3.3 配氣機構

配氣機構的功用是按照發動機每一氣缸的工作順序和工作循環的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新混合氣（或新鮮空氣）進入氣缸，廢氣從氣缸排出。配氣機構應使發動機在各種工況下工作時都能獲得最佳的進氣量，以保證發動機在各種工況下工作時都具有最佳性能。

3.3.1 配氣機構的類型與組成

四沖程發動機常見的配氣機構形式是氣門式配氣機構，它由凸輪驅動，通過傳動機構控制進、排氣門開閉。氣門式配氣機構由氣門組和氣門傳動組兩部分組成，每組的零件組成與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅動形式等有關。

1.氣門組

氣門組包括氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門油封及氣門鎖片等，如圖3-3-1所示。有的氣門組件還配有氣門旋轉機構來減小氣門頭部的熱變形，同時清除氣門密封錐面上的沉積物。

氣門頭部可制成平頂、凹頂和凸頂等形狀，目前應用最廣泛的是平頂氣門，其結構簡單、制造方便、受熱面積小，進、排氣門都可以采用。

氣門桿是一個圓柱形桿，一端與頭部相連，另一端與彈簧座相連。氣門桿應有較高的加工精度，其與氣門導管保持合適的配合間隙，以減小磨損，并起到良好的導向和散熱作用。氣門一般采用兩個氣門鎖片固定在上氣門彈簧座上。

圖3-3-1 配氣機構

氣缸蓋與氣門錐面貼合的部位稱為氣門座，如圖3-3-2所示。氣門座的作用是防止氣門直接撞擊氣缸蓋而引起氣缸蓋過度磨損，并吸收氣門傳來的熱量，依靠其內錐面與氣門錐面緊密貼合來密封氣缸，但其導熱性較差。

氣門導管對氣門的運動起著導向作用，并使氣門桿上的熱量經氣門導管傳給氣缸蓋。氣門導管與氣門桿之間一般留有微量間隙（0.05～0.12mm），使氣門桿能在導管中自由運動。

氣門彈簧的功用是保證氣門關閉時能與氣門座緊密貼合，并克服氣門開啟時配氣機構產生的慣性力，使傳動件始終受凸輪控制而不與其脫離，氣門導管和氣門彈簧如圖3-3-3所示。

圖3-3-2 氣門座

圖3-3-3 氣門導管和氣門彈簧

2.氣門傳動組

氣門傳動組的作用是使氣門按發動機配氣相位規定的時刻開、閉，并保證有足夠的開啟高度。氣門傳動組主要包括凸輪軸、挺柱、推桿和搖臂等零件。但因氣門驅動形式和凸輪軸位置的不同，氣門傳動組的零件組成差別很大，如圖3-3-4所示。

圖3-3-4 氣門傳動組

凸輪軸用來驅動氣門組件，通過軸承支承在氣缸蓋上，凸輪軸由發動機前部的正時齒輪、正時鏈或正時帶驅動。

挺柱的功用是將來自凸輪的運動和作用力傳給推桿或氣門，同時承受凸輪所施加的側向力，并將其傳給機體或氣缸蓋。挺柱分為機械挺柱和液壓挺柱兩大類，每一類中又有平面挺柱和滾子挺柱等多種結構形式。

推桿應用在凸輪軸下置式和中置式配氣機構中，其作用是將挺柱傳來的運動和作用力傳給搖臂。推桿是一個細長桿件，處于挺柱和搖臂之間。

搖臂的作用是將推桿或凸輪的作用力傳遞給氣門組件。搖臂是一個以搖臂軸為支點的雙臂杠桿，兩臂不等長。搖臂一端加工有螺紋孔，用來擰入氣門間隙調整螺栓，另一端加工成圓弧面，與推桿末端球面配合。

3.3.2 配氣機構維修要點

1.配氣機構拆裝要點

（1）凸輪軸的拆裝要點

凸輪軸軸承蓋上一般帶有標記，標明其是哪一道軸承蓋。單頂置凸輪軸軸承蓋的拆卸順序是先依次松開第5、1、3道軸承蓋，再依次松開第2、4道軸承蓋，如圖3-3-5所示。

圖3-3-5 單頂置凸輪軸軸承蓋的拆卸

傳動帶的檢查與更換

雙頂置凸輪軸軸承蓋拆卸相對復雜。其軸承蓋上不僅標有進、排氣側相關標記，還有第幾道軸承蓋的標記。復裝時嚴禁混裝。

圖3-3-6所示的排氣側凸輪軸軸承蓋上標記有“E3”字樣。其中，字母“E”代表“Exhaust（排氣）”，數字“3”代表排氣凸輪軸的第3道軸承蓋。

圖3-3-6 雙頂置凸輪軸軸承蓋上的標記

進氣側凸輪軸軸承蓋上標記有“I3”字樣。其中，字母“I”代表“Inlet（進氣）”，數字“3”代表進氣凸輪軸的第3道軸承蓋。

雙頂置凸輪軸軸承蓋的拆卸順序如圖3-3-7所示。

圖3-3-7 雙頂置凸輪軸軸承蓋拆卸順序

（2）氣門組的拆裝要點

將氣門拆裝工具安裝到氣缸蓋上，壓縮氣門彈簧，使氣門鎖片從氣門桿底部解鎖，用磁力棒吸出氣門鎖片，如圖3-3-8所示。

圖3-3-8 安裝氣門拆裝工具以壓縮氣門彈簧

取下氣門拆裝工具，用磁力棒取出氣門彈簧座、氣門彈簧和氣門彈簧墊片。在氣缸蓋另一端取下氣門。使用氣門油封拆裝工具取下氣門油封，如圖3-3-9所示。

2.凸輪軸的檢查

（1）目視檢查

檢查前要在溶劑中清洗凸輪軸并用壓縮空氣吹干，然后目視檢查以下內容：

圖3-3-9 取下氣門組件和油封

①凸輪軸供油孔是否有灰塵、碎屑或堵塞。

②螺紋孔是否損壞。

③凸輪軸定位切口是否損壞或磨損。

④凸輪軸密封槽是否損壞。

⑤凸輪軸推力面是否損壞。

⑥凸輪和軸頸是否存在嚴重劃傷、點蝕、熱變色或變形。

（2）凸輪軸徑向跳動的檢查

如圖3-3-10所示，將凸輪軸支承在檢驗平板的V形架上，百分表放到平板中間，調整百分表測量桿，使其抵靠在凸輪軸中間主軸頸表面上，預壓1mm。緩慢旋轉凸輪軸一周，指針所指示的最大值與最小值之差即為凸輪軸的徑向跳動量。吉利帝豪4G18T發動機凸輪軸徑向跳動量最大值為0.03mm。

圖3-3-10 凸輪軸徑向跳動的檢查

3.凸輪軸的診斷

（1）凸輪軸常見故障

凸輪軸的故障大多由磨損造成。如果凸輪軸磨損嚴重，則氣門室會發出“滴答、滴答”的異響。凸輪軸的磨損主要表現為凸輪軸軸承及凸輪磨損。

頂置式凸輪軸的檢查相對比較方便，通常拆卸氣門室蓋后即可對氣門機構及凸輪軸進行檢查。而對下置式和中置式凸輪軸進行檢查時，則需要分解發動機。

（2）凸輪軸常見故障原因

凸輪軸常見故障主要包括凸輪和軸頸磨損、凸輪軸彎曲及異響等，引起這些故障的主要原因如下：

①凸輪軸潤滑不良。

②凸輪軸軸頸緊固螺栓緊固力矩不足。

③凸輪軸軸向定位螺栓或推力片松動。

④凸輪軸軸頸緊固螺栓松動。

⑤凸輪軸運動時發生軸向移動。

⑥凸輪軸軸承潤滑不良或安裝不當。

⑦凸輪或挺柱磨損嚴重。

4.挺柱外徑的檢查

如圖3-3-11所示，在A和B兩點沿X和Y方向，測量挺柱外徑。吉利帝豪4G18T發動機挺柱外徑值為30.96～30.97mm。

圖3-3-11 挺柱外徑的檢查

5.氣門的檢查

（1）測量氣門邊緣厚度

如圖3-3-12所示，檢查氣門邊緣厚度。如果厚度小于規定值則應更換氣門。氣門邊緣厚度的參數可查閱各車型維修數據。吉利帝豪4G18T發動機氣門邊緣厚度值如下。

進氣門：0.27～1.23mm

排氣門：0.90～1.10mm

（2）氣門桿直徑的測量

如圖3-3-13所示，在A、B、C三點分別沿X和Y方向，測量各氣門桿直徑。如果氣門桿直徑小于規定值則應更換氣門。氣門桿直徑的參數可查閱各車型維修數據。吉利帝豪4G18T發動機氣門桿直徑值如下。

圖3-3-12 測量氣門邊緣厚度

圖3-3-13 氣門桿直徑的測量

標準外徑：

進氣門：5.470～5.485mm

排氣門：5.465～5.480mm

最小外徑：

進氣門：5.470mm

排氣門：5.465mm

6.氣門導管的檢查

如圖3-3-14所示，在A、B、C三點分別沿X和Y方向測量氣門導管的內徑。各車型數值不同可參考相關維修數據。吉利帝豪4G18T發動機氣門導管標準內徑為5.51～5.53mm。

7.氣門彈簧的檢查

使用游標卡尺測量氣門彈簧的長度，如圖3-3-15所示。氣門彈簧長度會因發動機不同而有所區別，詳細數據可參照相關發動機的維修數據。吉利帝豪4G18T發動機氣門彈簧長度標準值為44.7～45.7mm。如果超出范圍則應更換氣門彈簧。

圖3-3-14 氣門導管的檢查

圖3-3-15 氣門彈簧的檢查

8.氣門間隙的檢查

①旋轉曲軸，使第1缸活塞處于上止點位置。

②如圖3-3-16所示，使用塞尺測量圖中箭頭所示氣門間隙值。吉利帝豪4G18T發動機氣門間隙標準值（冷車時）如下。

圖3-3-16 氣門間隙測量1

進氣門：0.23±0.03mm

排氣門：0.32±0.03mm

③將曲軸旋轉1圈（360°），使第4缸處于上止點位置，測量圖3-3-17箭頭所示的氣門間隙值。

圖3-3-17 氣門間隙測量2

如果測量出的氣門間隙不符合標準則按照以下步驟調整：

①拆卸凸輪軸軸承蓋。按規定順序松開凸輪軸軸承蓋螺栓，每次松開半圈到一圈。最后拆下凸輪軸。

②取出氣門挺桿，如圖3-3-18所示，使用千分尺測量其厚度，根據以下公式計算出新的氣門挺桿厚度。

進氣：A=B+C?0.23mm

排氣：A=B+C?0.32mm

式中，A為新氣門挺桿厚度；B為舊氣門挺桿厚度；C為測量出的氣門間隙。

③選用的新挺桿厚度值應盡量接近公式計算出的數值。

圖3-3-18 測量氣門挺桿

3.3.3 配氣機構常見故障檢修

1.氣門間隙過大

（1）故障現象

車輛行駛無力，同時伴有“嘭、嘭”的聲響，發動機功率明顯下降。

（2）故障原因

①發動機怠速時，在氣門室蓋附近能聽到雜亂的“噠、噠”聲。

②拆開空氣濾清器能聽到“嘭、嘭”的響聲（非金屬敲擊聲），用手捂住空氣濾清器進氣口，響聲明顯減弱，但會出現“噠、噠”聲。

③路試，車輛行駛無力。

④斷缸檢查，無上缸跡象。

（3）診斷與排除

調整氣門間隙。但對有些發動機而言，根據行駛條件，可適當增大氣門間隙，使其獲得更好的動力性和經濟性，即允許有輕微的氣門腳響。

2.氣門間隙過小

（1）故障現象

①發動機怠速運行平穩，無雜聲。

②起動性能變差。

③汽車行駛無力。

④溫度高時會出現不規則的進氣回火、排氣放炮現象。

⑤出現活塞撞擊氣門的響聲。

（2）故障原因

氣門間隙過小，造成氣缸密封不良，發動機功率下降。可根據故障現象進行判斷，必要時可在發動機溫度高時測量氣缸壓力，這時的氣缸壓力明顯低于正常值。

（3）診斷與排除

調整氣門間隙，多數發動機都不允許氣門間隙過小。

3.排氣門燒蝕

（1）故障現象

①汽車行駛無力。

②發動機抖動嚴重。

③排氣管有“突、突”的排氣聲。

④消聲器處冒白色或灰色的煙霧。

（2）故障原因

①氣門間隙過小，氣門受熱膨脹后關閉不嚴。

②氣門桿與氣門導管的間隙過大導致氣門搖晃。

③氣門桿彎曲或氣門頭部變形后導致氣門傾斜。

④氣門桿積炭過多，使氣門在氣門導管內運動受阻。氣門桿與氣門導管的間隙過小，氣門運動不靈活。

⑤發動機負荷高、溫度高，氣門傳熱不良。

⑥氣門座附近的冷卻液套內因水垢淤積等原因而冷卻效果不良。

⑦氣門材料和制造質量欠佳。

（3）診斷與排除

①根據以上現象，對發動機進行逐缸斷缸試驗，當某缸不工作時，如果發動機轉速無變化或變化不大，排氣管“突、突”的響聲同時消失，則可判斷為該缸故障。為進一步確診排氣門是否燒蝕，可對該缸進行壓力測試。

②查明故障原因并排除后，更換氣門。

4.進氣門積炭和結膠

（1）故障現象

①發動機運轉不穩，抖動大。

②起動性能變差。

③汽車行駛無力。

④發動機達到一定溫度后進氣管發出尖銳的“喋、喋”聲。

⑤排氣聲不均勻。

⑥進氣歧管有過熱燙手現象。

⑦進氣管有回火現象。

（2）故障原因

①氣門油封失效，機油進入氣缸內燃燒產生大量膠質和炭。

②活塞與氣缸的配合間隙過大。

③活塞環對口、彈性下降、開口間隙過大或方向裝錯。

④密封性降低，使機油竄入氣缸燃燒。

⑤氣門桿與氣門導管磨損過度、間隙過大，以及氣門關閉不嚴，使機油進入氣缸。

⑥發動機低溫運轉時間過長。

⑦機油的質量欠佳或黏度過小，油底殼內機油油面過高，促使機油竄入燃燒室。

⑧使用含有較多膠質的柴油，或柴油噴射時霧化不良，造成燃燒不完全。

（3）診斷與排除

①根據以上現象，特別是進氣歧管過熱燙手現象，再對發動機進行逐缸斷缸試驗。當某缸不工作時，如果發動機轉速無變化或變化不大，且進氣管“喋、喋”的聲響消失，則可判斷為該缸故障。為進一步確診，也可對該缸進行壓力測試。

②查明故障原因并排除。

③拆卸氣門檢查，如果氣門沒有損壞則可清除積炭，重復使用。

④如果故障較輕可不解體清除積炭，則在油箱中按比例加入氣缸清洗劑，汽車可正常運行。如果故障癥狀減輕，則可繼續清洗一次。如果無效則解體氣缸蓋，手工清除積炭。

⑤如果氣門損壞或燒蝕則應更換氣門。

5.進氣管漏氣

（1）故障現象

①發動機動力不足。

②起動困難。

③發動機運轉中抖動。

④急加速時有回火或放炮現象。

⑤在進氣管附近可聽到“噓、噓”的響聲。

（2）診斷與排除

①首先在進氣管附近聽診是否有漏氣的“噓、噓”響聲。

②如果漏氣部位在空氣流量計前方，則發動機通常沒有故障現象，只會增加發動機的磨損。

③如果漏氣部位在空氣流量計后方、節氣門前方，則發動機表現為動力不足、運行不平穩。

④如果漏氣部位在節氣門后方，則發動機表現為起動困難、回火放炮等現象。

6.排氣門漏氣

（1）故障現象

①排氣噪聲大。

②有時會“放炮”。

③廢氣檢測，氧含量增加。

（2）診斷與排除

①目測法：排氣管漏氣部位通常有煙冒出，周圍有黑色的炭煙痕跡。

②手感法：用手在距排氣管100mm處感受，漏氣部位有竄氣（小心燙傷）。

③聽診法：漏氣部位有“叭、叭”的響聲。

④排氣管漏氣故障通常都要結合以上方法來診斷。

7.進氣管回火

（1）故障現象

①發動機高溫時進氣管處出現“嘭、嘭”的響聲，拆除空氣濾清器可看見明顯的回火現象。

②起動性能變差。

③汽車行駛無力。

（2）故障原因

①進氣門間隙過小。發動機高溫時，氣門桿膨脹伸長使進氣門關閉不嚴。

②進氣門燒蝕或氣門座燒蝕，引起進氣門關閉不嚴。

③做功行程中，火焰通過未關嚴的進氣門進入進氣管，使進氣管中的混合氣燃燒，造成回火。

（3）診斷與排除

①檢查和調整進氣門間隙。

②更換進氣門或氣門座。

8.排氣管放炮

（1）故障現象

①發動機高溫時，排氣管處出現“叭、叭”聲。

②起動性能變差。

③汽車行駛無力。

（2）故障原因

①排氣門間隙過小。發動機高溫時，氣門桿膨脹伸長使排氣門關閉不嚴。

②排氣門燒蝕或氣門座燒蝕，引起排氣門關閉不嚴。

③壓縮行程中，可燃混合氣通過未關嚴的排氣門進入排氣管，并在高溫高壓作用下燃燒，造成排氣管放炮。

（3）診斷與排除

①檢查和調整排氣門間隙。

②更換排氣門或氣門座。