缸压缩上止点位置。多数发动机都有点火正时标记，只要转动曲轴对正标记，即说明第1缸处于上止点位置；是否是压缩上止点，还需用辅助方法判断，如观察分电器分火头位置、气门状态、顶置凸轮轴发动机的凸轮位置等。

（2）按“双排不进”的规律快速确定可调气门。以CA6102发动机（点火顺序为1→5→3→6→2→4）为例，根据该发动机的做功循环表可知，当第1缸处于压缩上止点时，第五缸处于压缩行程初始阶段，第3缸处于进气行程，第6缸处于排气上止点位置，第2缸处于排气行程，第4缸处于做功行程后期。再由检查与调整气门间隙的基本原则可确定第1缸的“双”气门可调，第5缸和第3缸的“排”气门可调，第6缸的两气门均“不”可调，第2缸和第4缸的“进”气门可调。旋转曲轴一圈（360°），第6缸处于压缩上止点时，同理可确定第6缸的“双”气门可调，第2缸和第4缸的“排”气门可调，第1缸的两气门均“不”可调，第5缸和第3缸的“进”气门可调。

按“双排不进”规律确定可调气门，多缸发动机均可分两次对全部气门的间隙进行检查与调整。多缸发动机可调气门见表1-1。

（3）对可调气门的气门间隙进行检查与调整。多数发动机的气门间隙都是用装在摇臂上的调整螺钉来调整，如图1-35所示，将与规定气门间隙相等的塞尺插入可调气门的气门间隙中，用手前、后移动塞尺，如能感到有适当的阻力，说明气门间隙符合标准。若移动塞尺时，感觉无阻力或阻力过大，应松开锁紧螺母，转动调整螺钉，直到气门间隙符合规定后，再将锁紧螺母拧紧。

1—塞尺；2—调整螺钉；3—锁紧螺母

有些无摇臂总成的发动机，可通过改变挺杆内的垫片厚度来调整气门间隙。气门间隙调整后应进行验证性检查，以保证调整无误。