3.2气门组的的构造与检修
《汽车发动机构造与维修(职业教育版)》第三章气门组的构造与维修
气门座圈
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任务3.1配气机构的构造与维修 ➢ 3.1.1气门组的构造
3 气门导管
气门导管主要用于为气门提供运动导向，并为气门 杆散热。
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任务3.1 气门组的构造与维修
任务3.1配气机构的构造与维修 ➢ 3.1.1气门组的构造
任务引入
一天，邢某在开车下班回家途中遇到了大雨，发动机进水，汽车熄火。汽车熄火后， 邢某再次强行启动车辆，但一直都无法着车。于是，邢某就拨打了求助电话，将汽车送到了 汽修厂。维修人员首先确认了故障现象，然后针对故障现象确定了一套诊断流程，并逐步确 认。最终，维修人员发现是由气门杆弯曲变形导致的，更换新的气门后，故障排除，车辆也 恢复了正常。
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任务3.1配气机构的构造与维修
➢ 3.1.2 配气相位
3 气门重叠角
进气门早开启、排气门晚关闭，势必会出现在同一时间内两个气门同时开启的现 象， 这种现象称为气门叠开。气门叠开过程中，曲轴转过的角度，称为气门重叠角， 即 α+δ。
若气门重叠角范围合理，则可燃混合气和废气不会乱窜，原因是：进、排气流各 自有流动方向和流动惯性，当重叠时间很短时，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不 会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气道。
气门组
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任务3.1配气机构的构造与维修 ➢ 3.1.1气门组的构造
气门由气门头部和气门杆部组成，如图所示。
气门头部 是一个具有圆锥斜面的圆盘，由气门顶部和 气门锥面组成。其中，气门顶部主要有平顶、凹顶和凸顶 三种结构形式；气门锥面是与气门杆部同心的圆锥面，与 气门座接触，起到密封进、排气道的作用。
3发动机构造与维修-教案-第三章 1-2
【理论知识】：任务3.1 配气机构的功用和组成3.1.1配气机构的功用配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时地开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或纯空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸越多，则发动机发出的有效功率和转矩越大。
新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度可用充气效率表示。
充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气越多，燃烧所放出的热量越大，发动机发出的功率越大，动力性越好。
影响发动机充气效率的因素很多，提高充气效率可以从多方面入手。
就配气机构而言，主要是要求其构造有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启时间比较适当，使进气充分和排气彻底。
3.1.2配气机构的组成和类型配气机构主要由气门组、气门传动组两部分组成。
气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座等零件；气门传动组包括正时齿轮（或带轮、链轮）、正时皮带（或链条）、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件。
配气机构的组成如图3.1所示。
配气机构可以从气门的布置形式、凸轮轴的布置形式等不同的角度来分类。
1.气门的布置形式按气门的布置形式，配气机构可分为气门顶置式和气门侧置式两种。
气门顶置式配气机构应用广泛，其进气门和排气门都倒挂在气缸上，如图3.2（a）所示。
现代汽车发动机均采用气门顶置式配气机构。
气门侧置式配气机构的进气门和排气门都装置在气缸的一侧，如图3.2（b）所示，导致燃烧室构造不紧凑，热量损失大，气道曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动力性变差，目前在汽车发动机上已不再采用。
2.凸轮轴的布置形式按凸轮轴的布置位置，配气机构可分为下置凸轮轴式、中置凸轮轴式和上置凸轮轴式3种。
3.1.3配气相位1.配气相位配气相位是指表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间相对应于曲轴的转角。
用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图形即称为配气相位图。
配气机构气门组的构造与维修
2. 气门的耗损与检验 （1）气门的常见耗损：气门杆部及尾端的磨损、气门工作锥
面磨损与烧蚀、气门杆的弯曲变形等。
气门杆弯曲的检验
（2）气门头部工作锥面的修理：当气门头部工作锥面起槽、 接触面变宽、烧蚀氧化出现斑点和凹陷不是很严重时，可在气 门光磨机上进行修磨后继续使用。
使用气门光磨机修磨气门工作锥面
1.研磨膏；2.研磨工具；3.气门
气门的手工研磨
（5）气门的密封性检验
① 画线法 ② 拍击法 ③ 涂红丹法 ④ 渗油法 ⑤空气容筒；4.橡皮球
用气门密封检验器检验气门的密封性
4. 气门导管的修配
1）用外径略小于气门导管内孔的 阶梯轴铳出气门导管。
配气机构气门组的构造与维修
气门组功用是封闭进、排气道。在发动机的工作过程 中，气门组部件的磨损和各种损伤，会导致发动机功 率下降、油耗增加、启动困难、异响等故障，甚至导 致发动机无法正常工作。
配气机构缸内剖面
一、 气门组的构造
锁片
弹簧座
气门组实物图
1. 气门
1.气门顶面；2.气门锥面；3.气门锥角；4.气门锁片槽；5. 气门尾端面
2）选择外径尺寸符合要求的新气 门导管。
3）安装气门导管。
4）气门导管的铰削。
气门杆与气门导 管配合间隙检查
配合质量可用经验法判断：将气门杆和导管洗净，在气门 杆上涂一层薄机油，把气门放入气门导管，上下拉动数次后 将气门提起一段后松手，若气门能在自重下徐徐下落，表明 间隙适当。
5、气门弹簧的检验 （1）垂直度的检查 （2）弹力检查
3. 气门座的修理
（1）气门座的镶换
① 拉出旧气门座。拆卸旧气门座，注意不得损伤气门座承孔。 ② 选择新气门座。用外径千分尺测量气门座外径，用内径量 表测量气门座承孔内径，根据气门座和缸盖承孔的材质选择合 适过盈量，一般为0.07mm－0.17mm.。 ③ 气门座的镶换。将检验合格的新气门座用干冰或液氮冷却， 时间不少于10min。同时将缸盖的气门座承孔用汽油喷灯或在 箱式炉中加热至100－150C，冷缩的气门座外涂一层密封胶， 将气门座压入承孔中。 ④ 铰削气门座。对镶入的新气门座圈进行铰削加工。
发动机气门组的结构与维修
发动机气门组的结构与维修发动机作为汽车的“心脏”，其内部结构复杂且精密。
气门组作为发动机换气过程中的关键部件，对于发动机的性能和运行起着至关重要的作用。
接下来，让我们一起深入了解发动机气门组的结构，并探讨其维修的相关知识。
一、气门组的结构气门组主要由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、锁片等部件组成。
气门是控制进排气的关键部件，通常由耐高温、高强度的合金钢制成。
气门的头部形状和尺寸会根据发动机的设计和性能要求有所不同。
进气门头部一般较大，以增加进气量；排气门由于要承受更高的温度和压力，通常采用耐热钢制造，头部相对较小。
气门导管的作用是为气门的运动提供导向，保证气门能够准确地开闭。
它一般由铸铁或粉末冶金材料制成，内表面经过精密加工，与气门之间存在较小的间隙。
气门弹簧的作用是使气门在关闭时能够紧密贴合气门座，防止气体泄漏。
气门弹簧通常采用圆柱螺旋弹簧，为了避免共振，有的发动机还采用了变螺距弹簧或双弹簧结构。
气门弹簧座用于安装气门弹簧，并将弹簧的力传递给气门。
锁片则用于固定气门弹簧座，防止其在工作过程中脱落。
二、气门组的工作原理在发动机的工作循环中，进气门在进气行程时打开，让新鲜的混合气或空气进入气缸；排气门在排气行程时打开，将燃烧后的废气排出气缸。
气门的开闭动作是由凸轮轴通过挺柱、推杆等部件驱动的。
当凸轮轴上的凸桃转动时，推动挺柱向上运动，挺柱再通过推杆将力传递给摇臂，摇臂绕支点转动，从而压下气门，使气门打开。
当凸桃转过最高点后，气门在气门弹簧的作用下关闭。
三、气门组的常见故障1、气门磨损气门在长期的开闭过程中，与气门座不断摩擦，会导致气门头部和气门座的磨损。
磨损严重时会影响气门的密封性，导致气缸压力下降，发动机功率降低。
2、气门导管磨损气门导管磨损会导致气门运动的导向不良，气门摆动加剧，从而加速气门和气门座的磨损，还可能导致机油消耗增加。
3、气门弹簧失效气门弹簧长期在高温、高压的环境下工作，可能会出现弹力减弱、变形甚至断裂的情况。
3.2气门组的构造与维修
课题气门组的构造与维修教学目标能力目标1、掌握气门拆装的技能；2、培养学生注意观察、勤于动脑、动手、善于反思、分析与总结的良好学习习惯。
知识目标1、掌握气门组零件的结构2、掌握气门组零件的相关知识素质目标1、培养学生分析问题和解决实际问题的综合能力；2、培养学生的团队合作精神和交流合作能力。
教学重点气门组零件的结构及相关知识教学难点气门的拆装教学准备投影仪、发动机翻转台、气门弹簧压缩器课型理实一体课授课课时4课时教学过程教学内容教学方法与手段时间一、导入清点人数、组织秩序，并导入项目课程。
复习提问：配气机构的组成？气门组、气门传动组讲授法；多媒体课件1分钟二、教学实施1、资讯组织学生分组观察气门组零件。
气门组作用：密闭气缸组成：气门、气门弹簧、气门导管、气门座讲授法、情景教学法；多媒体课件、实物演示8分钟2、初步训练布置任务：了解气门组零件的结构，并掌握气门拆装要领。
分组讨论，小组交流：学生分成两组依据布置的任务制定出项目实施计划，确定工作步骤和顺序，并进行交流。
一、气门1、构造：头部、杆身和带密封锥面的气门顶组成讨论法、演示法；实物8分钟杆身头部1）气门头部平顶凸顶凹顶气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。
2）杆身凹槽2、气门的工作条件与材料1)工作条件：a.高温而冷却和润滑困难。
排气：900-1100K，进气：600-700K；b.阀盘与阀座受惯性力和弹簧力的冲击作用尤其是气阀间隙的存在，冲击负荷显著增加；c.气阀受热膨胀，可引起阀杆在导管中卡住2）材料：进气阀用普通合金钢，铬钢或镍钢。
排气阀用耐热合金钢。
二、气门导管1、作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。
2、工作条件：工作温度较高，约500K。
润滑困难，易磨损。
3、材料：用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。
4、结构：气门导管卡环缸盖三、气门座及座圈1、作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。
发动机气门传动组的构造与检修教案
在进气行程下止点过后，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)，用β表示，β一般为40-80°。进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，仍能继续进气。下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，至流速等于零时，进气门便关闭的β角最适宜。若β过大就会将进入气缸的气体重新又压回进气管。
支承与润滑（一缸，两缸一个支承）d1＞d2……
轴向限位，调整环与止推板。
凸轮轴的检修：弯曲的检查、轴颈的检修、间隙的检查
2、挺柱
普通挺柱：功用，结构与润滑，材料，旋转结构
液力挺杆：构造（组成及两个油腔）、工作原理（气门关闭时。打开时。受热杆件伸长时。冷却杆件变短时。）
优点：无气门间隙，减少作业，冲击，噪声
讲授法
5分钟
9
作业
1、继续完善本次课的工作页；
2、预习下一节。
讲授法、练习法
15分钟
《汽车发动机构造与维修》任务工单
工作任务
气门传动组的构造与检修
实训目的
1、熟悉气门传动组各主要构件构造、作用与装配关系；
2、掌握正确检修操作步骤；
实训设备
汽车发动机，常用工具和专业工具各4套
姓名
学号
班级
实训地点
日期
咨询
一缸压缩上止点的确定：
(l)分火头判断法：记下一缸分高压线的位置，打开分电器盖，转动曲轴，当分火头与一缸分高压线位置相对时，表示一缸在压缩上止点。
(2)逆推法：转动曲轴，观察与一缸曲轴连杆轴颈同在一个方位的六(四)缸的排气门打开又逐渐关闭到进气门动作瞬间，六(四)缸在排气上止点，即一缸在压缩上止点。
3-2气门传动组的拆装与检测
拆卸正时链条盖
拆卸下所有螺栓和螺母，然后 用缠有胶带的一字螺丝刀插入 链条盖和气缸体之间，撬起正 时链条盖。
拆卸正时链张紧器、滑板及 链条
正时链条与链轮的检测
检查正时链条的长度（1ZR-FE）
将链条的一端固定，用 147 N 的力拉链条。 用游标卡尺测量 15 个链节的长度。
安装凸轮轴正时齿轮总成
安装正时链条
对齐曲轴与凸轮轴正时标记
安装正时链条减振器与正时 链条
安装链条张紧器滑板和链条 张紧器，并检查正时标记
安装正时链条盖（涂抹黑色 密封胶）。
安装曲轴皮带轮 安装水泵 安装水泵皮带轮。
思考
教材
3-2、3-3、3-4习题
如果轴向间隙大于最大值，则更换凸轮轴壳。如果止推面损 坏，则更换凸轮轴。
凸轮轴磨损案例
05年高尔夫抖动
经断缸试验证实为第三缸工作不良； 喷油器正常，缸压正常；火花塞、缸线、点火线圈正常 拆检发动机缸盖后发现4缸进气门液压挺柱及凸轮轴磨损严重 按标准修复发动机缸盖，故障排除
安装凸轮轴
材料
硬铝（适用于铝合金缸体与缸盖）、钢。
结构：
实心推杆、空心推杆。 推杆下端做成球形，上端做成凹球形。 钢制实心结构推杆同两端的支座锻成一体；而铝制实心结构
推杆在两端配以钢制支座；空心推杆采用冷拔无缝钢管，两 端配以钢制支座。 两端的支座经淬火和磨光处理。
摇臂组
摇臂轴支座
如果直径小于最小值，则更换链条和链轮。
检查链条张紧器
用手指提起棘轮爪时，检查并确认柱塞移动平稳。
松开棘轮爪，检查并确认棘轮爪将柱塞锁止就位，且用手指 推时不发生移动。
气门传动组的结构与检修
（4）凸轮轴轴颈的检修
用千分尺测量凸轮轴轴颈的圆度误差和圆柱度误 差。凸轮轴轴颈的圆度误差不得大于0.015 mm，各轴
颈的同轴度误差不得超过0.05 mm。否则应按修理尺寸 法进行修磨。
（5）凸轮轴轴承的检修
凸轮轴轴承的配合间隙超过使用极限时，应更换新
轴承。
（6）凸轮轴轴向间隙的检查调整 在检查采用止推凸缘进行轴向定位的发动机的轴向间 隙时，用塞尺插入凸轮轴第一道轴颈前端面与止推凸缘之 间或正时齿轮轮毂端面与止推凸缘之间，塞尺的厚度值即 为凸轮轴轴向间隙。
凸轮轴一般采用优质钢模锻而成，也有的用合金铸铁 或球墨铸铁铸造而成。
（3）凸轮轴的结构
凸轮轴主要由凸轮和凸轮轴轴颈组成。凸轮分为进气 凸轮和排气凸轮两种，用来驱动气门的开启与关闭。
凸轮的轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气 相位的要求，且使气门有合适的升程和运动规律。
凸轮轴结构
凸轮的轮廓
（5）凸轮轴与曲轴的正时标记 采用一组正时齿轮，一个装在曲轴上，一个装在凸 轮轴上。这些齿轮通过键连接安装在曲轴和凸轮轴上， 键将齿轮保持在轴上的正确位置。在装配曲轴和凸轮轴 时，只要对齐这两个齿轮上的点（正时标记点，厂家已 经设置），就能保证两者之间正确气门按照规定的时刻开 闭，且保证有足够的开度。气门传动组主要由凸轮轴、 挺柱、摇臂和推杆等组成
气门传动组
1. 凸轮轴
（1）凸轮轴的作用
凸轮轴的作用是驱动和控制发动机各缸气门的开启和
关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气门开度 的变化规律等要求。
（2）凸轮轴的材料
用止推凸缘定位的凸轮轴 轴向间隙检测方法
以轴承定位的凸轮轴 轴向间隙检测方法
3. 推杆的检修 推杆一般都是空心细长杆，工作时易发生弯曲，要
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进排起门头部的大小
凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直 径总比排气门大15%~30%
一般发动机：一进一排
四气门发动机：两进两排
三气门发动机：两进一排
凡是进气门数比排气门数多的发动机，排气门头 部直径总是比进气门大
五气门发动机：每缸三进两排
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2、气门座
作用： 与气门外锥面进行密封
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二、气门组的检验与维修
气门与气门座的配合要求
① 气门与气门座密封锥面角度应一致。 ②气门与气门座的密封带位置在中部靠里。 ③ 气门与气门座的密封带宽度一般为1~2.5 mm。 ④气门密封锥面与杆部的同轴度误差和气门座与 导管的同轴度误差应不大于0.05 mm。 ⑤气门杆与导管的配合间隙应符合原厂规定。
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1、气门的检修：主要是检验气门杆的弯曲变形
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气门工作锥面磨损或烧蚀，需要在气门光磨机上进行 修磨，修磨需在杆部较正后进行。
气门出现下列耗损之一应予换新。
1）载货汽车的气门杆的磨损量大于0.10mm，轿车的 气门杆的磨损大于0.05mm，或出现明显的台阶形磨损。
2）气门头圆柱面的厚度小于0.8mm。
3）气门尾端的磨损大于0.5mm。
4）当气门杆的直线度误差大于0.06mm时，应予更换
或校直，校直后的直线度误差不得大于0.02mm。
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2、气门座的检修
气门密封性检查： 气门气门座维修之后要进行密封性检查，其
方法如下 （1）划线法（2）拍击法（3）涂红丹油（4）渗 油法
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气门座的镶换
位置： 顶置式－位于气缸盖上
侧置式－位于气缸体上平面
形式： 与气缸体制成一体或者镶装式
锥角： ≥气门锥角（一般大0.5 ° - 1°）
可与气门在研磨后形成座合面密封带
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3、气门导管 作用：
引导气门在其轴线上下运动；导热散热
工作条件： 温度较高；润滑较差，仅靠飞溅润滑
外形及安装：
精度较高，安装为过盈配合，带有卡环 定位
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4、气门弹簧 功用：是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门
座圈贴合，并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控制而不相互脱离。
（1）采用双气门弹簧（2）变螺距气门弹簧；（3）锥 形气门弹簧
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安装注意事项：
双气门弹簧：两弹簧旋向应当相反 不等螺距弹簧：螺距较小的一头朝向气缸盖
3.2 气门组的构造与检修
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1
本节主要介绍的内容有：
● 气门第组一的节构造气门组 ● 气门组的检验与维修
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2
一 、气门组的构造
1．气门 如图3-5所示的进、排气门及分解图。
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3
汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门 头部和气门杆两部分构成。
①气门头部
气门顶面对有平顶、凸顶和凹顶（如图3-6）等形状。 目前应用最多的是平顶气门。凹顶气门头部与气门杆 有较大的过渡圆弧，用作进气门时，可以减小进气阻 力，其受热面积大，不适合作排气门。
将检查合格的气门座圈进行冷却10分 钟以上，同时加热承孔，然后在气门 座外侧涂上密封胶，将气门座压入承 孔。
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气门座的修理：气门座松动、气门座耗损严重， 或气门下沉大于2mm，应更换气门座圈。
常用的修复方法是铰削和磨削，如图3-13所示。
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3、气门导管的检修
气门导管的修理：气门导管与气门杆的配合间隙大于 使用限度应更换气门导管。
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4
②气门杆部 气门杆表面 磨光，与气门导管保持正确的配
合间隙。 杆末端结构 随弹簧座固定方式不同 空心杆身 钠冷气门（奔驰190，尼桑SR）
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5
气门锥角
定义：气门锥面与气门顶平面 的夹角称为气门锥角。常用的 气门锥角为30°和45°。
气门锥角的作用： ①提高密封性和导热性； ②气门落座有自动定位作用； ③避免使气流拐弯过大而降低 流速。 ④有了锥角，气门落座时能挤 掉接触面的沉积物，即有自洁 作用。
检查气门导管磨损量的检修有以下两种方法：
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4、气门弹簧的检修
气门弹簧的自由长度用游标卡尺测量，其自由 长度不小于标准长度的10%。气门弹簧的轴线与端 面应垂直，不垂直度误差不大于2°。
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• 气门弹簧有裂纹、缺陷、自由长度超限、 变形超限和弹力明显降低，有上述情况之 一都必须更换气门弹簧，不允许修复后再 继续使用。