1、项目三 配气机构检修 【学习目标】1）熟悉配气机构的功用与组成。2）熟悉配气机构各组成零件的结构特点。3）能够对配气机构各零件进行正确的检修。4）能够对配气机构进行正确的拆装。配气机构的功用是按照发动机的工作需要，定时地开启或关闭进气门、排气门，使可燃混合气（汽油机）或纯净空气（柴油机）及时进入气缸，或使气缸内的废气及时排出，实现换气。学习任务1 一、配气机构的功用学习任务1 二、配气机构的基本组成图3-1 配气机构的基本组成1凸轮轴 2气门挺杆 3挺杆导向体 4推杆 5摇臂轴承座 6摇臂 7摇臂轴 8气门弹簧座 9气门间隙 10气门锁片 11气门油封 12气门弹簧 13气门导管 14气门座
2、15气门 16曲轴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15、气门座14、气门弹簧12、气门导管13等。气门传动组包括驱动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式不同而异，主要零件包括正时齿轮（或正时链轮和链、或正时带轮和传动带）、凸轮轴1、气门挺杆2、推杆4、摇臂轴7和摇臂6等。发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴1旋转，凸轮轴1上的凸轮通过挺杆2和推杆4推动摇臂6绕摇臂轴7摆转，摇臂6的另一端便向下推开气门15，并使气门弹簧12进一步压缩。当凸轮的顶点转过挺杆后，气门 员缘 在其弹簧弹力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭。在发动机工作中，为防止配气机构零件
3、受热膨胀而导致气门关闭不严，摇臂与气门尾端有一定的间隙（气门间隙）。在装有液力挺杆的配气机构中，不需留气门间隙。由于四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两圈，而各缸只进、排气一次，即凸轮轴只需转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。学习任务1 二、配气机构的基本组成学习任务1 三、配气机构的类型2.侧置凸轮轴式配气机构侧置凸轮轴式配气机构的凸轮轴安装在气缸体上部的气缸一侧，如图 3-2所示，其组成与下置凸轮轴式配气机构基本相同。侧置凸轮轴式配气机构推杆长度较短，甚至有些发动机省去了推杆，而由凸轮轴经过挺杆直接驱动摇臂，减小了气门传动机构的往复运动质量。侧置凸轮轴式配气机构中，凸轮轴离曲轴较
4、远，一般采用链传动或带传动，有的也采用齿轮传动。学习任务1 三、配气机构的类型图3-2 侧置凸轮轴式配气机构1正时链罩 2正时链和链轮 3凸轮轴止动凸缘 4气缸盖罩 5摇臂轴总成 6推杆 7液力挺杆 8凸轮轴 9链减振器 10链张紧装置3.顶置凸轮轴式配气机构顶置凸轮轴式配气机构的主要特点是凸轮轴安装在气缸盖上部，气门传动组不需推杆，用凸轮轴直接驱动摇臂或气门，不仅减少了配气机构零件，而且往复运动质量大大减小，因此在轿车发动机上应用广泛。由于凸轮轴远离曲轴，一般都采用链传动或带传动。顶置凸轮轴式配气机构根据凸轮轴数通常分为单顶置凸轮轴式（SOHC）和双顶置凸轮轴式（DOHC）两种。（1）单顶置
5、凸轮轴式配气机构摇 单顶置凸轮轴配气机构有很多的布置形式，但都是用一根安装在气缸盖上的凸轮轴，通过挺杆直接（无摇臂总成）或间接（有摇臂总成）驱动所有气缸的进气门和排气门。学习任务1 三、配气机构的类型单顶置凸轮轴、无摇臂总成、一列气门式配气机构如图3-3所示。凸轮轴通过液力挺杆直接驱动气门开启，气门传动组不但没有推杆，也取消了摇臂总成，使配气机构更简单，这种结构形式在轿车发动机上应用越来越广泛。学习任务1 三、配气机构的类型图3-3 单顶置凸轮轴、无摇臂总成、一列气门式配气机构1曲轴正时带轮 2中间轴正时带轮 3正时带 4凸轮轴正时带轮 5凸轮轴 6液力挺杆 7气门弹簧 8气门单顶置凸轮轴、单
6、摇臂总成、两列气门式配气机构如图3-4所示。凸轮轴通过摇臂驱动气门开启，由于气门排成两列，所以驱动进、排气门的摇臂相对安装在一根摇臂轴上。学习任务1 三、配气机构的类型图3-4 单顶置凸轮轴、单摇臂总成、两列气门式配气机构1摇臂 2摇臂轴 3气门弹簧 4气门间隙调整螺钉 5锁止螺母 6气门 7凸轮轴 8气门间隙有些发动机的配气机构，进、排气门也排成两列，但采用单顶置凸轮轴双摇臂轴的布置形式，如图3-5所示。学习任务1 三、配气机构的类型图3-5 单顶置凸轮轴、双摇臂轴、两列气门式配气机构1排气门 2排气摇臂 3凸轮轴 4进气摇臂 5进气门单顶置凸轮轴、浮动摇臂、一列气门式配气机构如图3-6所示
7、。其特点是凸轮轴位于摇臂上方驱动摇臂，只有摇臂而无摇臂轴（浮动式摇臂），在摇臂上设有滚动轴承，以减轻凸轮和摇臂的磨损。液力挺杆安装在气缸盖上的挺杆导孔内，摇臂与挺杆采用球面接触，并作为摇臂摆转的支点。学习任务1 三、配气机构的类型图3-6 单顶置凸轮轴、浮动摇臂、一列气门式配气机构1气门 2摇臂 3滚动轴承 4凸轮轴 5液力挺杆（2）双顶置凸轮轴式配气机构 双顶置凸轮轴式配气机构如图3-7所示，特点是用两根凸轮轴分别驱动排成两列的进气门和排气门，此结构形式多用在多气门发动机上。与单顶置凸轮轴式配气机构类似，可通过凸轮轴直接驱动气门，也可通过摇臂间接驱动气门。学习任务1 三、配气机构的类型图3-
8、7 双顶置凸轮轴式配气机构1排气门 2进气门 3进气凸轮轴 4排气凸轮轴 5正时齿形带气门组零件主要包括气门、气门座、气门导管和气门弹簧等，如图3-8所示。学习任务2 气门组零件的结构与检修图3-8 气门组零件1气门锁片 2气门弹簧上座 3气门油封 4气门内弹簧 5气门导管 6气门外弹簧 7进气门座 8气门弹簧下座 9进气门 10排气门 11排气门座1.气门的结构气门分为进气门和排气门，结构基本相同。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。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-9 气门的组成1头部
9、2杆部气门头部形状有平顶、喇叭形顶和球面顶三种，如图3-10所示。平顶结构的气门具有结构简单、制造方便、受热面积小等优点，多数发动机的进气门和排气门均采用此形状的气门。喇叭顶气门的进气阻力小，质量小，适合作进气门。球面顶气门的排气阻力小，耐高温能力强，适合作排气门。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-10 气门头部形状a）平顶 b）喇叭顶 c）球面顶学习任务2 一、气门的结构与检修图3-11气门锥角气门杆部为圆柱形，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气门弹簧座，固定方式如图3-12所示。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为分成两半，气门组装
10、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，锁片外圆锥面与气门弹簧座锥形内孔配合，使气门弹簧座固定。锁销式固定方式则是将锁销插入气门杆上的孔内，由于锁销长度大于气门弹簧座孔径，所以可使气门弹簧座固定。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-12 气门弹簧座的固定方式a）锁片式 b）锁销式1气门杆 2气门弹簧 3气门弹簧座 4锁片 5锁销2.气门的拆装拆装气门时，必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧，如3-13所示，然后拆下或装上气门锁片或锁销，并慢慢放松气门弹簧。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
11、失。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-13 气门的拆装3.气门杆弯曲的检修气门杆弯曲变形可按图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。气门杆弯曲校正应在压床上进行冷压校正，方法是使弯曲拱面向上，用压床使其产生反变形，校压量一般为实际弯曲变形量的10倍，保持2min。气门杆的弯曲变形量用直线度误差表示，一般应不大于 0.03mm。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-14 气门杆弯曲的检查4.气门磨损和烧蚀的检修气门磨损情况可通过测量图3-15所示的各尺寸进行检查，若测得尺寸不符合规定，应更换气门。学习任务2 一、气门的结构与检修图3-15 气门尺寸A气门头部直径 B
12、气门总长度C气门杆直径 D气门头部厚度学习任务2 一、气门的结构与检修图3-16 气门密封干涉角1气门 2气门座1.气门座的结构进、排气道口直接与气门密封锥面接触的部位称为气门座，如图3-17所示。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，气门座圈与座孔有足够的过盈配合量，以防止发动机工作时气门座脱落。学习任务2 二、气门座的结构与检修图3-17 气门导管及气门座1气门导管 2卡环 3气缸盖 4气门座学习任务2 二、气门座的结构与检修图3-18 气门座锥面学习任务2 二、气门座的结构与检修1.气门导管的结构气门导管的功用是给气门的运动导
13、向，并将气门杆所承受的热量传给气缸盖。如图3-17所示，气门导管为一空心管状结构，气门导管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，以保证良好的传热性能和防止松脱。有些发动机为防止气门导管脱落，利用卡环对气门导管定位。气门导管的下端伸入气道，为减少对气流造成的阻力，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，如图3-8所示的零件3。2.气门导管磨损的检修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。学习任务2 三、气门导管的结构与检修学习任务2 三
14、、气门导管的结构与检修图3-19 测量气门头部摆动量学习任务2 三、气门导管的结构与检修4.更换气门油封润滑油无泄漏而消耗异常，一般是活塞与气缸配合间隙过大或气门油封漏油所致。更换气门油封时，应使用专用工具安装气门油封，如图3-20所示。注意：有些发动机进气门油封与排气门油封是不同的，如广州本田轿车的进气门油封的弹簧为白色，而排气门油封的弹簧为黑色，安装时不能装错。学习任务2 三、气门导管的结构与检修图3-20 气门油封的安装1气门油封 2气门油封安装套筒1.气门弹簧的结构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
15、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，另一端靠气门弹簧座和锁片或锁销与气门杆定位。气门弹簧的类型如图3-21所示。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相等，安装时其螺距较小的一端应朝向气缸盖。采用内、外两个气门弹簧时，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。学习任务2 四、气门弹簧的结构与检查图3-21 气门弹簧的类型a）等螺距弹簧 b）变螺距弹簧 c）双弹簧学习任务2 四、气门弹簧的结构与检查图3-22 气门弹簧垂直度的检查气门弹簧弹力的检查如图3-23所示，用检验仪对气门
16、弹簧施加压力，在规定压力下的气门弹簧高度（或规定气门弹簧高度下的压力）应符合标准，否则应更换气门弹簧。学习任务2 四、气门弹簧的结构与检查图3-23 气门弹簧弹力的检查1弹簧检验仪 2气门弹簧气门传动组零件包括凸轮轴、正时传动装置、挺杆、推杆、摇臂总成等。1.凸轮轴的结构凸轮轴是气门传动组的主要零件，其功用利用凸轮控制气门的开启和关闭。此外，在有些发动机上，还利用凸轮轴驱动分电器、汽油泵和机油泵。凸轮轴的结构如图3-24所示。凸轮和轴颈是凸轮轴的基本组成部分，凸轮用来驱动气门开启，并通过其轮廓形状控制气门开启和关闭的规律，轴颈则用来支承凸轮轴。凸轮轴上的偏心轮用来驱动汽油泵，螺旋齿轮用来驱动机
17、油泵和分电器，有些发动机的凸轮轴上没有偏心轮和螺旋齿轮。凸轮轴的前端用以安装正时齿轮（正时链轮或正时带轮）。学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-24 凸轮轴的结构1轴颈 2凸轮 3偏心轮 4螺旋齿轮每根凸轮轴上的凸轮数量因发动机结构形式而异，如直列六缸发动机，只装有一根凸轮轴，每个凸轮只驱动一个气门，每缸采用一进、一排两个气门，所以凸轮轴上有12个凸轮。凸轮可分为两类：驱动进气门的进气凸轮和驱动排气门的排气凸轮。各缸的进气凸轮（或排气凸轮）称为同名凸轮。以直列发动机为例，从凸轮轴前端看，同名凸轮的相对角位置按各缸做功顺序逆凸轮轴转动方向排列，夹角为做功间隔角的一半，做功顺序为1342的直列
18、四缸发动机和做功顺序为153624的直列六缸发动机同名凸轮相对角位置如图3-25所示，根据这一规律可按凸轮轴转动方向和同名凸轮位置判断发动机做功顺序。异名凸轮相对角位置与凸轮转动方向及发动机的配气相位有关。学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-25 同名凸轮相对角位置凸轮的轮廓形状决定着气门的最大升程、气门开启和关闭时的运动规律及持续时间。凸轮的轮廓形状是由制造厂根据发动机工作需要设计的。在下置凸轮轴式配气机构和侧置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和压装在座孔内的凸轮轴轴承一般为整体式，为拆装方便，凸轮轴轴颈直径由前至后逐渐减小。在顶置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和凸轮轴轴承一般
19、为剖分式，凸轮轴各轴颈直径相等。有些凸轮轴的轴颈上加工有不同形状的油槽或油孔，如3-26所示，这些油槽或油孔用来贮存润滑油或作为润滑油通道。学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-26 凸轮轴轴颈上的油槽和油孔1凸轮轴 2节油槽 3气缸体 4油堵 5空腔 6泄油孔 7油孔学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-27 常见的凸轮轴轴向定位装置1正时齿轮 2齿轮轮毂 3齿轮固定螺母 4止动凸缘 5凸缘安装螺栓 6隔圈2.凸轮轴轴向间隙的检修凸轮轴轴向间隙的检查如图3-28所示，拆下气门传动组其他零件后，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轴向间隙。凸轮轴轴向间隙若
20、超过允许极限，可减小隔圈的厚度或更换止动凸缘。学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-28 凸轮轴轴向间隙的检查学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-29 凸轮轴弯曲的检查 4.凸轮磨损的检查凸轮的常见故障有表面磨损、擦伤和麻点剥落等，其中以磨损最为常见。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，凸轮的高度（H）和升程（h）如图3-30所示。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
21、允许极限，应更换凸轮轴。学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修图3-30 凸轮的高度（H）和升程（h）学习任务3 一、凸轮轴的结构与检修凸轮轴靠曲轴来驱动，传动方式有齿轮传动、链传动和带传动三种。气门的开启和关闭时刻、凸轮轴与曲轴的传动比均靠传动装置来保证。1.正时齿轮传动装置正时齿轮传动具有传动平稳、可靠、不需调整等优点，下置凸轮轴式配气机构一般都采用此种传动装置。正时齿轮分别安装在曲轴和凸轮轴的前端，用螺栓或螺母固定，齿轮与轴靠键传动。为减小传动噪声，正时齿轮一般采用斜齿轮且用不同的材料制成，通常曲轴上的小齿轮用金属材料制造，而凸轮轴上的大齿轮用非金属材料制造。凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿
22、轮的两倍，以实现传动比为2:1。为保证气门的开启和关闭时刻正确，装配时，应对正两正时齿轮上的正时标记，如图3-31所示。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-31 正时齿轮传动装置及正时标记学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-32 正时齿轮磨损的检查a）用塞尺检查 b）用百分表检查2.正时链传动装置侧置凸轮轴式配气机构或顶置凸轮轴式配气机构均可采用正时链传动装置。正时链传动装置的组成如图3-33所示，主要由正时链、正时链轮、正时链张紧装置等组成。凸轮轴正时链轮的齿数为曲轴正时链轮的两倍，以实现传动比为2:1。为防止正时链抖动，正时链传动装置设有导链板和张紧装置。导链板采用橡胶
23、导向面为链导向，一般应与链一起更换。张紧装配使正时链保持一定的紧度，可分为机械式和液压式两种，应用较多的是液压式正时链张紧装置，当发动机工作时，利用润滑油压力推动液压缸活塞，使张紧链轮压紧正时链。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-33 正时链条传动装置的组成1凸轮轴正时链轮 2导链板 3机油泵链轮 4曲轴正时链轮 5正时链张紧装置 6正时链采用正时链传动装置的配气机构，正时标记多种多样，装配时应特别注意。常用的正时方法有：对正两链轮上的标记，在两链轮标记之间保持一定的链节数，对正链与链轮上的标记，一缸活塞处于压缩上止点时对正凸轮轴链轮与缸盖或缸体上的标记四种。正时链传动装置常见故障
24、是链轮磨损或正时链变长，严重时会产生噪声和改变气门开闭时刻。因此，在发动机维修时，应检查链轮的磨损和正时链伸长情况。为便于检查链轮磨损情况，可将新正时链扣于链轮上，并环绕其一周拉紧，用游标卡尺测量直径，如图3-34所示，若小于极限直径应更换新件。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-34 正时链轮磨损的检查 正时链伸长情况的检查，可测量正时链的全长或规定链节数的长度。测量正时链长度时，为使测量准确，应将正时链拉直后用游标卡尺测量，如图3-35所示。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-35 正时链长度的检查3.正时带传动装置如图3-36所示，正时带传动装置主要由同步带、同步带轮
25、和张紧轮等组成，张紧轮靠弹簧压紧同步带，张紧轮也起到对同步带轴向定位的作用。凸轮轴同步带轮的直径等于曲轴同步带轮直径的两倍，传动比为2:1。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-36 正时带传动装置1水泵带 2水泵带轮 3曲轴带轮 4同步带上罩 5同步带下罩 6曲轴同步带轮法兰盘 7张紧轮 8同步带 9曲轴同步带轮 10凸轮轴同步带轮学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-37 常见正时带传动装置的正时标记学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-38 富康轿车TU32K发动机同步带松紧度的调整1张紧轮锁紧螺母 2凸轮轴同步带轮 3紧固螺栓 4同步带 5曲轴同步带轮 6张紧轮
26、 7水泵带轮 8重块 9专用工具学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-39 同步带常见缺陷凸轮轴或曲轴同步带轮的常见故障是磨损，可用卡尺测量同步带轮直径来检查其磨损情况，如图3-40所示。若同步带轮直径超过允许极限，应更换同步带轮。学习任务3 二、正时传动装置的结构与检修图3-40 同步带轮磨损的检查挺杆可分为普通挺杆和液力挺杆两种，其功用是与凸轮轴直接接触，将凸轮的推力传递给推杆（见图3-1和图3-2）或气门（见图3-3），在有些发动机上它只是摇臂的一个支点（见图3-6），也有些发动机上没有挺杆（见图3-4和图3-5）。1.普通挺杆的结构与检修普通挺杆一般应用在下置凸轮轴式配气机构或
27、侧置凸轮轴式配气机构中。常见普通挺杆的结构如图3-41所示。普通挺杆一般为筒式结构，在发动机工作时挺杆底部与凸轮接触，为使挺杆底部磨损均匀，挺杆底部的工作面制成球面。挺杆的下端设有油孔，以便将漏入挺杆内的润滑油排出到凸轮上进行润滑。普通挺杆内孔的底部也制成球面，它与推杆下端的球面接触，以降低磨损。学习任务3 三、挺杆的结构与检修图3-41 普通挺杆挺杆放置在导向孔内，挺杆导向孔一般直接在气缸体或气缸盖上加工，但也有些发动机采用可拆式挺杆导向体。常见的挺杆导向体如图3-42所示，挺杆导向体分前、后两个，挺杆放置在挺杆导向体上的导向孔内，挺杆导向体用螺栓安装在气缸体上，为保证挺杆导向体的安装位置，
28、在挺杆导向体与气缸体之间设有定位套。普通挺杆的常见故障是工作面损伤或磨损。挺杆外表圆柱工作面和底部工作面有轻微的损伤或麻点，可用油石修整；若发现挺杆有裂纹、工作面严重刮伤或偏磨，应及时更换。挺杆与其导向孔的配合间隙若超过允许极限，也应及时更换挺杆。学习任务3 三、挺杆的结构与检修图3-42 常见的挺杆导向体2.液力挺杆的结构与检修液力挺杆能自动保持配气机构无间隙传动，从而降低噪声和磨损，而且不需调整气门间隙，在轿车发动机上应用非常广泛。常见的液力挺杆结构如图3-43所示。柱塞装在挺杆体内，压装在柱塞上端的推杆支座将柱塞内腔上端封闭；柱塞弹簧将柱塞向上顶起，通过卡环来限制柱塞的最高位置；柱塞下端
29、的单向阀架内装有单向阀，碟形弹簧使单向阀封闭柱塞内腔下端。学习任务3 三、挺杆的结构与检修图3-43 常见的液力挺杆结构1挺杆体 2单向阀架3柱塞 4卡环 5推杆支座 6碟形弹簧7单向阀 8柱塞弹簧A柱塞内腔摇 B挺杆体内腔发动机工作时，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经常充满油液。液力挺杆安放在挺杆导向孔内，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也充满油液。当凸轮顶
30、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传动。学习任务3 三、挺杆的结构与检修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
31、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。在顶置凸轮轴式配气机构中，作为摇臂支点的液力挺杆（见图3-6）其组成和工作原理与上述液力挺杆基本相同，区别主要是：挺杆不受凸轮直接驱动，压装在柱塞上端的支座为摇臂支座。学习任务3 三、挺杆的结构与检修在无摇臂总成的顶置凸轮轴式配气机构中，液力挺杆安装在凸轮与气门之间，此种液力挺杆的结构如图3-44所示。挺杆体为上盖与挺杆身焊接而成，柱塞与挺杆体上盖为一体；柱塞内腔通过键形槽与低压油腔连通，柱塞与液压缸间隙配合并构成高压油腔，柱塞底部加工有为高压油腔补充油液的油孔，此油孔靠球阀在补偿弹簧作用下关
32、闭；液压缸外圆柱面与挺杆体内的导向孔间隙配合。其工作原理与前述液力挺杆基本相似，发动机工作时，各油腔内充满油液，凸轮顶动挺杆时，利用高压油腔内的油液将力传给液压缸，从而使气门开启；零件受热膨胀时，高压油腔内的油液被从柱塞与液压缸的配合间隙中挤出，挺杆自动“缩短”；气门关闭后或零件冷缩时，利用补偿弹簧使液压缸和挺杆体分别与气门和凸轮紧密接触，保持配气机构无间隙传动；高压油腔内油液不足时，气门关闭后，低压油腔内的油液会顶开球阀，及时向高压油腔补充油液。学习任务3 三、挺杆的结构与检修图3-44 安装在凸轮与气门之间的液力挺杆结构1高压油腔 2油道 3量油孔 4斜油孔 5球阀 6低压油腔 7键形槽
33、8凸轮轴 9挺杆体 10挺杆体焊缝 11柱塞 12液压缸 13补偿弹簧 14气缸盖 15气门杆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液力挺杆体外表工作面的损伤情况、液力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（或液压缸）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”，从而使气门升程减小并产生异响。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
34、越好。液力挺杆密封性的检验应在专用检验仪上进行，如图3-45所示：学习任务3 三、曲挺杆的结构与检修图3-45 液力挺杆密封性的检验1重臂 2压头 3油杯 4手柄 5压杆 6指针学习任务3 三、挺杆的结构与检修有些发动机规定用测量液力挺杆自由行程的方法检验其密封性，如上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达/高尔夫轿车的液力挺杆，检验应在发动机熄火后立即进行，方法如下：拆下气缸盖罩，顺时针转动曲轴使待检液力挺杆的凸轮向上，用楔形木棒或塑料棒压下液力挺杆但不要使气门开启，如图 3-46所示，用塞尺测量挺杆与凸轮之间的间隙。若间隙超过0.1mm，应更换该液力挺杆。学习任务3 三、挺杆的结构与检修图3-46 液力
35、挺杆自由行程的检查采用液力挺杆的发动机，在停放时间过长或冷机时，起动后挺杆短时间内有异响是正常现象，但若发动机达到正常工作温度后仍有异响，应检查机油压力是否正常、油道是否通畅，若上述检查正常，则应检验液力挺杆密封性或自由行程。液力挺杆不能修理，一般也不需分解，若有必要分解进行清洗时，装配时必须使用原配零件，并注意保持清洁。重新装配后的液力挺杆在装机前还需进行排气，排气可在专用检验仪上按上述密封性检验步骤1）和步骤2）进行。在配气机构装配后，液力挺杆内的挺杆支座与卡环（见图3-43）之间应有一定的间隙（称挺杆间隙），以便保证在配气机构磨损或温度降低后，液力挺杆能够补偿可能出现的气门间隙。多数发动
36、机的液力挺杆间隙不需专门进行调整，配气机构按规定装配后即可保证。在采用螺栓安装式摇臂的配气机构中，需对液力挺杆间隙进行调整（详见“摇臂总成的结构与检修”）。学习任务3 三、挺杆的结构与检修在下置凸轮轴式配气机构和侧置凸轮轴式配气机构中，一般都设有推杆（见图3-1和图3-2），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。推杆的类型如图3-47所示。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。推杆端头均经过磨光处理，以降低磨损。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
37、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，应校正或更换推杆。学习任务3 四、推杆的结构与检修图3-47 推杆的类型a）、b）实心推杆 c）、d）空心推杆1.摇臂总成的结构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双臂杠杆，采用摇臂驱动气门开启的配气机构，虽然机构比较复杂，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。常见摇臂总成的组成如图3-48所示，主要由摇臂轴2、摇臂轴支座5、摇臂7及定位弹簧11等组成。摇臂总成所学习任务3 五、摇臂总成的结构与检修图3-48 常见摇臂总
38、成的组成1堵塞 2摇臂轴 3螺栓 4摇臂轴紧固螺钉 5摇臂轴支座 6摇臂衬套 7摇臂 8调整螺钉锁紧螺母 9气门间隙调整螺钉 10摇臂轴中间支座 11定位弹簧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的衬套装在摇臂轴上，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，润滑油经气缸盖和摇臂轴支座上的油道进入摇臂轴内，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。在不同的配气机构中装用的摇臂也有不同的结构形式。在
39、下置凸轮轴式配气机构或侧置凸轮轴式配气机构中，摇臂中间加工有摇臂轴孔，安装在摇臂轴上，长臂一端加工成与气门杆尾部接触的圆弧工作面，短臂一端则加工有螺纹孔，用以安装气门间隙调整螺钉及锁紧螺母，调整螺钉的下端加工成与推杆端头相应的球面。在一些顶置凸轮轴式配气机构中，凸轮直接驱动摇臂（见图3-4和图3-5），摇臂与气门杆尾部接触的一端安装气门间隙调整螺钉，而与凸轮接触的一端加工成圆弧工作面。也有些发动机采用无摇臂轴的浮动式摇臂（见图3-6）。学习任务3 五、摇臂总成的结构与检修学习任务3 五、摇臂总成的结构与检修图3-49 螺栓安装式摇臂总成的组成1调整螺母 2摇臂球面支座 3摇臂 4螺柱2.摇臂轴
40、总成的检修分解摇臂总成时，应注意各摇臂的序号、摇臂轴的安装方向及位置，以免安装时位置装错。对摇臂总成零件进行清洗时，应注意将摇臂轴内部清理干净，并保证各油孔通畅。摇臂总成分解后，主要进行以下检查：1）检查摇臂球面接触部位的磨损情况，若有轻微的磨损沟痕，可用油石或磨光机进行修磨，磨损严重时应更换摇臂。2）安装有气门间隙调整螺钉的摇臂，检查调整螺钉、锁紧螺母和摇臂上的螺孔是否完好。若有损坏，应更换。3）带滚动轴承的浮动式摇臂，检查其轴承。若磨损严重或损坏，应更换摇臂。4）安装在摇臂轴上的摇臂，测量摇臂衬套内径和摇臂轴外径，检查其配合间隙。若间隙超过允许极限，应更换零件或总成。5）检查摇臂轴的弯曲变
41、形。若超过允许极限，应校正或更换摇臂轴。学习任务3 五、摇臂总成的结构与检修学习任务4 一、配气相位图3-50 发动机的配气相位图学习任务4 一、配气相位学习任务4 一、配气相位由于进气门配气相位对发动机性能的影响比排气门大，所以各种发动机装用的可变配气相位控制机构一般只控制进气门配气相位，以免使配气机构过于复杂。此外，配气相位取决于凸轮的形状及凸轮轴与曲轴的相对位置。在发动机工作中，变换驱动凸轮或改变凸轮轴与曲轴相对位置，均可实现配气相位的调节。目前，车用发动机装用的可变配气相位控制机构主要有：日本本田车VTEC（Variable Valve Life Timing&Valve Electr
42、onic Control）可变配气正时（相位）及气门升程电子控制机构、德国奔驰车系可变配气相位控制机构、德国大众车系可变配气相位控制机构和德国宝马车系可变气门控制机构等。学习任务4 一、配气相位1.VTEC机构的组成VTEC机构的组成如图3-51所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主摇臂、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中
43、间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时主进气门单独工作时的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时主、次双进气门工作时的配气相位要求。学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图3-51 VTEC机构的组成1正时板 2中间摇臂 3次摇臂 4同步活塞 5同步活塞 6正时活塞 7进气门 8主摇臂 9凸轮轴正时片的功用是：正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠回位弹簧使正时片插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。进气摇臂总成如图3-52所示，在三个摇臂靠近气门的一端均设有液压缸孔，液压缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及
44、弹簧。正时活塞一端的液压缸孔与发动机的润滑油道连通，ECU通过电磁阀控制油道的通、断。VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图3-52 进气摇臂总成1同步活塞 2同步活塞 3弹簧 4正时活塞 5主摇臂 6中间摇臂 7次摇臂2.VTEC机构的工作原理可变配气相位控制系统的功能是：根据发动机转速、负荷等变化来控VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。发动机低速运转时
45、，VTEC机构电磁阀不通电，使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂液压缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞A回到主摇臂液压缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞B停留在中间摇臂的液压缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图3-53所示。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开启，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门作状态，单进气门由主凸轮驱动。学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图2-53 发动机低速运转时 VTEC机构的工作状态1主凸轮 2次凸轮 3次摇臂 4阻挡活塞 5同步活塞A 6正
46、时活塞 7主摇臂 8同步活塞B当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，计算机控制电路向VTEC机构电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图3-54所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门的配气相位和升程与发动机低速时相比，其升程、提前开启角和迟后关闭角均增大。学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图3-54 发动机高速运转时VTEC机构的工作状态1中间凸轮 2中
47、间摇臂当发动机转速下降到设定值时，计算机控制电路切断VTEC机构电磁阀电流，正时活塞一侧的机油压力降低，各摇臂液压缸孔内的活塞在回位弹簧作用下回位，三个摇臂又彼此分离而独立工作。3.VTEC控制系统电路VTEC控制系统电路如图3-55所示。发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTEC机构电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给计算机提供一个反馈信号，以便监控系统工作。学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图3-55 VTEC控制系统电路图学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构学习任务4 二、日本本田车系VTEC机构图3-56 VTEC机构电磁阀线圈电阻的测量德国奔驰车
48、系V12发动机装用的可变配气相位控制机构如图3-57所示。该发动机共有2根进气凸轮轴和2根排气凸轮轴，采用链传动。它是通过改变进气凸轮轴与曲轴相对位置来实现配气相位调节的。进气凸轮轴链轮与凸轮轴连接凸缘之间装有调节活塞，使链轮与凸轮轴之间形成非刚性连接；ECU根据发动机转速信号、车速信号和档位信号，通过电磁线圈和衔铁分别对左右两根进气凸轮轴配气相位进行控制；发动机工作中，ECU控制电路使线圈通电时，线圈产生的电磁力通过衔铁对调节活塞施加转动力矩，使进气凸轮轴沿其旋转方向相对其驱动链轮转过一定角度，该凸轮轴驱动的进气门配气相位提前；反之，线圈断电时使配气相位推迟。学习任务4 三、德国奔驰车系可变
49、配气相位控制机构图3-57 德国奔驰车系V12发动机装用的可变配气相位控制机构1端盖 2凸轮轴链轮 3固定螺母 4调节活塞 5螺旋锥形弹簧 6凸轮轴德国大众车系V6发动机装用的可变配气相位控制机构如图3-58所示。该发动机共有二根进气凸轮轴和二根排气凸轮轴，在每列气缸的气缸盖上，排气凸轮轴安装在外侧，进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过同步带驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过链驱动进气凸轮轴。发动机工作时，ECU根据发动机转速信号控制正时电磁阀动作，以此改变通向液压缸的油路，而液压缸则带动正时调节器向上或向下移动。当正时调节器向上或向下移动时，进气凸轮轴与排气凸轮轴间传动链紧边的位置随之改变。由于排气凸
50、轮轴与曲轴间采用同步带传动，排气门的配气相位不变，所以进气凸轮轴与排气凸轮轴间传动链紧边的变化，会改变进气凸轮轴与曲轴间的相对位置，从而调节进气门的配气相位。学习任务4 四、德国大众车系可变配气相位控制机构图3-58 德国大众车系V6发动机装用的可变配气相位控制机构1正时电磁阀 2液压缸 3排气凸轮轴 4进气凸轮轴 5正时调节器当发动机转速较低时（要求进气门迟后关闭角减小），如图3-59a所示，左列气缸对应的液压缸带动正时调节器向下运动，上部链被放松，下部链被正时调节器压紧，由于排气凸轮轴在曲轴正时带作用下不可能逆时针反转，所以进气凸轮轴在下部链拉力作用下沿其工作方向（顺时针方向）转动一定角度
