3.3 配气机构
配气机构的功用是按照发动机每一气缸的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新混合气（或新鲜空气）进入气缸，废气从气缸排出。配气机构应使发动机在各种工况下工作时都能获得最佳的进气量，以保证发动机在各种工况下工作时都具有最佳性能。
3.3.1 配气机构的类型与组成
四冲程发动机常见的配气机构形式是气门式配气机构，它由凸轮驱动，通过传动机构控制进、排气门开闭。气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。
1.气门组
气门组包括气门、气门座、气门弹簧、气门油封及气门锁片等，如图3-3-1所示。有的气门组件还配有气门旋转机构来减小气门头部的热变形，同时清除气门密封锥面上的沉积物。
气门头部可制成平顶、凹顶和凸顶等形状，目前应用最广泛的是平顶气门，其结构简单、制造方便、受热面积小，进、排气门都可以采用。
气门杆是一个圆柱形杆，一端与头部相连，另一端与弹簧座相连。气门杆应有较高的加工精度，其与气门导管保持合适的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。气门一般采用两个气门锁片固定在上气门弹簧座上。
图3-3-1 配气机构
气缸盖与气门锥面贴合的部位称为气门座，如图3-3-2所示。气门座的作用是防止气门直接撞击气缸盖而引起气缸盖过度磨损，并吸收气门传来的热量，依靠其内锥面与气门锥面紧密贴合来密封气缸，但其导热性较差。
气门导管对气门的运动起着导向作用，并使气门杆上的热量经气门导管传给气缸盖。气门导管与气门杆之间一般留有微量间隙（0.05～0.12mm），使气门杆能在导管中自由运动。
气门弹簧的功用是保证气门关闭时能与气门座紧密贴合，并克服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与其脱离，气门导管和气门弹簧如图3-3-3所示。
图3-3-2 气门座
图3-3-3 气门导管和气门弹簧
2.气门传动组
气门传动组的作用是使气门按发动机配气相位规定的时刻开、闭，并保证有足够的开启高度。气门传动组主要包括凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂等零件。但因气门驱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，如图3-3-4所示。
图3-3-4 气门传动组
凸轮轴用来驱动气门组件，通过轴承支承在气缸盖上，凸轮轴由发动机前部的正时齿轮、正时链或正时带驱动。
挺柱的功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时承受凸轮所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸盖。挺柱分为机械挺柱和液压挺柱两大类，每一类中又有平面挺柱和滚子挺柱等多种结构形式。
推杆应用在凸轮轴下置式和中置式配气机构中，其作用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。推杆是一个细长杆件，处于挺柱和摇臂之间。
摇臂的作用是将推杆或凸轮的作用力传递给气门组件。摇臂是一个以摇臂轴为支点的双臂杠杆，两臂不等长。摇臂一端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺栓，另一端加工成圆弧面，与推杆末端球面配合。
3.3.2 配气机构维修要点
1.配气机构拆装要点
（1）凸轮轴的拆装要点
凸轮轴轴承盖上一般带有标记，标明其是哪一道轴承盖。单顶置凸轮轴轴承盖的拆卸顺序是先依次松开第5、1、3道轴承盖，再依次松开第2、4道轴承盖，如图3-3-5所示。
图3-3-5 单顶置凸轮轴轴承盖的拆卸
传动带的检查与更换
双顶置凸轮轴轴承盖拆卸相对复杂。其轴承盖上不仅标有进、排气侧相关标记，还有第几道轴承盖的标记。复装时严禁混装。
图3-3-6所示的排气侧凸轮轴轴承盖上标记有“E3”字样。其中，字母“E”代表“Exhaust（排气）”，数字“3”代表排气凸轮轴的第3道轴承盖。
图3-3-6 双顶置凸轮轴轴承盖上的标记
进气侧凸轮轴轴承盖上标记有“I3”字样。其中，字母“I”代表“Inlet（进气）”，数字“3”代表进气凸轮轴的第3道轴承盖。
双顶置凸轮轴轴承盖的拆卸顺序如图3-3-7所示。
图3-3-7 双顶置凸轮轴轴承盖拆卸顺序
（2）气门组的拆装要点
将气门拆装工具安装到气缸盖上，压缩气门弹簧，使气门锁片从气门杆底部解锁，用磁力棒吸出气门锁片，如图3-3-8所示。
图3-3-8 安装气门拆装工具以压缩气门弹簧
取下气门拆装工具，用磁力棒取出气门弹簧座、气门弹簧和气门弹簧垫片。在气缸盖另一端取下气门。使用气门油封拆装工具取下气门油封，如图3-3-9所示。
2.凸轮轴的检查
（1）目视检查
检查前要在溶剂中清洗凸轮轴并用压缩空气吹干，然后目视检查以下内容：
图3-3-9 取下气门组件和油封
①凸轮轴供油孔是否有灰尘、碎屑或堵塞。
②螺纹孔是否损坏。
③凸轮轴定位切口是否损坏或磨损。
④凸轮轴密封槽是否损坏。
⑤凸轮轴推力面是否损坏。
⑥凸轮和轴颈是否存在严重划伤、点蚀、热变色或变形。
（2）凸轮轴径向跳动的检查
如图3-3-10所示，将凸轮轴支承在检验平板的V形架上，百分表放到平板中间，调整百分表测量杆，使其抵靠在凸轮轴中间主轴颈表面上，预压1mm。缓慢旋转凸轮轴一周，指针所指示的最大值与最小值之差即为凸轮轴的径向跳动量。吉利帝豪4G18T发动机凸轮轴径向跳动量最大值为0.03mm。
图3-3-10 凸轮轴径向跳动的检查
3.凸轮轴的诊断
（1）凸轮轴常见故障
凸轮轴的故障大多由磨损造成。如果凸轮轴磨损严重，则气门室会发出“滴答、滴答”的异响。凸轮轴的磨损主要表现为凸轮轴轴承及凸轮磨损。
顶置式凸轮轴的检查相对比较方便，通常拆卸气门室盖后即可对气门机构及凸轮轴进行检查。而对下置式和中置式凸轮轴进行检查时，则需要分解发动机。
（2）凸轮轴常见故障原因
凸轮轴常见故障主要包括凸轮和轴颈磨损、凸轮轴弯曲及异响等，引起这些故障的主要原因如下：
①凸轮轴润滑不良。
②凸轮轴轴颈紧固螺栓紧固力矩不足。
③凸轮轴轴向定位螺栓或推力片松动。
④凸轮轴轴颈紧固螺栓松动。
⑤凸轮轴运动时发生轴向移动。
⑥凸轮轴轴承润滑不良或安装不当。
⑦凸轮或挺柱磨损严重。
4.挺柱外径的检查
如图3-3-11所示，在A和B两点沿X和Y方向，测量挺柱外径。吉利帝豪4G18T发动机挺柱外径值为30.96～30.97mm。
图3-3-11 挺柱外径的检查
5.气门的检查
（1）测量气门边缘厚度
如图3-3-12所示，检查气门边缘厚度。如果厚度小于规定值则应更换气门。气门边缘厚度的参数可查阅各车型维修数据。吉利帝豪4G18T发动机气门边缘厚度值如下。
进气门：0.27～1.23mm
排气门：0.90～1.10mm
（2）气门杆直径的测量
如图3-3-13所示，在A、B、C三点分别沿X和Y方向，测量各气门杆直径。如果气门杆直径小于规定值则应更换气门。气门杆直径的参数可查阅各车型维修数据。吉利帝豪4G18T发动机气门杆直径值如下。
图3-3-12 测量气门边缘厚度
图3-3-13 气门杆直径的测量
标准外径：
进气门：5.470～5.485mm
排气门：5.465～5.480mm
最小外径：
进气门：5.470mm
排气门：5.465mm
6.气门导管的检查
如图3-3-14所示，在A、B、C三点分别沿X和Y方向测量气门导管的内径。各车型数值不同可参考相关维修数据。吉利帝豪4G18T发动机气门导管标准内径为5.51～5.53mm。
7.气门弹簧的检查
使用游标卡尺测量气门弹簧的长度，如图3-3-15所示。气门弹簧长度会因发动机不同而有所区别，详细数据可参照相关发动机的维修数据。吉利帝豪4G18T发动机气门弹簧长度标准值为44.7～45.7mm。如果超出范围则应更换气门弹簧。
图3-3-14 气门导管的检查
图3-3-15 气门弹簧的检查
8.气门间隙的检查
①旋转曲轴，使第1缸活塞处于上止点位置。
②如图3-3-16所示，使用塞尺测量图中箭头所示气门间隙值。吉利帝豪4G18T发动机气门间隙标准值（冷车时）如下。
图3-3-16 气门间隙测量1
进气门：0.23±0.03mm
排气门：0.32±0.03mm
③将曲轴旋转1圈（360°），使第4缸处于上止点位置，测量图3-3-17箭头所示的气门间隙值。
图3-3-17 气门间隙测量2
如果测量出的气门间隙不符合标准则按照以下步骤调整：
①拆卸凸轮轴轴承盖。按规定顺序松开凸轮轴轴承盖螺栓，每次松开半圈到一圈。最后拆下凸轮轴。
②取出气门挺杆，如图3-3-18所示，使用千分尺测量其厚度，根据以下公式计算出新的气门挺杆厚度。
进气：A=B+C‒0.23mm
排气：A=B+C‒0.32mm
式中，A为新气门挺杆厚度；B为旧气门挺杆厚度；C为测量出的气门间隙。
③选用的新挺杆厚度值应尽量接近公式计算出的数值。
图3-3-18 测量气门挺杆
3.3.3 配气机构常见故障检修
1.气门间隙过大
（1）故障现象
车辆行驶无力，同时伴有“嘭、嘭”的声响，发动机功率明显下降。
（2）故障原因
①发动机怠速时，在气门室盖附近能听到杂乱的“哒、哒”声。
②拆开空气滤清器能听到“嘭、嘭”的响声（非金属敲击声），用手捂住空气滤清器进气口，响声明显减弱，但会出现“哒、哒”声。
③路试，车辆行驶无力。
④断缸检查，无上缸迹象。
（3）诊断与排除
调整气门间隙。但对有些发动机而言，根据行驶条件，可适当增大气门间隙，使其获得更好的动力性和经济性，即允许有轻微的气门脚响。
2.气门间隙过小
（1）故障现象
①发动机怠速运行平稳，无杂声。
②起动性能变差。
③汽车行驶无力。
④温度高时会出现不规则的进气回火、排气放炮现象。
⑤出现活塞撞击气门的响声。
（2）故障原因
气门间隙过小，造成气缸密封不良，发动机功率下降。可根据故障现象进行判断，必要时可在发动机温度高时测量气缸压力，这时的气缸压力明显低于正常值。
（3）诊断与排除
调整气门间隙，多数发动机都不允许气门间隙过小。
3.排气门烧蚀
（1）故障现象
①汽车行驶无力。
②发动机抖动严重。
③排气管有“突、突”的排气声。
④消声器处冒白色或灰色的烟雾。
（2）故障原因
①气门间隙过小，气门受热膨胀后关闭不严。
②气门杆与气门导管的间隙过大导致气门摇晃。
③气门杆弯曲或气门头部变形后导致气门倾斜。
④气门杆积炭过多，使气门在气门导管内运动受阻。气门杆与气门导管的间隙过小，气门运动不灵活。
⑤发动机负荷高、温度高，气门传热不良。
⑥气门座附近的冷却液套内因水垢淤积等原因而冷却效果不良。
⑦气门材料和制造质量欠佳。
（3）诊断与排除
①根据以上现象，对发动机进行逐缸断缸试验，当某缸不工作时，如果发动机转速无变化或变化不大，排气管“突、突”的响声同时消失，则可判断为该缸故障。为进一步确诊排气门是否烧蚀，可对该缸进行压力测试。
②查明故障原因并排除后，更换气门。
4.进气门积炭和结胶
（1）故障现象
①发动机运转不稳，抖动大。
②起动性能变差。
③汽车行驶无力。
④发动机达到一定温度后进气管发出尖锐的“喋、喋”声。
⑤排气声不均匀。
⑥进气歧管有过热烫手现象。
⑦进气管有回火现象。
（2）故障原因
①气门油封失效，机油进入气缸内燃烧产生大量胶质和炭。
②活塞与气缸的配合间隙过大。
③活塞环对口、弹性下降、开口间隙过大或方向装错。
④密封性降低，使机油窜入气缸燃烧。
⑤气门杆与气门导管磨损过度、间隙过大，以及气门关闭不严，使机油进入气缸。
⑥发动机低温运转时间过长。
⑦机油的质量欠佳或黏度过小，油底壳内机油油面过高，促使机油窜入燃烧室。
⑧使用含有较多胶质的柴油，或柴油喷射时雾化不良，造成燃烧不完全。
（3）诊断与排除
①根据以上现象，特别是进气歧管过热烫手现象，再对发动机进行逐缸断缸试验。当某缸不工作时，如果发动机转速无变化或变化不大，且进气管“喋、喋”的声响消失，则可判断为该缸故障。为进一步确诊，也可对该缸进行压力测试。
②查明故障原因并排除。
③拆卸气门检查，如果气门没有损坏则可清除积炭，重复使用。
④如果故障较轻可不解体清除积炭，则在油箱中按比例加入气缸清洗剂，汽车可正常运行。如果故障症状减轻，则可继续清洗一次。如果无效则解体气缸盖，手工清除积炭。
⑤如果气门损坏或烧蚀则应更换气门。
5.进气管漏气
（1）故障现象
①发动机动力不足。
②起动困难。
③发动机运转中抖动。
④急加速时有回火或放炮现象。
⑤在进气管附近可听到“嘘、嘘”的响声。
（2）诊断与排除
①首先在进气管附近听诊是否有漏气的“嘘、嘘”响声。
②如果漏气部位在空气流量计前方，则发动机通常没有故障现象，只会增加发动机的磨损。
③如果漏气部位在空气流量计后方、节气门前方，则发动机表现为动力不足、运行不平稳。
④如果漏气部位在节气门后方，则发动机表现为起动困难、回火放炮等现象。
6.排气门漏气
（1）故障现象
①排气噪声大。
②有时会“放炮”。
③废气检测，氧含量增加。
（2）诊断与排除
①目测法：排气管漏气部位通常有烟冒出，周围有黑色的炭烟痕迹。
②手感法：用手在距排气管100mm处感受，漏气部位有窜气（小心烫伤）。
③听诊法：漏气部位有“叭、叭”的响声。
④排气管漏气故障通常都要结合以上方法来诊断。
7.进气管回火
（1）故障现象
①发动机高温时进气管处出现“嘭、嘭”的响声，拆除空气滤清器可看见明显的回火现象。
②起动性能变差。
③汽车行驶无力。
（2）故障原因
①进气门间隙过小。发动机高温时，气门杆膨胀伸长使进气门关闭不严。
②进气门烧蚀或气门座烧蚀，引起进气门关闭不严。
③做功行程中，火焰通过未关严的进气门进入进气管，使进气管中的混合气燃烧，造成回火。
（3）诊断与排除
①检查和调整进气门间隙。
②更换进气门或气门座。
8.排气管放炮
（1）故障现象
①发动机高温时，排气管处出现“叭、叭”声。
②起动性能变差。
③汽车行驶无力。
（2）故障原因
①排气门间隙过小。发动机高温时，气门杆膨胀伸长使排气门关闭不严。
②排气门烧蚀或气门座烧蚀，引起排气门关闭不严。
③压缩行程中，可燃混合气通过未关严的排气门进入排气管，并在高温高压作用下燃烧，造成排气管放炮。
（3）诊断与排除
①检查和调整排气门间隙。
②更换排气门或气门座。