第三章配气机构构造与维修课件

课件编号：XSL-fdjgzywxyth-101制 作：许世梁 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修配气机构构造与维修配气机构构造与维修第一节 配气机构的组成和工作原理一、作用：控制发动机进气和排气，根据发动机工作次序和工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，让进气行程的进气门尽可能多的进入可燃混合气或空气，在排气行程将废气快速完全的排出气缸。二、分类及其组成1.分类2.配气机构的组成：主要有气门驱动组和气门组两大部分根据凸轮轴的位置不同顶置式侧置式根据气门数量不同分为二气门四气门五气门（三个进气门、两个排气门）三、工作原理1.顶置式凸轮轴配气机构工作原理:发动机工作时由曲轴正时齿轮通过齿形带驱动凸轮轴总成，当凸轮轴上凸轮桃尖下压挺柱时，气阀打开，当凸轮桃尖离开挺柱时，气阀关闭。其结构特点为：1.凸轮轴布置在气缸盖上。2.凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。上置凸轮轴式配气机构的驱动方式有：链条驱动和同步齿形带传动2.侧置式凸轮轴配气机构工作原理发动机工作时由曲轴正时齿轮直接驱动凸轮轴总成，当凸轮轴的桃尖顶起挺柱时，挺柱推着推杆一起上升，摇臂上的推力驱使摇臂绕轴转动，摇臂压缩气阀弹簧使气阀下行并打开。然后凸轮轴继续转动，当凸轮的桃尖离开挺柱时，气阀便在气阀弹簧的弹力作用下上升，关闭气门。工作过程工作过程特点：特点：A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。B、曲轴与凸轮轴传动比为、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。注意：不管是那种形式的配气机构，当发动机完成一个工作循环时，曲轴转动两圈，各凸轮轴都只转动一圈，控制各气阀均开闭一次第二节 配气机构主要部件的构造与维修一、构造组成（一）、气门组气门组实物图气门组实物图1.气门组气门组的主要机件有气门气门座气门导管气门弹簧弹簧座气门锁片气门油封等 气门工作原理:气阀插在气阀导管中上下运动，气门脚由气门气门锁片固定在气门弹簧座内，与气门座圈相配合。其功用主要是维持气门的关闭。气门是由头部和杆部组成的。头部用来封闭气缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门杆气门杆较高的加工精度，表面较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精证同气门导管的配合精度和耐磨性度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环形槽、锁销环形槽、锁销孔孔凹槽凹槽易断裂处易断裂处气门头部的结构形式气门头部的结构形式平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。排气门都可采用。凸顶式凸顶式（球面顶）（球面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复杂。较复杂。凹顶式凹顶式（喇叭顶）（喇叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。而不宜用于排气门。1.进排气阀：分类：平顶凹顶凸顶按头部气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角，一般为角，一般为45少数进气门为少数进气门为30。气门锥角。气门锥角小，气门通过断面较大，进气阻力较小，可小，气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差。气门锥角大，可提较差，致使密封性变差。气门锥角大，可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力，有利于的自动对中作用及较大的接触压力，有利于密封与传热及挤掉密封面上的积炭。密封与传热及挤掉密封面上的积炭。气门锥角气门锥角气门锥角：气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。与气门顶部平面的夹角。锥角作用：锥角作用：A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将装配前应将密封锥面研密封锥面研磨。磨。边缘应保持边缘应保持一定的厚度，一定的厚度，13mm。气门实物图气门实物图进气门进气门排气门排气门2.气门弹簧：（1）作用：气门弹簧的作用是保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合，克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮轴控制而不脱离。（2）材料：气门弹簧一般采用优质冷拔弹簧钢丝，如高锰钢、铬钒钢等并经过热处理，表面镀锌、磷化。气门弹簧一般采用圆柱形螺旋弹簧，为了防止弹簧发生共振，可采用变螺距圆柱弹簧。现代高速发动机多采用同心安装的内外两根气门弹簧，这样既提高了气门弹簧工作的可靠性，又能有效防止共振发生，安装时，内外弹簧的螺旋方向应相反，以防止折断的弹簧卡入另一个弹簧圈内。功用：保证气门的回位。功用：保证气门的回位。材料：高锰碳钢、铬钒钢材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座锁片锁片气门关闭气门关闭保证气门及时保证气门及时关闭、密封关闭、密封气门开启气门开启保证气门不脱保证气门不脱离凸轮离凸轮气门弹簧气门弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧不等距弹簧应用：应用：CA7560不等螺距弹簧安装不等螺距弹簧安装时应注意什么问题时应注意什么问题？随着有效圈数的减随着有效圈数的减少，自然频率提高。少，自然频率提高。双弹簧布置双弹簧布置旋向相反的旋向相反的两个弹簧，两个弹簧，防止断裂的防止断裂的弹簧卡入另弹簧卡入另一弹簧一弹簧应用车型：应用车型：奥迪奥迪100，捷达，桑塔纳，捷达，桑塔纳,广州标致广州标致505二、气门驱动组二、气门驱动组1、组成、组成2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。当的气门间隙。凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴2024/7/13滚动的车轮凸轮凸轮工作条件：工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。冲击载荷。凸轮性能：凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚表面有良好的耐磨性，足够的刚度。度。凸轮与挺柱线接凸轮与挺柱线接触，接触压力大，触，接触压力大，磨损快。磨损快。2024/7/13滚动的车轮凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点气门开启点消除气门消除气门间隙阶段间隙阶段气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点出现气门出现气门间隙阶段间隙阶段缓冲结束点缓冲结束点2024/7/13滚动的车轮同名凸轮的相对角位置同名凸轮的相对角位置 同一气缸的进、排气凸轮的相对角位同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。置是与相应的配气相位相对应的。四缸发动机凸轮投影四缸发动机凸轮投影点火顺序：点火顺序：13422024/7/13滚动的车轮凸轮轴的轴向定位：凸轮轴的轴向定位：作用：作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。的轴向力。正时齿轮正时齿轮止推板止推板隔圈（调节环）隔圈（调节环）凸轮轴颈凸轮轴颈凸轮轴的凸轮轴的轴向间隙轴向间隙气缸体气缸体利用调节环控制轴向窜动利用调节环控制轴向窜动窜动量窜动量2024/7/13滚动的车轮凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在下置凸轮、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。轴发动机。采用斜齿齿轮。2024/7/13滚动的车轮B、链条和齿形皮带、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。置式凸轮轴发动机。曲轴正时曲轴正时齿形带轮齿形带轮中间轴齿中间轴齿形带轮形带轮张紧轮张紧轮凸轮轴正时凸轮轴正时齿形带轮齿形带轮2024/7/13滚动的车轮挺柱端面与凸轮的关系挺柱端面与凸轮的关系锥形凸轮锥形凸轮凸轮为何要成凸轮为何要成锥形？锥形？2.挺柱分类普通挺柱液压挺柱工作过程：（1）气门开启时：凸轮轴转动，凸轮轴桃尖向下压下液力挺柱，液压挺柱内的机油被挤压出一部分。高压腔内的密闭油推动气门向下运动，进气门或排气门开启。（2）气门关闭：凸轮轴的桃尖转动，对液压挺柱的压力减小，液压挺柱在弹簧的作用下，恢复原状，机油从润滑油道补进入挺柱中，液压挺柱的表面和凸轮轴的外表面间始终保持合适的间隙。2024/7/13滚动的车轮液力挺柱液力挺柱挺柱体挺柱体柱塞柱塞球形支座球形支座卡环卡环柱塞弹簧柱塞弹簧单向阀单向阀单向阀架单向阀架柱塞腔柱塞腔挺柱体腔挺柱体腔进油口进油口进油通道进油通道结构：结构：性能：性能：消除了配气机构的消除了配气机构的间隙，减小了各零间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪件的冲击载荷和噪声提高发动机高速声提高发动机高速时的性能。时的性能。2024/7/13滚动的车轮桑塔纳发动机液压挺柱工作示桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图意图气门关闭时气门关闭时气门打开时气门打开时单向阀单向阀弹簧被压缩弹簧被压缩二、主要部件维修、装配与调整（一）气门与气门座圈1.故障现象：发动机动力下降，经检查不是汽缸套与活塞环损伤。2.故障原因：气门与气门座圈配合面变形或者烧蚀。3.处理方法：铰削气门座圈，更换并研磨气门。（1）气门座铰削（2）气门研磨：使用气门研磨机，研磨进、排气门。对于气门和气门座的维修，传统方法是：更换新气门，气门座经铰刀铰削后，再进行研磨，研磨时气门在座孔上进行往复和旋转运动，并且要有一定的冲击力，而且旋转角度不得超过30。研磨时先用粗研磨砂，然后用机油介质研磨，最后再研磨一会。（3）气门密封性检查：多采用汽油试漏法、压缩空气法、漏光法及断线法等。汽油试漏法：将气缸盖平面水平朝上放置，气门清洗干净后依次按位置装入气门座孔中，将汽油或煤油倒入装有气门的燃烧室，5min内如密封环处无渗漏，即为合格。这样测试的目的是为了使气门工作面上得到一条良好的密封环带，以确保进、排气门良好的密封性。如发动机无原厂规定，一般进气门可采用1.201.50mm，排气门可采用1.502.00mm。2024/7/13滚动的车轮气门推杆气门推杆作用：作用：将挺柱传来的推力传给摇臂。将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：是气门机构中最容工作情况：是气门机构中最容易弯曲的零件。易弯曲的零件。材料：材料：硬铝或钢硬铝或钢2024/7/13滚动的车轮摇臂摇臂功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。推开气门。摇臂结构示意图摇臂结构示意图气门间隙气门间隙调节螺钉调节螺钉调节螺母调节螺母摇臂摇臂摇臂轴套摇臂轴套易磨损部位易磨损部位堆焊耐磨合金堆焊耐磨合金2024/7/13滚动的车轮摇臂结构示意图摇臂结构示意图润滑油道润滑油道油槽油槽润滑油道润滑油道2024/7/13滚动的车轮摇臂组示意图摇臂组示意图摇臂轴摇臂轴螺栓螺栓摇臂轴支座摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂轴紧固螺钉摇臂称套摇臂称套调整螺钉调整螺钉摇臂摇臂定位弹簧定位弹簧四、气门间隙作用：发动机工作中，气门及其传动件将因温度升高膨胀。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或者间隙过小，则在热态下，气门及其传动件受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩、作功行程中漏气，会使发动机功率下降。2、概念：、概念：气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆气门杆摇臂摇臂气门间隙气门间隙气门气门间隙间隙进气门进气门0.250.30mm排气门排气门0.300.35mm为何排气为何排气门间隙大门间隙大于进气门于进气门间隙？间隙？排气门的工作温排气门的工作温度高度高,吸热变形吸热变形都比进气大都比进气大 3.气门间隙调整不当引发的现象气门间隙过小：发动机在热态下可能会发生气门关闭不严，从而产生漏气现象，导致功率下降，甚至烧坏气门气门间隙过大：传动件之间，气门与气门座之间将产生撞击，造成零件的过早磨损，整个配气机构运转不平稳，噪声增大，且使气门开启持续时间减少，进气和排气不充分。（三）气门间隙的调整进、排气门确认(1)根据气门与所对应的气道确定。进气歧管所对的是气缸盖上的进气道和进气门；排气歧管所对的是排气道和排气门。(2)用转动曲轴观察确定。方法是：转动曲轴，观察各缸的两个气门，先动为排气门，随后动的为进气门，并在气门上作记号。2024/7/13滚动的车轮气门间隙调整原则气门间隙调整原则调整原则：调整原则：1、不可调区域：、不可调区域：将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。2、调气门间隙的步骤：、调气门间隙的步骤：1）画出配气相位图）画出配气相位图2）排出各缸的位置）排出各缸的位置3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。何行程，并判断间隙是否可调。1.逐缸调整法：以1-3-4-2的点火次序的四缸机为例。（1）拆下各缸火花塞，在一缸火花塞孔处塞好纸团或棉花；（2）用专用扳手转动曲轴，纸团从孔中喷出时，慢转曲轴使活塞达到上止点；（3）利用工具调节一缸气门间隙，用厚薄规测量间隙值，直到间隙值在规定范围内；（4）用专用扳手转动曲轴180，调整第三缸气门间隙；（5）同理每转动180，调整一个缸的气门间隙，依次调整好第四、二缸气门间隙值。3.调整部位及手法调整时，将厚薄规插入气门杆尾端气门脚与摇臂之间，转动调整螺栓，使厚薄规被轻轻压住（抽动时略有阻力），锁紧紧固螺母后，用厚薄规再测试一次，验证一下调整质量。2024/7/13滚动的车轮实物图测量气门间隙测量气门间隙拧松紧定螺母，调正调节螺钉拧松紧定螺母，调正调节螺钉2024/7/13滚动的车轮本田雅阁发动机气门间隙的调整本田雅阁发动机气门间隙的调整1只有当缸盖温度降到只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门间隙度以下后，才能进行气门间隙调整。调整。(1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。拆下缸盖罩和正时皮带上罩。(2)设置设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带轮上的凸轮轴皮带轮上的“UP”记号应位记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽口于顶部，皮带轮上的上死点槽口应与缸盖表面平齐。应与缸盖表面平齐。2024/7/13滚动的车轮(3)调节调节1号气缸进、排气门的间隙号气缸进、排气门的间隙进气门：进气门：026mm 002mm；排气门：排气门：030mm 002mm。(4)松开锁止螺母，松开锁止螺母，转动调节螺钉，直到转动调节螺钉，直到厚薄规前后移动时感厚薄规前后移动时感觉到有一点拖滞为止。觉到有一点拖滞为止。(5)拧紧锁止螺母，拧紧锁止螺母，再检查气门间隙，再检查气门间隙，如有必要，重新进如有必要，重新进行调整。行调整。2024/7/13滚动的车轮(6)逆时针方向旋转曲轴逆时针方向旋转曲轴180度度(凸轮轴皮带轮转动凸轮轴皮带轮转动90度度)，“UP”记号应在排气门侧。调节第记号应在排气门侧。调节第3号号气缸进、排气门的间隙。气缸进、排气门的间隙。2024/7/13滚动的车轮(7)继续逆时针方继续逆时针方向转动曲轴向转动曲轴180使第使第4号气缸活号气缸活塞处于压缩上塞处于压缩上死点位置。调死点位置。调节第节第4号气缸进、号气缸进、排气门的间隙。排气门的间隙。2024/7/13滚动的车轮(8)再逆时针转动曲轴再逆时针转动曲轴180。使第。使第2号气缸号气缸活塞处于压缩上死点位置，活塞处于压缩上死点位置，“UP”记号应记号应在进气门侧。调节在进气门侧。调节第第2号气缸进、排气号气缸进、排气门的间隙。门的间隙。2024/7/13滚动的车轮 第三节配气相位第三节配气相位1、气门从开启到关闭所、气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为经历的曲轴转角，称为配气相位。配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点下止点 配气相位配气相位定义：用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位配气正时：根据曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间 配气相位的内容 1.进气提前角 2.进气迟后角 3.排气提前角 4.排气迟后角进气门的配气相位1.进气提前角(1)定义：在排气冲程接近终了，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(或早开角)。进气提前角用表示，一般为1030。(2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因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.进气迟后角(1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)。进气迟后角用表示，一般为4080。(2)目的：利用压力差继续进气利用进气惯性继续进气 排气门的配气相位1.排气提前角(1)定义：在作功行程的后期，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下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开角)。排气提前角用表示，一般为4080。(2)目的：利用气缸内的废气压力提前自由排气；减少，排气消耗的功率；高温废气的早排，还可以防止发动机过热。2.排气迟后角(1)定义：在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)。排气迟后角用表示，一般为1030。(2)目的：利用缸内外压力差继续排气；利用惯性继续排气。由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为+180+。2024/7/13滚动的车轮配配气气相相位位演演示示2024/7/13滚动的车轮3、气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角：气门同时开启的角度（气门叠开角：气门同时开启的角度（+）。）。排气过程排气过程进气过程进气过程2024/7/13滚动的车轮传传动动方方式式图图例例一汽奥迪轿车的齿形带传动装置一汽奥迪轿车的齿形带传动装置凸轮轴凸轮轴曲轴曲轴三、配气正时的重要性 配气正时将决定发动机的工作状况，因为配气正时决定点火正时，如果配气不准确，发动机的工作状态就会不正常。配气正时（轿车）由凸轮轴正时齿轮标记，齿形带标记，曲轴正时齿轮标记共同决定。三者必须对齐。二、配气机构异响1.故障现象：利用听诊法判定配气机构出现了异响。2.故障原因：一般为气门间隙不当、气门座圈松动、挺柱磨损等引起。3.排除方法：（1）检查是否气门间隙过大，若是，则应重新调整；（2）拆检配气机构，检查气门是否弯曲，检查气门弹簧的安装、损坏状况，若不符合要求则应及时更换。（3）检查液压挺柱，是否润滑不良，检查凸轮轴的润滑情况，弯曲情况。发现损坏及时更换相应的零件。第四节 配气机构常见故障的诊断与维修 一、配气正时不准确1.故障现象：发动机有火，但不能启动。发动机怠速不稳。2.故障原因：配气正时不对（准），一般发生在大修重新组装后或更换正时齿形带时。3.排除方法：检查配气正时机构，重新调整配气正时，更换损坏部件。三、气门漏气1.故障现象：不易起动，起动后发动机动力部不足；2.故障原因：气门间隙过小或气门烧蚀（活塞及活塞环正常情况时）。3.排除方法：（1）应先检查并确保发动机机油温度至少为30C在点火开关断开的情况下，拔出所有喷油器的插头（化油器车没有此项），汽油机旋出火花塞（化油器车将节气门全开），将缸压表插放在火花塞孔上。起动发动机3-5s,缸压应符合标准值。（2）若不符合则从火花塞孔向各缸注入少许机油，重复检查缸压值（3）若缸压回升，则检测更换活塞或者活塞环，若不回升，则检查气门间隙（非液压挺柱式配气机构），若间隙过小则重新调整到规定值；若间隙正常则拆检气门及座圈。本章小结1.配气机构的组成与工作原理2.配气机构的功用、组成、主要零部件的构造和相互装配关系；3.配气相位4.配气机构故障的诊断与排除。本章授课结束谢谢大家