第3章配气机构的构造与维修重点讲义资料Word格式文档下载.docx

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曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1。

中置凸轮轴式配气机构

其结构特点为

1.凸轮轴位于气缸体的上部。

2.推杆较短，运动惯性小。

3.也可省去推杆，而由挺柱直接

驱动摇臂，当发动机转速较时，减

小气门传动机构的往复运动质量。

上置凸轮轴式配气机构

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。

气门间隙

定义

气门在完全关闭时，气门杆尾端与气门传动组零件之间

的间隙。

必要性

发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及

其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，

气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发

动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至

不易起动。

通常在发动机冷态装配时，留有气门间隙，以补偿气门

受热后的膨胀量。

有的发动机采用液力挺柱，挺柱的长度能

自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。

气门间隙过大和过小的危害

气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定。

一般在

冷态时，进气门的间隙为0.25～0.35mm，排气门的间隙为

0.30～0.35mm。

过小

如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不

严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏。

过大

如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门

座之间产生撞击响声，并加速磨损。

同时，也会使气门开启

的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。

•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α表示，α一般为10°

～30°

。

（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

β表示，β一般为40°

～80°

（2）目的

①利用压力差继续进气。

②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γ表示，γ一

般为40°

（2）目的

①利用气缸内的废气压力提前自

由排气；

②减少排气消耗的功率；

③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δ表示，

δ一般为10°

①利用缸内外压力差继续排气；

②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

γ+180°

+δ。

配气机构的零件和组件

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

气门

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。

气门顶部

气门顶部的形状

①凸顶：

凸顶的刚度大，受热面积也大，用于某些排气门；

②平顶：

平顶的结构简单、制造方便，受热面积小，应用多；

③凹顶：

也称漏斗形，其质量小、惯性小，头部与杆部有较大

的过渡圆弧，使气流阻力小，以及具有较大的弹性，对气门座的

适应性好（又称柔性气门），容易获得较好的磨合，但受热面积

大，易存废气，容易过热及受热易变形，所以仅用作进气门。

•

气门锥角

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。

气门的杆部

气门杆部具有较高的加工精度和较低的粗糙度。

气门杆的尾部采用锁片式结构或锁销式固定弹簧座。

气门弹簧

（1）保证气门自动回位关闭而密封。

（2）保证气门与气门座的座合压力。

（3）吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯

性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。

其形式有：

等螺距弹簧。

不等螺距弹簧。

双弹簧。

2.气门传动组

凸轮轴

1.驱动和控制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.有些汽油机还用它来驱动汽油泵、机油泵和分电器。

凸轮结构

凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆

弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓

冲段，BCD为凸轮的工作段，C点时升程

最大，它决定了气门的最大开度。

凸轮的工作过程如下

当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处

于最低位置不动，气门处于关闭状态。

凸轮转至A点时，挺柱开始移动。

继续转

动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间

隙，气门开始开启，至C点时气门开度最

大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N

时，气门完全关闭。

此后，挺柱继续下

落，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于

最低位置。

下置式凸轮轴的轴向限位

在凸轮轴前轴颈与正时齿

轮之间压装有调节环，调节环

外面松套一止推板，止推板用

螺钉固定于气缸体前端面，调

节环的厚度大于止推板的厚，

二者之差称为凸轮轴的轴向间

隙，其间隙为0.08~0.20mm。

挺柱

功用将凸轮的推力传给推杆或气门。

型式常见挺柱主要有筒式和滚轮式两种。

液力挺柱

采用液力挺柱，消除了配气机构中的间隙，减小了各零

件的冲击载荷和噪声，同时凸轮轮廓可设计得比较陡一些，

气门开启和关闭更快，以减小进排气阻力，改善发动机的换

气，提高发动机的性能，特别是高速性能。

摇臂和摇臂组

摇臂装在摇臂轴上，摇臂轴通过摇臂轴支座装在气缸盖

上。

摇臂是一个不等臂杠杆，其长臂一端驱动气门。

第二节配气机构的维修

一、配气机构的拆装要点

首先从气缸盖上拆下摇臂轴总成；

其次拆下凸轮轴及其正时齿轮总成；

最后从缸盖上拆下气门组的零件。

配气机构的安装顺序与拆卸顺序正好相反，只是增加了

一道在零件的摩擦表面涂抹机油的程序。

气门与气门座是成对配研的，安装时不得错乱。

另外，

挺柱与挺柱导向孔经过磨合，彼此已经相适，安装时最好也

不要错乱。

1．摇臂轴总成的拆装要点

在拆卸摇臂轴总成时，要把全部摇臂轴支座的固定螺栓

分几次逐渐拧松，使摇臂轴平行地远离气缸盖。

安装时亦然，以防拆装不当造成摇臂轴弯曲。

2．凸轮轴总成的拆装要点

（1）确认配气正时记号

拆卸凸轮轴总成前应仔细观察曲轴和凸轮轴正时齿轮的

配气正时记号。

配气正时记号的一般规律是：

对于齿轮传动的配气机构，配气正时记号—般都打在齿

轮上。

对于同步带传动或链传动的配气机构，配气正时记号通

常分别制在正时同步带轮（或链轮）和其后侧静止不动的壳体

件上。

安装时，只要使曲轴和凸轮轴的正时同步带轮（或链轮）

上的正时记号分别和其后侧壳体上的记号对准，然后再安装

同步带（或链条），即可保证配气正时。

（2）中、下置式凸轮轴的拆装

无论中、下置式还是上置式凸轮轴，在拆卸时都要首先

解除其轴向定位。

下置式凸轮轴与曲轴的定时齿轮是一对圆柱斜齿轮，其

相互啮合的斜齿与凸轮轴和曲轴的轴线不平行，只有一边转

动、一边沿轴向外撬凸轮轴齿轮，才能使其脱离啮合。

（安

装时，对准记号后，亦应在转动的同时推压凸轮轴齿轮，使

其与曲轴齿轮进入全齿啮合状态为止。

）然后，用手边转动

（防止凸轮和挺柱卡住）边向外抽出凸轮轴。

（3）上置式凸轮轴的拆装

同前述摇臂轴总成的拆装要点一样。

3．气门组的拆装

二、进、排气门和一缸压缩行程上止点确认

进、排气门的确认

（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。

2．一缸压缩上止点的确定

（1）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

个方位的最后缸（如直列六缸机的第六缸或四缸机的第四缸）

的排气门打开又逐渐关闭到进气门动作瞬间，为六（四）缸在

排气上止点，即一缸在压缩上止点。

（3）按发动机上的第一缸上止点记号确定一缸压缩上止

点。

很多发动机在曲轴的后端或前端制有确定第一缸上止点

的记号。

当两记号对齐时，第一缸活塞正好处于压缩或排气上止

点位置。

第一缸压缩行程上止点的确定方法是：

先找到压缩行程，然后再确定压缩上止点。

找压缩行程常用的两种方法：

一种是把一缸火花塞（或喷油器）座孔用棉球堵住，摇转

曲轴，当棉球被气缸内的压缩气体弹出时，表明该缸已进入

压缩行程。

另一种是摇转曲轴，看一缸气门的动作，当进气门关闭

时，表明该缸已进入压缩行程。

按上述方法找到一缸压缩行程后，慢慢摇转曲轴，使一

缸上止点记号对齐，此时一缸活塞所处的上止点位置便是压

缩行程上止点。

三、气门组零件的检修

1．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1~2.5mm。

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0.05mm。

⑤气门杆与导管的配合间隙应符合原厂规定。

2．气门的检修

下列情况需要进行检修

①载货汽车气门杆的磨损量大于0.10mm，轿车气门杆的

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1.0mm。

③气门尾端的磨损大于0.5mm。

④气门杆的直线度按图示方法检查。

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。

三、气门传动组零件的检修

1．凸轮轴及轴承的检修

凸轮轴的耗损与检修

凸轮轴的主要耗损是凸轮、支承轴颈表面、正时齿轮轴

颈键槽的磨损和凸轮轴的弯曲变形。

①凸轮磨损的检测

测量凸轮的最大高度H与基圆直径D的差来衡量凸轮的磨

损程度。

凸轮磨损后，其升程减小0.40mm以上时，应更换新

凸轮轴。

②凸轮轴弯曲变形的检修

凸轮轴的弯曲变形，多因气门挺柱卡滞，凸轮轴受到过

大的弯矩作用而发生的。

通常用下图的方法检测凸轮轴的弯

曲变形。

若中间轴颈的径向圆跳动大于0.10mm，则应进行校

正（钢质凸轮轴）。

凸轮轴校直后，中间各轴颈的径向圆跳动

应不大于0.04mm。

③凸轮轴轴颈的检修

④正时齿轮轴颈键槽的检修

⑤汽油泵驱动偏心轮的直径极限磨损量为1mm。

磨损逾限时，应更换新凸轮轴。

2.正时链轮和链条的检查

（1）正时链条的检查测链条长度时，对链条施以

一定的拉力，拉紧后测量其长度L，不符合要求则应

更换新链条。

（2）正时链轮的检查：

将链

条分别包住凸轮轴正时链轮和

曲轴正时链轮，用游标卡尺测

量其直径，其直径不得小于允

许值。

例如丰田2Y、3Y发动机正

时链轮直径允许的最小值：

凸

轮轴正时链轮为114mm；

曲轴

正时链轮为59mm。

若小于此值

时，应更换链条和链轮。

3．同步带的定期更换

同步带应定期更换，以防发动机工作中突然断裂时，气门撞坏活塞、缸盖等零件，造成严重损失。

微型车发动机在正常使用情况下一般每行驶100000km更换一次同步带。

4．正时齿轮的检查

正时齿轮啮合间隙逾限或轮齿磨出台阶、出现裂纹或断齿时，均应更换齿轮。

相互啮合的钢制齿轮应成对更换。

正时齿轮的啮合间隙：

钢制齿轮0.03~0.30，使用极限0.40mm；

胶木齿轮0~0.50mm。

第三节

配气机构常见故障诊断与排除

一、气缸压缩压力不足的原因及影响

二、气缸压缩压力的检测

1．气缸压缩压力的检测方法

用气缸压力表可测量并记录压缩行程上止点时气缸的压

缩压力。

测量时，应使发动机运转至正常温度（水温80～90℃）后

熄火进行。

汽油机需要拆除全部火花塞，将阻风门与节气门

全开，然后把气缸压力表的锥形橡胶头用手压紧在火花塞孔

上，用起动机转动曲轴3~5s记录压力表指示的读数。

柴油

机可将压力表接在喷油器安装孔上转速在500r／min时测定。

各缸测量次数不少于2次，取平均值。

在用车二级维护前：

汽油机的气缸压力不低于原厂标准值的85％；

柴油机则不低于

90％。

对各缸压力差的要求是：

汽油机不应超过各缸压力平均

值的10％，柴油机则不应超过8％

2．检测结果对比分析

测得的结果如低于原厂规定标准，可向该缸火花塞（或喷油器）孔内注入20~30mL机油，然后重测一次气缸压力。

如果：

①第二次测出的压力比第一次高，接近于标准压力，则

表明活塞气缸组密封不良。

②第二次测出的压力与第一次差不多，则表明是气门或

气缸垫密封不良。

③如相邻两缸两次检测的压力都很低，则表明是两缸相

邻处的气缸垫烧损窜气。

三、进气管真空度的检测

通常用量程为0~120kPa的

汽车发动机检测专用真空表检

测发动机进气管的真空度。

真

空表由表头和软管组成。

软管

的一头连接在表头上，测量时

把另一头连接在进气管的接头

上。

检测前应将发动机预热到

正常工作温度。

①发动机怠速运转时，真空表指针稳定地指在57.42~70.93kPa范围内表示密封性正常；

当迅速开启并关闭节气门时，指针能随之摆动在67.6~84.44kPa之间，则进一步表明技术状况良好。

②怠速时指针低于正常值，主要是活塞环、进气管或化油器衬垫漏气造成，也可能与点火过迟或配气过迟有关。

此种情况若突然开大并关闭节气门，指针回落至零，且回跳不到84.44kPa。

③怠速时指针在50.66~67.55kPa之间摆动，表示气门粘滞或点火系有问题。

④怠速时指针在33.78~74.31kPa之间缓慢摆动，且随转速升高而加剧摆动，表示气门弹簧弹力不足，气门导管磨损或气缸衬垫泄漏。

⑤怠速时指针在40.53~60.80kPa之间缓慢摆动，表示化油器调整不良。

⑥怠速时指针逐渐下落至零，表示排气管系统阻塞。

⑦怠速时指针快速摆动，升速时指针反而稳定，表示进气门与气门导管磨损松旷。

四、气门响的诊断方法

1．故障现象

发动机怠速时发出连续不断的、有节奏的“嗒、嗒、

嗒”（在气门脚处）或“啪、啪、啪”响声。

在气门座处的敲击声，转速升高时响声也随之升高，温

度变化或单缸断火时响声不变。

若有多只气门响，则声音比

较杂乱。

2．故障原因

（1）气门脚响

①气门间隙太大；

②气门间隙调整螺钉松动，或气门间隙处摇臂和气门杆

端的接触面不平；

③配气凸轮外形加工不准或磨损过甚，造成缓冲段效能

下降，加重了挺杆对气门脚的冲击；

④气门脚处润滑不良。

（2）气门落座响

①气门杆与其导管配合间隙太大；

②气门头部与气门座接触不良；

③气门间隙太大。

故障诊断与排除方法

气门脚响和气门落座响很类似。

（1）听诊打开加机油口盖，当发动机怠速运转时，听

到有节奏的响声，可稍提节气门，如此时响声变明显，逐渐

加油时响声又随转速的提高节奏加快，可初步断定为气门脚

响或气门落座响。

柴油机由于受着火敲击声的影响，气门响不易听珍。

听诊时可采用提高转速后迅速收油门的方法，在发动机降速

时，避开着火敲击声的干扰，仔细倾听。

（2）检查气门间隙若间隙过大，应调整到标准值，然后

再起动发动机，如响声消失则说明是气门脚响；

如响声无变

化，说明是气门落座响。

气门座响如系座圈松动造成，其响

声不如气门脚响坚实，且带有破碎声。

四、

五、

4．

5．

6．

六、

第三节

第四节