汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的拆裝技巧研究

魏祥孔等

摘 要：文章結(jié)合工作中遇到的氣門彈簧鎖片安裝難的問題，分析了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門和氣門彈簧的功用、材料，闡述了發(fā)動(dòng)機(jī)換氣的過程，總結(jié)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的拆裝技巧。

關(guān)鍵詞：氣門；拆裝；方法

中圖分類號(hào)：U464.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）08-0012-02

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用一段時(shí)間后，氣門會(huì)附著許多積碳，導(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，油耗增加。為了解決這一問題，需拆卸氣門并對(duì)其進(jìn)行研磨，但拆卸氣門容易安裝難，本文結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，通過反復(fù)實(shí)踐總結(jié)出了拆裝氣門的方法與技巧。

1 氣 門

1.1 氣門的功用

氣門與氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座、彈簧鎖片等零件一起組成氣門組，如圖1所示。氣門是用來封閉氣道的。氣門由頭部和桿身兩部分組成。頭部用來封閉進(jìn)排氣道，桿身用來在氣門開閉過程中起導(dǎo)向作用。氣門包括進(jìn)氣門和排氣門兩種類型。進(jìn)氣門打開，進(jìn)氣管中的空氣或可燃混合氣進(jìn)入汽缸；排氣門打開，汽缸中的廢氣進(jìn)入排氣管。

1.2 氣門的材料

由于氣門在高溫、高壓、散熱困難、潤(rùn)滑差、受燃?xì)庵懈g介質(zhì)的腐蝕等很差的工作條件下工作，所以要求氣門材料必須有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐高溫性和耐磨損性。進(jìn)氣門一般采用中碳合金鋼（如鎳鋼、鎳鉻鋼和鉻鉬鋼等），排氣門多采用耐熱合金鋼（如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼等）。為了改善氣門的導(dǎo)熱性能，可在氣門內(nèi)部充注金屬鈉。為了保證氣門桿身與氣門導(dǎo)管有一定的配合精度和耐磨性，氣門桿身表面都要經(jīng)過熱處理和磨光。

2 氣門彈簧

2.1 氣門彈簧的功用

氣門彈簧是圓柱形的螺旋彈簧，位于缸蓋與氣門桿末端彈簧座之間。其功用是使氣門自動(dòng)回位關(guān)閉，并保證氣門與氣門座的座合壓力；還用于吸收氣門在關(guān)閉過程中各傳動(dòng)零件所產(chǎn)生的慣性力，以防止各個(gè)傳動(dòng)件彼此分離而破壞配氣機(jī)構(gòu)正常工作。為保證上述作用的發(fā)揮，氣門彈簧的剛度一般都很大，而且在安裝時(shí)進(jìn)行了預(yù)緊壓縮，因此預(yù)緊力很大。

2.2 氣門彈簧的材料

氣門彈簧多采用優(yōu)質(zhì)合金鋼絲卷繞成螺旋狀，彈簧兩端磨平，以防止在工作中彈簧產(chǎn)生歪斜。為了提高彈簧疲勞強(qiáng)度，保證彈簧的彈力不下降、不折斷，彈簧絲表面要進(jìn)行磨光、拋光或噴丸處理。彈簧絲表面還必須經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理或磷化處理，以免在使用中生銹。

當(dāng)氣門彈簧的工作頻率與其自然頻率相等或是某一倍數(shù)時(shí)，將會(huì)發(fā)生共振。強(qiáng)烈的共振將破壞氣門的正常工作，并可使彈簧診斷。為避免共振的發(fā)生，有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙氣門彈簧結(jié)構(gòu)。每個(gè)氣門同心安裝兩根直徑不同、旋向相反的內(nèi)外彈簧，由于彈簧的自振頻率不同，當(dāng)某一彈簧發(fā)生共振時(shí)，另一彈簧起減振作用。當(dāng)一根彈簧折斷時(shí)，另一根還能繼續(xù)維持工作；旋向相反，可以防止一根彈簧折斷時(shí)卡入另一根彈簧內(nèi)，以免好的彈簧被損壞。

3 氣門安裝情況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

氣門安裝情況影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程。發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣和充入新氣的全過程叫做換氣過程。如果沒有氣體交換，發(fā)動(dòng)機(jī)就不可能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入整機(jī)的充氣量又是決定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的“量”的因素。所以，換氣過程既是發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中不可缺少的組成部分，也是決定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能極為重要的環(huán)節(jié)。

發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程是通過氣門的開閉來完成的。氣門的開啟是通過氣門傳動(dòng)組的作用來完成的，而氣門的關(guān)閉則是由氣門彈簧來完成的。氣門的開閉時(shí)刻與規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓曲線形狀。每次氣門打開時(shí)，壓縮彈簧，為氣門關(guān)閉積蓄能量。

氣門安裝不規(guī)范會(huì)導(dǎo)致氣門漏氣。氣門漏氣是指氣門與氣門座工作面密封不良或關(guān)閉不及時(shí)，產(chǎn)生氣體泄漏，導(dǎo)致汽缸壓力下降，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)困難、進(jìn)氣管回火、排氣管放炮、冒煙、燃油消耗增加、出現(xiàn)異響等故障現(xiàn)象。除此之外，還有可能致使配氣相位失準(zhǔn)。配氣相位是指用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)排氣門的實(shí)際開閉時(shí)刻和開啟的持續(xù)時(shí)間。配氣相位失準(zhǔn)會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。

4 氣門的拆卸

在拆卸氣門時(shí)要特別注意安全。氣門組在組裝完畢后，彈簧處于預(yù)緊狀態(tài)，如拆卸不當(dāng)，彈簧彈出會(huì)擊傷人體，因此，在拆卸氣門組時(shí)，必須使用專門的氣門彈簧拆除器按照規(guī)范操作，如圖2所示。拆卸時(shí)使用氣門彈簧拆除器將彈簧連同已被預(yù)緊的彈簧一起壓下，使錐形鎖片處于自由狀態(tài)，方可用帶磁性的一字螺絲刀將其取下。然后再將彈簧座連同彈簧一起慢慢放松，直至彈簧處于完全放松的自由狀態(tài)，彈簧座、彈簧和氣門即可輕松取出。拆卸時(shí)，為了確保人身安全，最好安排2～3人操作，其他人在安全地帶觀摩，操作者頭部應(yīng)避開氣門彈簧，以免彈簧彈出傷人。

5 氣門的安裝

氣門組的零件經(jīng)修復(fù)、檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行組裝，否則，裝配好的發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即使有的發(fā)動(dòng)機(jī)看似能運(yùn)轉(zhuǎn)，但是其工作性能不佳。

5.1 氣門的檢修

氣門的常見損傷有：氣門桿部的磨損，氣門工作面的磨損與燒蝕，以及氣門桿的彎曲變形等。氣門出現(xiàn)下列耗損之一時(shí)，應(yīng)予更換：

①貨車的氣門桿的磨損量>0.10 mm，轎車的氣門桿的磨損量>0.05 mm，或出現(xiàn)明顯的臺(tái)階形磨損。

②氣門頭部邊緣的厚度<1.0 mm。

③氣門尾端的磨損>0.5 mm。

④氣門桿的直線度誤差>0.05 mm。

5.2 氣門與氣門座的配合要求

氣門與氣門座的配合是配氣機(jī)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，它影響到汽缸的密封性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。

氣門與氣門座的配合要求是：

①氣門與氣門座圈的工作錐面角度應(yīng)一致。

②氣門與氣門座圈的密封帶位置在中部靠?jī)?nèi)側(cè)。

③氣門與氣門座圈的密封帶寬度一般為1.2～2.5 mm。

④氣門工作錐面與桿部的同軸度誤差應(yīng)≤0.05 mm。

5.3 氣門彈簧的檢驗(yàn)

氣門彈簧的損壞除斷裂外，還有歪斜、彈力減退。氣門彈簧的歪斜將影響到氣門關(guān)閉時(shí)的對(duì)中性，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，容易燒蝕密封帶，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。

氣門彈簧出現(xiàn)下列耗損情況之一時(shí)，應(yīng)予更換：

①?gòu)椈闪Φ臏p小值大于原廠規(guī)定10%。

②彈簧的自由長(zhǎng)度減小值>2 mm。

③彈簧的端面與中心線的垂直度超過2 ？觷。

④各道彈簧圈的外徑不在同一平面上，且其誤差超過1 mm。

5.4 氣門的研磨

氣門氣門更換后，為使其與氣門座圈密合，需要對(duì)其互相研磨，氣門研磨分為手工研磨和機(jī)器研磨兩種方式。

5.4.1 手工研磨

研磨前，先用刮刀清除氣門座圈表面的積碳，再用汽油清洗氣門、氣門座和氣門導(dǎo)管，將氣門按順序排列，以免錯(cuò)亂；再在氣門工作錐面上均勻地涂上一層粗研磨砂，同時(shí)在氣門桿上涂上潤(rùn)滑油，插入導(dǎo)管中；然后用氣門捻子，將氣門作往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與氣門座圈進(jìn)行研磨，注意旋轉(zhuǎn)角度不宜過大，提起和轉(zhuǎn)動(dòng)氣門，變換氣門與氣門座圈相對(duì)位置，以保證研磨均勻。手工研磨中，不宜過分用力，也不要提起氣門用力在氣門座上撞擊，以免將氣門工作面磨寬或磨出凹槽，氣門工作面寬度一般為1.5～2 mm。

當(dāng)氣門工作面與氣門座圈工作面磨出一條完整且無斑痕的接觸環(huán)帶時(shí)，將粗研磨砂洗去，換用細(xì)研磨砂，繼續(xù)研磨。當(dāng)工作面出現(xiàn)一條整齊的灰色環(huán)帶時(shí)，再洗去細(xì)研磨砂，涂上潤(rùn)滑油，繼續(xù)研磨幾分鐘即可。

5.4.2 機(jī)器研磨

將汽缸蓋清洗干凈，放于氣門研磨機(jī)工作臺(tái)上，在氣門工作面上涂抹一層均勻的研磨膏，將氣門桿部涂以潤(rùn)滑油裝入導(dǎo)管內(nèi)，調(diào)整各轉(zhuǎn)軸，對(duì)正氣門座孔，連接好研磨裝置，調(diào)整氣門升程，進(jìn)行研磨，一般研磨10～12 min即可。研磨后，將氣門與氣門座清洗干凈，研磨后的工作面應(yīng)為一條平滑、光澤的圓環(huán)，不允許有中斷或可見的凹槽。

5.5 氣門彈簧鎖片的安裝

安裝時(shí)，安裝順序與拆卸時(shí)相反，但所用工具基本相同，具體操作步驟為：

①將氣門油封壓裝于氣門導(dǎo)管上，安裝時(shí)，油封一定要壓到位，防止油封變形或損壞。

②將氣門桿涂上潤(rùn)滑油，按次序插入氣門導(dǎo)管內(nèi)。

③將氣門彈簧和彈簧座套在氣門桿上。

④先用氣門彈簧拆除器將氣門彈簧連同彈簧座壓緊，為了便于安裝氣門彈簧鎖片一定要多壓一些，再用帶磁性的一字螺絲刀將鎖片裝入彈簧座，然后換用不帶磁性的一字螺絲刀壓住鎖片，輕輕放松氣門彈簧連同彈簧座，直至鎖片牢牢卡在氣門桿末端的環(huán)槽內(nèi)。

安裝后，氣門鎖片必須卡接在氣門桿上部的環(huán)槽內(nèi)，并應(yīng)低于彈簧座0.7～2.5 mm。兩個(gè)鎖片的高度應(yīng)一致，兩鎖片之間的縫隙應(yīng)>0.6 mm。用手搖動(dòng)彈簧座，彈簧座與氣門桿不能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯定國(guó).汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修[M].北京：人民交通出版社，2011.