配气机构

配气机构 第三章 配气机构 一. 选择: : 1.c 2.b 3.a 4.b 5.a 6.b 7.b 8.a 9.b 10.a 11.b 12.b 13.a 14.b 15.a 二. 判断题: 答案: 1.F 2.T 3.T 4.F 5.T 6.T 7.F 8.T 9.F 10.F 11.F 12.F 13.T 14.F 15. F 三、问答题: 3-1(配气机构有何功用, 答:配气机构的功用是按照发动机的工作需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜混合气(汽油机)或空气(柴油机)及时进入气缸，气缸内的废气及时排出。 3-2(配气机构主要由哪些零件组成, 答:发动机配气机构的基本组成可分为两部分:气门组和气门传动组。 气门组用来封闭进、排气道，气门组的组成与配气机构的形式基本无关而大致相同。主要零件包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管等。 气门传动动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其功用是使气门定时开启和关闭，它的组成视配气机构的形式不同而异，主要零件包括正时齿轮(正时链轮和链条或正时皮带轮和皮带)、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。 3-3(凸轮轴的驱动方式有几种, 答:凸轮轴的驱动方式有齿轮传动、链条传动和齿形皮带传动三种方式。 3-4(按凸轮轴的安装位置配气机构分几种类型, 答:配气机构通常按凸轮轴的安装位置分为下置凸轮轴式、侧置凸轮轴式和顶置凸轮轴式三种类型。 3-5(气门有何结构特点, 答:气门分进气门和排气门，构造基本相同。气门由头部与杆部两部分组成如图 3 — 9 所示。 气门头部的作用是与气门座配合，对气缸进行密封;杆部则与气门导管配合， 为气门的运动起导向作用。气门头部形状有平顶、喇叭形顶和球面顶。气门头部与 气门座接触的工作面称气门密封锥面，该密封锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥 角，一般为 45 ?，有些发动机的进气门锥角为 30 ?。进、排气门的头部直径一 图 3 — 9 气门的组成 般不等，进气门头部直径较大。 1- 杆部 2- 头部 气门杆部为圆柱形，在靠近尾部处加工有环形槽或锁销孔，以便用锁片或锁销 固定弹簧座。锁片式固定方式的气门杆上有环形槽，外圆为锥形、内孔有环形凸台 的锁片 4 为分成两半，气门组装配到气缸盖上后，锁片内孔环形凸台卡在气门杆上的环槽内，在气门弹簧作用下，锁片外圆锥面与弹簧座锥形内孔配合，使弹簧座固定。锁销式固定方式则是将锁销 5 插入气门杆上的孔内，由于锁销长度大于弹簧座孔径，所以可使弹簧座固定。 3-6(气门拆装应注意什么, 答:拆装气门时，必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧，然后拆下或装上气门锁片或锁销，并慢慢放 松气门弹簧即可。 拆下的气门，必须作好标记并按顺序摆放，以免破坏气门与气门座及气门导管的配合。气门锁片或锁 销很小，应注意不要丢失。 3-7(如何检查与修理气门杆部弯曲, 答:气门杆部弯曲变形可按图 3 — 14 所示进行检查，若弯曲变形超过允许极限，应校正或更换气门。气门杆直线度误差一般应不大于 0.03mm 。 气门杆弯曲校正应在压床上进行冷压校正，使弯曲拱面向上，用 压床使其产生反变形，校压量一般为实际弯曲量的 10 倍，保持 图 3-14 气门杆弯曲的检查 2min 。 3-8(如何检查与修理气门磨损和烧蚀, 答:气门磨损情况可用千分尺和卡尺测量如图 3 — 15 所示各尺寸进行检查，若测得尺寸不符合规定，应更换气门。 气门密封锥面有轻微斑痕、沟槽或烧蚀，可在专用气门光磨机上进行光磨修理。光磨的气门可与气门座之间有 0.5 ? ~1.0 ?的气 门密封干涉角，这样有利于气门与气门座磨合。修理后的气门尺寸应图 3-15 气门尺寸 符合规定，修理气门后还应铰修气门座，并进行气门研磨。气门密封锥面斑痕、沟槽或烧蚀严重时，应更换气门。 3-9(气门座有何功用和结构特点, 答:进排气道口直接与气门密封锥面接触的部位称气门座，其功用是与气门配合，使气缸密封。 多数发动机的气门座单独制成座圈，然后压装到燃烧室内的进排气道口处，以提高使用寿命和便于修理更换。气门座与座孔有足够的过盈配合 量，以防止发动机工作时脱落。 图 3 — 18 气门座锥角 为保证气门与气门座可靠密封，气门座上加工有与气门相适应的锥角， 气门座的锥角包括三部分，如图 3 — 18 所示。 45 ?(或 30 ?) 的锥面是与气门密封锥面配合的工作面，宽度 b 为 1~ 3mm ， 15 ? 和 75 ?(各车型要求不同)锥角是用来修正工作面位置和宽度的。 3-10(如何铰修气门座, 答:发动机工作时，气门座承受高温和气门落座时的冲击，经常出现工作锥面烧蚀、变宽或与气门接触环带断线等故障，一般可通过铰削和研磨进行修理。 气门座的铰削通常用气门座铰刀进行手工加工，铰削方法如下: (1)修理气门座前，应检查气门导管，若不符合要求应先更换或修理气门导管，以便保证气门座与气门导管的中心线重合。 (2)按气门头部直径和气门座各锥面角度选择一组合适的气门座铰刀。按气门导管内径选择合适的气门座铰刀杆，铰刀杆插入气门导管应转动灵活而不松旷。 (3)先用 45 ?的粗铰刀加工气门座工作锥面，直到工作面全部露出金属光泽。 注意:铰削时，两手握住手柄垂直向下用力，并只作顺时针方向转动，不允许倒转或只在小范围内转动。 (4)然后用修理好的气门或新气门进行试配，根据气门密封锥面接触环带的位置和宽度进行调整铰削。接触环带偏向气门杆部，应用 75 ?的铰刀铰削;接触环带偏向气门顶部，应用 15 ?的铰刀修正。铰削好的气门座工作面宽度应符合规定，接触环带应处在气门密封锥面中部偏气门顶的位置。 (5)最后用 45 ?的细铰刀精铰气门座工作锥面，并在铰刀下面垫上细砂布修磨。 3-11(如何研磨气门与气门座, 答:气门座铰削好后，应在气门与气门座之间涂上少许研磨砂进行手工研磨，以保证气门与气门座的密封性。 气门与气门座的密封性可用划线法进行检查，即用软铅笔在气门密封锥面上每隔 10mm 划一条线，将气门装入气门导管，用手将气门与气门座压紧并往复转动 1/4 圈，然后取下气门检查，若所有划线均被切断，说明气门与气门座密封良好，否则应继续研磨。 3-12(如何更换气门座圈, 答:气门座损坏、严重烧蚀、松动或下沉 2mm (指测量的气门顶部下沉量)以上，应更换气门座圈。若气门座是在气缸盖上直接加工的，则必须更换气缸盖。 拆卸旧座圈时，对铝合金气缸盖不可用撬动方法拆卸，用镗削加工方法将旧座圈镗削只剩一薄层，就可很容易地拆下旧座圈;也可将一合适的旧气门焊接到座圈上，然后敲击气门杆拆下旧座圈。安装新座圈 前，应对座孔加工，使新座圈与座孔过盈配合量约为 0.08~ 0.12mm 。安装新座圈时，可将座圈放在固体二氧化碳(干冰)或液态氮中冷却使其冷缩，或将气缸盖放在干燥箱内加热使座孔热胀，然后再将气门座圈敲入座孔。 3-13(气门导管有何功用和结构特点, 答:气门导管的功用是给气门的运动导向，并将气门杆所承受的热量传给气缸盖。 气门导管为一空心管状结构，压装在气缸盖上的导管孔中，其外圆柱面与导管孔的配合有一定的过盈量，以保证良好地传热和防止松脱。有些发动机为防止气门导管脱落，采用卡环对气门导管定位。气门导管的下端伸入气道，为减小对气流造成的阻力，伸入气道的部分制成锥形。 气门导管内孔与气门杆之间为间隙配合，为防止润滑油从气门杆与气门导管的间隙中漏入燃烧室，在气门导管的上端安装气门油封。 3-14(如何检查与修理气门导管磨损, 答:气门导管磨损后会使其与气门杆的配合间隙增大，导致气门工作时摆动，关闭不严。特别是排气门与导管配合间隙过大时，高温废气窜入气门杆与导管间隙，会破坏润滑加速磨损，严重时会造成导管内润滑油烧结，使气门卡死。 气门导管的磨损情况可通过导管与气门杆配合间隙间接检查，配合间隙若超过允许极限时，可换用一个新气门重新进行检查，根据测量结果视情更换气门或气门导管，必要时两者一起更换。 3-15(如何更换气门导管, 答:更换气门导管时，应先用气门导管冲子和锤子将气门导管按规定方向(一般为气缸盖上方)拆出。对于装有限位卡环的气门导管应先将其漏出承孔的部分敲断，然后再将它拆出。对于铸铁缸盖可不加热，而对于铝合金缸盖应加热后再拆卸气门导管，以免缸盖裂损。 拆下旧气门导管后，应根据新导管外径适当铰削座孔，使其有一定的过盈量(一般为 0.015mm~ 0.065mm) 。安装导管前应先对缸盖加热，加热时可用热水( 60 ?, 80 ? )或用喷灯加热，然后用冲子和锤子将新导管敲入座孔，伸出气道的高度应符合规定。气门导管安装好后，应用长刃铰刀铰削内孔，使导管与气门杆配合间隙符合。 3-16(如何更换气门油封, 答:更换气门油封时，将气门组零件从气缸盖上拆下后，应使用专用工具安装气门油封。注意:有些发动机进、排气门油封是不同的，安装时不能装错。 3-17(气门弹簧有何功用,有几种类型, 答:气门弹簧的功用是使气门关闭并与气门座压紧，同时还可在气门开启或关闭过程中，使气门传动组零件紧密连接，防止因惯性力分离而产生异响。 气门弹簧为圆柱螺旋弹簧，弹簧两端磨平，装配后弹簧一端支承在气缸盖上，另一端靠锁片或锁销与气门杆定位。气门弹簧有多种形式，等螺距弹簧是最简单的一种，但使用中容易因振动而折断。变螺距弹簧各圈之间的螺距不等，安装时其螺距较小(弹簧圈密)的一端应朝向气缸盖。轿车发动机一般都采用内外两个气门弹簧，两弹簧的旋向相反，以防止工作时一个弹簧卡入另一个弹簧中，一般内弹簧弹力比外弹簧小。 3-18(如何检查气门弹簧, 答:气门弹簧常见故障是由于长期受压缩，产生塑性变形而自由长度变短、弹 力减弱、簧身歪斜，严重时可能出现弹簧折断。怼气门弹簧的检查主要是:观 察有无裂纹或折断，测量弹簧自由长度和垂直度，测量弹簧弹力。气门弹簧不 能维修，必要时只能更换。 气门弹簧的自由长度可用卡尺进行测量，若低于允许极限时应更换。 在自由状态下，弹簧端面对中心线的垂直度误差检查如图 3-23 所示，一 般应不大于 1.5~ 2.0mm ，否则应更换。 图3—23气门弹簧垂直度的检 气门弹簧的弹力应在专用弹簧检验仪上进行检查，用检验仪对气门弹簧施 加压缩力，在规定载荷下的高度应符合标准，否则应更换弹簧。 3-19(凸轮轴有何功用, 答:凸轮轴是气门传动组的主要零件，其功用主要是利用凸轮控制各缸进排气门的开启和关闭。此外，在有些汽油发动机上，还利用凸轮轴驱动分电器、汽油泵和机油泵。 3-20(如何检查与修理凸轮轴轴向间隙, 答:检查凸轮轴的轴向间隙时，可将凸轮轴总成(带正时齿轮和止推凸缘)拆下后，用塞尺直接插入止推凸缘与凸轮轴轴颈间，测量凸轮轴的轴向间隙。 用百分表能更精确地测量凸轮轴的轴向间隙。拆下气门传动组其它零件后，凸轮轴可不拆下或按规定重新装上，用百分表测头抵在凸轮轴端，前后推拉凸轮轴，百分表指针的摆动量即为凸轮轴的轴向间隙。 3-21(如何检查与修理凸轮轴弯曲, 答: 检查凸轮轴弯曲变形可用其两端轴颈外圆或两端的中心孔作基准， 测量中间一道轴颈的径向圆跳动量，若超过极限值，可对凸轮轴进行冷压校正，必要时应更换。 3-22(凸轮磨损有何危害,如何检查, 答:凸轮的磨损是不均匀的，一般凸轮的顶尖附近磨损较严重。凸轮磨损后，凸轮高度减小，会使气门的最大升程减小，影响发动机工作时的进排气阻力。因此，凸轮的磨损程度可通过测量凸轮的高度 H 或凸轮升程 h 来检查。 凸轮高度可用外径千分尺或游标卡尺测量，凸轮升程为凸轮高度与基圆直径之差。凸轮高度或升程若超过允许极限，应更换凸轮轴。 3-23(挺杆有几种,有何功用, 答:挺杆可分为普通挺杆和液力挺杆两种，其功用一般都是与凸轮轴直接接触，将凸轮的推力传给推杆，在有些发动机上它只是摇臂的一个支点，也有些发动机上没有挺杆。 3-24(装用液力挺杆有何优点, 答:液力挺杆能自动保持“气门间隙为零”的工作状态，可减轻配气机构的噪声和磨损，而且不需调整气门间隙。 3-25(凸轮轴下置或侧置的发动机液力挺杆是怎样工作的, 答:如图3—44所示，挺杆体1内装有柱塞3，柱塞上端压装有推杆支座5， 支撑座将柱塞内腔上端封闭;柱塞弹簧8将柱塞向上顶起，通过卡环4来 限制柱塞最上端的位置;柱塞下端的单向阀架2内装有单向阀7，碟形弹 簧6使单向阀封闭柱塞内腔下端。 发动机工作时，润滑油经油道供给液力挺杆，通过挺杆体和柱塞侧面 的油孔使挺杆柱塞内腔 A 经常充满油液。液力挺杆安放在导向孔内，下端 直接与凸轮接触，推杆下端支撑在挺杆上的推杆支座上。当气门处于关闭 状态时，柱塞弹簧使柱塞连同推杆支座与推杆压紧，消除配气机构的间隙， 但由于气门弹簧的弹力较大，所以气门不会被顶开;同时柱塞内腔的油液 顶开单向阀，使柱塞下面的挺杆体内腔 B 也充满油液。 当凸轮顶起挺杆体时，气门弹簧的弹力通过推杆反作用在柱塞上，由 于单向阀的作用使油液不能从挺杆体内腔流回柱塞内腔，所以挺杆体内腔图 3-44 液力挺杆 油压升高，而液体的不可压缩性，使挺杆将凸轮的推力传递给推杆，并通1- 挺杆体 2- 单向阀架 3- 柱塞 过摇臂使气门开启。在气门开启过程中，挺杆体内腔的油液会有少量从柱4- 卡环 5- 推杆支座 6- 碟形弹塞与挺杆体之间的间隙中泄漏，但不会影响配气机构的正常工作，而且在簧 7- 单向阀 8- 柱塞弹簧 A- 气门关闭后，挺杆体内腔油液会立即得到补充，使配气机构保持无间隙。 柱塞内腔 B- 挺杆体内腔 当配气机构零件受热膨胀时，挺杆体内腔的部分油液从间隙中被挤出， 挺杆体内腔容积减小，挺杆自动“缩短”。反之，当配气机构零件冷缩时， 柱塞弹簧使柱塞顶起，挺杆体内腔容积增大，气门关闭后，增加向挺杆体 内腔的补油量，液力挺杆自动“伸长”。因此，液力挺杆能自动补偿配气 机构零件的热胀冷缩，始终保持无间隙传动。 3-26(如何检查液力挺杆, 答:液力挺杆的常见故障是外表工作面磨损或损伤、挺杆内部配合表面磨损导致密封不良等。维修时，除按普通挺杆的检查项目和方法对挺杆体外表工作面的损伤情况、挺杆体与导向孔的配合间隙进行检查外，还需对液力挺杆进行密封性检查。 液力挺杆柱塞与挺杆体(或油缸)磨损、单向阀关闭不严，均会导致挺杆内部密封不良，当凸轮顶起挺杆时，会因高压油腔内的油液泄漏而使液力挺杆“缩短”，从而使气门升程下降和挺杆产生异响。液力挺杆密封性可在一定载荷作用下，通过测量液力挺杆“缩短”一定尺寸所用时间来检验，所用时间越长，说明液力挺杆密封性越好。 3-27(推杆有何功用,有何结构特点, 答:推杆位于挺杆与摇臂之间，其功用是将挺杆的推力传给摇臂。推杆为细长的杆件，杆身有空心和实心两种，推杆两端有不同形状的端头，以便与挺杆和摇臂上的支座相适应。 3-28(如何检查与修理修推杆, 答:推杆的常见故障是端头磨损或杆身弯曲。检查推杆两端头，若磨损严重或有损伤，应更换推杆。推杆可在平板上来回滚动并用塞尺测量其弯曲变形量，也可用百分表检查推杆的弯曲变形量，推杆弯曲超过允许极限时，应校直或更换推杆。 3-29(摇臂总成有何功用,有何结构特点, 答:摇臂总成的功用是将气门传动组的推力改变方向并驱动气门开启。摇臂是一个两臂不等长的的双臂杠杆，采用摇臂驱动气门开启的配气机构，虽机构比较复杂，但可通过选择摇臂两端的长度，在气门升程一定时减小凸轮升程，同时气门间隙的调整也比较方便。 常见的摇臂总成主要由摇臂轴、摇臂轴支座、摇臂及定位弹簧等组成。摇臂总成所有零件均安装在摇臂轴上，并通过摇臂轴支座用螺栓安装在气缸盖上，为防止摇臂轴在其支座孔内转动或轴向窜动，用紧固螺钉将摇臂轴固定。摇臂通过镶在其中间轴孔内衬套套装在摇臂轴上，为保证各摇臂的轴向位置，用装在摇臂侧面的定位弹簧使其定位。摇臂轴为空心结构，两端用堵塞封闭，润滑油经与气缸盖上的油道相通的中间摇臂轴支座油道进入摇臂轴内，摇臂轴和摇臂上都加工有相应的油孔，使摇臂轴与摇臂之间及摇臂两端都能得到可靠的润滑。 3-30(什么是配气相位, 答:发动机进、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间，称为配气相位。通常用曲轴转角来表示配气相位。配气相位包括进排气门的提前开启角、迟后关闭角、持续开启角、叠开角。 3-31(为何设气门间隙, 答:发动机冷态装配时， 在不装用液力挺杆的配气机构中， 气门组与气门传动组之间必须留有一定的间隙，这一间隙称气门间隙。气门间隙的功用是补偿气门受热后的膨胀量。 3-32(检查与调整气门间隙的基本原则是什么, 答:气门间隙的检查与调整必须在气门完全关闭状态时进行。在检查调整气门间隙之前，必须分析判断各气缸所处的工作行程，以确定可调气门，如:处于压缩上止点的气缸，进排气门均可调;处于排气行程上止点的气缸，进排气门均不可调;处于进气和压缩行程的气缸，排气门可调;处于作功和排气行程的气缸，进气门可调。 3-33(调气门时如何确定一缸上止点, 答:多数发动机都有点火正时标记，只要转动曲轴对正标记，即说明一缸处于上止点位置;是否是压缩止止点，还需用辅助方法判断，如:观察分电器分火头位置、一缸(或其它缸)的进排气门状态、顶置凸轮轴发动机一缸进排气凸轮位置等。 3-34(如何用“双排不进”快速确定可调气门, 答:以 CA6102 发动机(点火顺序为 1-5-3 -6-2-4 )为例，说明如下:当一缸处于压缩上止点时，一缸进排“双”气门均可调;五缸处于压缩行程初始阶段，三缸处于进气行程，两缸的排气门均处于关闭状态，“排”气门为可调气门;六缸处于排气上止点位置，进排气门均开启，均为“不”可调气门;二缸处于排气行程，四缸处于作功行程后期，两缸进气门均处于关闭状态，“进”气门为可调气门。然后将曲轴旋转一圈(360?)，则六缸处于压缩上止点位置，此时六缸的进排气“双”气门可调;二缸处于压缩行程初始阶段，四缸处于进气行程，两缸的“排”气门为可调气门;一缸处于排气上止点位置，进排气门均为“不”可调气门;五缸处于排气行程，三缸处于作功行程后期，两缸“进”气门为可调气门。