汽车发动机配气机构的故障诊断与排除

李宽宽

摘要：发动机配气机构的作用是按照各个气缸的工作顺序以及工作循环的要求，定时开启和关闭每个气缸的进、排气门，使新鲜空气或混合气进入气缸，废气得以及时从气缸排出。在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。

关键词：发动机;配气机构;故障

一、气门间隙

（一）气门间隙的含义

发动机工作时，气门因温度升高而膨胀。通常在发动机冷态装配（气门完全关闭）时，在气门与其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙通常称为气门间隙。机型不同，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，进气门间隙约为0.25～0.3mm，排气门间隙约为0.3～0.35mm。一般排气门的气门间隙要略大于进气门的气门间隙。间隙过大就会造成进、排气门开启迟后，缩短了进、排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气正时，从而使发动机因进气不足、排气不净而功率下降，此外，还会使配气机构零件的撞击增加，磨损加快;间隙过小，将会造成发动机工作后，零件因受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积炭或烧坏，甚至造成气门撞击活塞。采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。

（二）气门间隙异常的影响

气门间隙的大小，对发动机的工作和性能影响很大。如果气门间隙门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，不易启动甚至将气门烧坏。如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损。同时，也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。

对采用液压挺柱的发动机，由于挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。

（三）气门间隙常见的调整方法

（1）用更换气门挺杆的方法调整气门间隙。（2）用更换调整垫片的方法，调整气门间隙。

二、液压挺柱

轿车发动机普遍采用液压挺柱，因为液压挺柱的长度能自动调整，所以不需预留气门间隙，也没有气门间隙调整装置。

液压挺柱的工作原理是：当凸轮轴转动，凸轮的凸起部分与挺柱顶面接触时，挺柱在凸轮推动力作用下向下移动，高压腔内的机油被压缩，单向球阀在压力差和球阀弹簧的作用下关闭，高、低压油腔被分开，由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体下移挺开气门。

当凸轮的凸起部分离开挺柱顶面时，挺柱在气门弹簧作用下渐渐回位，起初高压油腔保持封闭，直到挺柱体上的环形油槽与气缸盖上的斜油孔对齐，气缸盖油道中的机油进入挺柱的低压油腔，高压油腔的油压下降，单向球阀打开，低压油腔中的机油流人高压油腔，使两腔连通。此时，液压挺柱的顶面仍然和凸轮表面紧贴，从而起到补偿气门间隙的作用。

当气门受热膨胀时，通过柱塞与套筒之间的间隙，高压油腔内的机油向低压油腔泄漏一部分，柱塞与套筒产生相对运动，从而使挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密。这样，采用了液压挺柱可不留气门间隙。

三、配气机构故障分析

配气机构传动链长、零件多、机械运动频繁、润滑条件相对较差，零件的磨损易导致各配合副、摩擦副表面的间隙增大，会产生机械异响并影响到发动机的动力性能。

（一）气门响

（1）故障特征

①音频特征：发动机怠速运转时发出连续不断而且有节奏的“嗒嗒嗒”（在气门脚处）或“啪啪啪”（在气门座处）的敲击声。②最明显，高速则声音杂乱，随负荷增加而增大;“断火”对响声无影响。③温度特征：一般与温度无关，但也有些车辆热车后响声自动消失。

（2）诊断与排除（见图1）

（二）气门漏气

（1）故障特征

气门漏气是指气门与气门座工作面密封不良，产生气体渗漏，从而导致气缸压力下降的现象。在发生该故障时，发动机会出现启动困难，进气管回火，排气管放炮、冒烟，燃油消耗增加以及出现异响等现象。大负荷时在机体中部有较轻微的“哧哧”声，加机油口处与响声对应出现冒烟。

（2）原因分析

①气门与气门座工作面磨损、烧蚀、密封不良而漏气。②气门与气门座工作面有积炭，导致气门关闭不严而漏气。③气门与气门导管间隙过大，气门杆晃动，导致气门关闭不严而漏气。④气门杆在气门导管内发涩或卡住，气门不能上下移动。⑤气门弹簧失去弹性或折断。

（3）诊断与排除

在排除点火系、燃料系的故障原因后，尚不能确定故障时，应测量气缸压力或测量进气歧管的真空度，可以比较准确地确定该故障;在測量气缸压力时，气门漏气的气缸压力较其他气缸低。拆卸缸盖，对气门组零件进行修理、修磨或更换损坏的气门等零件。

（三）凸轮轴响

（1）故障特征

①音频特征：发动机缸盖处出现有节奏而较钝的“当当”响声，发动机一般无其他异常现象。②转速特征：发动机中速运转时比较明显，高速时消失。做单缸断火实验时，声响依旧。③振动特征：凸轮轴附近有振动。

（2）原因分析

凸轮轴及其轴承间配合松旷、凸轮轴弯曲变形、凸轮轴轴向间隙过大。

（3）诊断与排除

拆检配气机构，更换故障零件。

（四）液压挺柱故障

（1）故障特征

发动机发生类似普通机械气门脚响的现象。

（2）原因分析

①发动机机油油面过高或过低，导致有气泡的机油进到液压挺柱中，形成弹性体而产生噪声。②机油压力过低。③机油泵、集滤器损坏或破裂，使空气吸到机油中。④液压挺柱失效。⑤使用质量低劣的机油。

（3）诊断与排除

改变发动机转速并用听诊器察听响声的变化。怠速时发动机顶部响声明显，中速以上响声减弱或消失，断火实验响声无变化，即为液压挺杆响。具体部位可用听诊器根据响声变化来判断。在启动时液压挺杆有不大的响声是正常的（润滑油未充分进入液压挺杆），发动机转速达到2500r/min后继续运转2min，若挺杆仍有响声，应先检查调整机油压力。若机油压力正常，则应更换液压挺杆。

（五）正时齿轮（齿形带）响

（1）故障特征

①音频特征：声响比较复杂，既有因干摩擦导致的“叽叽”声，又有间隙过大的“哗哗”声，有时有节奏，有时无节奏，有时间歇响，有时又是连续响。②转速特征：发动机怠速运转或转速有变化，中速以下较明显，在正时齿轮室盖处发出杂乱而轻微的噪声;转速提高后噪声消失;急减速时，此噪声随之出现。③温度特征：有的声响受温度影响，温度降低时无噪声，温度正常后才出现噪声。④振动特征：有的声响伴随正时齿轮室盖振动，有的声响不伴随振动。

（2）诊断与排除

如果发动机冷车时响声较大，而温度升高后响声逐渐消失，则是温度太低造成的，可继续运行。如发动机热车后响声仍存在，应对正时机构做进一步拆检。