气门组的检修

模块四：气门组的检修一、相关知识链接：1、发动机气门组构造及其作用（1）、气门的工作条件气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。2.气门材料进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。3.气门构造汽车发动机的进、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，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、排气门都可采用。气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。进、排气门的气门锥角一般均为45°，只有少数发动机的进气门锥角为30°。气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。气门尾端的形状决定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座，结构简单，工作可靠，拆装方便，因此得到了广泛的应用。气门锁夹内表面有多种形状，相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽。4.每缸气门数一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。每缸两气门的发动机又称两气门发动机。现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多。四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门。其突出的优点是气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。最后，四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。二、气门座与气门座圈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。在气缸盖上镶嵌气门座圈可以延长气缸盖的使用寿命。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。三、气门导管气门导管的功用是对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。此外，还将气门杆接受的热量部分地传给气缸盖。气门导管的工作温度较高，而且润滑条件较差，靠配气机构工作时飞溅起来的机油来润滑气门杆和气门导管孔。气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。在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。四、气门弹簧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。气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧。当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。为防止共振的发生，可采取下列结构措施：1)采用双气门弹簧在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装两个直径不同，旋向相反的内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用。采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气门工作。弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。2)采用变螺距气门弹簧某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振。3)采用锥形气门弹簧锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性。五、气门旋转机构当气门工作时，如能产生缓慢的旋转运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减小气门头部的热变形。同时，气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积物。1、气门组的工作条件气门及气门座是影响发动机可靠性、安全性的关键零部件之一，主要用于启动和关闭发动机工作过程中的进气道和排气道，控制燃料混合气或空气的进入以及废气的排出。气门及气门座的工作环境十分恶劣，除承受高温燃气的腐蚀外，还要承受气缸内爆发压力的冲击,主要失效模式为磨损。2、气门及气门座的磨损失效型式气门及气门座的磨损失效通常有4种型式，即接触疲劳磨损、高温腐蚀磨损、磨粒磨损和高温蠕变，并且磨损失效过程遵循一般机械零件磨损的规律，高温下的蠕变和腐蚀介质在这一过程中起加速作用。气门及气门座同时也存在一些非正常磨损的因素，比如：燃烧室空气中含有大量的灰尘；燃烧室内积碳过多；燃烧室内进水导致气门及气门座锈蚀等。发动机气门及气门座磨损失效使得进排气道关闭不严，导致发动机漏气，气缸压力减小，功率下降，耗油增加，严重时还会导致发动机排气冒黑烟，空气滤清器窜气，起动困难等。更换气门座步骤如下：拆下旧气门座。测量座圈孔直径，按直径孔大小选择新座圈。为了防止松落，新座圈与座孔应有0.075-0.125mm的过盈；气门座圈材料应采用在工作温度下塑性变形较小而硬度较高的合金材料，一般采用合金铸铁、球墨铸铁，也有采用合金钢的。通常座圈的硬度比气门工作面硬度稍低一些。镶配气门座。通常采用冷缩法或加热法将气门座圈镶入座孔内。冷缩法是将气门座圈在液氮中冷冻至-195℃后，压人气门座承孔。热胀法是将座圈承孔加温到100℃左右，然后将座圈涂油，垫以软金属迅速将座圈压入承孔。气门座圈镶入后，应将高出气缸体（气缸盖）平面的部分修平。镶配好的气门座周围必须严密、牢固、可靠。3.气门座圈拆除工艺气门座通常有两种型式：一种是直接从气缸盖中镗出来。这种型式具有良好的散热性能，加工也比较方便；另一种是在气缸盖上镶气门座圈，这种型式便于修理和更换，气缸盖与气门座圈采用过盈配合来保证可靠性。气门座使用一定时间后，常常会出现不同程度的磨损失效。在维修气门座的过程中，应根据气门座不同的磨损情况选择不同的维修方法，以降低维修成本。由于气门座圈与气缸盖为过盈配合，并且内孔表面光滑，因此欲拆除气门座圈必须在气门座圈上建立一个着力点或对气门座圈进行毁坏性拆解。通常有如下几种方法：（1）切削法即在机床上用刀具将气门座圈切削掉。由于气门座圈被切削到较薄时，气门座圈收缩并与气门座圈底孔失去过盈配合，在切削力的作用下气门座圈与刀具一起回转，结果可能会导致气门座圈底孔的尺寸变化，圆度不满足技术要求。因此，采用此法拆除气门座圈时，为保证气门座圈与气门座圈底孔良好的过盈配合，一般都需要用刀具扩大气门座圈底孔尺寸，同时采用相应加大外径尺寸的气门座圈与之配套使用。（2）拉拔法即采用某一拉拔工具将气门座圈直接从气缸盖上拉拔出来。例如：先在气门座圈内圆面上攻制螺纹，然后将相应尺寸的螺纹杆旋入气门座圈，在保证气门座圈和螺纹杆垂直的情况下，用铁锤轻轻敲击螺纹杆，直至拔出气门座圈。采用拉拔法基本上都会改变气门座圈底孔尺寸，尺寸改变量取决于拉拔工具的拉拔方式及其用力方式。（3）电焊加热法即采用电焊设备用焊条对气门座圈加热，以达到破坏气门座圈与气门座圈底孔过盈配合的目的。通常的做法是用焊条沿气门座圈的内表面连续均匀点焊，当气门座圈被加热发红时，立即在气门座圈上浇上冷水，此时气门座圈通常会断裂。采用此法不宜对气门座圈加热时间过长，一般以气门座圈被加热到发红为止（可用铰刀削薄气门座或在气门座内侧点焊几个焊点，敲击焊点，拆下气门座）。（4）感应加热法感应加热是利用电磁感应原理将工频电源变换成特定频段的电源从而加热金属材料的一种方法。感应加热系统主要由感应线圈、交流电源和工件组成。感应线圈中的交变电流使气门座圈产生电涡流，从而达到加热气门座圈的目的。试验证明，采用感应加热设备对气门座圈加热3—6s，可轻松将气门座圈从气缸盖中取出，气门座圈底孔尺寸及周围铸铁的金相组织没有任何变化。采用此法也不宜对气门座圈加热时间过长，否则可能会改变气门座圈底孔周围铸铁的金相组织4、气门座松动后的快速修理方法是：用磷酸－氧化铜无机胶进行粘接。首先清理接合面。彻底清除座圈孔与座圈上的积炭和污物，然后用刮刀和粗砂布将接合面铲刮、打磨干净，并形成一定的粗糙度。再用脱脂棉蘸上丙酮或三氯乙烯或香蕉水溶剂擦去接合面上的油渍。第二步是制胶。将固体粉状的氧化铜与液态磷酸按1mL磷酸溶液加3.5～4.5ｇ氧化铜粉（冬季适当多加）的配比混合时，先将氧化铜粉倒在调合板上（最好是铜质板），再少加一些磷酸，用竹片搅拌，然后边搅拌边加溶液，直到能拉出长丝时为止。第三步是胶接。用竹片将配制好的磷酸－氧化铜无机胶均匀地涂在经过处理的接合面上，然后将座圈装入孔内，再在接合缝处补涂一层胶，用小锤在座圈周围轻轻敲击，使胶充分填满缝隙。最后用喷灯烘烤，要避免火焰直接烘烤胶的表面，以免造成胶层内产生气孔，影响胶接强度；若无喷灯，可在室温下自然凝固3～4小时。最好，按照常规铰削气门口，并研磨气门。1.气门组的检修发动机工作时，气门受冲击性交变载荷，的气门出现跳动或当配气机构间隙过大时，载荷将显著增加。在高机械负荷下，易造成气门杆及气门头部变形、漏气及严重磨损。特别是排气门还承受高热负荷。气门常见损坏有：气门及气门座工作面磨损和烧蚀、气门杆弯曲和磨损、气门杆端面磨损、气门杆与导管配合松旷等。(1)气门的检查：①、用千分表检查气门杆的弯曲，所示，表针摆差不应超过0.05mm。或将气门杆放在平板上滚动检查，如有弯曲时，应进行校正或更换。②、测量气门杆的磨损程度。用螺旋测微器测量气门杆上、中、下三个部位。通常将测量结果与气门杆尾部未磨损部分对比，若超过0.05mm，或用手触摸有明显的阶梯形感觉时，应更换气门。③、检查气门长度。气门杆尾端磨损不平，应用砂轮修复，磨削量不得超过0.50mm。④、检查气门工作面是否因磨损出现起槽、变宽和烧蚀出现斑点、凹陷。如有，应进行光磨。(2)、气门的光磨：气门光磨通常在气门光磨机上进行，要求磨削量尽量小，以延长其使用寿命。2.气门工作面光磨工艺如下①、检查砂轮轮面情况。如砂轮不平整，应更换砂轮。②、将气门夹于夹座内，调整气门夹座的位置，使气门和砂轮成一定的角度(该角度应符合气门锥面的锥度)，开动气门光磨机，操纵手柄，即可进行光磨。标致轿车发动机气门锥角为：进气门60°，排气门45°。③、开动夹架电动机，观察气门是否有摇摆现象。如有摇摆，重新调整夹架；如无摇摆，再开动砂轮电动机进行光磨。光磨时，一手转动横向手柄，使气门慢慢向右移动，一手转动纵向手柄，使砂轮渐渐移向气门工作面，并来回转动横向手柄，使气门工作面在砂轮面上左右慢慢移动，以保持砂轮平整。应注意：气门不能移出砂轮面，以防打坏砂轮和气门。光磨时应打开冷却液开关。光磨机砂轮粗糙时，可用“300”号砂布磨光气门工作面。④、磨削后，退出砂轮，关闭电动机和冷却液开关。气门光磨后，其边缘将逐渐变薄，工作时容易变形和烧毁。进气门边缘厚度不得小于0.6mm，排气门不得小于1.1mm。如果气门头部边缘小于最小边缘厚度时，应更换气门。3.气门弹簧的检查气门弹簧常见损坏有折断、弹力不足、自由长度缩短等。检查气门弹簧有无折断或裂纹现象。如有，应更换。检查气门弹簧的轴线垂直度。如果轴线垂直度超过1mm，或弹簧外径的垂直偏差超过2mm，应更换。用游标卡尺检查气门弹簧的自由长度，标致轿车发动机气门弹簧的自由长度，进气