单元3 诊断和排除发动机配气机构故障 车主刘先生购买了一辆二手捷达轿车，汽车发动机怠速运转时，听到明显的“嗒嗒”响声，并且在进气管口可以听到“咝咝”的异常响声，刘先生觉得该车有问题，给汽车修理厂打电话说明情况，经过维修人员对汽车的检查，判断是发动机的配气机构（图31）出现故障。 图31发动机的配气机构 (1) 能够正确描述配气机构的功用、组成、类型及工作原理； (2) 能够正确认识配气机构的零件构造和装配连接关系； (3) 能够正确认识配气机构零部件的材料、常见损伤并能实施正确的检修； (4) 能够正确理解气门间隙及配气相位的概念及检查调整方法； (5) 能够正确诊断配气机构的故障并制订排除措施。 序号 学 习 目 标 知识点 技能点 1 能够正确描述配气机构的功用、组成、类型及工作原理 （1） 配气机构的功用； （2） 配气机构的组成； （3） 配气机构的类型； （4） 配气机构的工作原理； （5） 配气相位的概念及应用 在发动机台架或零件架上正确识别配气机构相关零部件并能正确描述配气机构的功用、组成、类型及工作原理和相关零件的装配关系 2 能够正确认识配气机构的零件构造和装配连接关系 （1） 配全机构各零件的结构; （2） 配气机构各零件的装配关系 正确计划并实施拆装配气机构相关零件 3 能够正确认识配气机构零部件的材料、常见损伤并能实施正确的检修 （1） 配气机构的零件使用了哪些材料； （2） 配气机构零件常见的损伤形式 计划并实施气门组及气门传动组零件的检测，确定维修方案，进行零部件维修 4 能够正确理解气门间隙及配气相位的概念及检查调整方法 （1） 什么是气门间隙； （2） 气门间隙对发动机工作的影响； （3） 配气相位对发动机工作的影响 （1） 能够正确检查和调整气门间隙和配气相位； （2） 能够正确检查调整正时皮带的张紧度 5 能够正确诊断配气机构的故障并制订排除措施 （1） 气门脚异响的原因； （2） 气门挺杆响的原因； （3） 气门烧蚀的原因； （4） 正时齿轮响的原因； （5） 凸轮轴瓦响的原因 能够在发动机上确定异响位置，分析故障原因，排除故障 (1) 明确学习目标及知识与技能点清单。 (2) 按照学习任务列表完成每一项任务，任务知识部分需在课前提前完成。在完成知识部分任务时，你可以参考本单元提供的学习信息，利用网络、厂家提供的维修手册、各类教学资源库等学习资源，也可以在课前或上课时向任课教师寻求帮助。任课教师会在正式上课时展示或共享大家对于知识部分任务的完成情况。 (3) 在任务列表中，涉及实操部分，可以在正式上课前自行完成，也可以由任课教师在课堂上安排完成。 (4) 完成任务列表后，自行根据本单元鉴定清单进行自查，并根据不足进行知识与技能的补充学习。 (5) 接受任课教师按照鉴定清单进行知识与技能鉴定。请注意，鉴定可能是过程鉴定与终结性鉴定，学习者平时对学习任务的学习过程也将作为鉴定的依据，例如学习态度、学习过程中的技能展示、职场安全意识等。 3.1学习任务 1. 查阅相关资料，在表31中标出配气机构的类型，并回答该类型有什么结构特点。 表31标出配气机构的类型 序号 图示 类型 特点 1 2 3 2. 配气机构的驱动形式有哪些？试着说明每种形式的特点。 3. 根据图32所示机构图写出工作过程。 图32机构图 工作原理： 发动机工作时曲轴通过正时齿轮驱动转动，当凸轮的凸起部分顶起时，挺住推动一起上行，作用于上的推动力驱使摇臂绕轴转动，摇臂的另一端压缩使下行，气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱时，气门便在弹簧弹力的作用下上行，气门关闭。 4. 某车型配气相位为： 进气提前角α=15°，进气迟闭角为65°，排气提前角为75°，排气迟闭角为70°。试画出该发动机的配气相位图，并说明气门重叠角是多少曲轴转角？ 5. 气门为什么要早开迟闭？ 6. 什么是充气效率？充气效率对发动机有什么影响？ 7. 现代汽车发动机为什么几乎都采用顶置式气门配气机构？ 8. 查阅相关资料，完成以下连线。 9. 图33所示为配气机构的零部件，在表32中填写相应的零件名称和作用，并简述气门组和气门传动组的拆装过程。 图33配气机构的零部件 表32配气机构的零部件名称和功用 序号 名称 功用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10. 图34所示是在进行什么操作？操作步骤是什么？ 图34操作1 11. 图35所示是小王去汽修厂实习的时候看到修理厂工人在做的操作，你知道这是在做什么吗？什么情况下才会做这样的操作呢？有什么样的技术要求？ 12. 图36所示是在进行什么检测？简述其操作要领。 图35操作2 图36操作3 13. 小李在汽修厂工作，在检修发动机时，发现发动机有漏气现象，而且发现气门已经烧坏，经过仔细分析，小李判断是气门间隙太小的缘故，需要进行调整。 (1) 什么是气门间隙？气门间隙过大与过小的危害是什么？ (2) 什么是气门间隙的逐缸调整法？什么是气门间隙的两次调整法？ 14. 如何检查调整配气相位？你还能找出其他方法吗？ 15. 配气机构常见故障有哪些？可能的原因有哪些？如何进行排除？ 16. 完成配气机构检测工作页（表33）。 表33配气机构检测工作页 车型： 杆部直径 气门导管直径 杆部油膜间隙 气门 1进气 1排气 2进气 2排气 杆部直径: 进气排气 标准间隙： 进排气 续表 车型： 杆部直径 气门导管直径 杆部油膜间隙 气门弹簧 长度 垂直度 一进气 一排气 二进气 二排气 自由高度： 垂直度极限值为： 凸轮轴 进气凸轮高度 一缸 二缸 三缸 四缸 排气凸轮高度 一缸 二缸 三缸 四缸 凸轮桃尖高度： 进气，排气 轴颈直径 第一道 第二道 第三道 第四道 第五道 标准轴颈直径： 凸轮轴径向圆跳动 径向跳动标准值： 结果处理 气门间隙 进气门 排气门 气门间隙(冷态): 进气，，排气 正时 检查对正配气正时 任课教师可以通过平时教学过程中学习者的学习态度、参与教学活动的积极性、职场安全意识及终结性鉴定结果等确定其最后鉴定结果，每个学习者最多可以鉴定三次，鉴定教师可以把鉴定情况填写在表34中。 表34单元3鉴定表 序号 学 习 目 标 鉴定1 鉴定2 鉴定3 鉴定结论 鉴定教师签字 1 能够正确描述配气机构的功用、组成、类型及工作原理 □通过 □不通过 2 能够正确认识配气机构的零件构造和装配连接关系 □通过 □不通过 3 能够正确认识配气机构零部件的材料、常见损伤并能实施正确的检修 □通过 □不通过 4 能够正确理解气门间隙及配气相位的概念及检查调整方法 □通过 □不通过 5 能够正确诊断配气机构的故障并制订排除措施 □通过 □不通过 3.2认识配气机构的功用、组成、类型及工作原理 配气机构是发动机的重要组成部分，它的结构复杂，形式多样。配气机构工作是否正常，直接影响发动机的动力性和经济性。 3.2.1配气机构的功用 配气机构是控制发动机进气和排气的装置。其功用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油发动机)或空气(柴油发动机)准时进入气缸，废气得以及时排出气缸。进入气缸内的新鲜可燃混合气或空气(进气量)对发动机性能的影响很大。进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大。因此，配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能多。同时，废气要排除干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。其次，配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度，以使配气机构具有良好的动力特性。 3.2.2配气机构的组成 配气机构由气门组和气门传动组组成，如图37所示。 图37配气机构的组成 气门组的作用是封闭进、排气道。气门传动组的作用是使进、排气门按配气相位规定的时间开闭，且保证有足够的开度。其中，气门组主要包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管、气门锁片等； 气门传动组主要包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂及摇臂轴等。 气门穿过气门导管，在其尾端通过气门锁环固定气门弹簧座。气门弹簧套于气门杆外围，并有一定的预紧力。气门弹簧的上端抵于弹簧座，下端抵于缸盖。当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。摇臂轴通过支架固定在缸盖上平面，摇臂套在摇臂轴上，可绕摇臂轴转动。摇臂长臂端与气杆尾部接触，短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉。凸轮轴安装在缸体的一侧，挺柱呈杯状，位于挺柱导向体内，下端与凸轮轴接触推杆为一细长杆件，上端与摇臂调整螺钉接触，下端穿过缸盖与挺柱接触。 3.2.3配气机构的类型 配气机构按气门布置形式分为气门顶置式和侧置式。气门顶置式的气门安置在气缸盖上，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，热效率高，最常用。气门侧置式的气门安置在气缸体上，因散热面积大，目前已不采用。 1. 按凸轮轴的位置分类 1) 凸轮轴上置式 凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在气缸盖上，有以下两种形式。 一种形式是凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，如图38所示。其优点是省去了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合高速发动机； 其缺点是由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而采用链条传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。 另一种形式是凸轮轴通过挺柱直接驱动气门，如图39所示。这种配气机构的往复运动质量最小，对凸轮轴和弹簧设计的要求也最低，因此特别适合于高速强化发动机，在现代的高速汽车发动机上得到了广泛的应用。 图38凸轮轴上置式配气机构 图39上置双凸轮轴直接驱动气门配气机构 2) 凸轮轴中置式 图310凸轮轴中置式 配气机构 为减小气门传动组零件往复运动的惯性力，一些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到气缸体的中上部，如图310所示。缩短了传动零件的长度，称为凸轮轴中置式配气机构。有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别，只是推杆较短而已。 3) 凸轮轴下置式 凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴置于曲轴箱内，平行布置在曲轴的一侧。由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动，传动机构比较简单。其优点是简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置(齿轮传动)，有利于发动机的布置； 其缺点是气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。凸轮轴下置式配气机构多用于转速较低的发动机，如图311所示。