配氣機構常見故障診斷與排除92732

1、配氣機構常見故障診斷與排除摘要 本論文闡述配氣機構的作用、組成、主要構造、工作原理、故障的檢測步驟和排除方法，同時論述了各類配氣機構的優(yōu)缺點，以及配氣機構運用的最新技術及配氣機構的發(fā)展趨勢。關鍵詞：配氣機構 配氣相位 各類配氣機構特點 1 緒 論發(fā)動機的配氣機構就好比人體的呼吸系統(tǒng)，進排氣的機械動作就有如人體的呼吸氣。盡管配氣機構的作用相當于人體的呼吸器官，但是它的作動原理以及構造卻相對要復雜許多人體呼吸作用是指讓氧氣通過呼吸道進入到體內，使細胞在氧氣的參與下經過體內酶的催化轉換，將糖類、脂肪類以及蛋白質等有機物徹底氧化分解產生出二氧化碳和水，同時釋放出大量能量供肌體活動的過程。通常我們所提到

2、的呼吸都是指有氧呼吸，而有氧呼吸也是大多數生物體的主要呼吸形式。實際上，除了生物需要做有氧呼吸外，汽車也同樣如此。表面看來，汽車雖然是一臺冰冷的鋼鐵機器，但是通過將各種電子設備以及功能零部件進行疊加，汽車已儼然具有了生物所特有的靈性。汽車的構成部件中，發(fā)動機的配氣機構是非常重要的一個組成部分，它的作用和人體的呼吸器官一樣掌控著氧氣的進入，對于能否做功擁有決定權，不過它的工作環(huán)境可比呼吸器官嚴酷多了油污、高溫、高壓，毫不夸張的說簡直有如煉獄。配氣機構的主要功能是按照一定時限自動開啟和關閉各氣缸的進、排氣門。它的作用則是空氣及時通過進氣門向氣缸內供給可燃混合氣（汽油機）或新鮮空氣（柴油機）。并且及

3、時將燃燒做功后形成的廢氣從排氣門排出，實現發(fā)動機氣缸換氣補給的整個過程。2配氣機構的概述2.1配氣機構的作用配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與膨脹行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的棍合氣，對于柴油機而言是純空氣。2.2配氣相位 配氣相位就是用曲軸轉角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間，用下圖表示配氣相位。理論上，進氣、壓縮、做功、排氣、四行程各占180º，發(fā)動機曲軸轉速很高，活塞每個行程的歷時都很短，不能滿足發(fā)動機對進氣、

4、排氣的要求。所以實際配氣相位克服了缺點，使進氣更充足，排氣更干凈。實際配氣相位分析改進方法進氣排氣結果氣門早開晚閉進氣門早開，可使進氣一開始就有較大的通道面積，增加進氣量，活塞到達下止點由于進氣吸力的存在，在大氣壓作用下可以增加進氣量做功行程即將時，排氣門打開，利用做功的余壓使廢氣高速沖出氣缸，活塞到達上止點，缸內廢氣壓力仍高于大氣壓，加之排氣氣流慣性，排氣門晚關，使廢氣排的更干凈氣門早開晚關，能增加進氣量，排氣門早開晚閉，可使排氣干凈氣門重疊由于混合氣流動慣性較大，在短時間內保持原來的流動方向，只要氣門重疊角選擇合適，就不會產生可燃混合氣和廢氣倒流現象?？扇蓟旌蠚馀c廢氣不會亂串同時使廢氣排放

5、更徹底3. 發(fā)動機配氣機構的大體構成以及分類3.1發(fā)動機配氣機構的大體構除了要負責完成發(fā)動機各氣缸的進氣和排氣，配氣機構同時還要保持整個工作狀態(tài)的準確動作和工作環(huán)境的高度密封。配氣機構一般由凸輪軸、正時齒輪、氣門推桿、挺柱、氣門搖臂、搖臂控制軸、氣門導管以及氣門等部件構成。在這些構成部件中，氣門搖臂和推桿由于無法適應大部分發(fā)動機緊湊化發(fā)展的需要，目前已經越來越少采用了取而代之的是液力挺柱（如圖3-24）。采用液力挺柱，可消除配氣機構中的間隙，減小各零件的沖擊載荷和噪聲。同時，凸輪輪廓比較陡，氣門開啟和關閉更快，以減小進、排氣阻力，改善發(fā)動機的換氣，提高發(fā)動機的性能，提高加速性。3.2發(fā)動機配氣

6、機構的分類按凸輪軸的布置位置分類可分為頂置式（如圖3-2、3-3）中置式、側置式、和下置式 （如圖3-1）。由于中置式和下置式在結構上距氣門較遠，所以通常輔以氣門推桿對氣門進行控制，目前這兩種布置方式僅應用于一些大型發(fā)動機。按氣門布置方式分可分為氣門頂置和氣門側置式；此外，進、排氣門的數量可分為每缸3氣門（2進1排）、4氣門（2進2排）和5氣門（3進2排）。按曲軸和凸輪軸的傳動方式分可分為齒輪傳動式、鏈條傳動式和橡膠齒帶（同步帶）傳動式三大類。根據氣門間隙的可調性分：分為可調整和不可調整的。一般下置式和中置式凸輪軸采用可調氣門間隙的所用的零部件不同，一般中、下置采用的零件多數是可調氣門間隙的包

7、括：正時齒輪、凸輪軸、同步鏈或同步帶、張緊輪、挺柱、推桿、搖臂（調整螺釘）及搖臂軸上置式凸輪軸多采用不可調氣門間隙式的但是也有可調氣門間隙的。可調式的零件：正時齒輪、凸輪軸、同步鏈或同步帶、張緊輪、搖臂（調整螺釘）及搖臂軸不可調式的零件：正時齒輪、凸輪軸、同步鏈或同步帶、張緊輪、液力挺柱4 各類配氣機構的優(yōu)缺點總結4.1凸輪軸布置形式分類配氣機構優(yōu)缺點4.1.1凸輪軸下置式（如圖3-1） 優(yōu)點：凸輪軸離曲軸較近，可用齒輪驅動，傳動簡單，傳動效率高缺點：氣門與凸輪軸距離遠，氣門傳動件多，結構復雜，系統(tǒng)彈性變形大、影響配氣準確性。4.1.2凸輪軸中置式 優(yōu)點：與下置凸輪軸相比，省去了推桿，由凸輪軸

8、經過挺柱直接驅動搖臂，減小了氣門傳動機構的往復運動質量，適應更高速的發(fā)動機。4.1.3凸輪軸頂置式優(yōu)點：在設計上它沒有挺柱、搖臂和推桿，直接通過凸輪軸上的凸輪來驅動氣門開閉，這不僅在結構上大大簡化，同時使凸輪軸在旋轉中的負荷相應減小，并且對于凸輪軸和氣門彈簧的要求也降到了最低。從維修角度來看，這也降低了成本。所以目前這種結構的配氣機構越來越多出現在各種類型的發(fā)動機上。此外，從物理特性上來說，凸輪軸和氣門頂置的好處不僅在于進、排氣通道拐彎少、氣流阻力小，而且氣體的進出也更加通暢。如此一來，氣門的布置和燃燒室的結構也更緊湊，有利于混合氣體形成渦流幫助燃燒，對動力性和經濟性都有很大的提升。缺點：一是

9、凸輪軸必須裝在氣缸蓋上，這使得氣缸蓋的設計變得復雜，對強度和剛度的要求也提高了。同時，對于缸徑較小的柴油機來說，凸輪軸的上置將給噴油器的安裝帶來困難。二是凸輪軸離曲軸中心線距離變遠，使得正時傳動機構也變得復雜。近年來齒形皮帶傳動技術業(yè)已成熟，因此凸輪軸上置所帶來的困難就不那么突出了，而它的優(yōu)點確實是凸輪軸下置、中置所無法替代的。4.2按凸輪軸與曲軸傳動方式分類的配氣機構優(yōu)缺點4.2.1齒輪傳動式凸輪軸下置、中置式配氣機構常用。傳動效率高，但結構復雜，不便于維修4.2.2鏈條傳動式 優(yōu)點：布置容易，若傳動距離較遠時，還可用兩級鏈傳動。缺點：傳動噪音大，鏈的可靠性和耐久性不良齒帶傳動式 優(yōu)點：傳動

10、噪音小，齒帶的強度較好，齒帶的張力可以由張緊輪進行調整。這種傳動方式可以減小噪聲，減少機構質量和降低成本。凸輪軸各種布置與傳動方式的比較凸輪軸布置形式凸輪軸上置凸輪軸下置凸輪軸中置與曲軸距離遠近中與氣門距離及操縱近可直接操縱遠可間接操縱中可間接操縱傳動方式齒形皮帶一對齒輪一對齒輪再加中間輪特點往復慣性質量最小，正時機構復雜往復慣性質量最大正時機構簡單凸輪軸中置介于兩者之間4.3按氣門布置方式分類的配氣機構優(yōu)缺點傳統(tǒng)發(fā)動機都采用每缸兩氣門(一個進氣門，一個排氣門)。為了改善發(fā)動機的充氣性能，應盡量加大氣門的直徑，但由于氣缸的限制，氣門的直徑不能超過氣缸直徑的一半。當每缸采用四氣門時，氣門的排列方

11、式有兩種：一種是同名氣門排成兩列，由一根凸輪軸通過T形驅動桿同時驅動。另一種是同名氣門排成一列，這種結構在組織進氣渦流、保證排氣門及缸蓋熱負荷均勻等方面都具有優(yōu)越性，但一般需要兩根凸輪軸，結構較復雜5. 故障案例分析5.1氣門間隙過大故障現象：一輛豐田皇冠2.8轎車，V6發(fā)動機，頂置凸輪軸，可調氣門間隙式配氣機構，行駛里程10萬km,汽車行駛無力，汽車抖動，發(fā)動機不易啟動，排氣管有火星竄出。發(fā)動機在低轉速時發(fā)出有節(jié)奏的嗒嗒聲，隨著發(fā)動機的轉速增高，響聲也隨著增高，在中速以上的時候響聲變得模糊嘈雜。原因分析:因為進排氣門開啟時刻不準時造成的；也有可能是凸輪、搖臂、挺柱和推桿磨損、造成氣門間隙過大

12、；或者氣門間隙太小造成氣門密封不嚴。故障原因為氣門間隙太大，造成氣門在開啟時氣門傳動組的零件與氣門間產生沖擊造成的聲響5.1.3處理辦法：如果零部件磨損可進行更換，并且重新調整氣門間隙。如果只是氣門間隙出現問題則只需對其進行調整即可。5. 1.4氣門間隙調整方法分為兩種：一種是逐缸調整法；一種是兩邊調整法氣門間隙：指氣門完全關閉時氣門桿尾端與氣門傳動零件間的間隙。逐缸調整法的要領1搖轉曲軸，找準第1缸壓縮上止點位置。2檢查進、排氣門桿與搖臂間隙。若不符合技術要求應予以調整。調整時，先旋松鎖緊螺母，旋出調整螺釘；在氣門桿與搖臂間插入厚度與氣門間隙相等的塞尺，邊擰進調整螺釘，邊來回抽動塞尺，至抽動

13、塞尺能抽又有阻力時，鎖緊螺母；最后，復查一次。3按工作順序，搖轉曲軸120°（6缸機），依次使下一缸處于壓縮上止點位置，調整該缸進、排氣門間隙。二次調整法的要領。 1對記號，找基準缸（搖轉曲軸使第1缸活塞處于）壓縮上止點。2根據工作順序及配氣相位，判斷出完全關閉的氣門，然后調整這些氣門間隙。以6缸工作順序為1-5-3-6-2-4的6缸發(fā)動機為例，分析如下：則第1缸處于壓縮上止點時，第1缸進、排均關閉，“雙”氣門可調；第5缸活塞上行，進氣剛完，進壓縮，排氣門處全閉，“排”氣門可調；第3缸活塞下行，正進氣，排氣門處全閉，“排”門可調；第6缸活塞處于排氣上止點，進、排氣門均開啟，進排氣門均

14、“不”可調；第2缸活塞上行，正在排氣，進氣門全閉，“進”氣門可調；第4缸活塞下行，作功將完，進入排氣，進氣門處全閉，“進”氣門可調。3簡單易記的方法是：“雙、排、不、進”法。4搖轉曲軸360°，使第1缸處于排氣上止點，調整剩下的氣門間隙。5最后復查一次。注：氣門間隙 汽油機冷態(tài)下進氣門間隙0.200.25排氣門間隙0.250.30 皮帶的張緊度1015 發(fā)動機的工作順序1-3-4-2；1-2-4-3；1-5-3-6-2-4；5.2帕薩特1.8T，發(fā)動機與車身嚴重抖動。故障現象：一輛帕薩特1.8T，V6發(fā)動機，頂置凸輪軸行駛里程為l45800km，怠速時或行駛中發(fā)動機與車身嚴重抖動5.

15、2.2故障分析及檢修通過車主了解到，這輛車已在其他廠家維修過多次，先后對噴油器、節(jié)氣門進行過清洗，也更換過火花塞，但收效甚微。首先對車輛進行故障碼調取，結果發(fā)動機電控系統(tǒng)霍爾傳感器有故障，節(jié)氣門控制單元基本設置有故障。清碼后再次啟動發(fā)動機運轉，停機后再次提取故障碼，結果霍爾傳感器故障碼依舊存在。如果仔細觀察，發(fā)動機不但抖動，有時還會因轉速偏低而熄火。于是對車輛配氣相位進行仔細檢查，通過檢查，點火正時記號正確，而當打開氣門室罩蓋對進排氣凸輪軸張緊器進行檢查時，發(fā)現排氣凸輪軸與進氣凸輪軸之間為15個鏈節(jié)，而正確的為16節(jié)。通過校正裝復后試車，故障碼不再出現，熄火現象也不再出現。從而形成在運轉時的不

16、平衡，造成發(fā)動機的抖動，從而影響車身，所以行駛很不舒適。圖為排氣凸輪軸與進氣凸輪軸之間鏈節(jié)6.配氣機構的故障與排除配氣機構的常見故障及一般處理方法主要如下：6.1 氣缸體密封不嚴發(fā)動機的缸體是由上、下兩部分組成，加上缸蓋、油底殼，整個缸體共三道密封襯墊，其中以氣缸襯墊和上、下缸體間襯墊尤為重要，若密封不嚴，將容易引起下列故障：1.發(fā)動機不起動，排氣冒白煙。2.發(fā)動機運轉不正常，功率不足。3.發(fā)動機過熱。4.油耗高。發(fā)現上述現象后，應對氣缸蓋、氣缸體螺栓的擰緊力矩進行檢查，并重新按緊固順序和要求進行緊固。如故障仍不能排除，則需拆卸缸體，檢查氣缸襯墊，必要時更換氣缸襯墊。6.2進氣系統(tǒng)密封不嚴進氣

17、系統(tǒng)密封不嚴，將導致進氣壓力不足，影響充氣效率。它引起的故障有：1.發(fā)動機功率下降。2.加速性能不良。3.發(fā)動機運轉不正常。檢查進氣系統(tǒng)的密封性，對密封不良處重新進行密封。6.3發(fā)動機正時不準發(fā)動機正時不準，將導致發(fā)動機過熱，此時應檢查發(fā)動機正時機構，并嚴格按規(guī)定進行調整。6.4氣門積炭氣門積炭是配氣機構常見故障之一，這不僅與氣門結構設計、燃燒過程有關，也與所用燃油的品質有關。氣門積炭引起的故障有：1.發(fā)動機難以起動，或自動熄火。2.排氣冒黑煙。3.油耗高。發(fā)現上述現象，可對氣門進行檢查，或在發(fā)動機例行維護、維修中，檢查氣門是否有積炭，如果有積炭可進行清洗，必要時更換氣門。6.5排氣門燒蝕排氣

18、門燒蝕將容易導致發(fā)動機自動熄火，這主要是使用不合理造成的。產生氣門燒蝕的主要原因有：1.發(fā)動機長時間超負荷或者在大負荷下工作，引起氣門較早地磨損。同時超負荷長期磨損，還將引起氣缸蓋、氣門座、氣門導管等變形，使氣門密封性降低，散熱條件惡化，導致氣門燒蝕。2.發(fā)動機冷卻不足，發(fā)動機持續(xù)高溫，引起機油、柴油發(fā)生化學變化，在氣門頭部和桿部形成3.氣門彈簧彈力過小或氣門間隙調整不當也會導致氣門燒蝕。氣門燒蝕是汽車配氣機構的常見故障。因此，應在使用中注意對發(fā)動機的例行保養(yǎng)，防止發(fā)動機長時間大負荷工作，及時清除積炭，按規(guī)定調整氣門間隙。若不能修復者則更換。6.6氣門間隙不正常氣門間隙不當將引起下列故障現象：

19、1.發(fā)動機冒黑煙或深灰煙。2.配氣機構有異常響聲。3.發(fā)動機功率下降且運轉不正常。4.發(fā)動機自動熄火。發(fā)現上述現象，尤其是聽到發(fā)動機有異響應考慮檢測發(fā)動機配氣機構的氣門間隙是否正常，否則應按前述氣門間隙調整方法進行調整。6.7氣門導管或氣門桿過度磨損氣門導管或氣門桿磨損過度將導致機油上竄，發(fā)動機冒藍灰色煙或灰白色煙。此時需檢測氣門導管或氣門桿。必要時更換氣門導管或氣門。6.8凸輪軸磨損凸輪軸過度磨損將導致發(fā)動機功率下降，或行駛中停機故障。此時需檢查凸輪軸磨損狀況，必要時更換凸輪軸。6.9氣門其它故障氣門的其它故障主要有氣門卡死、氣門座損壞、氣門失控、氣門過度磨損等，這些原因經常引起發(fā)動機排氣發(fā)

20、藍、氣門響、發(fā)動機功率不足、發(fā)動機過熱等現象，這需視具體情況進行分析、判斷，然后著手排除。6.10氣缸壓縮壓力的與配氣機構聯系發(fā)動機的作功依賴于壓縮行程的壓縮壓力，壓力越高，氣體膨脹所釋放的熱能越多，發(fā)動機的平均動力性越好。在實際使用中，壓縮壓力依賴于氣缸和燃燒室的密封性。主要是活塞環(huán)、氣缸壁、氣門、氣門座、氣缸襯墊等。這既與曲柄連桿機構有關，又與配氣機構有關。如果發(fā)生發(fā)動機起動困難、氣缸壓力過低、油耗過高的現象時，就配氣機構而言，需要檢查氣門與氣門座的密封性、氣門彈簧是否完好、彈力是否符合要求。然后再有針對性地進行處理，同時還需要檢查曲柄連桿機構的氣缸密封性、缸套的磨損程度、活塞環(huán)的磨損程度

21、。給予必要的修復或更換部件。7.配氣機構運用的最新技術及配氣機構的發(fā)展趨勢目前每缸4氣門發(fā)動機已經越來越多，但是在人們越發(fā)追求大功率的同時對于燃油消耗值也非常關心。最常見的例子就是發(fā)動機有效功率、轉矩盡可能增大的油耗問題，如果只用單個節(jié)氣門控制燃油供給顯然有些捉襟見肘，而目前最常見的辦法就是采用可變氣門正時及升程控制來解決這個矛盾。這個方法也就是在常規(guī)的配氣機構中采用可變式氣門驅動機構。可變氣門正時及升程控制實際上是兩種技術，可變氣門正時是控制氣門開閉的時間，而升程控制則是控制氣門的開啟大小，兩者都決定著進氣量（包括汽油和空氣的混合氣）的大小，并且可變氣門正時會根據發(fā)動機負荷變化及時控制進、排氣門的開閉時間，并由短到長呈線性變化，使發(fā)動機在全段轉速輸出期間都更有力