长凯丰田：配气机构

正时齿轮 轴颈 凸轮
偏心轮
斜齿轮
凸轮
工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性
的冲击载荷。
凸轮性能： 表面有良好的耐磨性，足够的
刚度。
凸轮与挺柱线接触，接 触压力大，磨损快。
凸轮的轮廓
凸轮轮廓与气门的运动规律
气门升程最大时刻
气门开启点
气门关闭点
出现气门间 隙阶段 消除气门间 隙阶段
凸轮轴的轴向定位
作用： 为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮
气门组实物图
1、气门
功用与组成：由杆部和头部构成。头部用于封闭进排气口，杆 部用于导向。
工作条件：
A、进气门570K～670K，排气门 1050K～1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力 等， C、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所 腐蚀。
杆部
头部
气门头部的结构形式
平顶式
二、丰田汽车的可变配气正时系统（VVT-i—— VariableValveTimingintake，即“可变配气 正时” ）
VVT－i能在一定范围内调整进气凸轮轴的转角，优
化控制配气正时。
它由电子控制单元(ECU)、执行机构和传感器三部
分组成。
1、花冠轿车VVT-i： VVT-i控制器采用叶片式
结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、 排气门都可采用。
适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清 凸顶式 除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加 （球面顶） 工较复杂。
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减 凹顶式 少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门， （喇叭顶） 而不宜用于排气门。
短臂 长臂 摇臂
摇臂结构示意图
摇臂组示意图
摇臂轴紧固螺钉 螺栓 摇臂
摇臂轴
摇臂轴支座
摇臂称套
调整螺钉
定位弹簧
桑 塔 纳 发 动 机 的 配 气 机 构
§3.3

可变气门简介
为使发动机在各种工况下均有较好的进排气效 果，有些发动机采用了可变气门系统——配气 相位可随着发动机转速、负荷等而变化。
一、本田汽车的气门升程电子控制机构 （VTEC —— VariableValveTimingandLiftElectronicControl System， 即“可变气门正时及升程电子控制系 统” ）
产生的轴向力。
4
5 3
2
6
1
1、正时齿轮；2、垫圈；3、 螺母；4、止推片；5、螺栓； 6、隔圈。
凸轮轴轴向定位
凸轮轴的驱动
A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。
正时齿轮及正时标记
B、链条和齿形皮带传动：齿形皮带传动噪声小，广泛用于中置 式或顶置式凸轮轴发动机。
凸轮轴正时 齿形带轮

提前： ECU控制凸轮轴正时控制阀处于如图所示的状态时， 油压作用于叶片与外壳室所组成的气门正时提前侧的油 室，使进气凸轮轴向气门正时的提前方向旋转。

ECU控制凸轮轴正时机油控制阀处于如图所示的状 态时，油压作用于叶片与外壳室所组成的气门正时延 迟侧的油室，使进气凸轮轴向气门正时的延迟方向旋 转。
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。 气门导管 气缸盖
过盈配合 伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。
3、气门座圈
气门座圈：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受 气门传来的热量。用耐热钢、合金钢制成。
气门座
4、气门弹簧
功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢。
按气门数目分
每 缸 四 气 门 的 布 置
三、气门间隙
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在
气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有 适当的间隙。 凸轮轴
气门 进气门 排气门
间
隙
0.25～0.30mm 0.30～0.35mm
气 门杆
四、传动机件安装要求：
应对准正时记号
第三章
概述
配气机构
配气机构的主要零部件 可变进气系统 配气机构的维护与检修 配气机构的故障诊断
§3.1

概
述
一、配气机构功用和组成： 功用:按照发动机工作的
要求，定时开闭进排气门。 组成：由气门组、气门 传动组构成。 工作原理：当凸轮的凸起 部分顶起挺柱时， 通过推 杆和调整螺钉使摇臂摆动， 压缩气门弹簧，使气门开启。 当凸轮的凸起部分转过挺柱 后，气门在气门弹簧的作用 曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1。 下逐渐关闭。
小
气门 气 门 组 头部 杆部
结
气门直径要大 锥角要合适
气门座 气门导管 气门弹簧
密封锥面宽度、 角度要合适
凸轮轴 气 门 传 动 组
凸轮、挺杆 推杆、摇臂 普通挺杆 液力挺杆
开启
气门 关闭
气门挺杆 推杆
摇臂及摇臂轴
可 变 配 气 机 构
本田VTEC——通过不同控制凸轮，从而改变配气相 位和气门升程。
凹槽
较高的加工精度，表 面经过热处理和磨光， 保证同气门导管的配 合精度和耐磨性
易断裂处
2、气门导管
作用： 为气门的运动导向，保 证气门直线运动兼起导热作 用。 工作条件： 工作温度较高，约 500K。润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的铸铁， 能提高自润滑作用。 装配：与气门杆间隙0.05～ 0.12mm。
三、气门组零件的检修
1.



(1) 气门与气门座工作锥面角度应一致。 (2) 气门与气门座的密封带位置在中部靠里。过于靠 外使气门的强度降低； 过于靠里，会造成与气门座 接触不良。 (3) 气门与气门座的密封带宽度应符合原设计规定， 一般为1.2~2.5 mm。排气门较宽，柴油机较宽。 密 封带宽度过小，将使气门磨损加剧，形成凹陷； 密 封带宽度过大，会影响密封性，并易引起气门烧蚀。 (4) 气门工作锥面与杆部的同轴度和气门座与导管的 同轴度应不大于0.05 mm。

当达到最佳的配气相位以后， ECU使凸轮轴正时 机油控制阀通过关闭油道来保持油压，保持气门正时 的状态
2、LS400轿车的VVT-i：VVT-i控制器采用内外齿 轮式。
VVT-i控制器——由正时带轮驱动的外齿轮和与进气凸 轮轴连接的内齿轮， 以及在内外齿轮之间的可动活塞 构成。活塞的内、外表面上有斜花键。活塞沿轴向的移 动， 会改变内、外齿轮的相对位置，从而产生配气相 位的连续改变。
气门弹簧座
锁片
气门弹簧
二、气门传动组
1、组成 2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适 当的气门间隙。
摇臂轴 摇臂
凸轮轴
推杆
挺柱 凸轮轴正 时齿轮
1、凸轮轴
作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺 序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料： 斜齿轮：驱动分电器、 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 （机油泵） 结构： 偏心轮：驱动器汽油泵
VVT-i 控制 器

VVT-i控制器——由一个由正时链条驱动的壳体4和固定 在进气凸轮轴3上的叶片2组成。
图3-23 叶片式VVT-i 1—锁销； 2—叶片； 3—进气凸轮轴； 4—壳体

VVT-i凸轮轴正时机油控制阀
根据ECU的提前、延迟或保持信号，凸轮 轴正时机油控制阀控制流向VVT-i控制器 机油的通道， 实现配气正时的变化。



发动机停机时，凸轮轴正时控制阀使配气相位处于最迟位置。 发动机转速提高时，凸轮轴正时控制阀将液压油施加在活塞 的左侧，活塞向右移，进气凸轮轴相对于正时带轮提前某一 角度。 发动机转速降低时，凸轮轴正时控制阀将液压油施加在活塞 的右侧，活塞向左移动，进气凸轮轴相对于正时带轮延迟某 一角度。 发动机转速恒定时，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞 两侧的压力平衡，配气相位维持在某一特定范围内，从而达 到理想的配气正时。
2、气门的检修 1） 杆部及尾端磨损、工作锥面磨损与烧蚀、气门杆的弯 曲。 2）气门出现下列情况之一的， 应更换 （1） 轿车的气门杆的磨损大于0.05 mm，载货汽车 的气门杆的磨损量大于0.10 mm。 （2） 气门头圆柱面的厚度小于1.0 mm。 （3）气门尾端的磨损大于0.5 mm。 （4）检查气门杆的直线度， 直线度误差大于0.05 mm的应更换气门。
气门锥角
气门锥角概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面 的夹角。
锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。
边缘应保持一定 的厚度，1～3mm。 装配前应将密 封锥面研磨。
气门杆部
气门杆尾部：
环形槽、锁销 孔
二、气门间隙的检查与调整

逐缸调整法：先找出第一缸压缩上 止点，检查和调整该缸的进排气门， 再摇转曲轴，按工作顺序调整其他 缸气门。 二次调整法：采用“双排不进法” （1）摇转曲轴，使第一缸处于压缩 上止点，按双、排、不、进调整一 半气门的间隙； （2）将曲轴转过一周后，使末缸处 于压缩上止点，仍按双、排、不、 进再调剩下的气门。 气门可用调整螺钉或垫片进行调整。
丰田VVT-i——通过转动凸轮轴，从而改变配气相位。
§3.4
现象
配气机构的检修
原因
一、配气机构技术状况的变化及其原因
气门间隙过小 气门杆部弯曲和磨损 气门关闭不严 气门与气门座接触不良 气门弹簧的弹力减弱 零件的磨损、变形 配气机构的异 紧固件的松动 响 油液的泄漏等 凸轮磨损 配气相位失准 正时齿轮或链轮未按规定的记号装配 键槽的加工误差或磨损松动

VTEC机构是采用一根 凸轮轴上设计两种 （高速型和低速型） 不同配气定时和气门 升程的凸轮，利用液 压进行切换的装置。
低速时，气门开度小，进
气量少，发动机平稳；

高速时，气门开度 大，进气量多，发 动机功率大。

电子控制模块 （ECM）根据各 方信号，给电磁 阀通断电，使其 开关油路，以控 制同步活塞。
二、配气机构的分类
压缩比受到限制， 进排气门阻力较大， 发动机的动力性和 高速性均较差，逐 渐被淘汰。
目前国产的汽车发 动机都采用气门顶 置式配气机构。
凸轮轴上置
凸轮轴下置
凸轮轴中置
Байду номын сангаас
按传动方式分
传动方式
齿轮传动
图
示
应
用
凸轮轴下置、 中置式配气机构
链条传动
凸轮轴上置式 配气机构
齿形带传动
凸轮轴上置式 配气机构
3、气门座的检修

净，在气门锥面上用软铅笔沿 在气门工作面上涂抹上一层轴承蓝 气门座与气门接触面的宽度一般为 1.2～ 径向均匀地划上若干条线，每 或红丹， 然后用橡皮捻子吸住气 线相隔4 门并在气门座上旋转 mm， 然后与相配气 1/4圈， 再将 将气门与相配气门座轻轻 2.5mm，气门座磨损后，接触面会变宽，会 可用煤油或汽油浇在气门 门座接触，略压紧并转动气门 气门提起，若轴承蓝或红丹布满气 敲击几次，查看接触带， 顶面上， 5 min 内视气门与 45°～ 90 °，取出气门，查看 门座工作面一周而无间断， 又十 产生炭黑，影响气门密封；接触面也可能 如有明亮的连续光环， 即 气门座接触处是否有渗漏 铅笔线条。如铅笔线条均被切 分整齐，即表示密封良好。 现象，如无渗漏，即为合 断，则表示密封良好； 否则， 为合格。 会产生烧蚀，出现斑点和凹陷等损伤。这 格。 应重新研磨。 时，就必须对其们座进行镶座铰削或修磨。 用气门密封性试验器试验。
实物图
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调整调节螺钉
五、配气相位
上止点
气门重叠角
+

概念：指用曲 轴转角表示进、 排气门开闭时 刻及开启持续 时间。 气门叠开角： 进排气门同时 开启的角度
进气过程

下止点
排气过程
配气相位演示
§3.2
一、气门组
配气机构的主要机件
功用：气门组用于使气门 关闭，保证汽缸的密封。 组成：包括气门、气门座、 气门导管、气门弹簧、弹簧 座及锁片等零件。有的还设 有气门旋转机构。
张紧轮
中间轴齿形 带轮 曲轴正时齿 形带轮
2、挺 柱
（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。
普通 挺柱
筒式
用途
图示
气门顶置式
滚轮式
减小摩擦所造成的对挺 柱的侧向力。多用于大 缸径柴油机。
液力挺柱
结构：见右图
性能： 能自动补偿机 件的热胀冷缩，机 构间无间隙，减小 了零件的冲击载荷 和噪声。
桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图
低压油 腔与缸 体油道 错开
柱塞
低压油腔
球阀
高压油腔
弹簧被压缩
气门关闭时
气门打开时
3、气门推杆
作用： 将挺柱传来的推力传给 摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易弯 曲的零件。 材料： 硬铝或钢。
4、摇臂
功用： 将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推
开气门。 分类：普通摇臂和无声摇臂。