毕业设计（ 裴建成）1

唐山工业职业技术学院

毕业设计

设计题目：汽车发动机可控配气机构的检测与维修

学生姓名： 裴建成 班级 08汽车11 专 业： 汽车检测与维修技术 设计指导教师__ _ _赵玉梅__ ______ 设计辅导教师__ __ 詹家超_ _______

2011年4月15日

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摘要

配气机构的性能及其密封性直接影响发动机的充气效率、空燃比，乃至影响发动机的性能。配气机构就像人类的呼吸系统，可想而知，它对整个发动机来讲重要性是不言而喻的，为了更好的去理解发动机的工作过程和工作原理，就应该对其配气机构应有更深一步的学习。论文主要从配气机构的组成、工作原理及分类方面进行层层阐述，后查阅资料及自己在实习过程中遇到的问题加以总结。最后对其估故障的部位进行逐个分析判断直到找到故障所在的部位并对其进行维修。

随着汽车工业的发展，发动机配气机构新技术的发展也是一步一个脚印，从最早的本田vtec技术实现了气门升程的分段可调，再到宝马Valvetronic取消了节气门，而再到最新的Multiair实现了电磁液压气门技术。multiair等电磁气门技术使用更简单的原理实现了更为出色的性能。随着中国汽车市场重要性的不断提升，厂商对配气新技术的引进也会越来越多，而对应的维修技术相对滞后，通过本设计的撰写对发动机配气机构维修技术的发动起到借鉴和促进的作用。 关键词：配气机构 气门 维修

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目录

1.概述 ................................................................... 1 2.尼桑可变式配气机构的类型 ............................................... 1 3.尼桑可变式配气机构的作用 ............................................... 1 3.1 配气相位对发动机性能的影响 ........................................... 1 3.2 配气相位的选择 ....................................................... 2 4.尼桑配气机构的结构与工作原理 ........................................... 2 4.1尼桑可变配气机构的结构 ................................................ 2 4.2尼桑可变配气机构的工作原理 ............................................ 3 5.尼桑配气机构的故障 ..................................................... 3 5.1 尼桑配气机构早期损坏的主要原因：（非电子元件） ........................ 4 5.2 尼桑配气机构的的常见故障2例（非电子元件） ........................... 4 6. 尼桑发动机可变配气机构检修 ............................................ 5 6.1 检查前提 ............................................................. 5 6.2 控制过程的检查 ....................................................... 5 6.3 检查进气凸轮轴调节器 ................................................. 5 6.4 凸轮轴调节器电磁阀的诊断仪检查 ....................................... 5 6.5 凸轮轴调节器电磁阀的电气检查 ......................................... 5 7.尼桑发动机因配气机构故障产生的现象及解决方法 ........................... 6 总结 ..................................................................... 8 主要参考文献： .......................................................... 10

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1.概述

配气机构的作用是及时的将可燃混合气吸入气缸和及时的将气缸中的废气排出，以保证发动机的正常工作。配气机构是实现发动机进气过程和排气过程控制机构，它的作用是按照发动机的正常工作次序按时打开和关闭进、排气门，使新鲜空气或可燃混合气进入气缸把燃烧后的废气从气缸内排出。配气机构要有足够的气体流通面积，要保证适时的开启与关闭进排气孔，使废气充分地排出干净，尽可能地吸进新鲜可燃混合气，配气机构要求简单，工作可靠，调整维修方便。

在各种工况下工作时获得最佳的进气量，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。

发动机在全负荷下工作时，需获得最大功率和扭矩，这就要求在此工况下，配气机构应保证获得最大进气量。

2.尼桑可控式配气机构的类型

可根据发动机的运行状况，改变气门的正时、延续期及升程的配气机构，称为可控式配气机构。传统固定式配气机构气门的正时、延续期及升程，在发动机任何运行状况，始终是与曲轴转角保持不变的。因此两者的零件结构及工作原理也有所不同。

1、按照控制参数的不同，可控式配气结构技术分为以下四类：

a 可变气门相位式可控配气机构：即在气门开启持续期和升程曲线不变的前提下，只改变气门的开启时刻和关闭时刻。

b 可变气门相位与持续期式可控配气机构：即在改变气门正时的同时也改变气门开启持续期。

c 气门升程单独可变式可控配气机构：即能在保持气门的正时和开启持续期不变的情况下，单独改变气门的升程。

2、各类可控式配齐机构，按其结构方式又可根据有无凸轮轴分为有凸轮轴的可控配气机构和无凸轮轴的可控配齐机构2大类。

可控式配气机构的种类繁多，但均是不同程度的改变气门的运行参数，从而不同的改善汽油机燃油经济性和动力性，降低排放。

此外，尼桑可变式配气机构的类型，按照控制方式分为电控液压式和离心机械式；按照控制方法可分为凸轮轴控制式和摇臂控制式。凸轮轴控制式又可分为可变凸轮轴角度式、凸轮轴轴向可移式。

3.尼桑可变式配气机构的作用

3.1 配气相位对发动机性能的影响 （1）进气门迟闭角

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低速时的进气门迟闭角不能过大，否则新鲜充量会被活塞推回进气管。这是因为活塞运行到下止点时，缸内压力与进气管内压力相近。而高速下，活塞运行到下止点时，缸内压力远低于进气管压力，因此充许有较大的进气迟闭角，来获得较多的过后充量。 （2）进、排气门重叠角

气门重叠相位决定了内部残余气体再循环的量。气门重叠时间长，因排气彻底，进气充足，缸内温度低，有利于充气效率的提高，还将减少NOX的排放量，而HC的增加量并不多；当气门重叠时间短时，HC将减少，而NOX却增加较多。 （3）排气提前角

合理的排气提前角，不仅可以降低排气温度，减小排气损失，还可以加大膨胀比，提高发动机的热效率。 3.2 配气相位的选择

高速汽油机配气相位的选择通常偏重于高速区，进气门迟闭角较大。因此，发动机在怠速和低速下运行时，气缸内的混合气容易回流到进气管中，致使气缸内燃烧不稳定，功率下降，怠速不稳。

采用可变配气机构后，发动机的配气相位能随工况相应变化。发动机的低速转矩得到改善，可以使用较低的曲轴转速来减小摩擦损失，从而提高燃油经济性。此外，如果进气门迟闭角能在足够大的范围内变化，则可以通过调节进气门迟闭角，取代常规的节流调节负荷，这能在一定程度上消除与进气节流相关的泵气损失，降低发动机的燃油消耗率，减少NOX和HC的排放。

4.尼桑配气机构的结构与工作原理

4.1 尼桑可变配气机构的结构

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4.2尼桑可变配气机构的工作原理

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发动机怠速运转时，电磁阀无电流通过，控制管A打开，机油压力会将链条张紧器压至功率调整位置（基本位置）。

当发动机转速超过1300rpm时，控制管B打开，链条张紧器被向下压至转矩调整状态，链条引导点改变了位置，此时进气凸轮轴可提前打开及关闭气门。当发动机转速超过3700rpm时，又切换回功率调整状态。 5.尼桑配气机构的故障

尼桑汽车控制电脑的故障、电气线路的故障、凸轮轴调节器的故障、凸轮轴调节电磁阀的故障，这些故障会导致车辆出现动力不足、油耗升高及排放恶化等症状。 此外还有像：

1、气门关闭不严漏气， 2、配气相位不正时，

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3、气门工作时发响，等故障。

5.1 尼桑配气机构早期损坏的主要原因：（非电子元件）

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（1）维修质量差在维修作业中突出的问题是气门与气门座工作面加工质量达不到要求，造成工作面烧蚀、凹陷而早期损坏；凸轮轴轴承在刮削中其配合间隙、接触面积、各轴承同心度达不到要求，加速磨损，出现异响造成早期损坏；气门导管在更换新件时，铰削质量达不到规定要求，直接影响气门及气门座使用寿命。

（2）维修数据应用不当：维修中不能科学地选择维修数据是造成机件早期损坏的重要原因。如气门与气门座接触面宽度，规定进气门为1～2.2mm，排气门为1.5～2.5mm。但在维修中，人们往往认为宽一点比窄一点保险，习惯选用上限或接近上限值，因而刚修好的车气门工作面宽度就已接近使用极限了。再如气门脚间隙，一般汽车规定为0.2～0.25mm，但在维护调整中也误认为间隙大一点比小一点好，因此，超上限使用。实际上间隙过大，不但降低了发动机功率，而且还会出现敲击声而早期损坏。 5.2 尼桑配气机构的的常见故障2例（非电子元件）

配气机构作为尼桑发动机的重要组成部分，其使用寿命本应与发动机整体寿命一致，但在使用中常发现配气机构寿命远远低于发动机整体寿命，尤其是气门、气门座、气门导管等主要机件寿命较短，往往在二、三级维护时，部分机件就已超过了使用极限而需要提前更换，造成极大浪费。

尼桑轿车的两例故障，都是因配气机构异常而引起的。故障的征兆都是发动机加速不良(发闷)，油耗增高。不过，产生故障的具体原因各不相同。 例1正时带轮定位键断裂

用VAG1551电脑检测仪检测无故障代码。路试结果，故障确实存在。在检查点火和燃油系统无异常的情况下，把检查重点放在配气机构。拆下气门室罩盖，准备检查排气凸轮轴与正时带轮的连接部分，以及气门与气门座的密封情况。当拆下排气凸轮轴正时带轮后发现正时带轮上的定位键已断裂，致使凸轮轴上的正时带轮与凸轮轴在径向产生相对位移，这就造成发动机配气相位相对滞后。 例2配气故障检修

有一辆日产骊威汽车在行使途中,突然发现加不起油,功率不足而且排气管有“吐、吐”声,还听到气门处有串气声。

驾驶员停车检查:先看油路：油面正常，加速量孔及主量孔喷油良好，进油管畅通。后查电路：高压线无松脱现象，抽出高压线跳火，火花很强烈。用起子搭火花塞检查发现是发现第五缸不工作，拆开后汽缸盖气门室罩盖，可见第四缸进气门摇臂与气门杆部脱开约10mm左右，气门弹簧呈压缩状态气门过度开启，而且不动，明显串气。

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据分析：由于新车不可能是胶织，积炭或气门坐圈脱落卡住气门。于是小心地用起子向上撬起气门弹簧，再将该汽缸活塞(摇车)转到下止点(进气行程)位置后，用榔头敲击气门头部弹簧座.在冲击力的作用下，气门弹簧终于回位，在发动汽车。第五缸工作正常，异常杂音消失，排气管也不在有“吐、吐”声，故障彻底消失。

6. 尼桑发动机可变配气机构检修

尼桑可控配气机构的许多零件都是往复运动件或旋转件，它的磨损是不可避免的。因此，在按上述步骤装配组件和系统前，必须对零件进行检查和检验，以确定是否符合性能和装配要求。 6.1 检查前提

1、接上车辆诊断测量信息系统VAS5051，并把车辆自诊断和车辆系统调到“01-Mororelektronic”(发动机电器设备)功能块。

2、冷却液的温度至少80摄氏度。

3、装有自动变速器的车辆：必须把换挡杆放到P档或者N档位置。 6.2 控制过程的检查

1、启动发动机。

2、将发动机的转数限制在2000到3000转/每分范围内。

3、选择界面-1-上的诊断功能“04-Grunddeinstellung”(基本设置)。 4、根据屏幕上的提示输入显示组094，按“Q“键确认。 5、检查显示区-3—4-内的显示数值。 6.3 检查进气凸轮轴调节器

1、用手指轻按“△“键切换到显示组091。 2、发动机以怠速运转。

3、价差显示区-3-和-4-内的显示数值。

4、进行道路试车。油门全开，车辆在3档从2000转每分/始加速。 5、检查显示区-3-和-4-内的显示数值。 6.4 凸轮轴调节器电磁阀的诊断仪检查

1、进入“03-Stellglieddiagnose”（行元件诊断），对凸轮轴调节器的电磁阀进行控制。则阀门会被操控大约1分钟，可以听到发出咔嚓声。

2、如果没有发出咔嚓声，关掉点火开关，则需要进行凸轮轴调节器电磁阀的电气检查。

6.5 凸轮轴调节器电磁阀的电气检查

1、用数字万用表测量电磁阀的线圈电阻，阻值应在10到18欧之间。

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2、将发光二极管试灯的负极接搭铁，正极接电磁阀线束导线插接器的供电端子。 3、接通点火开关。二极管应点亮。

4、保持二极管试灯的接触状态，重新进入诊断仪的执行元件诊断测试功能，对凸轮轴调节器的电磁阀进行控制。发光二极管必须闪烁。

此外还需进行的必要检修：

检查气门座，查看是否有擦伤或烧损，如果有可用气门铰刀铰削。铰削后检验气门的密封性，若密封性仍然达不到要求则用冲具更换气门座。

检查气门导管，当仅仅更换气门已不能消除气门与导管间过大间隙时，即需更换导管。导管装入后应用铰刀铰孔。

用金属刷去除气门上的积炭，检查气门是否有裂纹、刮伤或磨损痕迹，否则应予更换。为了修整气门头锥面，应将气门杆插入气门磨床的自动定心卡盘，并调整支架，使进气门按60°15′±7′的角度磨削，排气门按45°30′±7′的角度磨削。气门磨削后，在安装气门时，务必检查气门头部距气缸盖工作面间的距离，其值应为1.0-1.4mm。

检查气门与气门座密封性，常用方法：

1)压缩空气法：将气压加至0.05MPa，10s内压力不降低。

2)划线法：在气门工作面上，每隔10mm左右画一条线，然后将相配的气门放在座上反复旋转1/4圈，如线条被抹掉，则密封性良好。

3)印迹法：将气门涂上红丹，在座上旋转，观察印迹均匀者，则密封性良好。

7.尼桑发动机因配气机构故障产生的现象及解决方法

在实际使用中可通过发动机的产生的现象判定是否因配气机构而产生的故障。 (一)、气缸体密封不严

发动机的缸体是由上、下两部分组成，加上缸盖、油底壳，整个缸体共三道密封衬垫，其中以气缸衬垫和上、下缸体间衬垫尤为重要，若密封不严，将容易引起下列故障：

1.发动机不起动，排气冒白烟。 2.发动机运转不正常，功率不足。 3.发动机过热。 4.油耗高。

发现上述现象后，应对气缸盖、气缸体螺栓的拧紧力矩进行检查，并重新按紧固顺序和要求进行紧固。如故障仍不能排除，则需拆卸缸体，检查气缸衬垫，必要时更换气缸衬垫。

(二)、进气系统密封不严

进气系统密封不严，将导致进气压力不足，影响充气效率。它引起的故障有：

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1.发动机功率下降。 2.加速性能不良。 3.发动机运转不正常。

检查进气系统的密封性，对密封不良处重新进行密封。 (三)、发动机正时不准

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发动机正时不准，将导致发动机过热，此时应检查发动机正时机构，并严格按规定进行调整。 (四)、气门积炭

气门积炭是配气机构常见故障之一，这不仅与气门结构设计、燃烧过程有关，也与所用燃油的品质有关。气门积炭引起的故障有：

1.发动机难以起动，或自动熄火。 2.排气冒黑烟。 3.油耗高。

发现上述现象，可对气门进行检查，或在发动机例行维护、维修中，检查气门是否有积炭，如果有积炭可进行清洗，必要时更换气门。 (五)、排气门烧蚀

排气门烧蚀将容易导致发动机自动熄火，这主要是使用不合理造成的。产生气门烧蚀的主要原因有：

1.发动机长时间超负荷或者在大负荷下工作，引起气门较早地磨损。同时超负荷长期磨损，还将引起气缸盖、气门座、气门导管等变形，使气门密封性降低，散热条件恶化，导致气门烧蚀。

2.发动机冷却不足，发动机持续高温，引起机油、柴油发生化学变化，在气门头部和杆部形成胶状沉积物，使气门的密封面腐蚀，并且导致气门漏气，而发生气门腐蚀。

3.气门弹簧弹力过小或气门间隙调整不当也会导致气门烧蚀。

气门烧蚀是汽车配气机构的常见故障。因此，应在使用中注意对发动机的例行保养，防止发动机长时间大负荷工作，及时清除积炭，按规定调整气门间隙。若不能修复者则更换之。

(六)、气门间隙不正常

气门间隙不当将引起下列故障： 1.发动机冒黑烟或深灰烟。 2.配气机构有异常响声。

3.发动机功率下降且运转不正常。

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4.发动机自动熄火。

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发现上述现象，尤其是听到发动机有异响应考虑检测发动机配气机构的气门间隙是否正常，否则应按前述气门间隙调整方法进行调整。 (七)、气门导管或气门杆过度磨损

气门导管或气门杆磨损过度将导致机油上窜，发动机冒蓝灰色烟或灰白色烟。此时需检测气门导管或气门杆。必要时更换气门导管或气门。 (八)、凸轮轴磨损

凸轮轴过度磨损将导致发动机功率下降，或行驶中停机故障。此时需检查凸轮轴磨损状况，必要时更换凸轮轴。 (九)、气门其它故障

气门的其它故障主要有气门卡死、气门座损坏、气门失控、气门过度磨损等，这些原因经常引起发动机排气发蓝、气门响、发动机功率不足、发动机过热等现象，这需视具体情况进行分析、判断，然后着手排除。

诊断维修总结：

发动机的作功依赖于压缩行程的压缩压力，压力越高，气体膨胀所释放的热能越多，发动机的平均动力性越好。在实际使用中，压缩压力依赖于气缸和燃烧室的密封性。主要是活塞环、气缸壁、气门、气门座、气缸衬垫等。这既与曲柄连杆机构有关，又与配气机构有关。如果发生发动机起动困难、气缸压力过低、油耗过高的现象时，就配气机构而言，需要检查气门与气门座的密封性、气门弹簧是否完好、弹力是否符合要求。然后再有针对性地进行处理，同时还需要检查曲柄连杆机构的气缸密封性、缸套的磨损程度、活塞环的磨损程度。给予必要的修复或更换部件。

总结

随着各个厂商对发动机配气机构的逐步改进，目前每缸4气门发动机已经越来越多，但是在人们越发追求大功率的同时对于燃油消耗值也非常关心。最常见的例子就是平衡低速扭矩输出和高速功率输出的油耗问题，如果只用单个节气门控制燃油供给显然有些捉襟见肘，而目前最常见的办法就是采用可变气门正时及升程控制来解决这个矛盾。这个方法也就是在常规的配气机构中采用可变式气门驱动机构。可变气门正时及升程控制实际上是两种技术，可变气门正时是控制气门开闭的时间，而升程控制则是控制气门的开启大小，两者都决定着进气量（包括汽油和空气的混合气）的大小，并且可变气门正时会根据发动机负荷变化及时控制进、排气门的开闭时间，并由短到长呈线性变化，使发动机在全段转速输出期间都更有力，并且更加节省燃油。

1．为了改变充气效率随转速变化的趋势，调整发动机的转矩特性，高速时要求有

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较大的进气门迟闭角，有利于最大功率的发挥；中低速时则要求有较小的进气门迟闭角。

2．采用可变配气机构后，发动机的配气相位能随工况相应变化。

3．发动机控制模块根据发动机转速、曲轴位置、凸轮轴位置、发动机负荷和发动机温度等参数，对照存储器内不同工况下的配气相位数据，来控制凸轮轴调节电磁阀。

4．可变配气机构发生故障时，车辆会出现动力不足、油耗升高以及排放恶化等症状。

5．尼桑可控配气机构的检修包括C-VTC系统控制过程的检查、凸轮轴调节器的检查、凸轮轴调节电磁阀的检查和电气线路的检查等项目。

在汽车业内，本田的i-VTEC可变气门正时及升程控制和丰田的VVT-i智能可变气门正时系统比较有代表性，这也是目前较为经典的两种技术，同样尼桑发动机也带有较为先进的C-VTC连续可变气门正时智能控制系统。

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参考文献：

[1] 崔树平.汽车发动机构造与维修.武汉理工大学出版.2008.8 [2] 汤定国.汽车发动机构造与维修.人民交通出版社.2005.6 [3] 陈文华.汽车发动机构造与维修.人民交通出版社.2001.9 [4] 吴兴敏.汽车检测与诊断技术.中国人民大学出版社.2008 [5] 张子波.汽车发动机构造与维修 .机械工程出版社.2008

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0mu6.html