3第三章 配气机构

2）机油压力过低，液压挺柱中缺少润滑油，使空气进入液压挺
柱中，产生气门脚响。 3）发动机长期放置不用，使液压挺柱被过分压缩，重新起动后 没有得到足够的机油补充而使空气进入，产生气门脚响。 4）液压挺柱失效。
第三节 气门正时
本节主要介绍的内容有：
● 配气正时的相关术语 ● 可变气门正时与升程
一、配气正时的相关术语
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0.05mm时，应予更换或校直，
校直后的直线度误差不得大于0.02mm。
2、气门座的检修
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。
1、凸轮轴的检修 2、正时齿轮的检修 3、摇臂与摇臂轴的检修 4、液压挺杆的检修 5、气门间隙的调整 气门间隙的调整方法如 图3-18所示，有逐缸调整法 和两次调整两种方法。 （1）逐缸调整法：
（2）两次调整法：
三、气门传动组的故障与排除
1、气门脚响的特征和诊断排除 气门脚响的特征是： 1）声响为清脆、连续而有节奏的“嗒、嗒、嗒”声，位置集中 在气缸上方气门室盖附近。 2）怠速时声响明显。发动机转速升高时，声响频率随之同步加 快，强度稍有增大。发动机高速运转时的噪声往往会将气门脚声响淹 盖。 3）发动机水温变化时声响没有明显变化。 4）进行断缸检查时声响没有明显变化。
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。 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。
气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气门锥面与气门 顶面之间的夹角称为气门锥角（如图3-7）。进、排气门的气门 锥角一般均为45°，只有少数发动机的进气门锥角为30°。 气门杆有较高的加工精度和较低 的粗糙度，与气门导管保持较小的配 合间隙，以减小磨损，并起到良好的 导向和散热作用。 外表面为锥面的气门锁夹来固定 上气门弹簧座，气门锁夹内表面有多 种形状，相应地气门尾端也有各种不 同形状的气门锁夹槽。
锁夹，使其紧箍在气门杆端部，从而使弹簧座、锁夹与气
门联接成一整体，与气门一起运动。另一种是以锁销代替 锁夹销的径向孔，通过锁销进行连接。气门锁片实物见图
3-9。
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。 气门弹簧实物如图3-10所示。 （1）采用双气门弹簧：双气门弹簧实物如图3-11所示。（2）变 螺距气门弹簧；（3）锥形气门弹簧
高压腔内。由于机油不能压缩，因此液力挺柱如同机构挺柱一样向上移
动，使气门开启。磨损后无法调整只能更换。
液力挺柱的工作原理：（如图3-16a、b、c所示）
3．推杆 推杆处于挺柱和摇臂之间，其功用是将挺柱传来的运动和作用力传 给摇臂。 4．摇臂/摆臂与间隔补偿器（气门间隙） 功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其
丰田的VVTL-i发动机全名就是-Variable Valve 正时 & 升程 Intelligent，它跟VVT-i是不同的发动机，这发动机也用类似Honda VTEC的原理，在原来的VVT-i发动机上的凸轮轴，多了可以切换大小 不同角度的凸轮（凸轮），也利用“摇臂”的机置来决定是否顶到高 角或小角度的凸轮，而作到“可连续式”地改变发动机的正时（正 时），重叠时间（重叠相位角）与“两阶段式”的升程（升程）！如 图3-27所示。
VVT-i 控制器通过转动凸轮轴，从而达到气门的正时改变（此为 VVTL-i的凸轮轴）。VVT-i发动机是如何做到变化进气时的气门正时 的呢？它就是在如图3-28中，有一个VVT-i控制器，通过转动此控制 盘，而来提早或延迟气阀的开与关的时间。所以，VVT-i与BMW Vanos 一样的原理，VVT-i用类似的机置来做到“连续式”的可变气门正时， 只是VVT-i是用电动方式来驱动控制器，而Vanos则是用油压的方式， 两者皆能跟着不同发动机转速来达到气门正时的连续性变化！
2、采用液压挺柱的发动机气门脚响故障的诊断排除 液压挺柱能自动地消除气门间隙，减少发动机工作时的噪声，而 且在发动机检修中无需调整气门间隙。这种发动机如果在运转中出现 气门脚响，说明液压挺柱有故障，其原因可能是： 1）发动机机油油面过高或过低，致使有气泡的机油进入液压挺 柱中，形成弹性体而产生气门脚响。
中空气门杆的气门
内装钠冷却空气；风冷发动机和轿车发动机上得到成功的应用。
一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门如 图3-8（a）所示。进气门头部直径比排气门大15%~30%，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。 现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤 以四气门发动机为数最多，四气门发动机每缸两个进气门，两个排气 门如图3-8（b）所示。 三气门发动机每缸两个进气门，一个排气门，排气门头部直径比 进气门大。凡是进气门数比排气门数多的发动机，排气门头部直径总 是比进气门大如图3-8（b）所示。 四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有 利于燃烧3-8（c）。 五气门发动机每缸三个进气门，两个排气门如图3-8（d）所示。
2．气门导管
功用是对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使
气门与气门座或气门座圈能正确贴合。此外，还将气门杆接受
的热量部分地传给气缸盖。气门导管实物如图3-9。 有的发动机不装气门导管，气门直接在气缸盖上加工出气 门杆孔，作为气门的导向孔。
3．气门锁片 气门杆与弹簧连接有两种方式。一种是锁夹式，在气 门杆端部的沟槽上装有两个半圆形锥形锁夹，弹簧座紧压
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。 气门导管的检修如图3-14所示。
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%，如图3-14。气门弹簧的轴线与端面应垂直，不垂直度误差不大 于2°。
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。 气门弹簧的检修如图3-15所示。
第三章 配气机构
本章主要介绍的内容有：
● ● ● ● ● 配气结构分类 气门组 气门正时 进气系统 排气系统
分类
1．按气门的布置位置分类
按气门布置方式分类可分为气门侧置和顶置两种形式，如图3-1 所示。
2．按凸轮轴的布置位置分类 按凸轮轴位置可分上、中、下三种布置方式，如图3-2所示。
3．按传动方式分类
4）发动机负载（由进气压力感知器所侦测）
5）发动机温度
第一段：低速，三件式的摇臂独立运作，因此左侧摇臂作动左侧的进 气门，通过左侧低升程凸轮所带动；右侧摇臂作动右侧进气门，藉由右侧 中升程凸轮所带动，这两者凸轮的正时都与中凸轮（此时并没有动作）来 得低。 第二段：中速，油压（如图3-22所示的图中橘色的部份）将右侧及左 侧的摇臂连接在一起，这时中置摇臂仍独立运作，即然右凸轮大于左凸轮，
因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动，结果将使得进气门得到慢正时、中
升程。 第三段：高速，如图3-22所示，油压将三个Leabharlann Baidu臂全都接连在一起，又
由于中置凸轮最大，因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动，所
以得到快正时、高升程。
什么是i-VTEC？VTEC的“i”为Intelligent（聪明的，智慧的）
缩写。结构图如图2-23所示。
i-VTEC高、低转速范围内的负荷变化如图2-24所示。
可变长度进气歧管示意图，如图3-25所示。
2．丰田发动机的VVTi与VVTLi技术 1995年，装备改进版VVT系统的VVT-i面世了，装备的发动机是当 时另一副性能发动机1JZ-GE。VVT-i中多出的I，意思是Intelligent -“智能”，VVT-i取消了两段式的开启和关闭选择，演化成为可以对进 气侧凸轮轴进行无级地提前或延后的工作，就像普通的自动波箱与 CVT波箱间的区别一样。除了控制系统的升级以外，VVT-i工作的原理 上与VVT基本上是相同的。如图3-26所示。
二、气门组的检验与维修
1、气门的检修 气门的检验：主要是检验气门杆的弯曲变形，如图3-12所示。
气门修理：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。
配气正时的相关术语如图3-19的图释。 以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配 气正时。 进气提前角：进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。从进气 门开到上止点曲轴所转过的角度称作进气提前角，记作α。 进气延迟角：进气门在进气行程下止点之后关闭谓之晚关。从进气 行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作β。 排气提前角：排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下止点之 前开启，谓之排气门早开。从排气门开启到下止点曲轴转过的角度称作 排气提前角。记作γ。 排气延迟角：排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上止点之 后关闭，谓之排气门晚关。从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度称作 排气延迟角，记作δ。
第二节 气门传动组
本节主要介绍的内容有：
● 气门传动组的构造 ● 气门传动组的检验与维修 ● 气门传动组的故障与排除
一、气门传动组的构造
1、凸轮轴
凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有齿轮式、链条式及齿形带式。
为了限制凸轮轴在工作中产生的轴向移动或承受螺旋齿轮在传动时 产生的轴向力。
上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的 凸肩进行轴向定位，其间的间隙 =0.1～0.2mm，也就是凸轮轴的最大 许用轴移动量。
二、可变气门正时与升程
1．本田发动机的VTEC与i-VTEC技术 VTEC全名就是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，翻成中文是“电子控制可变气门正时和升程”系统 如图3-20。
构造如图3-21，其操作原理如下，每组气门有个凸轮部，在正常的情 况下，凸轮部A与B所带动的汽门是各别作动着，而中间的凸轮部与中摇臂 并没有使用到，中间凸轮部是贴着中摇臂旋转并移动着，但它并没有与外 侧两个（第一与第二）摇臂结合在一起。当有须要表现高性能时，负责有 赛车般性能的中凸轮部开始派上用场，此时油压会施压在A活塞左侧，而 使得活塞A、B向右侧推进，这时中摇臂便与两侧之摇臂结合在一起，而统 一由中摇臂所带动着，其中负责油压的作动便是由VTEC控制阀所操作着， 其VTEC控制阀作动的条件有下列几点因素： 1）发动机转速 2）行车速度节 3）气门位置
齿轮传动、链条与链轮传动、齿形皮带传动示意图，如图3-3所 示。
4．按气门驱动形式分类
按气门驱动形式分类则有如图3-4所示的摇臂驱动、摆臂驱动和 直接驱动3种类型。
第一节 气门组
本节主要介绍的内容有：
● 气门组的构造 ● 气门组的检验与维修
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。
2．挺柱 挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推 杆或气门，同时还承受凸轮轴所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸
盖。
构造：在挺柱体中装有柱塞，在柱塞上端压力推杆支座。柱塞被柱 塞弹簧向上推压，其极限位置由卡环限定。柱塞下端的单向阀保持架内 装有单向阀弹簧和单向阀。发动机润滑系统中的机油经进油孔进入内油 腔，并在机油压力的作用下推开单向阀充满高压腔。 原理：当气门关闭时，在柱塞弹簧的作用下，柱塞与推杆支座一起 上移，使气门及其传动件相互接触而无间隙。当凸轮顶起挺柱时，挺柱 体上移，高压腔内的机油压力遽然升高，使单向阀关闭，机油被封闭在
开启。
气门间隙的大小因机型而异。通常进气门间隙为0.25～0.30 mm； 排气门间隙为0.30～0.35 mm。 气门间隙的大小可用塞尺测量。因磨损等原因，在发动机使用过程 中，气门间隙的大小会发生变化，因此设有气门间隙调整螺钉或调整垫
块等气门间隙调整装置。气门间隙实体图如图3-17所示。
二、气门传动组的检验与维修