第二节 配气机构的改装
19 配气机构改装的目标是什么？
配气机构的改装目标是提高发动机的容积效率，尽量增加可燃混合气的进气量，使燃料充分燃烧，减少废气的残留，提高发动机的动力性和燃油经济性，降低尾气排放。
20 气门改装的技术要点是什么？
气门改装的原则：在不影响强度的情况下尽可能地减轻气门的重量。运动精确的气门是高性能发动机的基本配件，专业改装厂通常会提供不同的气门组合以供选择。发动机改装项目越多，对配气机构精确度的要求就越严格，所以在设定气门时必须同时考虑与凸轮轴及气门摇臂的配合。
增大进气门直径可以扩大气流通路截面积，提高容积效率。对于缸径较小的发动机，可以增加进气门的数量以获得更大的气门开启面积，大幅度增加进气的体积流量。相关资料显示，四气门发动机与同款二气门发动机相比，功率可提高70%，转矩可提高30%，所以适当增加气门数量是发动机高功率化的有效措施。
由于气门处流体的动力性能直接影响进气量，气门头部到杆身的过渡形状、气门和气门座的锐边等都会影响气流的进入，所以可以对气门进行打磨。气门的打磨可分为两个部分，一部分是进气门头部的打磨，另一部分是排气门头部背面的打磨。进气门头部的打磨使气门头部凹下去的弧度更大，这样进气门打开后空气进入气缸，再由气门头部的弧度产生涡流，以加快燃油与空气的混合。而排气门头部背面的适度打磨则可在排气时在排气门附近产生涡流，产生排气回压，如此即可再进一步加大排气管口的直径（因为一部分回压的问题已由气门打磨来实现了）。
21 凸轮轴改装的技术要点是什么？
气门运行的性能，如启闭的正时角度、气门叠开、气门升程都是由凸轮轴所决定的，因此凸轮轴的改装就显得尤为重要。
凸轮形状的确定以圆为基础（称为“基圆”），再由气门的开启角度及关闭角度的1/2决定开启点及关闭点（凸轮轴的转速是发动机曲轴转速的1/2），加上已经确定好的气门升程，形成凸轮形状的基本雏形，最后再根据气门启闭加速曲线的需求修正凸轮的轮廓。
表3-1所示为两个不同角度的东南蓝瑟1.6L的4G92 SOHC发动机改装用凸轮A和凸轮B的数据比较。把凸轮进排气提前和延后的角度再加上一个行程固定的180°，就会得到进排气总开启时间，如A凸轮的进气提前20°、延后58°，再加上180°即得总进气时间258°，而气门叠开角度则可由进气提前和排气延后的角度相加得到，A凸轮为40°，B凸轮为59°。用这些数据再与原厂的凸轮角度数据相比较，就可大致判断出凸轮轴的基本性能。
表3-1 凸轮A和凸轮B的数据比较
①1in=2.54cm。
另一项关系气门工作特性的因素是气门启闭加速度曲线。虽然一般的凸轮轴制造厂并不会提供此类资料，但仍可以从凸轮的外形轮廓来作出粗略的判断。根据凸轮外形及性能特性大致上可分为下列几种情况。
1）基圆大、凸轮升程短的，其特性是低速运转时转矩输出良好、平顺，但高速运转时则性能表现得较差。这种凸轮轴适合需要平顺转矩输出的某些赛车。
2）基圆小、凸轮升程长的，其特性是在高速运转时表现良好但低速运转时则“软弱无力”，动力输出衔接性不良，尤其在怠速时甚至可能产生严重抖动，直至高转速时动力输出才会剧增。一般来说场地赛车，尤其是在大型跑道上比赛的赛车都会采用此种凸轮轴。
3）基圆大、凸轮升程长和基圆小、凸轮升程短的，性能表现较为中庸，量产型汽车大多采用此种凸轮轴。
22 气门弹簧及其他配件改装的技术要点是什么？
气门弹簧改装最主要的目的是为了配合改装凸轮轴后所造成的气门升程及气门启闭加速度曲线的变化，以充分发挥其所欲达到的性能要求。若凸轮轴改变不大或气门弹簧能基本满足所需，则改装气门弹簧这一项即可省去，但换装可微调的气门正时齿轮是不能省略的，这样才可做到准确的气门正时调整（归零）。普通正时齿轮的调整单元不够精确，无法做到对气门正时更理想的微调，造成气门无法在最适当的时刻启闭，这样将不能实现改装凸轮轴的意义。其他如摇臂、气门套筒等配件如有需要则最好也配合改用强度高、轻量化的改装部件，以充分应对高转速的需要并减轻机构的负荷。最后，如果对配气机构做了大幅度的改装，还必须考虑燃油供给系统配合的问题，必要的话也需要一并改装。
案例2丰田锐志汽车的发动机改装
下面以丰田锐志汽车的发动机改装为例进行说明。市面所售丰田锐志汽车的V6发动机以2.5L排量的居多，虽然其原装发动机的动力性能并不差，但是驱动较重的车身，若再进行一些改装（如更换18in轮辋，配合更宽的轮胎），原装发动机的动力输出就显得有些不够用了，此时就要对其进行改装。综合考虑决定将原装发动机由5GR-FE升级至3GR-FE，2.5L排量升级至3.0L，改装后百公里加速时间约快2s，转矩输出也增大不少。
根据丰田原厂的5GR和3GR发动机配件拆解图，可以清楚发现5GR和3GR发动机中缸体部分是相同的，只是发动机内部的配件有细微的区别。图3-2所示为发动机内部的改装配件图（配件均为日本丰田原厂配件）。
图3-2 发动机内部改装配件汇总
发动机改装步骤如下：
1）拆下发动机，更换大散热器、GREADY分体外置机油冷却器、CUSCO机油滤清器（俗称透气壶）。将发动机周围的配件拆去，抬出发动机。拆出的发动机如图3-3所示。
图3-3 拆出的发动机
2）丰田GR系列的发动机均使用正时链条（平时是浸在机油里）。打开气缸盖可以看到两根进排气凸轮轴由独立的链条带动，如图3-4所示。
图3-4 发动机内部结构
进气凸轮轴前面的齿轮盘，是拥有丰田专利技术的VVT-i可变气门（进气凸轮轴进气略微提前），如图3-5所示。
图3-5 VVT-i可变气门
从图3-6可以清楚地看到进气凸轮轴上的VVT-i装置，正时链条上的彩色部分可以清楚准确地对应好正时标记。
图3-6 进气凸轮轴上的VVT-i装置和正时链条
3）拆下凸轮轴，可以看到气门顶端的滚轮，这样的设计可以延长凸轮轴的使用寿命，理论上磨损极少，非常耐用（早先的发动机大多是凸轮轴突起部分与气门挺柱直接摩擦，不耐磨），如图3-7所示。
图3-7 气门顶端的滚轮
4）拆气门，如图3-8所示。
图3-8 拆气门
5）拆开中缸部分，如果很干燥，则说明发动机的燃烧状况较好，如图3-9所示。如果气门部分也很干燥，则说明发动机运转很好，如图3-10所示。
图3-9 干燥的中缸部分
图3-10 干燥的气门部分
必须更换掉如图3-11所示的5GR原装曲轴。
6）取出活塞，可以清楚地看到活塞头部的油环和气环，如图3-12所示。
图3-11 5GR原装曲轴
图3-12 活塞头部的油环和气环
7）清洗发动机中缸，准备安装新的配件，如图3-13所示。
5GR和3GR曲轴仅通过目测很难区别开来，但是注意新旧曲轴的升程是不一样的，如图3-14所示。
图3-13 清洗中缸
图3-14 5GR与3GR曲轴的对比
新旧连杆的对比如图3-15所示。
图3-15 新旧连杆的对比
8）更换全套的轴瓦，如图3-16所示。轴瓦关系到发动机的工作可靠性和使用寿命，很重要。安装轴瓦的细节处理要谨慎，需要核对间隙。轴瓦边缘的处理，包括调整轴瓦盖螺钉的力矩，必须参照丰田的维修手册。严格调整好间隙和螺钉的力矩，这对于6缸发动机动力输出的平衡性有很大帮助。
图3-16 更换全套轴瓦
9）安装曲轴，如图3-17所示。曲轴安装完成后的效果如图3-18所示。
图3-17 安装曲轴
图3-18 曲轴安装完成后的效果
10）安装新活塞，可以清晰地看到活塞上丰田的商标，如图3-19所示。对比新旧活塞可以看出区别，如图3-20所示。
图3-19 安装新活塞
图3-20 对比新旧活塞
11）将原装全新的活塞环安装在发动机中缸，间隙如图3-21所示。
图3-21 全新活塞环安装在发动机中缸时的间隙
一边已经安装好活塞的中缸如图3-22所示。
图3-22 一边已经安装好活塞的中缸
12）把活塞环安装到活塞之后，用专用工具把活塞装入中缸，如图3-23所示。
图3-23 把活塞装入中缸
13）活塞全部安装完毕后，装上全新的气缸垫片，安装气缸盖，如图3-24所示。
图3-24 装上全新气缸垫片后安装气缸盖
14）将改装好的发动机装回车里，如图3-25所示。
图3-25 将改装好的发动机装回车里
爱车改装小贴士清洁发动机
汽车行驶一段时间后，通常会泄漏一些冷却液或润滑油。尘土很容易就会附着在有油污的表面，这样会使发动机机体和附件很脏，而这些污物会侵蚀油漆、塑料和橡胶。例如，附着油污的蓄电池会增大接线的电阻，有时会产生漏电，影响蓄电池的使用寿命，所以对发动机的清洁是很有必要的。下面简单介绍一下清洁发动机的要点。
1）购买专业的发动机清洁剂，使用时注意佩戴手套、眼镜和口罩，因为这些清洁剂的腐蚀性通常很强。一些家用的去污清洁剂也可以用来清洁发动机，如清洁烤箱的清洁剂。
2）对于一些顽固的油污，可以考虑使用高压清洁器。这类清洁器通常可以在汽车修理厂和洗车店里找到。通常高压清洁器喷出的液体压力高，温度高，有的还充满了丰富的泡沫，可以很容易清除发动机上的顽固油污。
3）任何一种清洗方式都难免会产生湿气，这对点火系统有负面影响。最好的办法是用塑料袋、保护膜、薄铝膜或胶带纸等，将对水汽敏感的器件保护起来。如各种线圈、电线插头、分电器、汽车的各种报警模块以及节气门体等。
4）要等到发动机完全冷却后再清洁发动机。因为排气歧管在过热状态下突然遇冷可能会炸裂。同时，清洁液遇热也会很快蒸发，影响清洁效果。