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定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出 。
在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。控制发动机进排气的机构，是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，控制发动机燃烧室进排气，包括进气量、进气时间、排气时间，由这些条件来调节、组织燃烧。
配气机构组成：
配气机构由气门传动组和气门组两组组成，气门传动组包括曲轴正时齿轮、凸轮轴正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉及锁止螺母、摇臂轴、气门组包括气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门油封、气门座等组成。
新鲜空气或可染混合气被吸入气缸越多，则发动机可能发出的功率越大，混合气或空气充满气缸的程度，用充气效率来表示。
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一、配气机构的结构
SOFIM发动机采用的配气机构是气门顶置、凸轮轴上置结构。它由气门组和气门传动组组成。图2-94是SOFIM发动机配气机构结构图。
(一)、凸轮轴上置式配气机构的特点
目前汽车发动机广泛采用顶置气门式的配气机构，因为它具有较高的动力性。在顶置气门式配气机构中，凸轮轴的布置形式可分为下置、中置、上置。凸轮轴布置形式的不同又使得凸轮轴的传动方式也因此而异。
由图2-94可以看出凸轮轴上置时，凸轮轴通过挺柱直接驱动气门，大大地减少了往复运动质量，有利于发动机转速的提高；同时也使得结构紧凑，刚性好；对凸轮轴和气门弹簧设计的要求也最低。这种形式的配气机构适于高速强化发动机，在国外高速汽车发动机上得到广泛的应用。
但凸轮轴上置也存在两个问题。一是凸轮轴必须装在气缸盖上，这使得气缸盖的设计变得复杂，对强度和刚度的要求也提高了。同时，对于缸径较小的柴油机来说，凸轮轴的上置将给喷油器的安装带来困难。二是凸轮轴离曲轴中心线距离变远，使得正时传动机构也变得复杂。近年来齿形皮带传动技术业已成熟，因此凸轮轴上置所带来的困难就不那么突出了，而它的优点确实是凸轮轴下置、中置所无法替代的。凸轮轴各种布置与传动方式的比较见表2-7。
表2-7凸轮轴各种布置与传动方式的比较
凸轮轴布置形式
与曲轴距离
与气门距离及操纵
传动方式
特点
凸轮轴上置
远
近可直接操纵
齿形皮带
往复惯性质量最小正时机构复杂
凸轮轴下置
近
远可间接操纵
一对齿轮
往复惯性质量最大正时机构简单
凸轮轴中置
中
中可间接操纵
一对齿轮再加中间轮 介于两者之间
(二)、凸轮轴的正时机构
凸轮轴的正时机构参见图2-71。曲轴、凸轮轴、附件箱皮带轮即喷油泵正时齿轮三者间通过齿形皮带传动。这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，故也称齿形胶带。为了使皮带在工作中处于合适的张紧度，传动平稳、可靠，正时机构还设有张紧轮和可调张紧轮。
(三)、气门组
SOFIM发动机气门组零件如图2-95所示，按汽车构造学的划分方法，气门组的组成不包括挺柱，此图主要表示气门零件的装配关系。气门组的功用主要是保证气缸的密封和传递气门热量。
1.气门
SOFIM发动机进气门头部锥面的锥角为30°，排气门头部锥面的锥角为45°。气门头部均采用高铬耐热合金钢5Cr21NiMn9N制造。进气门的头部直径比排气门的头部直径大，这是为了减小进气阻力，提高充气效率。进、排气门的杆部呈圆柱形，采用4Cr9Si2合金钢制造，表面经过软氮化处理。杆的端部加工有环形槽，槽与锁片配合固定弹簧座，杆部的顶端面经感应淬火，以提高耐磨性。
2.气门座
气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门传来的热量。为了提高气门座的寿命，通常用耐磨耐高温的合金铸铁制成一个环形零件，镶嵌在铝合金的气缸盖上，故也称气门座圈。 SOFIM发动机的进、排气门座都镶有座圈，用含高铬的合金铸铁制成。为保证其在气缸盖上镶嵌可靠，安装时应在气缸盖加热，而气门座圈冷态情况下，将座圈压入气缸盖。需要说明一点，为了使气门与气门座圈有良好贴合面，保证气门密封，一般常常采用研磨方法。 SOFIM发动机亦如此。所以研磨好的一对气门与气门座圈不能互换。
3.气门导管
气门导管主提起导向和导热的作用。 SOFIM发动机的气门导管采用减摩高磷铸铁制成。压配在气缸盖上气门导管孔中。见图2-96。加工时务必严格保证其内孔与气门座锥面的同轴度。
4.气门弹簧
气门弹簧的功用是克服气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，防止各传动件因惯性力而产生间隙，保证气门及时落座并紧紧贴合，防止气门跳动。以往发动机的气门弹簧多采用单簧结构。 SOFIM发动机则采用双簧结构，同心安装的内、外弹簧具有不同的自振频率。工作时互为阻尼，不仅可以圆满地发挥其功能，还可以避免共振。当一根弹簧折断时，另一根还可以维持工作，并减小了气门弹簧高度。必须注意，内、外弹簧的螺旋方向应相反，以免在装配或工作过程中两者簧圈互相卡住。此外，SOFIM发动机的气门弹簧还经过了喷丸处理，以提高其疲劳强度。
5.气门弹簧座及锁片
锁片为对称的两半，形为空心圆锥台。其内表面有环状凸起，与气门杆上相应的凹槽相配；而其外表面为圆锥面，与气门弹簧座的内圆锥面相配合。
气门弹簧座和锁片一般采用挤压成型工艺，故常以低碳钢为材料，经碳氮共渗处理，提高其耐磨性。
(四)、气门传动组
气门传动组的功用是使进、排气门能按照配气相位规定的时刻开启和关闭，且保证气门有足够的开度。
SOFIM发动机的气门传动组，由凸轮轴正时机构、挺柱、凸轮轴组成。凸轮轴的正时参见图2-73和图2-97。
1.凸轮轴及凸轮轴盖
凸轮轴的作用是控制气门。它由前端、轴颈、凸轮组成。如图2-98所示。SOFIM发动机的凸轮轴有5个轴颈，属于全支承凸轮轴。凸轮轴前端与凸轮轴正时齿轮即凸轮轴皮带轮相连，并以圆柱销作角度定位。前端还有凸缘，与气缸盖前端面及凸轮轴油封座止推平面相靠，使凸轮轴实现轴向定位。五个轴颈支承在气缸盖上的凸轮轴支承座内，轴颈上有油槽和油孔与凸轮轴中心纵向长油道相通，以润滑轴承。凸轮分为进、排气凸轮。为了保证发动机运转平稳，各缸相继发火的间隔时间应力求均匀。对于四冲程四缸发动机而言，凸轮轴上各缸同各凸轮应按发火次序顺序排列，任何两个相继发火的气缸进气凸轮或排气凸轮间的夹角均为90°。凸轮的轮廓除了保证气门的开启和关闭符合配气相位外，还应使气门有合适的升程，并且按一定的规律运动，即控制气门运动的速度、加速度变化。为此凸轮的轮廓是专门设计、加工制成。SOFIM发动机凸轮轴采用合金铸铁制造，为提高凸轮的耐磨性，在铸造过程中，进行了冷激处理。
凸轮轴上的五个轴颈用五个凸轮轴盖固定在气缸盖上的凸轮轴支承座上。在五个凸轮轴盖中，只有前面的第一个凸轮轴盖较宽，内开油槽，从缸体主油道流向缸盖油道的压力机油经油道孔口流入油槽，再流向凸轮轴中心纵向长油道，经各轴颈上出油孔润滑轴颈。其余第二、三、四、五凸轮轴盖较窄且无油槽。
凸轮轴的前、后盖为锻铝制成，分别依靠定位套和双头螺栓固定在气缸盖上。参见图2-65。
凸轮轴盖与气缸盖是用定位套装配成一体后精镗凸轮轴孔，因此，每个凸轮轴盖上均打有顺序编号，并与缸号一致。也就是说没有互换性。
另外，凸轮轴加工长油道时，在后端留有工艺孔用堵塞堵住。
2.挺柱
挺柱的主要作用是传力。 SOFIM发动机挺柱是用低碳钢挤压成薄壁筒形，上端面制成凹坑，内放气门间隙调整垫片。参见图2-95。内腔顶面与气门杆杆端直接接触。为提高挺柱的耐磨性，一般采用碳氮共渗处理。
3.气门间隙及气门间隙调整垫片
发动机工作时，气门因受热而膨胀。如果从凸轮到气门各传动件之间在冷态时不预留间隙，则气门受热膨胀伸长时势必引起气门关闭不严，无法密封燃烧室。为避免发生这种现象，通常发动机在冷态装配时，在气门与传动件中预留适当间隙，以补偿气门膨胀量。 SOFIM发动机的气门间隙留在凸轮基圆表面与气门间隙调整垫片表面之间。
气门间隙调整垫片是圆片状零件，置于气门挺柱的凹坑内。其厚度为3.25-4.90mm，每隔0.05mm为一档，计35种，以便根据需要从中选取适当厚度的调整垫片，将气门间隙调整到0.5mm。在大批量生产发动机的流水装配线上，一般采用自动化专用设备，先分别检测出在气缸盖上处于安装位置的凸轮基圆表面和挺杆凹坑表面的相对高度，然后据此计算出调整垫片应有的厚度，并随即选出适当厚度的气门间隙调整片。
(五)、配气相位
用曲轴的曲柄相对于活塞处于上、下止点时的夹角表示进、排气门实际开闭时刻，称为配气相位。理论上，四冲程发动机的进气门和排气门由开启至关闭的持续时间相当于曲轴180°转角。但实际上，发动机的转速很高，每一活塞行程所经历的时间极为短暂，为了在如此短暂的时间内使发动机进气更加充分，排气更加彻底，进、排气门的实际开启时刻比理论上要有所提前，而实际关闭时刻又有所延迟。那么，进、排气门实际开闭持续时间所占曲轴夹角即为配气相位角。 SOFIM发动机的配气相位见图2-99。进气过程是提前角8°+180°+延迟角37°；排气过程是提前角48°+180°+延迟角80°。[TOP]
二、配气机构的使用与维修
(一)、配气机构的解体
1.拆下隔音罩、气缸盖罩。详见发动机的分解步骤4、5。
2.拆下凸轮轴正时机构。详见发动机分解步骤9、10、15。若使用专用工具拆卸缸盖则更加方便。
3.取出凸轮轴后，取出挺柱及调整垫片，并按照装配顺序把它们放在零件盒内。
4.用专用夹具1对上弹簧座2施加压力，以便取出气门弹簧锁片。继而拆下上气门弹簧座、气门弹簧和下气门弹簧座。见图2-100。
5.翻转缸盖，取出气门。用冲头1拆下气门导管。见图2-101。
6.每次拆卸，均应更换气门导管上的油封盖。
(二)、配气机构的装配与调整
1.气门组件的装配
气门组件的装配与拆卸顺序相反。主要步骤如下：
(1)润滑气门杆部，并装入各自气门座圈。
(2)安装气门固定扳，翻转缸盖。
(3)安装下气门弹簧座。
(4)用图2-100专用夹具1，将油封盖压装在各个排气门杆上。
(5)完成气门弹簧、上弹簧座及气门锁片的安装。
2.凸轮轴的装配
按拆卸的相反顺序装用凸轮轴。注意装配凸轮轴前端盖时，须在密封面上涂密封胶。
3.正时齿形胶带的安装与调整
(1)在发动机后端装上刻度板，转动飞轮上的标记，使其对准刻度板上的零线位置。参见图2-63(a)。
(2)转动凸轮轴使凸轮轴正时齿轮外圆上的标记对准气缸盖罩上的凸出记号。参见图2-63(b)。
(3)用专用定位销固定附件箱上的正时齿轮。
(4)安装张紧轮及支架，支架固定螺母松套即可。
(5)在张紧器总成末端装上专用卡具。
(6)套上正时齿形胶带。
(7)安装导轮及支架、正时齿形带上盖，同时用导轮压住正时齿形带。
(8)拔下张紧器上的卡具，使张紧轮转动。
(9)拔出附件箱正时齿轮上的定位销。顺时针转动曲轴，观察凸轮轴正时齿轮上的标记与缸盖罩凸出记号、飞轮上的标记与刻度板上的零线是否对准，否则需重新安装正时齿形胶带，直至对准为止。
(10)两个记号分别对准后，旋紧张紧轮支架上的紧固螺母。
(三)、检验
配气机构的许多零件都是往复运动件或旋转件，它的磨损是不可避免的。因此，在按上述步骤装配组件和系统前，必须对零件进行检查和检验，以确定是否符合性能和装配要求。
1.缸盖
缸盖检验的内容有两个。第一是平面检查。利用校直尺1和厚薄规2按照纵向两条对角线方向校验缸盖工作面的平面度，如有变形应予磨平，累计最大磨削量为0.4mm，见图2-102。第二是检验缸盖水套的密封性。以0.2-0.3MPa的压力将90℃左右的热水注入缸盖，此时不得渗漏，否则更换缸盖。
另外，如果缸盖进行了磨削，应装上喷油器2，用百分表1测量喷油器的凸出高度，其值应为3.00-3.54mm；否则必须在喷油器座中加铜垫圈。见图2-103。缸盖的装配技术参数见表2-8。
表2-8缸盖装配技术参数单位(mm)
气门导管座孔直径
气门导管外径
气门导管内径(压入缸盖后)
气门导管加大
气门导管和气门导管座孔间的过盈量
12.955-12.980
13.012-13.025
8.023-8.038
0.05，0.10，0.25
0.032-0.070
气门座密封面锥角： 进气门座
排气门座
60°
45°
气门座外径 进气门座
排气门座
42.295-42.310
35.095-35.110
气门座座孔内径： 进气门座
排气门座
42.130-42.175
34.989-35.014
气门座和气门座座孔间的过盈量： 进气门座
排气门座
0.120-0.180
0.081-0.121
2.气门座
检查气门座2，查看是否有擦伤或烧损，如果有可用气门铰刀1铰削。见图2-104(a)。铰削后检验气门的密封性，若密封性仍然达不到要求则用冲具1更换气门座。见图2-104(b)。注意检验气门密封性时，应装好气门和喷油器，并使用专用工具1、2。见图2-104(c)。气门座的装配技术参数参见表2-8。其余尺寸见图2-105。
3.气门导管
检查气门导管，当仅仅更换气门已不能消除气门与导管间过大间隙时，即需更换导管。导管装入后应用铰刀铰孔。气门导管的装配技术参数参见表2-8和图2-106。
4.气门
用金属刷去除气门上的积炭，检查气门是否有裂纹、刮伤或磨损痕迹，否则应予更换。为了修整气门头锥面，应将气门杆插入气门磨床的自动定心卡盘，并调整支架，使进气门按60°15′±7′的角度磨削，排气门按45°30′±7′的角度磨削。气门磨削后，在安装气门时，务必检查气门头部距气缸盖工作面间的距离，其值应为1.0-1.4mm。气门的装配技术参数见表2-9和图2-107。
表2-9气门的装配技术参数单位(mm)
气门头直径 进气门 40.750-41.000
排气门 34.300-34.500
气门密封锥面锥角 进气门 60°15′±7′
排气门 45°30′±7′
气门杆直径 7.985-8.00
气门杆和气门导管的配合间隙 0.023-0.053
气门在其导管中转动一周的最大偏心度(百分表固定在支承面中心) 0.03
气门相对缸盖平面的下沉量 1.0-1.4
5.气门间隙的调整
气门间隙的调整按下列步骤进行：
1)使用专用扳手2装在凸轮轴齿轮3的紧固螺栓上，用以转动凸轮轴使气门处于空气关闭位置。然后用厚薄规1检查气门间隙，即进、排气凸轮与挺柱间的间隙，其规定值为0.5±0.05mm，否则应更换调整垫片。见图2-108。
2)使用专用工具1转动挺柱，使其边缘上的缺口2朝向进、排气歧管一侧。见图2-109。
3)将专用工具1插入进、排气门挺柱之间，将挺柱向下压至最低位置。然后用压缩空气枪3对准挺柱缺口2喷射压缩空气，使调整垫片浮起，便于取下。见图2-110。
4)气门间隙调整垫片的厚度是成系列的。每片的厚度值标在垫片的某一表面，安装时应将标有厚度值的一面朝向挺柱。如果厚度值印记无法清晰辨认，可使用千分尺进行测量。另外，如果是在缸盖装在发动机上，调整气门间隙时，应使用起动摇臂转动发动机，使进气凸轮处于朝上的位置，此时活塞距上止点距离为10-13mm，以免活塞与气门相碰。
6.气门弹簧
对拆卸下来的气门弹簧，首先检查其是否有裂纹，若有裂纹，应予以更换。随后应进行弹力检测。即用专用工具1对气门弹簧进行载荷与变形试验，检测其在规定载荷下的高度是否符合要求。图2-111是检测气门弹簧的专用工具和气门弹簧弹力特性。检测结果如不符合图2-111(b)要求，则同时更换内、外气门弹簧。
7.凸轮轴与挺柱
1)对装配前的凸轮轴需要检查其表面、轴颈及凸轮表面是否有烧蚀或划伤痕迹，轻度伤痕可用油石打磨，严重伤痕或烧蚀则更换凸轮轴。
2)将凸轮轴置放在平行规上，用百分表检查支承轴颈的同轴度，其允差为0.04mm检查凸轮升程，其值见表2-10。
3)检查凸轮轴支承座和轴承盖内表面是否光滑，不应有阻滞或划伤的痕迹。同时，检查凸轮轴轴颈与其支承座孔之间的配合间隙是否符合表2-10要求。
4)检查挺柱直径和挺柱孔内径，检查两者的配合间隙是否正常，否则应更换挺柱。
检查凸轮轴时，需同时检查凸轮轴盖及支承座孔，其表面必须光滑，保证表2-10中所规定的间隙，如超差则更换相关零件，五道凸轮轴盖和缸盖配对加工凸轮轴孔，在制造厂均打有数字钢印，因此，在拆装时没有互换性，必须按原顺序组装。
表2-10凸轮轴、挺柱装配技术参数 单位(mm)
凸轮轴轴颈直径
凸轮轴支承座孔内径
凸轮轴支承座孔与凸轮轴轴颈的配合间隙
挺挺柱外直径
挺柱孔内径
挺柱与挺柱孔配合间隙
凸轮升程
进气门
排气门
33.934-33.950
33.989-34.014
0.039-0.080
43.950-43.970
44.000-44.025
0.030-0.075
9.5
10.5
8.检查气门与气门座密封性的方法
一般检查气门与气门座密封性的常用方法如下：
1)压缩空气法：将气压加至0.05MPa，10s内压力不降低。
2)划线法：在气门工作面上，每隔10mm左右画一条线，然后将相配的气门放在座上反复旋转1/4圈，如线条被抹掉，则密封性良好。
3)印迹法：将气门涂上红丹，在座上旋转，观察印迹均匀者，则密封性良好。[TOP]
三、配气机构的故障与排除
配气机构的常见故障及一般处理方法主要如下：
(一)、气缸体密封不严
如前所述，SOFIM发动机的缸体是由上、下两部分组成，加上缸盖、油底壳，整个缸体共三道密封衬垫，其中以气缸衬垫和上、下缸体间衬垫尤为重要，若密封不严，将容易引起下列故障：
1.发动机不起动，排气冒白烟。
2.发动机运转不正常，功率不足。
3.发动机过热。
4.油耗高。
发现上述现象后，应对气缸盖、气缸体螺栓的拧紧力矩进行检查，并重新按紧固顺序和要求进行紧固。如故障仍不能排除，则需拆卸缸体，检查气缸衬垫，必要时更换气缸衬垫。
(二)、进气系统密封不严
进气系统密封不严，将导致进气压力不足，影响充气效率。它引起的故障有：
1.发动机功率下降。
2.加速性能不良。
3.发动机运转不正常。
检查进气系统的密封性，对密封不良处重新进行密封。
(三)、发动机正时不准
发动机正时不准，将导致发动机过热，此时应检查发动机正时机构，并严格按规定进行调整。
(四)、气门积炭
气门积炭是配气机构常见故障之一，这不仅与气门结构设计、燃烧过程有关，也与所用燃油的品质有关。气门积炭引起的故障有：
1.发动机难以起动，或自动熄火。
2.排气冒黑烟。
3.油耗高。
发现上述现象，可对气门进行检查，或在发动机例行维护、维修中，检查气门是否有积炭，如果有积炭可进行清洗，必要时更换气门。
(五)、排气门烧蚀
排气门烧蚀将容易导致发动机自动熄火，这主要是使用不合理造成的。产生气门烧蚀的主要原因有：
1.发动机长时间超负荷或者在大负荷下工作，引起气门较早地磨损。同时超负荷长期磨损，还将引起气缸盖、气门座、气门导管等变形，使气门密封性降低，散热条件恶化，导致气门烧蚀。
2.发动机冷却不足，发动机持续高温，引起机油、柴油发生化学变化，在气门头部和杆部形成
3.气门弹簧弹力过小或气门间隙调整不当也会导致气门烧蚀。
气门烧蚀是汽车配气机构的常见故障。因此，应在使用中注意对发动机的例行保养，防止发动机长时间大负荷工作，及时清除积炭，按规定调整气门间隙。若不能修复者则更换之。
(六)、气门间隙不正常
气门间隙不当将引起下列故障：
1.发动机冒黑烟或深灰烟。
2.配气机构有异常响声。
3.发动机功率下降且运转不正常。
4.发动机自动熄火。
发现上述现象，尤其是听到发动机有异响应考虑检测发动机配气机构的气门间隙是否正常，否则应按前述气门间隙调整方法进行调整。
(七)、气门导管或气门杆过度磨损
气门导管或气门杆磨损过度将导致机油上窜，发动机冒蓝灰色烟或灰白色烟。此时需检测气门导管或气门杆。必要时更换气门导管或气门。
(八)、凸轮轴磨损
凸轮轴过度磨损将导致发动机功率下降，或行驶中停机故障。此时需检查凸轮轴磨损状况，必要时更换凸轮轴。
(九)、气门其它故障
气门的其它故障主要有气门卡死、气门座损坏、气门失控、气门过度磨损等，这些原因经常引起发动机排气发蓝、气门响、发动机功率不足、发动机过热等现象，这需视具体情况进行分析、判断，然后着手排除。
最后，还有必要谈谈气缸压缩压力的问题。我们知道发动机的作功依赖于压缩行程的压缩压力，压力越高，气体膨胀所释放的热能越多，发动机的平均动力性越好。在实际使用中，压缩压力依赖于气缸和燃烧室的密封性。主要是活塞环、气缸壁、气门、气门座、气缸衬垫等。这既与曲柄连杆机构有关，又与配气机构有关。如果发生发动机起动困难、气缸压力过低、油耗过高的现象时，就配气机构而言，需要检查气门与气门座的密封性、气门弹簧是否完好、弹力是否符合要求。然后再有针对性地进行处理，同时还需要检查曲柄连杆机构的气缸密封性、缸套的磨损程度、活塞环的磨损程度。给予必要的修复或更换部件。
一、配气机构的结构
SOFIM发动机采用的配气机构是气门顶置、凸轮轴上置结构。它由气门组和气门传动组组成。图2-94是SOFIM发动机配气机构结构图。
(一)、凸轮轴上置式配气机构的特点
目前汽车发动机广泛采用顶置气门式的配气机构，因为它具有较高的动力性。在顶置气门式配气机构中，凸轮轴的布置形式可分为下置、中置、上置。凸轮轴布置形式的不同又使得凸轮轴的传动方式也因此而异。
由图2-94可以看出凸轮轴上置时，凸轮轴通过挺柱直接驱动气门，大大地减少了往复运动质量，有利于发动机转速的提高；同时也使得结构紧凑，刚性好；对凸轮轴和气门弹簧设计的要求也最低。这种形式的配气机构适于高速强化发动机，在国外高速汽车发动机上得到广泛的应用。
但凸轮轴上置也存在两个问题。一是凸轮轴必须装在气缸盖上，这使得气缸盖的设计变得复杂，对强度和刚度的要求也提高了。同时，对于缸径较小的柴油机来说，凸轮轴的上置将给喷油器的安装带来困难。二是凸轮轴离曲轴中心线距离变远，使得正时传动机构也变得复杂。近年来齿形皮带传动技术业已成熟，因此凸轮轴上置所带来的困难就不那么突出了，而它的优点确实是凸轮轴下置、中置所无法替代的。凸轮轴各种布置与传动方式的比较见表2-7。
表2-7凸轮轴各种布置与传动方式的比较
凸轮轴布置形式
与曲轴距离
与气门距离及操纵
传动方式
特点
凸轮轴上置
远
近可直接操纵
齿形皮带
往复惯性质量最小正时机构复杂
凸轮轴下置
近
远可间接操纵
一对齿轮
往复惯性质量最大正时机构简单
凸轮轴中置
中
中可间接操纵
一对齿轮再加中间轮 介于两者之间
(二)、凸轮轴的正时机构
凸轮轴的正时机构参见图2-71。曲轴、凸轮轴、附件箱皮带轮即喷油泵正时齿轮三者间通过齿形皮带传动。这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，故也称齿形胶带。为了使皮带在工作中处于合适的张紧度，传动平稳、可靠，正时机构还设有张紧轮和可调张紧轮。
(三)、气门组
SOFIM发动机气门组零件如图2-95所示，按汽车构造学的划分方法，气门组的组成不包括挺柱，此图主要表示气门零件的装配关系。气门组的功用主要是保证气缸的密封和传递气门热量。
1.气门
SOFIM发动机进气门头部锥面的锥角为30°，排气门头部锥面的锥角为45°。气门头部均采用高铬耐热合金钢5Cr21NiMn9N制造。进气门的头部直径比排气门的头部直径大，这是为了减小进气阻力，提高充气效率。进、排气门的杆部呈圆柱形，采用4Cr9Si2合金钢制造，表面经过软氮化处理。杆的端部加工有环形槽，槽与锁片配合固定弹簧座，杆部的顶端面经感应淬火，以提高耐磨性。
2.气门座
气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门传来的热量。为了提高气门座的寿命，通常用耐磨耐高温的合金铸铁制成一个环形零件，镶嵌在铝合金的气缸盖上，故也称气门座圈。 SOFIM发动机的进、排气门座都镶有座圈，用含高铬的合金铸铁制成。为保证其在气缸盖上镶嵌可靠，安装时应在气缸盖加热，而气门座圈冷态情况下，将座圈压入气缸盖。需要说明一点，为了使气门与气门座圈有良好贴合面，保证气门密封，一般常常采用研磨方法。 SOFIM发动机亦如此。所以研磨好的一对气门与气门座圈不能互换。
3.气门导管
气门导管主提起导向和导热的作用。 SOFIM发动机的气门导管采用减摩高磷铸铁制成。压配在气缸盖上气门导管孔中。见图2-96。加工时务必严格保证其内孔与气门座锥面的同轴度。
4.气门弹簧
气门弹簧的功用是克服气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，防止各传动件因惯性力而产生间隙，保证气门及时落座并紧紧贴合，防止气门跳动。以往发动机的气门弹簧多采用单簧结构。 SOFIM发动机则采用双簧结构，同心安装的内、外弹簧具有不同的自振频率。工作时互为阻尼，不仅可以圆满地发挥其功能，还可以避免共振。当一根弹簧折断时，另一根还可以维持工作，并减小了气门弹簧高度。必须注意，内、外弹簧的螺旋方向应相反，以免在装配或工作过程中两者簧圈互相卡住。此外，SOFIM发动机的气门弹簧还经过了喷丸处理，以提高其疲劳强度。
5.气门弹簧座及锁片
锁片为对称的两半，形为空心圆锥台。其内表面有环状凸起，与气门杆上相应的凹槽相配；而其外表面为圆锥面，与气门弹簧座的内圆锥面相配合。
气门弹簧座和锁片一般采用挤压成型工艺，故常以低碳钢为材料，经碳氮共渗处理，提高其耐磨性。
(四)、气门传动组
气门传动组的功用是使进、排气门能按照配气相位规定的时刻开启和关闭，且保证气门有足够的开度。
SOFIM发动机的气门传动组，由凸轮轴正时机构、挺柱、凸轮轴组成。凸轮轴的正时参见图2-73和图2-97。
1.凸轮轴及凸轮轴盖
凸轮轴的作用是控制气门。它由前端、轴颈、凸轮组成。如图2-98所示。SOFIM发动机的凸轮轴有5个轴颈，属于全支承凸轮轴。凸轮轴前端与凸轮轴正时齿轮即凸轮轴皮带轮相连，并以圆柱销作角度定位。前端还有凸缘，与气缸盖前端面及凸轮轴油封座止推平面相靠，使凸轮轴实现轴向定位。五个轴颈支承在气缸盖上的凸轮轴支承座内，轴颈上有油槽和油孔与凸轮轴中心纵向长油道相通，以润滑轴承。凸轮分为进、排气凸轮。为了保证发动机运转平稳，各缸相继发火的间隔时间应力求均匀。对于四冲程四缸发动机而言，凸轮轴上各缸同各凸轮应按发火次序顺序排列，任何两个相继发火的气缸进气凸轮或排气凸轮间的夹角均为90°。凸轮的轮廓除了保证气门的开启和关闭符合配气相位外，还应使气门有合适的升程，并且按一定的规律运动，即控制气门运动的速度、加速度变化。为此凸轮的轮廓是专门设计、加工制成。SOFIM发动机凸轮轴采用合金铸铁制造，为提高凸轮的耐磨性，在铸造过程中，进行了冷激处理。
凸轮轴上的五个轴颈用五个凸轮轴盖固定在气缸盖上的凸轮轴支承座上。在五个凸轮轴盖中，只有前面的第一个凸轮轴盖较宽，内开油槽，从缸体主油道流向缸盖油道的压力机油经油道孔口流入油槽，再流向凸轮轴中心纵向长油道，经各轴颈上出油孔润滑轴颈。其余第二、三、四、五凸轮轴盖较窄且无油槽。
凸轮轴的前、后盖为锻铝制成，分别依靠定位套和双头螺栓固定在气缸盖上。参见图2-65。
凸轮轴盖与气缸盖是用定位套装配成一体后精镗凸轮轴孔，因此，每个凸轮轴盖上均打有顺序编号，并与缸号一致。也就是说没有互换性。
另外，凸轮轴加工长油道时，在后端留有工艺孔用堵塞堵住。
2.挺柱
挺柱的主要作用是传力。 SOFIM发动机挺柱是用低碳钢挤压成薄壁筒形，上端面制成凹坑，内放气门间隙调整垫片。参见图2-95。内腔顶面与气门杆杆端直接接触。为提高挺柱的耐磨性，一般采用碳氮共渗处理。
3.气门间隙及气门间隙调整垫片
发动机工作时，气门因受热而膨胀。如果从凸轮到气门各传动件之间在冷态时不预留间隙，则气门受热膨胀伸长时势必引起气门关闭不严，无法密封燃烧室。为避免发生这种现象，通常发动机在冷态装配时，在气门与传动件中预留适当间隙，以补偿气门膨胀量。 SOFIM发动机的气门间隙留在凸轮基圆表面与气门间隙调整垫片表面之间。
气门间隙调整垫片是圆片状零件，置于气门挺柱的凹坑内。其厚度为3.25-4.90mm，每隔0.05mm为一档，计35种，以便根据需要从中选取适当厚度的调整垫片，将气门间隙调整到0.5mm。在大批量生产发动机的流水装配线上，一般采用自动化专用设备，先分别检测出在气缸盖上处于安装位置的凸轮基圆表面和挺杆凹坑表面的相对高度，然后据此计算出调整垫片应有的厚度，并随即选出适当厚度的气门间隙调整片。
(五)、配气相位
用曲轴的曲柄相对于活塞处于上、下止点时的夹角表示进、排气门实际开闭时刻，称为配气相位。理论上，四冲程发动机的进气门和排气门由开启至关闭的持续时间相当于曲轴180°转角。但实际上，发动机的转速很高，每一活塞行程所经历的时间极为短暂，为了在如此短暂的时间内使发动机进气更加充分，排气更加彻底，进、排气门的实际开启时刻比理论上要有所提前，而实际关闭时刻又有所延迟。那么，进、排气门实际开闭持续时间所占曲轴夹角即为配气相位角。 SOFIM发动机的配气相位见图2-99。进气过程是提前角8°+180°+延迟角37°；排气过程是提前角48°+180°+延迟角80°。[TOP]
二、配气机构的使用与维修
(一)、配气机构的解体
1.拆下隔音罩、气缸盖罩。详见发动机的分解步骤4、5。
2.拆下凸轮轴正时机构。详见发动机分解步骤9、10、15。若使用专用工具拆卸缸盖则更加方便。
3.取出凸轮轴后，取出挺柱及调整垫片，并按照装配顺序把它们放在零件盒内。
4.用专用夹具1对上弹簧座2施加压力，以便取出气门弹簧锁片。继而拆下上气门弹簧座、气门弹簧和下气门弹簧座。见图2-100。
5.翻转缸盖，取出气门。用冲头1拆下气门导管。见图2-101。
6.每次拆卸，均应更换气门导管上的油封盖。
(二)、配气机构的装配与调整
1.气门组件的装配
气门组件的装配与拆卸顺序相反。主要步骤如下：
(1)润滑气门杆部，并装入各自气门座圈。
(2)安装气门固定扳，翻转缸盖。
(3)安装下气门弹簧座。
(4)用图2-100专用夹具1，将油封盖压装在各个排气门杆上。
(5)完成气门弹簧、上弹簧座及气门锁片的安装。
2.凸轮轴的装配
按拆卸的相反顺序装用凸轮轴。注意装配凸轮轴前端盖时，须在密封面上涂密封胶。
3.正时齿形胶带的安装与调整
(1)在发动机后端装上刻度板，转动飞轮上的标记，使其对准刻度板上的零线位置。参见图2-63(a)。
(2)转动凸轮轴使凸轮轴正时齿轮外圆上的标记对准气缸盖罩上的凸出记号。参见图2-63(b)。
(3)用专用定位销固定附件箱上的正时齿轮。
(4)安装张紧轮及支架，支架固定螺母松套即可。
(5)在张紧器总成末端装上专用卡具。
(6)套上正时齿形胶带。
(7)安装导轮及支架、正时齿形带上盖，同时用导轮压住正时齿形带。
(8)拔下张紧器上的卡具，使张紧轮转动。
(9)拔出附件箱正时齿轮上的定位销。顺时针转动曲轴，观察凸轮轴正时齿轮上的标记与缸盖罩凸出记号、飞轮上的标记与刻度板上的零线是否对准，否则需重新安装正时齿形胶带，直至对准为止。
(10)两个记号分别对准后，旋紧张紧轮支架上的紧固螺母。
(三)、检验
配气机构的许多零件都是往复运动件或旋转件，它的磨损是不可避免的。因此，在按上述步骤装配组件和系统前，必须对零件进行检查和检验，以确定是否符合性能和装配要求。
1.缸盖
缸盖检验的内容有两个。第一是平面检查。利用校直尺1和厚薄规2按照纵向两条对角线方向校验缸盖工作面的平面度，如有变形应予磨平，累计最大磨削量为0.4mm，见图2-102。第二是检验缸盖水套的密封性。以0.2-0.3MPa的压力将90℃左右的热水注入缸盖，此时不得渗漏，否则更换缸盖。
另外，如果缸盖进行了磨削，应装上喷油器2，用百分表1测量喷油器的凸出高度，其值应为3.00-3.54mm；否则必须在喷油器座中加铜垫圈。见图2-103。缸盖的装配技术参数见表2-8。
表2-8缸盖装配技术参数单位(mm)
气门导管座孔直径
气门导管外径
气门导管内径(压入缸盖后)
气门导管加大
气门导管和气门导管座孔间的过盈量
12.955-12.980
13.012-13.025
8.023-8.038
0.05，0.10，0.25
0.032-0.070
气门座密封面锥角： 进气门座
排气门座
60°
45°
气门座外径 进气门座
排气门座
42.295-42.310
35.095-35.110
气门座座孔内径： 进气门座
排气门座
42.130-42.175
34.989-35.014
气门座和气门座座孔间的过盈量： 进气门座
排气门座
0.120-0.180
0.081-0.121
2.气门座
检查气门座2，查看是否有擦伤或烧损，如果有可用气门铰刀1铰削。见图2-104(a)。铰削后检验气门的密封性，若密封性仍然达不到要求则用冲具1更换气门座。见图2-104(b)。注意检验气门密封性时，应装好气门和喷油器，并使用专用工具1、2。见图2-104(c)。气门座的装配技术参数参见表2-8。其余尺寸见图2-105。
3.气门导管
检查气门导管，当仅仅更换气门已不能消除气门与导管间过大间隙时，即需更换导管。导管装入后应用铰刀铰孔。气门导管的装配技术参数参见表2-8和图2-106。
4.气门
用金属刷去除气门上的积炭，检查气门是否有裂纹、刮伤或磨损痕迹，否则应予更换。为了修整气门头锥面，应将气门杆插入气门磨床的自动定心卡盘，并调整支架，使进气门按60°15′±7′的角度磨削，排气门按45°30′±7′的角度磨削。气门磨削后，在安装气门时，务必检查气门头部距气缸盖工作面间的距离，其值应为1.0-1.4mm。气门的装配技术参数见表2-9和图2-107。
表2-9气门的装配技术参数单位(mm)
气门头直径 进气门 40.750-41.000
排气门 34.300-34.500
气门密封锥面锥角 进气门 60°15′±7′
排气门 45°30′±7′
气门杆直径 7.985-8.00
气门杆和气门导管的配合间隙 0.023-0.053
气门在其导管中转动一周的最大偏心度(百分表固定在支承面中心) 0.03
气门相对缸盖平面的下沉量 1.0-1.4
5.气门间隙的调整
气门间隙的调整按下列步骤进行：
1)使用专用扳手2装在凸轮轴齿轮3的紧固螺栓上，用以转动凸轮轴使气门处于空气关闭位置。然后用厚薄规1检查气门间隙，即进、排气凸轮与挺柱间的间隙，其规定值为0.5±0.05mm，否则应更换调整垫片。见图2-108。
2)使用专用工具1转动挺柱，使其边缘上的缺口2朝向进、排气歧管一侧。见图2-109。
3)将专用工具1插入进、排气门挺柱之间，将挺柱向下压至最低位置。然后用压缩空气枪3对准挺柱缺口2喷射压缩空气，使调整垫片浮起，便于取下。见图2-110。
4)气门间隙调整垫片的厚度是成系列的。每片的厚度值标在垫片的某一表面，安装时应将标有厚度值的一面朝向挺柱。如果厚度值印记无法清晰辨认，可使用千分尺进行测量。另外，如果是在缸盖装在发动机上，调整气门间隙时，应使用起动摇臂转动发动机，使进气凸轮处于朝上的位置，此时活塞距上止点距离为10-13mm，以免活塞与气门相碰。
6.气门弹簧
对拆卸下来的气门弹簧，首先检查其是否有裂纹，若有裂纹，应予以更换。随后应进行弹力检测。即用专用工具1对气门弹簧进行载荷与变形试验，检测其在规定载荷下的高度是否符合要求。图2-111是检测气门弹簧的专用工具和气门弹簧弹力特性。检测结果如不符合图2-111(b)要求，则同时更换内、外气门弹簧。
7.凸轮轴与挺柱
1)对装配前的凸轮轴需要检查其表面、轴颈及凸轮表面是否有烧蚀或划伤痕迹，轻度伤痕可用油石打磨，严重伤痕或烧蚀则更换凸轮轴。
2)将凸轮轴置放在平行规上，用百分表检查支承轴颈的同轴度，其允差为0.04mm检查凸轮升程，其值见表2-10。
3)检查凸轮轴支承座和轴承盖内表面是否光滑，不应有阻滞或划伤的痕迹。同时，检查凸轮轴轴颈与其支承座孔之间的配合间隙是否符合表2-10要求。
4)检查挺柱直径和挺柱孔内径，检查两者的配合间隙是否正常，否则应更换挺柱。
检查凸轮轴时，需同时检查凸轮轴盖及支承座孔，其表面必须光滑，保证表2-10中所规定的间隙，如超差则更换相关零件，五道凸轮轴盖和缸盖配对加工凸轮轴孔，在制造厂均打有数字钢印，因此，在拆装时没有互换性，必须按原顺序组装。
表2-10凸轮轴、挺柱装配技术参数 单位(mm)
凸轮轴轴颈直径
凸轮轴支承座孔内径
凸轮轴支承座孔与凸轮轴轴颈的配合间隙
挺挺柱外直径
挺柱孔内径
挺柱与挺柱孔配合间隙
凸轮升程
进气门
排气门
33.934-33.950
33.989-34.014
0.039-0.080
43.950-43.970
44.000-44.025
0.030-0.075
9.5
10.5
8.检查气门与气门座密封性的方法
一般检查气门与气门座密封性的常用方法如下：
1)压缩空气法：将气压加至0.05MPa，10s内压力不降低。
2)划线法：在气门工作面上，每隔10mm左右画一条线，然后将相配的气门放在座上反复旋转1/4圈，如线条被抹掉，则密封性良好。
3)印迹法：将气门涂上红丹，在座上旋转，观察印迹均匀者，则密封性良好。[TOP]
三、配气机构的故障与排除
配气机构的常见故障及一般处理方法主要如下：
(一)、气缸体密封不严
如前所述，SOFIM发动机的缸体是由上、下两部分组成，加上缸盖、油底壳，整个缸体共三道密封衬垫，其中以气缸衬垫和上、下缸体间衬垫尤为重要，若密封不严，将容易引起下列故障：
1.发动机不起动，排气冒白烟。
2.发动机运转不正常，功率不足。
3.发动机过热。
4.油耗高。
发现上述现象后，应对气缸盖、气缸体螺栓的拧紧力矩进行检查，并重新按紧固顺序和要求进行紧固。如故障仍不能排除，则需拆卸缸体，检查气缸衬垫，必要时更换气缸衬垫。
(二)、进气系统密封不严
进气系统密封不严，将导致进气压力不足，影响充气效率。它引起的故障有：
1.发动机功率下降。
2.加速性能不良。
3.发动机运转不正常。
检查进气系统的密封性，对密封不良处重新进行密封。
(三)、发动机正时不准
发动机正时不准，将导致发动机过热，此时应检查发动机正时机构，并严格按规定进行调整。
(四)、气门积炭
气门积炭是配气机构常见故障之一，这不仅与气门结构设计、燃烧过程有关，也与所用燃油的品质有关。气门积炭引起的故障有：
1.发动机难以起动，或自动熄火。
2.排气冒黑烟。
3.油耗高。
发现上述现象，可对气门进行检查，或在发动机例行维护、维修中，检查气门是否有积炭，如果有积炭可进行清洗，必要时更换气门。
(五)、排气门烧蚀
排气门烧蚀将容易导致发动机自动熄火，这主要是使用不合理造成的。产生气门烧蚀的主要原因有：
1.发动机长时间超负荷或者在大负荷下工作，引起气门较早地磨损。同时超负荷长期磨损，还将引起气缸盖、气门座、气门导管等变形，使气门密封性降低，散热条件恶化，导致气门烧蚀。
2.发动机冷却不足，发动机持续高温，引起机油、柴油发生化学变化，在气门头部和杆部形成
3.气门弹簧弹力过小或气门间隙调整不当也会导致气门烧蚀。
气门烧蚀是汽车配气机构的常见故障。因此，应在使用中注意对发动机的例行保养，防止发动机长时间大负荷工作，及时清除积炭，按规定调整气门间隙。若不能修复者则更换之。
(六)、气门间隙不正常
气门间隙不当将引起下列故障：
1.发动机冒黑烟或深灰烟。
2.配气机构有异常响声。
3.发动机功率下降且运转不正常。
4.发动机自动熄火。
发现上述现象，尤其是听到发动机有异响应考虑检测发动机配气机构的气门间隙是否正常，否则应按前述气门间隙调整方法进行调整。
(七)、气门导管或气门杆过度磨损
气门导管或气门杆磨损过度将导致机油上窜，发动机冒蓝灰色烟或灰白色烟。此时需检测气门导管或气门杆。必要时更换气门导管或气门。
(八)、凸轮轴磨损
凸轮轴过度磨损将导致发动机功率下降，或行驶中停机故障。此时需检查凸轮轴磨损状况，必要时更换凸轮轴。
(九)、气门其它故障
气门的其它故障主要有气门卡死、气门座损坏、气门失控、气门过度磨损等，这些原因经常引起发动机排气发蓝、气门响、发动机功率不足、发动机过热等现象，这需视具体情况进行分析、判断，然后着手排除。
最后，还有必要谈谈气缸压缩压力的问题。我们知道发动机的作功依赖于压缩行程的压缩压力，压力越高，气体膨胀所释放的热能越多，发动机的平均动力性越好。在实际使用中，压缩压力依赖于气缸和燃烧室的密封性。主要是活塞环、气缸壁、气门、气门座、气缸衬垫等。这既与曲柄连杆机构有关，又与配气机构有关。如果发生发动机起动困难、气缸压力过低、油耗过高的现象时，就配气机构而言，需要检查气门与气门座的密封性、气门弹簧是否完好、弹力是否符合要求。然后再有针对性地进行处理，同时还需要检查曲柄连杆机构的气缸密封性、缸套的磨损程度、活塞环的磨损程度。给予必要的修复或更换部件。
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汽油发动机是由曲柄连杆机构,配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。...杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可...燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换…
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配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可...燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换…
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发动机能否正常工作
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2024-08-29 · 明德精技，知行合一。
沈阳万通汽车学校
沈阳市万通汽车职业培训学校是中国东方教育集团在沈阳的汽车培训学校，始建于1988年。学校坐落于沈阳经济技术开发区，教育与实践实训相融合，汽车产业文化气息浓厚，是东北地区实力汽车职业教育院校。
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配气机构的构成主要分为俩部分，气门组和气门传动组。配气机构的作用是按照发动机各缸的做功顺序及每缸工作循环的要求，适时开启和关闭进，排气门，实现发动机的换气。气门组：气门座，气门，气门弹簧，气门导管等气门传动组：凸轮轴，挺柱，摇臂组，推杆气门与气门座的配合要达到要求；二是气门导管对气门杆的上下运动要有良好的导向作用，保证气门在气门座上不歪斜；三是气门弹簧要有足够的刚度和预紧力
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