续表
请各位同学观察图3．1．3中的配气机构，叙述该配气机构的动力传递路线。
图3．1．3 配气机构
3．1．3 配气机构的工作原理
从理论上理解，四冲程发动机每完成一个工作行程，其曲轴要旋转180°。但是由于现代发动机的转速很高，一个行程经历的时间很短（如上海桑塔纳的四冲程发动机，最大功率时的发动机转速可达5600r/min，一个行程的时间只有0．0054s）。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或者排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现在发动机都延长进、排气时间，即气门的开启和关闭时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机动力性。
配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻以及开启持续时间，通常用相对于上下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，如图3．1．4所示。
图3．1．4 配气相位
（1）进气提前角
当排气行程终了时，活塞到达上止点之前，进气门已经开启。从进气门开启到活塞运转到上止点所对应的曲轴转角，称为进气门提前角，用α表示，一般在10°～30°范围内。
进气门提前开启，使得活塞到达上止点开始向下止点移动时，进气门已有一定的开度，所以可较快获得较大的进气通道截面面积，减少进气阻力，增大进气量。
（2）进气延迟角
当进气行程活塞到达下止点之后，活塞再上行一段距离后进气门才关闭。活塞到达进气下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角，称为进气延迟角，用β表示，一般在40°～80°范围内。
进气门延迟关闭，是因为活塞到达下止点时，由于进气吸力的存在，在大气压的作用下仍能进气，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，利用气流的惯性和压力差在进气延迟角内有利于继续进气，从而延长了进气时间，增加了进气量。
（3）排气提前角
在做功行程接近终了时，活塞到达下止点前，排气门就已经开启。从排气门开启到活塞处于下止点时所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ表示，一般在40°～80°范围内。
做功行程即将结束即活塞接近下止点时，汽缸内气体压力为0．3～0．5MPa，做功作用已经不大，但利用此残余压力可使汽缸内的废气迅速排出，到活塞下止点时汽缸内只剩余0．11～0．12MPa的压力，使排气冲程消耗的功率大为减少。此外，高温废气的早排，可以防止发动机过热，但不能过大，否则得不偿失。
（4）排气延迟角
在排气行程活塞到达上止点之后，活塞再下行一段距离后排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气延迟角，用δ表示，一般在10°～30°范围内。
活塞到达排气上止点时，汽缸内废气压力仍然高于外界大气压，加上排气气流本身具有惯性，排气门的延迟关闭，能够促使废气排得更干净一些。
由此可知，在排气行程接近终了时，即活塞到达上止点前，即曲轴转动至离最高点还差一个角度α时进气门开启；进气行程直到活塞越过下止点后继续旋转β时，进气门才关闭。故整个进气门开启持续时间相当于曲轴旋转_____度。相同道理，在做功行程接近终了时，即活塞到达下止点前，即曲轴转动至离最低点还差一个角度γ时排气门开启，排气行程直到活塞越过下止点后继续旋转δ时，进气门才关闭。故整个进气门开启持续时间相当于曲轴旋转_____度。
（5）气门叠开角
进气门在活塞到达上止点前开启，排气门在活塞到达上止点后才关闭，这样就出现了活塞在上止点附近的一段时间内，同一汽缸的进、排气门同时开启的现象称为气门叠开。气门叠开时对应的曲轴转角称为气门叠开角，其值为_____度。
请同学们分组讨论，气门叠开时，从进气门进入汽缸的空气会不会从排气门排出去呢？
在讨论配气相位时，须特别注意以下三点：
①气门开启是一个动态过程，从由小到大，再从大到小，是不断变化的。
②气门开启时间长短和最大开度与凸轮轴轮廓有直接关系。
③进气提前角、进气延迟角、排气提前角、排气延迟角在讲授过程中是一个范围值，但对于具体某一发动机来说是一个具体值，是一个确定的角度。部分车型配气相位值见表3．1．3。
表3．1．3 部分车型配气相位值
请各位同学以小组为单位，讨论并绘制桑塔纳、捷达EA827、夏利、奥迪的配气相位图，并注明各款汽车的进气持续角、排气持续角以及气门叠开角。
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、发动机解剖教具、配气相位演示教具、计算机等上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：_______________，发动机编号：__________。
（3）各小组观察发动机解剖教具，判断其类型，完成表3．1．4。
表3．1．4 配气机构的分类识别
（4）各小组成员通过教室上网设备，查阅配气相位的有关知识及配气相位相关角度的定义，各派一名代表上台叙述。
【任务检测】
一、填空题
1．配气机构是_____的控制机构，它按照发动机各缸的_____和_____的要求，定时开启和关闭各汽缸的进、排气门。
2．配气机构主要由_____和__________两部分组成。
3．目前国产的汽车发动机普遍采用的气门布置形式是__________。
4．配气机构按凸轮轴与曲轴的传动方式分类分为__________、__________和__________三种形式。
5．顶置气门式配气机构的凸轮轴布置有三种形式，它们是_______________、_______________和__________。
6．充气效率越高，进入汽缸内的新鲜气体的量就越_____，发动机所发出的功率越_____。
7．气门叠开角是_____和_____之和。
二、选择题
1．进、排气门在排气上止点时（ ）。
A．进气门开，排气门关 B．排气门开，进气门关
C．进、排气门全关 D．进、排气门叠开
2．进、排气门在压缩上止点时（ ）。
A．进气门开，排气门关 B．排气门开，进气门关
C．进、排气门全关 D．进、排气门全开
3．进、排气门在进气下止点时（ ）。
A．进气门开、排气门关 B．进气门关、排气门开
C．进气门开、排气门开 D．进气门关、排气门关
4．发动机在排气结束时，汽缸内压力（ ）外界大气压。
A．大于 B．小于 C．相等 D．都不是
5．进气迟闭角随着发动机转速上升应（ ）。
A．增大 B．减小 C．相等 D．都不是
6．气门叠开角越（ ）越好。
A．大 B．小 C．不大不小 D．都不是
7．高速发动机为了提高充气和排气性能，往往采用（ ）进气门提前角和排气门迟后角方法，以改善发动机性能。
A．增大 B．减小 C．不变 D．都不是
8．由于曲轴一定是顺时针转动的，凸轮轴是以（ ）时针转动的。
A．顺 B．逆 C．都不是 D．不知道
9．发动机排出废气和充入空气的过程叫做（ ）。
A．换气过程 B．排气过程 C．进气过程 D．都不是
10．换气过程的曲轴转角是（ ）。
A．120° B．240° C．360° D．720°
11．自由排气阶段是（ ）。
A．排气门开启初期 B．进气门开启初期
C．进、排气门开启初期 D．进、排气门关闭初期
12．换气过程时充入汽缸的空气越（ ）越好。
A．多 B．少 C．不知道 D．都不是
13．进气终了压力越高，充气效率越（ ）。
A．好 B．差 C．不知道 D．都不是
14．进气温度越高，充气效率越（ ）。
A．好 B．差 C．不知道 D．都不是
15．为保证进气、排气充分，延长进气、排气时间，措施是（ ）。
A．进气门提前开启、排气门提前关闭 B．进气门提前开启、排气门延迟关闭
C．进气门延后开启、排气门提前关闭 D．进气门提前关闭、排气门提前开启
16．配气机构运行的动力是（ ）提供的。
A．气门弹簧 B．飞轮 C．蓄电池 D．曲轴
17．进、排气门在做功上止点时（ ）。
A．进气门开、排气门关 B．进气门关、排气门开
C．进气门开、排气门开 D．进气门关、排气门关
三、术语解释
1．配气相位
2．排气延迟角
四、问答题
1．配气机构的作用是什么？
2．进、排气门为什么要早开迟闭？
【评价与反馈】
【教师评估】
任务3．2 气门组的拆装及零件识别
【任务目标】
【任务描述】
配气机构由气门组和气门传动组两部分组成。气门组主要由气门、气门弹簧、气门导管、气门座圈等零部件组成。这些零件的材料、加工工艺等和它们的工作条件是紧密相连的。
通过本任务的学习，知道配气机构的组成，各零部件的作用以及在制造、安装时的注意事项，能够熟练使用拆装工具并能够运用自己的语言叙述拆装顺序及拆装过程中的注意事项。
图3．2．1 气门组的基本组成
【知识准备】
气门组由气门、气门导管、气门座、气门弹簧、气门弹簧座及气门锁片（或锁销）等零件组成，如图3．2．1所示。气门组主要用来开启与关闭进气门与排气门，保证汽缸的可靠密封。因此，工作中要求：气门头部与气门座贴合紧密；气门导管有良好的导向性；气门弹簧上下端面与气门杆中心线垂直，以保证气门头部在落座时不偏斜；气门贴合的弹力足够使气门迅速闭合，并能够保证关闭时紧压在气门座上。
3．2．1 气门组零件识别与分析
请仔细观察图3．2．1气门组的组成，查阅相关资料，完成表3．2．1气门组的组成表格的填写。
表3．2．1 气门组的基本组成
3．2．2 气门组基本组成的各个零件及作用。
（1）气门
气门主要由气门杆部和头部两部分组成。气门头部用来封闭汽缸的进、排气通道，是的__________组成部分，杆部主要为__________的运动导向。
气门的工作条件比较恶劣，进气门承受570～670kPa的压强，排气门承受1050～1200 kPa的压强；气门头部承受气体压力、气门弹簧力等；冷却和润滑条件差；汽缸中燃烧生成物中的物质对气门也有一定的腐蚀作用。因此，要求气门具备强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨等性能。
图3．2．2 气门结构
1—气门顶面；2—气门锥面；3—气门锥角；4—气门锁夹槽；5—气门尾端面
1）气门头部
气门头部的结构形式主要有平顶、凸顶、凹顶三种形式，见表3．2．2。为了减少进气阻力，提高汽缸的充气效率，多数发动机进气门头部直径比排气门大。当两气门一样大时，气门一般有标记。
表3．2．2 气门头部结构
气门头部与气门座圈的接触面是一个圆锥斜面，这个斜面与气门顶部平面之间的夹角称为气门锥角，如图3．2．3所示。气门锥角一般为45°，也有30°。
图3．2．3 气门锥角
气门锥角作用是获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性；气门落座时有较好的对中、定位作用；避免气流拐弯过大而降低流速。气门锥角越小，气门口通道截面越大，通过能力越强，落座压力越大，密封和导热性也越好。另外，锥角大时，气门头部边缘的厚度大，不易变形。
进气门锥角主要是为了获得大的通道截面，其本身热负荷较小，往往采用较小的锥角，多用30°，有利于提高充气效率。排气门则因热负荷较大而用较大的锥角，通常为45°，以加强散热（大约75%的气门热量从气门座处散失）和避免受热变形。也有的发动机为了制造和维修方便，二者都用45°。
如果进气门的气门锥角为45°，而排气门的气门锥角为30°，会产生什么样的后果？
气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。由于最大尺寸受燃烧室结构的限制，考虑进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多，为尽量减小进气阻力，进气门直径大于排气门。另外，排气门稍小些，还不易变形。气门头部边缘应保持一定厚度，一般为1～3mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。为保证具备良好的密封性，装配前应将气门头与气门座密封锥面互相配对研磨。气门头部的热量是通过气门座和气门杆经气门导管传给汽缸盖的。气门头部向气门杆过渡部分的几何形状应尽量做到圆滑，以防应力集中增加强度，还可减少气流阻力。
2）气门杆部
气门杆部与气门头部制成一体，呈圆柱形，装在气门导管内起导向和散热的作用，其表面应具有较高的加工精度，并经热处理以保证同气门导管的配合精度和耐磨性。气门杆尾端的形状决定气门弹簧座的固定方式，常用的结构是锁片式和锁销式两种。采用剖分或两半的锥形锁片来固定弹簧座时，气门杆的端部切出环槽，利用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁片与弹簧座的锥形内表面来固定弹簧座，其结构简单、工作可靠、拆装方便，因此得到广泛的应用。采用锁销式结构时，在气门杆尾端钻一径向通孔，锁销插在通孔内来支承气门弹簧座，而气门弹簧座的边缘又可阻止锁销的松脱，如图3．2．4所示。
图3．2．4 弹簧座的固定形式
（2）气门油封
发动机高速化后，进气管中的真空密度显著增高，气门室中的机油会通过气门杆与导管之间的间隙被吸入进气管和汽缸内，除增加机油的消耗外，还会在气门和燃烧室产生积碳。为此，发动机的气门杆上部都设有机油防漏装置，如图3．2．5所示。
（3）气门座圈
汽缸盖上的进、排气道与气门锥面相接合的部位称为气门座圈，如图3．2．6所示。气门座圈的锥角与气门锥角相同，一般也是30°或45°。气门座的锥角是与气门锥角相适应的，以保证二者紧密座合，可靠地密封。气门座的锥面由三部分组成，如图3．2．7所示。气门座圈与气门头部密封锥面配合密封汽缸，气门头部的热量经过气门座传出去，同时它还起到导向作用。
气门座的锥角，如图3．2．7所示。45°（或30°）的锥面是与气门工作锥面相座合的工作面，其宽度b通常为1～3mm。过宽时，单位座合压力减小，且易堆积杂物，密封可靠性差；过窄时，面积小，气门头散热能力差。这一锥面应与气门工作锥面的中部附近相座合。15°和75°锥角便是用来修正工作锥面的宽度和上下位置的，以使其达到规定的要求。
图3．2．5 气门机油防漏装置
1—锁片；2—弹簧座；3—气门杆；4—防油罩或密封圈；5—气门导管
图3．2．6 气门座圈
1—汽缸盖；2—气门导管；3—气门；4—气门座圈
为了减小气门锥角和气门座锥角之间的接触面积，提高单位压力，加快磨合速度，提高密封性，一般情况下，在制造时控制气门的锥角比气门座的锥角小0．5°～1．0°，这个角称为气门干涉角，如图3．2．8所示，气门干涉角还可以挤出气门锥角和气门座锥角之间的夹杂物，即具有自洁作用；在气体压力作用下产生弹性变形时，可趋向全锥面接触，即随气体压力的增加，单位压力变化较小。如果干涉角相反即产生负干涉角时，便将起相反作用，能防止加工时出现负干涉角。若产生负干涉角，除前述相反作用外，还使气门暴露在炽热燃气中的受热面积增加，使气门的热负荷增加。上述诸作用中，提高密封能力和加速磨合是主要的，随着走合期的结束，干涉角也逐渐自行消除，恢复了全工作面接触。
图3．2．7 气门座的锥角
图3．2．8 气门干涉角
1—气门；2—气门座
气门座圈的结构形式主要分为整体式和镶嵌式两种，如图3．2．9所示。整体式气门座圈在缸盖或缸体上直接镗出，这种形式修复困难，且不经济。现代汽车上更多采用的是镶嵌式结构。镶嵌式汽缸套可以节省材料，提高使用寿命，便于更换修理。大多数发动机的气门座是用耐热合金钢或合金铸铁单独制成座圈，然后压入汽缸盖（体）中。镶嵌式结构气门座一般都采用较好的材料，如合金铸铁、奥氏体钢等。镶嵌式气门座导热性差，加工精度要求较高，如果装配不当，会发生松脱或与缸盖配合不好。
图3．2．9 气门座的结构形式
镶嵌式气门座圈是通过什么方式镶嵌进汽缸盖的？尝试用自己的语言描述出来。
（4）气门导管
气门导管主要保证气门做往复直线运动，保证气门与气门座紧密贴合，起导向作用，其次在气门杆与汽缸盖之间起导热作用。为了保证有一定的导向作用，气门导管应有一定的长度。气门导管的工作温度较高，约230℃，气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，较易发生磨损。故气门导管的材料多用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。导管内、外表面加工后通过过盈配合压装入气门导管孔内，然后精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中发生松脱现象，有些气门导管的外表面制成无台肩的圆柱形，如图3．2．10（a）所示。其外表面加工精度较高，与缸盖（体）过盈配合，以保证良好地传热和防止松脱。有些气门导管自带凸台和卡环，如图3．2．10（b）所示。这种导管过盈量较小，因气门弹簧下座将凸台或卡环压住，使导管轴向定位可靠，不致脱落。铝合金缸盖常用带凸台和卡环的导管，其过盈量较小，便于拆装。
气门导管伸入进、排气歧管的深度过深，会引起气流阻力增大，对排气门来说，还因废气对导管的冲刷面积加大，提高了工作温度，而影响气门的散热；过浅则气门杆受热面积加大，加大了气门杆的温度，会影响气门头部的散热。为了解决这一矛盾，有的导管加大了压入深度，而将伸入端的内孔做成锥形，这样既减少了废气对气门杆的冲刷，也避免了导管高温部分与气门杆的接触。伸入端的外圆做成锥形是为了减小气流阻力。带凸台和卡簧的导管自然地控制了压入深度。
气门导管相对于汽缸盖和气门来说是运动的还是静止的？如果是运动的，它们分别是哪种运动？
图3．2．10 气门导管
1—气门导管；2—卡环；3—汽缸盖
（5）气门弹簧
气门弹簧的作用是克服气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，协助气门正确回位，保证气门关闭时能紧密地与气门座圈贴合，并防止气门不受发动机的振动影响而破坏密封；在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在汽缸盖上，另一端压靠在弹簧座上。气门弹簧的两端面经磨光并与弹簧轴线相垂直。气门弹簧承受着频繁的交变载荷，为了工作，气门弹簧应有合适的弹力、足够的强度和抗疲劳强度。因此，气门弹簧采用优质冷拔钢丝卷制而成，并经热处理和喷丸处理，以提高其抗疲劳强度。
当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时会破坏配气定时，气门发生反跳和冲击，甚至折断弹簧。为防止气门工作时发生共振现象，通常采取以下措施：
①提高气门弹簧的自然振动频率，即采用等螺距弹簧，如图3．2．11（a）图所示，设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小弹簧的圈径。这种方法较简单，但由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间的冲击载荷。
②采用不等螺距弹簧，如图3．2．11（b）所示。这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合，有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能。不等螺距的气门弹簧安装时，螺距小的一端应朝向气门头部。这是因为弹簧工作时会承受气门杆尾端传来的冲击力，此冲击力向弹簧另一端传递因要克服弹簧本身的惯性而需要一定的时间，所以弹簧的变形朝向气门杆尾部的一端，且往往大于另一端，发动机转速越高，差别越大。若将螺距小的一端朝向气门杆的尾部，则当发动机高速运转时，此端可能首先叠合在一起，此后弹簧的有效圈数基本不再变化，而且叠合后成为刚性质量而参加弹簧的振动，使振动的当量质量增加，弹簧反而容易疲劳折断。螺距小的一端朝向气门头部时，情况相反，先在螺距大的一端变形，减缓了螺距小的一端的叠合速度，可使有效圈数在整个工作过程中不断变化。而且叠合端是弹簧的静止端，不参加振动，消除了上述弊病。
图3．2．11 气门弹簧
图3．2．12 锁片式结构
1—气门杆；2—气门弹簧；3—弹簧座；4—锁片；5—卡环
③采用双气门弹簧，如图3．2．11（c）所示。每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。由于两根弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，另一根弹簧仍可保持气门不落入汽缸内。
④采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过盈配合的阻尼摩擦片来消除共振，如图3．2．11（d）所示。
（6）气门锁片
锁片的功能是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上，如图3．2．12所示。气门锁片是发动机上的重要零件，体积虽小但是形状复杂，所用的材料是45钢。
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、发动机解剖教具、组合工具、扭力扳手、气门拆装专用工具、工具车、零件摆放架、计算机等上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：___________，发动机编号：___________。
（3）请在教师的指导下，拆卸配气机构气门组并完成表3．2．3。
表3．2．3 气门组的拆卸顺序
（4）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关气门组零部件的制造工艺，各派一名代表上台叙述。
【任务检测】
一、填空题
1．气门组主要由气门__________、__________、__________、__________、气门弹簧座及__________组成。
2．为了增大进气通道面积，提高充气效率，多数发动机的__________直径大于__________。
3．气门导管的作用是为气门的运动起__________的作用，同时起__________的作用。
4．气门弹簧座一般是通过__________和__________固定在气门杆尾端的。
5．采用双气门弹簧时，两个弹簧的旋向必须__________。
6．配气机构工作中要求：气门头部与气门座贴合__________；气门导管有良好的__________。
7．配气机构工作中要求：气门弹簧上下端面与气门杆中心线__________，以保证气门头部在落座时不__________；气门贴合的弹力足够使气门__________，并能够保证关闭时紧压在__________上。
二、选择题
1．下述零件中，不属于气门组的是（ ）。
A．气门弹簧 B．气门 C．气门弹簧座 D．凸轮轴
2．气门是由（ ）控制回位而关闭的。
A．气门弹簧 B．挺柱 C．气门导管 D．凸轮轴
3．（ ）是用来封闭气道的。
A．气门 B．气门座 C．气门弹簧 D．气门座圈
4．气门头部和杆身呈（ ）连接。
A．圆弧 B．椭圆 C．圆 D．正方形
5．为提高气门与气门座圈的密封性，气门与座圈的密封带宽越（ ）越好。
A大 B．小 C．适中 D．都不是
6．（ ）与气门密封锥面直接贴合的部位称为气门座。
A．进气口 B．排气口 C．进、排气口 D．都不是
7．气门座与（ ）一起对汽缸起密封作用。
A．气门头部 B．气门杆身 C．气门弹簧 D．气门座圈
8．（ ）气门弹簧的刚度，能提高气门弹簧的自然振动频率。
A．提高 B．降低 C．扩大 D．缩小
三、问答题
1．气门弹簧的作用是什么？
2．为了防止气门弹簧共振，一般采取哪些措施？
3．四气门发动机有何特点？
4．进气门与排气门有何区别？
【评价与反馈】
【教师评估】
任务3．3 气门组主要零部件检修
【任务目标】
【任务描述】
气门组各个零件的损坏都会影响整个机构的工作，进而影响发动机的正常运转。
通过本任务的学习，使学生能够分析气门组主要零件的工作条件以及容易产生的损伤形式，能针对不同的损伤形式、应用合适的工具检查，采取适当措施进行修补。
【知识准备】
气门组零件的主要损伤有：气门杆的弯曲与磨损；气门与气门座工作面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷；气门与气门导管配合松旷；气门弹簧自由长度缩短，弹力减退，弯曲变形甚至折断等。这是由于气门在高温、高压及润滑不良的条件下工作。因此，气门杆部磨损最快，导致气门与气门导管配合间隙增大，气门歪斜，关闭不严而漏气，使发动机功率下降。
3．3．1 气门的检修
气门常见损伤有：气门杆部及气门头部过渡面产生裂纹，气门及气门座接触面磨损和烧蚀，气门杆部弯曲和磨损，气门杆部端面磨损，气门杆部与导管配合松旷等，如图3．3．1所示。
观察气门是否有裂纹、破损、烧损，工作面有严重的斑点、烧蚀、刻痕和凹陷等，损伤气门端部锁片槽有无磨损，如有磨损则应给予更换。
图3．3．1 气门的常见损伤
（1）气门杆弯曲度及气门头部歪斜度的检查
原因：由于气门间隙调整不当或汽缸盖与汽缸体间的衬垫太薄，造成活塞在上止点时碰撞气门而导致气门弯曲或断裂；长时间超负荷或超速行驶，排气温度过高，使材料组织发生变化，强度急剧下降而断裂。
图3．3．2 气门杆弯曲度及气门头部歪斜度的检查
1，4—顶针；2—V形铁；3—平板；5—气门；6—百分表
措施：清除气门积碳并将气门擦净，将气门杆支承在两个距离100mm的V形架上，如图3．3．2所示，将气门两端固定在平板上顶针之间，用百分表架固定两个百分表接触气门杆部并保证一定伸缩量，旋转气门一周，观察气门杆的百分表指针的摆动情况。将表针摆差与技术标准相比较，若超出规定范围，则说明该气门杆有弯曲，应进行校正或更换。观察气门头部百分表的指针摆动情况，读数最大和最小之差的1/2即为气门头部的倾斜度误差，与技术标准相比较，若超出规定范围，则说明该气门头部倾斜度超差，应进行更换。
（2）测量气门杆的磨损程度
由于气门杆在工作时与气门导管不断摩擦，容易引起气门杆磨损。气门杆磨损后，气门杆与导管孔的间隙增大，易使气门歪斜，工作时来回晃动，就会使气门锥面偏磨，从而引起漏气。当高温废气通过导管孔间隙，使气门及导管过热，加速它们的磨损，并可能由于导管中润滑油烧结，使气门卡死而无法动作。
用外径千分尺测量气门杆的磨损程度，如图3．3．3所示。测量部位在气门杆上、中、下三个部位，将测量的尺寸与技术标准尺寸比较，通常也将测量结果与气门杆尾部未磨损部分对比，若超过规定范围，应更换。也可用经验法检测，如用手触摸有明显的阶梯形感觉时，应更换气门。
图3．3．3 气门杆磨损程度的检查
图3．3．4 气门的全长
（3）测量气门长度
气门由于气门杆尾端长期承受气门驱动组零件的挤压，气门杆部弯曲导致气门头部对中不良而引起气门头部磨损等，导致气门长度有所磨损。气门长度出现偏差，直接影响气门间隙的大小、气门的开闭时刻及气门的开闭程度。
用游标卡尺测量气门的全长，如图3．3．4所示。若气门杆尾端磨损不平，应用砂轮修复，如图3．3．5所示，磨削量不得超过规定范围。修复后的气门用游标卡尺检查气门的长度，测量数据与标准尺寸相比较，若超出规定范围，应予以更换。
图3．3．5 砂轮修复气门杆
（4）检查气门锥面的磨损
发动机工作时，进、排气门频繁开闭，与气门座相互碰撞，同时受到汽缸内高温燃烧气体的冲击，致使气门锥面发生氧化，产生磨损、凹陷或斑点。另外，车子长期在尘土较多的地区行驶，不经常清洗空气滤清器，气门锥面受到随空气进入汽缸内的杂质冲刷，也会引起磨损。
目测气门锥面上的轻微麻点、凹坑等，如不严重通常可用手工研磨方法消除。研磨前将气门、气门座与导套用汽油清洗干净，然后在气门锥面上涂上粗研磨膏，用橡胶捻子吸住气门顶部反复转动并转换位置，将麻点、凹坑等研磨掉。当气门锥面上出现一条白色的环带时，再换用细研磨膏进行精研。最后将研磨膏用汽油冲洗掉，涂上润滑油，再研磨几分钟即可，如图3．3．6所示。
图3．3．6 手工研磨气门锥面
对于气门锥面上较深的麻点、凹坑和斑痕，则应在气门磨光机上进行修磨，如图3．3．7所示。要求磨削量尽量要小些，以延长气门使用期限。气门光磨后，其边缘逐渐变薄，工作时容易变形和烧毁，气门头最小边缘厚度，如图3．3．8所示，测量出的数据应在规定范围以内，否则应予以更换。
图3．3．7 使用气门光磨机修复气门工作面
图3．3．8 气门头部边缘厚度的检查
修磨后的气门与气门座是否吻合、不漏气，可用如下方法检查：在气门锥面上涂一层薄薄的红丹油或蓝印油，然后将气门轻压在气门座上旋转1/4转后拔出，若在气门座上有一圈不间断的红丹油或蓝印油痕迹，即表示密封性良好，也可用软铅笔（4B或5B）在气门锥面上划上若干条线条，然后与气门座接触旋转1/4转后拔出，如气门锥面上的铅笔线条均被切断，也说明密封良好，如图3．3．9所示。
图3．3．9 气门锥面的密封性检查
3．3．2 气门座圈及气门座的检修
（1）气门座圈的修复
擦干净气门座圈上的油污积碳及杂质，观察气门座圈工作面上有无烧蚀，是否出现的斑点、凹陷，若有，应进行铰削或修磨。在进行修磨前，应确定其最大允许修磨尺寸，若超过该尺寸，就不能保证液压挺杆正常工作，也就没有修理必要。将气门安装在汽缸盖上，并紧压在气门座上，如图3．3．10所示，测量气门杆尾部与缸盖上边缘间的距离a，由所测得的距离a减去进、排气门长度的最小尺寸，即为最大允许修整尺寸。若更换新气门后测量的最大允许修整尺寸超出范围，则不能保证气门的正常工作，应更换汽缸盖。
图3．3．10 测量气门杆尾部与缸盖上边缘的距离
图3．3．11 铰削气门座
为了保证气门座各斜面与气门导管的同轴度，铰削（或磨削）气门斜面时，是用气门导管作定位基准。因此，必须先修理或更换气门导管。通常使用气门座铰刀进行气门座铰削，如图3．3．11所示。先初铰，将烧蚀、斑点等缺陷铰去。然后用新气门或光磨过的气门进行试配，要求接触面应在气门斜面的中下部，宽度为1．20～1．60mm。如果接触面偏上，应用30°铰刀铰削，使接触面下移；如果接触面偏下，可用60°铰刀铰削，使接触面上移。最后用的细刃铰刀精铰或在铰刀上垫细砂布铰磨，以降低接触面的粗糙度。桑塔纳、捷达发动机气门座接触面角度为45°，其宽度进气门为2．00mm，排气门为2．40mm。因为排气门工作温度高，要增加导热性。
气门座除使用手工具铰削外，还可用光磨机进行修磨。光磨机修磨气门速度快、质量好，特别是修磨硬度高的气门座效果更好，但砂轮消耗较大，需经常修整。磨削前应先将气门导管孔及气门座圈擦净，以导管为基准，选择适合于导管孔径的定心杆插入导管孔，不能有摇摆或偏斜现象，然后按上述角度和要求进行修磨。
（2）气门座圈的镶配
若气门座圈表面有裂纹、烧损或锥面低于汽缸盖结合平面的尺寸超出使用极限，则应更换新的气门座圈。首先拆下旧气门座，可用铰刀削薄气门座或在气门座内侧点焊几个焊点，敲击焊点，拆下气门座圈；也可用气门座拉具拉出，然后测量座圈孔直径，按直径孔大小选择新座圈。为了防止松落，新座圈与座孔应有一定过盈量；气门座圈材料应采用在工作温度下塑性变形较小而硬度较高的合金材料，一般采用合金铸铁、球墨铸铁，也有采用合金钢的。通常，座圈的硬度比气门工作面硬度稍低一些，采用冷缩法或加热法将气门座圈镶入座孔内。冷缩法是将气门座圈在液氮中冷冻至－195℃后，压入气门座承孔。热胀法是将座圈承孔加温到1000℃左右，然后将座圈涂油，垫以软金属迅速将座圈压入承孔。气门座圈镶入后，应将高出汽缸体（汽缸盖）平面的部分修平。
（3）气门座的铰削
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3．2．7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。
①为了保证气门导管与气门座的同轴度，应根据气门导管的内径选择铰刀导杆，导杆以能轻轻推入导管孔内、无松动为宜。
②若为旧气门座，由于使用后的气门座表面存在硬化层，在铰削时往往会使铰刀打滑，因此在铰削前先砂磨硬化层，可用粗砂布垫在铰刀面先进行砂磨，然后再进行铰削。
③粗铰：若是修复旧气门座，气门角度为45°，可先将45°（气门角度为30°时用60°粗铰刀）粗铰刀套在导杆上，使铰刀的键槽对准铰刀把下端面的凸缘，即可进行铰削，如图3．3．12（a）所示。铰削时，铰刀应竖直向下，两手用力要均匀，顺时针平稳铰削，直到将烧蚀、斑点等缺陷铰去为止。若是镶新气门座圈，则选用45°（气门角度为30°时用60°粗铰刀）粗铰刀铰主锥带（即工作斜面），直至出现宽度达1～1．5mm的完整锥带位置。
④试配与修整接触面：初铰后，用光磨过的相匹配的气门进行试配。要求接触面在气门工作面的中下部，气门工作宽度符合要求。试配时，如果接触面偏上，应用15°铰刀铰削，如图3．3．12（b）所示，使接触面下移；如果接触面偏下，则用75°铰刀铰削，如图3．3．12（c）所示使接触面上移。
⑤精铰：最后用45°（工作面为30°时用60°铰刀）的细刃铰刀重铰一次，如图3．3．12（d）所示一次提高锥面精度。然后，在铰刀下垫细砂纸再次作精细的修铰，以提高接触面的质量和表面粗糙度。
图3．3．12 铰削气门座
3．3．3 气门导管的检修
气门导管磨损，会使气门杆与导管间间隙增大，影响气门的密封性。
（1）气门导管与气门杆间隙的检查
利用卡规在气门导管的上、中、下三个位置的两个垂直方向上对气门导管的内径进行测量，如图3．3．13所示，同时使用千分尺在三个位置上测量气门杆的外径，两者之差即为两者配合间隙值。也可将气门提起至汽缸盖平面15mm左右，将百分表架固定于汽缸盖上，百分表杆顶触在气门顶部边缘处，来回推动气门，如图3．3．14所示。百分表指针差值即为气门导管与气门杆的配合间隙。测量出的配合间隙与标准的使用限度比较，若超出极限，应予以更换。
图3．3．13 气门导管内径的检测
图3．3．14 气门导管与气门杆间隙的检测
（2）气门导管的更换
更换排气门导管时，先将汽缸盖倒置，用专用工具从燃烧室一侧压出气门导管，再将汽缸盖翻过来，用专用工具压入新的气门导管，直到气门导管上的卡环接触到汽缸盖为止。通常情况下，更换气门导管后应同时更换新的气门。
更换气门导管的主要步骤如下：
①将汽缸盖加热至80～100℃后，用专用工具从汽缸盖上将气门导管压出。
②检查汽缸盖上导管座孔、气门座圈孔、火花塞孔之间是否存在裂纹。如裂纹长度超出规定范围时，应修复或更换汽缸盖；如裂纹长度在规定范围以内，汽缸盖可继续使用。测量导管座孔直径，选配相应的气门导管。将选好的气门导管外表涂以少许机油，用专用工具将导管压入汽缸盖导管座孔内。用铰刀修铰气门导管内径，如图3．3．15所示，并用气门杆试配，直到气门杆与气门导管配合间隙达到规定标准值为止。
图3．3．15 铰削气门导管
3．3．4 气门弹簧检修
气门弹簧是气门的复位装置。当气门升程是由凸轮推进驱动时，弹簧受压而储存一部分能量，凸轮回转后弹簧放松使气门闭合，这样往复循环达到气门正常工作的目的。气门弹簧的好坏直接影响气门能否正常工作。长期使用后，由于受压力而产生塑性变形，使弹簧弯曲变形，端面不平，缩短自由长度，造成弹力不足，簧身歪斜，以致变形、产生裂纹和折断，影响了配气的正确性和气门关闭的严密性。
图3．3．16 气门弹簧垂直度检查
（1）检查气门弹簧有无折断或裂纹现象
如有，应予以更换。
（2）气门弹簧的轴线垂直度检查
如图3．3．16所示，将气门弹簧放在平板上，用90°的角尺检查其垂直度，将测量出来的垂直度误差与标准尺寸作比较，若超出规定范围，则须校正或更换。校正后在270～290℃温度下保温10mm，以消除内应力，保持校正后的形状。校正后的气门弹簧须再次检验，合格后装机使用。表3．3．1列举了部分发动机的气门弹簧的垂直度。
表3．3．1 部分发动机的气门弹簧的垂直度
（3）气门弹簧自由长度的检查
用游标卡尺检查气门弹簧的自由长度，如图3．3．17所示。如果超过使用限度，应更换。
（4）气门弹簧弹力检测
气门弹簧弹力的测定是在弹簧试验器上进行，如图3．3．18所示。将被检弹簧置于台架上的支承座与压头之间，扳动手柄带动压柱齿杆，并使压头下移而压缩弹簧。这时观察压力表的压力及长度标尺上的读数，再与标准数据比较，如未达到规定标准，则应更换新弹簧。
图3．3．17 气门弹簧自由长度检查
图3．3．18 气门弹簧弹力检测
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、气门铰刀、气门研磨膏、铅笔、电动气门研磨机、手工研磨工具（气门捻子）、工具车、零件摆放台、计算机等上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：__________，发动机编号：__________。
（3）请在教师的指导下，按照下述方法和步骤，进行气门组的检修活动，并完成相关的记录表3．3．2至表3．3．5。
表3．3．2 检测气门杆弯曲度与气门头部倾斜度记录表
表3．3．3 检测气门数据记录表
表3．3．4 检测气门导管数据记录表
表3．3．5 检测气门弹簧数据记录表
【任务检测】
一、填空题
1．气门在高温高压条件下工作，________部的润滑条件差，因此，气门________部磨损最快，导致与________的配合间隙增大，易造成________，进而造成________、________以及________等。
2．若气门座圈________、出现________，或气门座多次修理，导致气门座面下陷量接近或超过________，均应镶装新气门座圈。
3．气门弹簧自由高度减小量不大于________；弹簧应无明显的________；弹簧钢丝无________、________、________等故障。
4．气门组零件的主要损伤有：气门杆的___与___；气门与气门座工作面______、______甚至烧蚀后出现斑点和______。
5．气门组零件的主要损伤还有：气门与气门导管配合______；气门弹簧自由长度______，弹力______或者弯______，甚至折断等。
6．气门组零件的工作条件是：______、______及______不良的条件。
二、判断题
1．气门研磨后可以互换。（ ）
2．当气门工作带过高时，可采用铰削气门座75°角的方法修复。（ ）
3．气门与气门座的接触位置应位于气门座略偏小端。（ ）
4．为提高气门与气门座圈的密封性，气门与座圈的密封带宽度越大越好。（ ）
5．检查气门弹簧有无折断或裂纹现象，如有，应予以更换。（ ）
6．用游标卡尺检查气门弹簧的自由长度，如果超过使用限度应更换。（ ）
三、简答题
1．简述气门的研磨步骤。
2．简述气门杆弯曲度的检修过程。
3．如何检查气门导管和气门杆的配合间隙。
4．气门弹簧的检查主要包括哪些项目？
【评价与反馈】
【教师评估】
任务3．4 气门传动组的拆装及零件识别
【任务目标】
【任务描述】
配气机构的气门传动组将发动机的动力传递给气门，控制进气门、排气门的开闭时刻及开闭持续时间，保证发动机正常运行。
通过本任务的学习，知道配气机构的组成，各零部件的作用以及在制造、安装时的注意事项，能够熟练使用拆装工具并能够运用自己的语言叙述拆装顺序及拆装过程中的注意事项。
【知识准备】
不同发动机的配气机构，气门传动组的组成不同。其中，凸轮轴下置式配气机构的气门传动组主要由正时齿轮、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂及摇臂轴等组成。其作用是产生并传递周期性的驱动力，控制各个汽缸的气门开闭时刻及其规律，使其符合发动机的工作顺序与配气要求。
图3．4．1 气门传动组的组成
3．4．1 气门传动组的作用与组成
气门传动组的作用是按发动机配气相位的要求及时开、闭气门，并保证规定的开启时间和开启高度。由于气门传动形式和凸轮轴位置的不同，气门传动组的零件组成差别很大，但不管何种机构，其组成都是类似的。
请仔细观察图3．4．1气门传动组的组成，查阅相关资料，完成表3．4．1的填写。
表3．4．1 气门传动组的基本组成
3．4．2 气门传动组各零件构造
（1）凸轮轴
凸轮轴的作用是控制各缸气门开启和关闭，每一个进气门、排气门分别有相对应的凸轮进行控制，使进、排气门的开、闭符合发动机工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律等要求。
由于在发动机工作中，凸轮受气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此要求凸轮表面耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度，因此，凸轮轴一般采用优质钢模锻而成，也有采用合金铸铁或球墨铸铁的。
凸轮轴的结构如图3．4．2所示，主要由凸轮、凸轮轴轴颈等组成。下置式凸轮轴的汽油机还具有用以驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮和驱动汽油泵的偏心轮。
图3．4．2 凸轮轴的机构
1）凸轮
凸轮承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷，要求凸轮表面有良好的耐磨性、足够的刚度，故凸轮表面一般经热处理后精磨。凸轮的形状直接影响气门开启和关闭的时刻和气门的开度，凸轮的排列影响发动机的工作顺序。因此，凸轮的轮廓必须符合发动机工作顺序和配气相位要求。
如图3．4．3所示的凸轮轮廓中，O点为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，其中圆弧AM段为消除气门间隙阶段，至M点是气门开启，至B点缓冲结束。此阶段中，凸轮的升程变化速度较慢，即气门开启是速度较慢。BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，BC段气门的开度由小逐渐变大，直至C点时气门开度最大，它决定了气门的最大开度。CD段气门开度由大到小，DN端为气门缓冲阶段，这段气门关闭的速度较慢，直至N点气门处于关闭状态，NE段为出现气门间隙阶段，即此阶段的气门间隙由小变大到E点结束。
图3．4．3 凸轮的轮廓
以上置式凸轮轴为例，思考气门传动组的工作过程。
由于气门开始开启和最后关闭时均在凸轮升程变化较慢的缓冲段内，这就使气门杆尾端在消除气门间隙的瞬间和气门头落座瞬间的冲击力均较小，有利于减小噪声和磨损。
同一汽缸的进、排气凸轮的相对位置是与既定的配气相位相适应的，发动机各个汽缸的进气（或排气）图里的相对角位置应符合发动机各汽缸的点火次序和点火间隔的要求。例如，四缸四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周而凸轮轴只旋转一周。每个汽缸都要进行一次进排气，且各缸进（或排）气的时间间隔相等，即各缸进（或排）气门的凸轮之间的夹角均为90°。凸轮轴为顺时针方向（从前端看）转动，工作顺序为1—3—4—2的四缸发动机其做功间隔为720°/4＝180°，凸轮轴上同名凸轮间的夹角为180°/2＝90°，如图3．4．4（a）所示。又如凸轮轴为逆时针方向转动，工作顺序为1—5—3—6—2—4的六缸发动机其做功间隔角为120°，则同名凸轮的夹角为120°/2＝60°，如图3．4．4（b）所示。
图3．4．4 同名凸轮的相对角位置
根据上述道理，只要知道了凸轮轴的旋转方向和同名凸轮的相对位置，就可以判断发动机的工作顺序。
2）凸轮轴轴颈
凸轮轴轴颈的作用是支承凸轮轴。凸轮轴各道轴颈的直径有的相等，但也有的从前往后逐渐减小，以便于安装。有些发动机其摇臂的润滑是靠凸轮轴轴承处通过缸体上的油道输送润滑油，如EQ6100-1型汽油机。为此，在凸轮轴颈上（2，4道）有两个不通的圆弧形节油槽，润滑油经该槽间歇地输送到摇臂轴。该槽对油量有节流作用，防止供油过多而造成摇臂轴过量润滑，其目的有二：一是减小气门油封的负担，防止吸入汽缸；二是汽缸盖的温度高，是润滑油的加热源，可防止润滑油变稀，润滑性能变坏。
3）凸轮轴的轴向定位
常见的限位装置如图3．4．5所示。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汽缸体前端面，调节环的厚度大于止推板的厚度，二者之差称为凸轮轴的轴向间隙，其间隙为0．08～0．20mm。这种装置使止推板既能限制凸轮轴的轴向窜动，又使凸轮轴能自由转动。但轴向间隙过大时，除一般限位效能降低外，对于斜齿轮传动的凸轮轴来说还会由于轴移量过大，使轴产生角移动，而影响配气正时的正确性。除了止推板限位外，也有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以及用止推螺钉定位的方式，如图3．4．5所示。
4）凸轮轴的驱动
凸轮轴是由曲轴通过传动装置来驱动的。传动装置有齿轮式、链条式和齿形皮带式。
①齿轮传动。齿轮传动方式多用于下置式凸轮轴的传动。汽油机用一对正时齿轮传动，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，如图3．4．6所示。柴油机上凸轮轴与曲轴中心距较大，且需要同时驱动喷油泵，需加入中间惰轮传动。正时齿轮都用斜齿轮并用不同材料制成，以减小噪声和磨损。通常，小齿轮用中碳钢，大齿轮柴油机用钢而汽油机用夹布胶木或塑料。
图3．4．5 凸轮轴轴向定位方式
1—凸轮轴；2—凸轮轴承盖；3—凸轮轴正时齿轮；4—螺母；5—调整环；6—止推板；7—定时传动室盖；8—螺栓；9—止推螺钉
②链条传动。链条传动机构一般多用于中置式和上置式凸轮轴的传动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机常采用链条传动机构。链条一般为滚子链，其结构如图3．4．7所示。为了防止链条抖振，设有导链板和张紧装置。张紧装置有机械式和液压式两种，液压式是用发动机的机油进入液压腔，推动其内部的活塞向外移动，使张紧链轮压向链条。
图3．4．6 齿轮传动机构
图3．4．7 链条传动装置
1—凸轮轴链轮；2—正时链条；3—导链板；4—曲轴正时链轮；5—液压张紧装置
图3．4．8 齿形皮带传动简图
1—凸轮轴正时齿形带轮；2—正时皮带；3—中间惰轮；4—水泵传动齿形带轮；5—曲轴正时齿形带轮；6—张紧轮
③正时齿形皮带传动。正时皮带传动机构多用于上置式凸轮轴的传动，如图3．4．8所示。近年来，在高速发动机上广泛地采用氯丁橡胶齿形皮带传动来代替链条传动，显著减小了噪声，且质量轻、成本低、工作可靠、不需要润滑。齿形带由氯丁橡胶制成，中间有玻璃纤维来增加强度，且齿面衬有尼龙织物衬面，伸长量小，适合有精度定时要求的传动。为了确保传动可靠，齿形带需要一定的张紧力，为此在齿形带传动机构中也设置有由张紧轮、张紧弹簧组成的张紧器。
（2）挺柱
挺柱是凸轮的从动件，其功用是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆）。挺柱承受凸轮轴旋转时所施加的一定方向的侧向推力，这样就会引起挺柱与导管之间单面磨损，同时挺柱与凸轮固定不变地在一处接触，也会造成磨损不均匀，因此要求挺柱具备一定的耐磨性、刚度及韧性，常用的材料有中碳钢、合金钢、合金铸铁等，它与凸轮轴的材料必须有合理的组合配对。
图3．4．9 机械挺柱
挺柱根据结构不同可分为机械挺柱和液力挺柱。
1）机械挺柱
机械挺柱结构简单，质量轻，在中、小型发动机中应用比较广泛。常见的机械挺柱主要有筒形和菌形两种，如图3．4．9所示。挺柱下端设有油孔，以便将漏入挺柱内的机油引到凸轮表面进行润滑；挺柱上的推杆球面支座的半径比推杆球头半径略大，以便在两者中间形成楔形油膜来润滑推杆球头和挺柱上的球面支座。
为了使挺柱磨损均匀，挺柱底部工作面多制成球面，而且把凸轮制成锥形。这样，在工作时，由于凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线，当挺柱被凸轮顶起上升时，接触点的摩擦力使其绕本身轴线转动，以达到磨损均匀的目的。
2）液力挺柱
在配气机构中预留气门间隙将使发动机工作时配气机构产生撞击和噪声。为了消除这一弊端，有些发动机尤其是轿车发动机采用液力挺柱，借以实现零气门间隙。气门及其传动件因温度升高而膨胀，或因磨损而缩短，都会由液力作用来自行调整或补偿。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。
液力挺柱的结构如图3．4．10所示。挺柱体内装有柱塞，柱塞上端压有球座作为推杆的支承座，同时将柱塞内腔堵住。弹簧用来将柱塞经常压向上方，卡簧用来对柱塞限位。柱塞下端单向阀架内装有碟形弹簧，用以关闭单向阀。
图3．4．10 液力挺柱
1—挺住体；2—卡簧；3—球座；4—柱塞；5—单向阀架；6—柱塞弹簧；7—单向阀；8—碟形弹簧；A—柱塞腔；B—挺柱体腔
发动机工作时，机油沿主油道供到气门挺柱。当气门关闭时，机油经挺柱体和柱塞上的油孔压进柱塞腔A内，并推开单向阀充入挺柱体腔B内。柱塞便在挺柱体腔内油压及弹簧的作用下上行，与气门推杆压紧。但此压力远小于气门弹簧张力，气门不会被打开，只是消除了整个配气机构中的间隙。与此同时，挺柱体腔B内油液也已充满，单向阀在碟形弹簧作用下关闭。当凸轮转到工作面使挺柱上推时，气门弹簧张力便通过推杆作用在柱塞上，由于单向阀已关闭，柱塞便推压挺柱体腔B内油液使压力升高，而液体具有不可压缩性，挺柱便像一个整体一样推动气门开启。此过程中，由于挺柱体腔内油压较高，在柱塞与挺柱体的间隙处将有少许油液泄漏而使“挺柱缩短”。当凸轮转到非工作面时，解除了对推杆的推力，使挺柱腔内油压降低。于是，主油道的油压将再次推开单向阀，向挺柱体腔内充油，以补充工作时的泄漏，并且此油压又和弹簧一起使柱塞上推，如此始终保持了配气机构无间隙传力。
若气门、推杆热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少补油量（工作过程中）或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分（停车时），从而使挺柱自动“缩短”，因此可不留气门间隙而仍能保证气门关闭。相反，若气门、推杆冷缩，则向挺柱体腔内的补油过程，会增加补油量（工作过程中）或在柱塞弹簧作用下将柱塞上推，吸开单向阀向挺柱体腔内补油（停车时），从而使挺柱自动“伸长”，因此仍能保持配气机构无间隙。
由于气门开启过程中，挺柱体腔内的油液会有少量泄漏，而且油液并非刚性，所以挺柱工作时会被微量压缩，从而使气门开启持续角稍有减小，一般减小量只有几度凸轮转角。但当柱塞与挺柱体配合处磨损过甚、泄油过多时，配气相位将明显减小。
使用液力挺柱的发动机应注意的问题：对润滑油的压力和滤清质量要求较严格。当润滑油压力过低时，补油能力下降，气门间隙加大；液力挺柱拆洗后，装机前必须人工排气充油，否则启动困难；冷机时或停放时间长时，启动后有短暂气门响声，这是正常现象。
（3）推杆
图3．4．11 推 杆
1—上端头；2—杆身；3—下端头
推杆处于挺柱和摇臂之间，其作用是将挺柱传来的推力传给摇臂，其机构如图3．4．11所示。推杆是配气机构中最容易弯曲的零件，要求有较好的纵向稳定性及很高的刚度。在动载荷大的发动机中，推杆应尽量做得短些，通常采用冷拔无缝钢管制成。杆的两端焊接或压配有不同形状的端头，下端头通常是圆球形，以便与挺柱的凹球形支座相适应；上端头一般采用凹球形，主要是为了与摇臂上的气门间隙调整螺钉的球形头部相适应。另外，还可以积存少量润滑油以减小磨损。推杆的上、下端头均经热处理并磨光，以提高其耐磨性。推杆可以是实心的或空心的。
图3．4．12 摇臂及摇臂组
1—垫圈；2，3，4—摇臂轴支座；5—摇臂轴；6，8，10—摇臂；7—弹簧；9—定位销；11—锁簧；12—堵头；A，C，D，E—油孔；B—油槽
（4）摇臂和摇臂轴
摇臂的功用是将推杆或凸轮传来的力改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量，主要由可锻铸铁、球墨铸铁或铝合金制造。摇臂的结构如图3．4．12所示，它是一个以中间轴孔为支承，两臂不等长的双臂杠杆（其比值为1．2～1．8）。短臂一端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉及锁紧螺母。长臂一端加工成圆弧面，是推动气门的工作面，当摇臂摆动时可以沿着气门杆端面滑动，这样使两者之间的作用力可以沿气门轴线起到作用，同时靠气门一端的臂较长，所以在一定的气门升程下，可减小推杆、挺柱的运动距离和加速度，从而减小了工作中的惯性力。为了防止摇臂的窜动，在摇臂轴上每两摇臂之间一般都装有定位弹簧。一些上置式凸轮轴发动机完全取消了摇臂，由凸轮轴直接驱动气门。
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、组合工具、扭力扳手、工具车、零件摆放架、计算机等上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：________________，发动机编号：_____________。
（3）各小组拆卸配气机构、气门传动组并完成表3．4．2。
表3．4．2 气门传动组的拆卸顺序
（4）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关气门传动组零部件的制造工艺，各派一名代表上台叙述。
【任务检测】
一、选择题
1．下述各零件中，不属于气门传动组的是（ ）。
A．气门弹簧 B．挺柱 C．摇臂轴 D．凸轮轴
2．由于曲轴一定是顺时针转动的，凸轮轴是以（ ）时针转动的。
A．顺 B．逆 C．都不是 D．不知道
3．凸轮机构从动件的运动规律取决于（ ）。
A．凸轮轮廓形状 B．凸轮的转速 C．凸轮的转向 D．以上都是
4．采用了液力挺杆，气门间隙（ ）调整。
A．需要 B．不需要 C．可能需要 D．都不是
5．（ ）用来驱动和控制各缸气门的开启和关闭。
A．凸轮轴 B．曲轴 C．摇臂 D挺杆
6．在气门传动组中，（ ）将凸轮的推力传给推杆。
A．挺柱 B．气门杆 C．气门弹簧 D．气门座圈
7．气门是由（ ）控制开启的。
A．气门弹簧 B．挺柱 C．气门导管 D．凸轮轴
8．配气机构运行的动力是（ ）提供的。
A．气门弹簧 B．飞轮 C．蓄电池 D．曲轴
9．下述零件中，不属于气门传动组的是（ ）。
A．气门弹簧 B．挺柱 C．摇臂轴 D．凸轮轴
10．四冲程四缸发动机配气机构的凸轮轴上同名凸轮中线间的夹角是（ ）。
A．180° B．60° C．90° D．120°
11．曲轴正时齿轮一般是用（ ）制造的。
A．夹布胶木 B．铸铁 C．铝合金 D．钢
12．汽油机凸轮轴上的偏心轮是用来驱动（ ）的。
A．机油泵 B．分电器 C．汽油泵 D．A和B
13．凸轮轴上凸轮的轮廓形状决定于（ ）。
A．气门的升程 B．气门的运动规律
C．气门的密封状况 D．气门的磨损规律
二、问答题
1．采用液力挺柱有哪些优点？
2．曲轴与凸轮轴之间有哪些传动方式，各有哪些优缺点？
3．凸轮轴的驱动方式及其应用形式有哪些？
4．摇臂的功用是什么？
【评价与反馈】
【教师评估】
任务3．5 气门传动组主要零部件检修
【任务目标】
【任务描述】
气门传动组在配气机构中是传递动力的机构，每个零件的损坏都会影响机构的工作状态，从而影响发动机的正常工作。
通过本任务的学习，学生能够分析气门传动组主要零件的工作条件以及产生的损伤，并针对不同的损伤形式选择适当的工具与检查项目，进行合理的检修。
【知识准备】
气门传动组主要零件有凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂及摇臂轴等，其损伤主要是磨损与变形。气门传动零件磨损将会出现配气相位、点火不准，甚至错乱等故障，因此，为了保证发动机正常工作，就要及时对气门传动组主要零件进行检查与修理。
3．5．1 凸轮轴的检修
凸轮轴常见损伤有凸轮轴弯曲变形，凸轮磨损、擦伤、麻点以及凸轮轴轴颈磨损、键槽磨损等。
（1）凸轮的磨损
凸轮的磨损主要分为高度和宽度的磨损。凸轮高度磨损过大会影响气门的开度，宽度磨损过大会影响气门开闭持续时间，从而对发动机的工作产生影响。凸轮磨损的检验是用千分尺测量凸轮的全高与凸轮基圆直径的差值来确定凸轮的磨损度，如图3．5．1所示。凸轮磨损后，其升程磨损量大于0．40mm，或升程累计磨损量超过0．80mm时，应更换新凸轮轴。
（2）凸轮轴轴颈的磨损
用千分尺测量轴颈的圆度及圆柱度误差，如图3．5．2所示。如凸轮轴轴颈的圆度误差大于0．015mm，各轴颈的同轴度误差超过0．05mm时，应按修理尺寸法进行校正并修磨。修磨后轴颈的圆柱度误差小于0．005mm，最大径向圆跳动公差不大于0．03mm。若凸轮轴轴颈经多次修磨，损耗严重时就予以更换。
图3．5．1 检查凸轮的磨损
1—凸轮轴；2—外径千分尺；H—凸轮高度；D—凸轮宽度
图3．5．2 检查凸轮轴轴颈磨损
1—外径千分尺；2—凸轮轴轴颈
然后检查凸轮轴轴瓦的内径，并计算出凸轮轴和与之相配的轴瓦的配合间隙。若间隙超过极限值时，应更换轴承和修磨颈。一般配合间隙为0．03～0．09 mm，使用极限为0．15mm。
（3）检查凸轮轴的弯曲
检测凸轮轴弯曲时，可将凸轮轴前后两轴颈搁置在V形架内，以两端轴颈为支点，用百分表抵触在中间轴颈上，如图3．5．3所示。转动凸轮轴一圈，表头读数之差即为该轴颈对前后两轴颈的径向跳动，如百分表摆动超过0．10mm，则应进行校正，校正后的弯曲度应不大于0．03mm。其值一般也可采用内径千分尺测量，按曲轴主轴颈的检测方法检测凸轮轴轴颈的圆度和圆柱度，若圆柱度超过0．08mm，应予磨光。
图3．5．3 检查凸轮轴弯曲度
（4）检查凸轮轴轴向间隙
为防止凸轮轴轴向窜动，在凸轮轴的前端装有轴向定位装置——止推垫板（用钢片制成），套在凸轮轴正时齿轮轮毂与每一道轴颈间，止推垫板的两端用螺栓固定在缸体上，这样，止推垫片有可能对期转动发生干涉。为避免轴在工作时因温度而伸缩，止推垫片有可能对期转动发生干涉。为避免这种现象，在常温下，凸轮轴一般应有0．10～0．20mm的轴向间隙，如图3．5．4（a）所示。凸轮轴轴向间隙的测量，如图3．5．4（b）所示，穿过凸轮轴正时齿轮在止推垫板上的孔，卸下止准垫板固定螺钉，从前端抽出凸轮轴及正时齿轮，在止推垫板与凸轮轴第一道轴颈间插入厚薄规，轴向间隙同调节环与止推板的厚度差来保证，如间隙过大，应更换止推垫板或减薄调节环。
图3．5．4 凸轮轴轴向定位及间隙
1—凸轮轴正时齿轮；2—止推板；3—调整环；4—凸轮轴
图3．5．5 检查凸轮轴轴向间隙
也可采用以下方法确定凸轮轴的轴向间隙。如图3．5．5所示，拆下正时齿轮盖，装妥百分表，使百分表的触头顶在凸轮轴端的螺钉上。向发动机后方推动凸轮轴，直至顶住为止，记下百分表的读数。此读数即为凸轮轴的轴向间隙。该间隙一般应为0．08～020mm，必要时予以调校和修复。一般国产汽车的凸轮轴轴向间隙以0．08～0．20mm为佳。
凸轮轴轴向间隙的调整主要通过增减位于凸轮轴第一道轴颈端面与正时齿轮（或链轮）之间的推力凸缘的厚度来调整。
表3．5．1 部分车型凸轮轴轴向间隙
（5）凸轮轴轴承的检修
用内径千分尺测出凸轮轴轴承孔的直径，用外径千分尺测出凸轮轴轴颈的直径，两者之间的差值即为两者配合过盈量。剖分式轴承与承孔的过盈量为0．07～0．19mm；整体式轴承与承孔的过盈量为0．05～0．13mm，铝合金汽缸体为0．03～0．07mm。轴承内径与其承孔的位置顺序须相适应。轴承内孔的修理有拉削、铰削和镗削等方法。
（6）凸轮轴油膜间隙的检测
凸轮轴油膜间隙的检测如图3．5．6所示，把凸轮轴放置在汽缸盖轴承座上，在各轴颈表面按轴向位置放上一小段塑料线规，装上轴承盖并按规定力矩紧固螺栓。重新把轴承盖拆下，通过规尺确定油膜间隙的大小。
图3．5．6 检测凸轮轴油膜间隙
凸轮轴应进行探伤检查，不得有裂纹、沟槽；正时齿带轮的键槽应完整，否则应更换。中间支撑轴颈对两端支撑轴颈公共轴线的径向圆跳动误差为0．05mm，超过时应校正、磨削或更换。以两端以支撑轴颈公共轴线为基准，凸轮基圆的径向圆跳误差为0．04mm，否则应磨削或更换。
3．5．2 挺柱的检修
（1）机械挺柱的修理
机械挺柱多用冷激铸铁材料制成的筒式挺柱，极易产生疲劳磨损及不均匀磨损；机械挺柱的常见损伤主要有裂纹、麻点、划痕等，如图3．5．7所示。
图3．5．7 机械挺柱的常见损伤
对于挺柱球面轻微的麻点和划痕，可用细油石修磨予以修复。挺柱球面的磨损可用样板检查，当漏光大于0．2mm时，应更换挺柱或进行修磨。挺柱外圆表面的圆度和圆柱度误差应不大于0．01mm；球面对柱部轴线的圆跳动，在半径15mm的圆周上测量时应不大于0．05mm；挺柱与当挺柱底部出现裂纹、疲劳剥落、擦伤滑痕环形光环时，说明磨损不均匀，应更换。
挺柱与导孔的配合间隙一般为0．02～0．035mm。如果大于0．1mm时，应采用电镀加粗挺柱直径及铰大导孔的方法进行修复。为了保证导孔的轴线与气门导管轴线同轴，导孔的铰削应使用带导杆的铰刀，铰刀的导杆部分应插入气门导管孔内定位。
挺柱与导孔的配合间隙的检查可用测量法，如图3．5．8所示，用外径千分尺、卡规分别测量挺柱的外径及导孔的内径，两者之差即为配合间隙。
图3．5．8 测量挺柱与导孔配合间隙
可用经验法检查，即不加油时，将挺柱用拇指推入导孔时应有阻力，当完全推入后，提起少许用手摇动时，应没有或稍有轻微间隙的感觉。加机油时，挺柱应上下活动和转动自如，并在摆动时应无间隙感觉。
（2）液压挺柱的修理
检查液力挺柱体外侧面及底部有无过度磨损。液压挺柱与承孔的配合间隙一般为0．01～0．04mm，使用极限为0．10mm，逾期后应更换液压挺柱。
检查液压挺柱的密封性。液力挺柱的柱塞和油缸是一对精密偶件，其配合间隙不得超过0．005mm。间隙过大，工作中的液压油会过度渗漏，会影响挺柱的正常工作长度。因此，应检查这对偶件的密封性。先将液压挺杆浸泡在洗油中，推拉柱塞若干次，使其腔内空气排出。内部空气排不净，可将其分解清洗，重新装复。把排出空气后的挺柱放在试验台上，在柱塞上施加20kg压力，使其在滑下2mm左右后，测量它的1mm滑降时间，如图3．5．9所示。在20℃的条件下，其标准值为1～65s/mm。如果测得的值低于标准值，应更换液压挺柱。
也可用经验法检查液压挺柱的密封性。发动机装好后启动发动机运转至散热风扇启动，增加发动机转速，使其以2500r/min的速度运转2mm，如果液压挺柱仍有异响，需拆下气门室盖，旋转曲轴使被检查的凸轮挺杆向上，用木质或塑料片下压挺杆，如图3．5．10所示。如果在气门打开前自由行程超过0．1mm，则更换挺柱。
图3．5．9 液压挺柱的降漏试验
图3．5．10 检查液压挺柱的密封性
注意在安装新的液压挺柱时，发动机在30min内不得运转，因为此时气门会碰到活塞，在启动发动机时产生挺杆响声是正常的。
图3．5．11 检查推杆的直线度
3．5．3 气门推杆的修理
气门推杆一般都是空心细长杆。工作时，气门推杆承受着双向的压载荷，尽管推杆两端采用球面实现与挺杆及调整螺钉的接触，由于发动机工作时的振动、接触点的不断变化，仍然会发生气门推杆纵向弯曲变形。观察检查推杆杆身是否平直、是否有锈蚀和裂纹、推杆端头有无磨损，有即用油石修磨或更换。在平台上滚动检查气门推杆的直线度，如图3．5．11所示，误差若超出规定范围，则应冷压校正修理。
3．5．4 摇臂和摇臂轴的检修
（1）检查摇臂外观
摇臂损伤严重的部位常在摇臂头部柱面与调整螺钉球面。摇臂头部柱面在工作中不断与气门杆发生撞击、摩擦，易产生磨损或凹坑。
检查摇臂球面部位，轻微的磨损沟痕用油石或磨光机修磨，磨损严重时更换摇臂。对于带气门间隙调整螺钉的摇臂，应检查调整螺钉、锁紧螺母和摇臂上的螺孔，损坏时更换。对于带轴承的浮动摇臂，若轴承磨损严重或损坏应更换摇臂。
有摇臂轴的，检查摇臂与轴配合间隙，间隙超过允许极限，应更换零件或总成。检查摇臂轴弯曲变形，超过允许极限，应校正或更换摇臂轴。测量气门摇臂的孔径，当摇臂轴与摇臂孔径配合间隙超过规定值时，应更换新件。摇臂轴直线误差在100mm长度小于等于0．03mm。
（2）检查摇臂和摇臂轴之间的磨损
用手感检查摇臂与摇臂轴的配合情况，如图3．5．12所示。
图3．5．12 手感检查摇臂与摇臂轴配合间隙
用外径千分尺和内径量表测量摇臂轴的外径及摇臂孔的内径，两者之差即为摇臂和摇臂轴间的间隙，如图3．5．13所示。
图3．5．13 检查摇臂、摇臂轴的间隙
检查摇臂润滑油孔，观察摇臂润滑油孔，如有堵塞，应予以疏通。检查调整螺钉螺纹是否完好，若损坏须更换。
3．5．5 正时链条和链轮的检查
正时链条的检查：测量全链长。测链长度时，对链条施以一定的拉力拉紧后测量其长度，如图3．5．14所示。测量时的拉力可定为50N，如丰田2Y、3Y发动机的链条长度不超过291．4mm，如长度超过此值时，应更换新链条。
图3．5．14 测量正时链条的长度
检查正时链轮，测量最小的链轮直径。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，如图3．5．15所示，其直径不得小于允许值。例如丰田2Y、3Y发动机允许的最小值：凸轮轴正时链轮为114mm，曲轴正时链轮为59mm。
图3．5．15 检查正时链轮的直径
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、平板、V形块、百分表支架、百分表、内径千分尺、外径千分尺、卡规、工具车、零件摆放台、上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：________________，发动机编号：____________。
（3）请在教师的指导下，按照下述方法和步骤，进行气门组的检修活动，并完成相关的记录表填写。
表3．5．2 检测凸轮高度数据记录表
表3．5．3 测量凸轮轴轴颈直径数据记录表
表3．5．4 检测正时链长度、正时链轮直径数据记录表
【任务检测】
一、判断题
1．凸轮轴的轴向窜动不会对发动机工作造成影响。（ ）
2．链条挠度、链条伸展度L、链轮直径等参数有一项不合格，即需要更换链条和链轮。（ ）
3．正时传动机构零件的损坏形式主要是磨损，修理时以换件为主。（ ）
4．摇臂的主要损伤是摇臂头部的磨损。（ ）
5．液压挺柱磨损，只需要更换液压挺柱即可，不需更换挺柱导孔。（ ）
6．挺柱与导孔的配合间隙，一般为0．02～0．035mm。如果大于0．1mm时，应采用电镀加粗挺柱直径及铰大导孔的方法进行修复。（ ）
7．液力挺柱的柱塞和油缸是一对精密偶件，其配合间隙不得超过0．005mm。间隙过大，工作中的液压油会过度渗漏，会影响挺柱的正常工作长度。（ ）
8．检查正时链轮，测量最小的链轮直径。应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。（ ）
9．丰田2Y、3Y发动机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。（ ）
二、简答题
1．凸轮轴的常见损伤有哪些？
2．简述检查调整凸轮轴轴向间隙的方法。
3．如何检查液压挺杆油缸的密封性能？
【评价与反馈】
【教师评估】
任务3．6 气门间隙的调整
【任务目标】
【任务描述】
气门间隙是配气机构传动组相关零件装配后形成的，它决定了气门的开闭时刻及气门的开闭程度。发动机工作时，由于相关零件的磨损与变形，气门间隙将发生变化。因此，气门间隙对发动机的输出功率和密封情况等有直接影响。
通过本任务的学习，学生应能够熟练使用工具，分别运用逐缸调整法及两次调整法两种方法来调整气门间隙。
【知识准备】
发动机工作时，配气机构的各个零件因热膨胀而伸长，如果气门及其传动件之间在冷态下不留间隙，则在热态时会使气门与气门座之间密封性变差，产生漏气，进而导致发动机功率下降。为了消除这种现象，在发动机冷态下装配中，当气门关闭时，应使气门与传动件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有一定的间隙。
然而，留有一定的间隙会因发动机工作撞击而产生噪声。于是，现代汽车发动机广泛采用液压挺柱，如桑塔纳JV发动机、奥迪JW发动机等。液压挺柱无须预留气门间隙，也不用人工调整，机件受热膨胀或者磨损后所引起的气门间隙的变化由液压挺柱自动调整消除间隙，从而减小了发动机工作时的冲击载荷与噪声，改善了发动机的换气，提高了发动机的性能。
3．6．1 调整气门间隙的原因
发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件（摇臂、挺柱或凸轮）之间的间隙称为气门间隙（采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙），如图3．6．1所示。气门间隙的大小由发动机制造厂家根据实验确定。一般在冷态时，进气门的间隙为0．25～0．30mm；排气门的间隙为0．30～0．35mm；热态时的气门间隙应比冷态时小0．05mm。
气门间隙的作用是弥补在发动机运转期间来自燃烧室的热量使气门挺杆扩大而产生的伸长量。在发动机运转期间，来自燃烧室的热量使气门挺杆扩大并伸长。如果没有气门间隙，气门挺杆的长度变化将会造成气门不能适当地关闭。
图3．6．1 气门间隙
气门间隙过大或过小对发动机的工作都有影响，如气门间隙过大，则进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足、排气不净而功率下降。此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。如气门间隙过小，发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。
发动机在使用过程中，由于配气机构某些零件的磨损或松动，会导致原有气门间隙的变化，因此一般行驶一万公里左右维护时，应检查和调整气门间隙，使之符合技术规范。气门间隙的检查与调整应在气门完全关闭、气门挺柱落于凸轮机缘位置时进行。
3．6．2 如何判断气门可调或不可调
由于气门开始开启和开始关闭时，挺柱（或摇臂）是在凸轮的缓冲段内某点上，而且配气相位往往产生一定的偏差，所以不仅气门开启过程不能调，而且将要开启和刚关闭不久的一段时间内也不能调。
根据该原则，则气门不可调区域有：将要排气、正在排气、排气刚完的排气门不可调；将要进气、正在进气、进气刚完的进气门不可调；即将要开启、正在开启、刚刚关闭的气门不可调。
根据调整原则，结合表3．6．1，在一缸活塞到达压缩终了时，进、排气门均关闭，均可调；二缸排气门开始，离进气尚远，故进气门可调，排气门不可调；三缸压缩开始，则进气刚结束，离排气尚远，故排气门可调，进气门不可调；四缸开始进气，即进气门即将打开而排气门刚刚关闭，处于气门叠开阶段，故进气门、排气们均不可调。
表3．6．1 四缸四冲程发动机工作顺序表（作功顺序：1—3—4—2）
3．6．3 检查和调整气门间隙
调整气门间隙的方法主要有两种：一是逐缸调整法，二是两次调整法。
（1）逐缸调整法
此方法即根据汽缸点火次序，确定某缸活塞在压缩上止点位置后，可对此缸进、排气门间隙进行调整；调妥之后摇转曲轴，按此法逐步调整其他各缸气门间隙。
图3．6．2 调整气门间隙
（2）两次调整法
生产实践中比较多地采用两次调整法，即摇转曲轴使第一缸活塞处于压缩上止点，调整其中的一半气门；然后将曲轴转动一周，再调整其余半数气门的间隙。以工作次序为1—3—4—2的四缸四冲程发动机为例，当1缸活塞到达压缩行程上止点时，可调1缸的进、排气门，2缸的进气门，3缸的排气门（指发动机气门由前向后排列顺序）；然后摇转曲轴一圈，使4缸活塞处于压缩行程上止点，再调2缸的排气门，3缸的进气门，4缸的进、排气门，这实际上是记忆法调整。调整时一边拧调整螺钉，一边用厚薄规插入气门杆端与摇臂之间来回拉动，感到有轻微阻力为宜，然后重新检查一遍，直到合适为止，如图3．6．2所示。
逐缸法需摇转的曲轴次数多，检调所花费时间多，但对于磨损较严重的发动机，用逐缸法检调气门间隙比较精确。两次法调整气门间隙比较省时省力，但对于不同车型需记忆不同的可调气门顺序号，车型复杂，对维修人员要求较高。
两次调整法也可以用“双排不进”法，以点火顺序是1—3—4—2的4缸4冲程发动机为例：
旋转曲轴使一缸活塞处于压缩上止点，因为一缸是压缩上止点，进排气门都关闭，所以进排气门都可调节，这就是“双”；对应四缸是排气上止点，所以进排气门都不可调（因为新鲜气流和废气流的流动惯性比较大，在短时间内仍然保持着原来的流动方向，所以进排气门都是开着的，所以进排气门都不可以调），这就是“不”；第三个汽缸是进气下止点，因为点火排在第二个，所以可以判断是进气下止点，在进气过程中进气门是早开晚关的，也就说明此时的进气门是开着的，这样只能调排气门了，这就是“排”；第二缸是做功下止点，做功行程中排气门也是早开晚关的，所以只能调进气门，这就是“进”。然后按点火顺序排列调整气门间隙就可以简单记作“双排不进”。旋转曲轴180°是4缸活塞处于压缩上止点，同样的方法调整另外4个气门的气门间隙，即表3．6．2。
表3．6．2 气门间隙调整方法
用“双排不进”的方法，思考点火顺序为1—5—3—6—2—4的六缸四冲程发动机，当一缸活塞处于压缩上止点时，哪些气门可调，哪些气门不可调？
3．6．4 检查调整气门间隙的注意事项
①根据汽车生产厂家对气门间隙调整的具体要求和规定进行。
②调整时应注意温度影响：气门摇臂、气门杆的温度会对气门间隙产生影响，一般来说，热机时气门间隙调整应比冷机时要求的间隙值小，有些汽车要求在冷机时调整，有的汽车在热、冷态时均可调整，但其间隙值各不相同。
③各缸气门间隙应调整一致，以免工作中发动机运转不平衡。
④气门间隙调整时，所调的气门应完全在关闭状态，这时调整的间隙值才是准确的。
⑤调整前注意检查摇臂头工作面。发动机工作中，摇臂头弧形工作面不断地与气门杆端部撞击、滑磨，尤其在润滑不良的情况下会引起磨损，磨出凹坑，严重时气门杆端部卡入凹坑而折断摇臂，因此应根据磨损情况予以修复或更换新件，以免影响其调整的准确性。
【任务实施】
（1）准备工作
1）工具设备和材料
课件、发动机及翻转架、组合工具、塞尺、螺钉旋具、扳手、上网设备。
2）安全防护用品
标准作业装。
（2）发动机信息收集
发动机型号：________________，发动机编号：_____________。
（3）请在教师的指导下，按照下述方法和步骤，进行气门间隙的调整活动，并完成相关的记录表
表3．6．3 检查与调整气门间隙的方法和步骤
【任务检测】
一、判断题
1．气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。（ ）
2．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。（ ）
3．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。（ ）
4．气门间隙调整的二次调整法为双排不进法。（ ）
5．各缸气门间隙应调整一致，以免在工作中发动机运转不平衡。（ ）
6．气门间隙调整时，所调的气门应完全在关闭状态，这时调整的间隙值才是准确的。（ ）
7．一般来说，热机时气门间隙调整应比冷机时要求的间隙值小。（ ）
8．调整气门间隙的方法主要有两种：一是逐缸调整法，二是两次调整法。（ ）
9．气门间隙和凸轮形状相互配合，决定气门的开闭时刻及气门的开闭程度。（ ）
10．一般在冷态时，进气门的间隙为0．25～0．30mm；排气门的间隙为0．30～0．35mm；热态时的气门间隙应比冷态时小0．05mm。（ ）
11．液压挺柱减小了发动机工作时的冲击载荷与噪声，改善了发动机的换气，提高了发动机的性能。（ ）
12．液压挺柱无须预留气门间隙，也不用人工调整，机件受热膨胀或者磨损后所引起的气门间隙的变化由液压挺柱自动调整消除间隙。（ ）
二、简答题
1．简述气门间隙的作用。
2．为什么要预留气门间隙？气门间隙过大、过小为什么都不好？
3．为什么液压式配气机构的气门间隙不用调整？
4．发动机气门调整时常用的工具与量具有哪些？
【评价与反馈】
【教师评估】
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