汽车发动机的气门式配气机构及其构成

四冲程汽车发动机采用气门式配气机构。该机构的功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。

气门式配气机构的组成如图2-20所示。

图2-20 气门式配气机构的组成

1.气门

汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分构成。气门顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状，目前应用最多的是平顶气门，因为它结构简单，制造方便，受热面积小，所以进排气门都可采用。气门结构及气门顶面形状分别如图2-21和图2-22所示。

图2-21 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

图2-22 气门顶面形状

a）平顶 b）凹顶 c）凸顶

气门常见故障为自然磨损和胶黏咬死、断裂、腐蚀等，原因常为气缸窜油，积炭渗入气门杆与导管的间隙中或润滑油积垢变质所造成，也有因制造材质的缺陷，使气门锥面早期烧蚀而漏气。

2.气门导管

气门导管结构如图2-23所示。气门导管的主要功用是对气门的运动导向，保证气门做直线往复运动，使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。以一定的过盈将气门导管压入气缸盖上的气门导管座孔之后，再精铰气门导管孔，以保证气门导管与气门杆的正确配合间隙。

气门导管常见的故障：自然磨损导致配合间隙过大；燃烧废气或润滑油杂质等侵入形成磨料，使气门杆咬死或内孔拉伤。

3.气门弹簧

气门弹簧结构如图2-24所示。气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。

气门弹簧常见的故障有变形、折断、弹性衰减等，原因有工作疲劳与制造中热处理工艺不当等。

图2-23 气门导管结构

图2-24 气门弹簧结构

4.气门座及气门座圈

气门座及气门座圈结构如图2-25所示。气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称气门座。气门座的温度很高，又承受频率极高的冲击载荷，容易磨损，因此铝气缸盖和大多数铸铁气缸盖均镶嵌由合金铸铁或粉末冶金或奥氏体钢制成的气门座圈。也有一些铸铁气缸盖不镶气门座圈，直接在气缸盖上加工出气门座。

气门座圈常见的故障为机械磨损和热腐蚀。气门座圈经常处于气门开闭的冲击负荷及高温废气的腐蚀之中，特别是当气门与气门座圈密封面稍呈隙漏时，更易产生灼热点，并且迅速恶化，以致造成气门或座圈的密封面被破坏。

5.气门挺柱

气门挺柱如图2-26所示。气门挺柱是凸轮的从动件，它的功用是将来自凸轮的运动和作用力传给气门推杆或气门。制造挺柱的材料有碳钢、合金钢、镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁等。挺柱可分为机械挺柱和液力挺柱两大类。

图2-25 气门座及气门座圈结构

图2-26 气门挺柱

a）机械挺柱 b）液力挺柱(www.xing528.com)

气门挺柱常见的故障为杆部自然磨损、调节气门间隙螺钉螺纹损伤、与凸轮轴凸轮接触球形工作面磨损等。

6.气门推杆

气门推杆如图2-27所示。推杆处于挺柱和摇臂之间，它的功用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。推杆一般用冷拔无缝钢管制造，两端焊上球头和球座。也可以用中碳钢制成实心推杆，这时两端的球头或球座与推杆锻成一个整体。

气门推杆常见的故障有两端头接触工作面磨损，以及由于气门间隙过小而产生弯曲变形等。

7.气门摇臂

气门摇臂的结构如图2-28所示。气门摇臂的功用是将推杆和凸轮传来的作用力，改变方向传给气门使其开启。摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长。短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉；长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。

图2-27 气门推杆

图2-28 气门摇臂的结构

气门摇臂常见的故障为轴承孔磨损、圆弧工作面磨损，以及气门间隙调节螺栓（螺钉）与螺母松旷和损坏等。

8.凸轮轴

凸轮轴是配气机构的主要部件。凸轮轴的结构如图2-29所示。

图2-29 凸轮轴的结构

凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支承在凸轮轴轴承孔内的，如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，会影响配气定时。凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此，凸轮工作表面的磨损也比较严重。

凸轮轴常见的故障主要有主轴颈磨损、凸轮磨损。此外，凸轮轴弯曲变形、同轴度变坏和机油泵驱动齿轮损坏也比较常见。

9.凸轮轴正时齿轮

凸轮轴正时齿轮传动机构用于下置式和中置式凸轮轴的传动，如图2-30所示。

凸轮轴正时齿轮常见的故障有齿部因受冲击力被崩裂、断齿，铁心与胶木或尼龙的压配松动，以及齿面磨损超过允许值等。

10.凸轮轴正时链和正时齿形带

凸轮轴链传动机构如图2-31所示，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采用链传动机构的很多。

图2-30 凸轮轴正时齿轮传动机构

凸轮轴齿形带传动机构如图2-32所示，用于上置式凸轮轴的传动。与齿轮和链传动机构相比具有噪声小、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动，因此被越来越多的汽车发动机特别是轿车发动机所采用。

图2-31 凸轮轴链传动机构

图2-32 凸轮轴齿形带传动机构

正时链条使用中的常见故障主要是链板疲劳，轴销、滚子磨损后伸长，使气门启闭和点火正时失准，甚至跳齿传动，迫使发动机工况恶化或熄火。

工程塑料制齿形带损坏现象为疲劳伸长、齿面磨损等，这时则需更换齿形带。另外，齿形带护罩也是易损件。