汽车发动机气门的拆装技巧研究

摘 要：文章结合工作中遇到的气门弹簧锁片安装难的问题，分析了汽车发动机气门和气门弹簧的功用、材料，阐述了发动机换气的过程，总结了发动机气门的拆装技巧。
　　关键词：气门；拆装；方法
　　中图分类号：U464.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0012-02
　　汽车发动机使用一段时间后，气门会附着许多积碳，导致气门关闭不严，使发动机动力下降，油耗增加。为了解决这一问题，需拆卸气门并对其进行研磨，但拆卸气门容易安装难，本文结合以往的工作经验，查阅大量相关技术资料，通过反复实践总结出了拆装气门的方法与技巧。
　　1 气 门
　　1.1 气门的功用
　　气门与气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、弹簧锁片等零件一起组成气门组，如图1所示。气门是用来封闭气道的。气门由头部和杆身两部分组成。头部用来封闭进排气道，杆身用来在气门开闭过程中起导向作用。气门包括进气门和排气门两种类型。进气门打开，进气管中的空气或可燃混合气进入汽缸；排气门打开，汽缸中的废气进入排气管。
　　1.2 气门的材料
　　由于气门在高温、高压、散热困难、润滑差、受燃气中腐蚀介质的腐蚀等很差的工作条件下工作，所以要求气门材料必须有足够的强度、刚度、耐高温性和耐磨损性。进气门一般采用中碳合金钢（如镍钢、镍铬钢和铬钼钢等），排气门多采用耐热合金钢（如硅铬钢、硅铬钼钢等）。为了改善气门的导热性能，可在气门内部充注金属钠。为了保证气门杆身与气门导管有一定的配合精度和耐磨性，气门杆身表面都要经过热处理和磨光。
　　2 气门弹簧
　　2.1 气门弹簧的功用
　　气门弹簧是圆柱形的螺旋弹簧，位于缸盖与气门杆末端弹簧座之间。其功用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的座合压力；还用于吸收气门在关闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各个传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。为保证上述作用的发挥，气门弹簧的刚度一般都很大，而且在安装时进行了预紧压缩，因此预紧力很大。
　　2.2 气门弹簧的材料
　　气门弹簧多采用优质合金钢丝卷绕成螺旋状，弹簧两端磨平，以防止在工作中弹簧产生歪斜。为了提高弹簧疲劳强度，保证弹簧的弹力不下降、不折断，弹簧丝表面要进行磨光、抛光或喷丸处理。弹簧丝表面还必须经过发蓝处理或磷化处理，以免在使用中生锈。
　　当气门弹簧的工作频率与其自然频率相等或是某一倍数时，将会发生共振。强烈的共振将破坏气门的正常工作，并可使弹簧诊断。为避免共振的发生，有的发动机采用双气门弹簧结构。每个气门同心安装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧，由于弹簧的自振频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧起减振作用。当一根弹簧折断时，另一根还能继续维持工作；旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，以免好的弹簧被损坏。
　　3 气门安装情况对发动机性能的影响
　　气门安装情况影响着发动机的换气过程。发动机排出废气和充入新气的全过程叫做换气过程。如果没有气体交换，发动机就不可能持续运转。单位时间内进入整机的充气量又是决定发动机输出功率的“量”的因素。所以，换气过程既是发动机工作过程中不可缺少的组成部分，也是决定发动机动力、经济性能极为重要的环节。
　　发动机的换气过程是通过气门的开闭来完成的。气门的开启是通过气门传动组的作用来完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。
　　气门安装不规范会导致气门漏气。气门漏气是指气门与气门座工作面密封不良或关闭不及时，产生气体泄漏，导致汽缸压力下降，发动机会出现起动困难、进气管回火、排气管放炮、冒烟、燃油消耗增加、出现异响等故障现象。除此之外，还有可能致使配气相位失准。配气相位是指用曲轴转角表示的进排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。配气相位失准会影响到发动机的动力性和经济性，严重时还会导致发动机不能起动。
　　4 气门的拆卸
　　在拆卸气门时要特别注意安全。气门组在组装完毕后，弹簧处于预紧状态，如拆卸不当，弹簧弹出会击伤人体，因此，在拆卸气门组时，必须使用专门的气门弹簧拆除器按照规范操作，如图2所示。拆卸时使用气门弹簧拆除器将弹簧连同已被预紧的弹簧一起压下，使锥形锁片处于自由状态，方可用带磁性的一字螺丝刀将其取下。然后再将弹簧座连同弹簧一起慢慢放松，直至弹簧处于完全放松的自由状态，弹簧座、弹簧和气门即可轻松取出。拆卸时，为了确保人身安全，最好安排2～3人操作，其他人在安全地带观摩，操作者头部应避开气门弹簧，以免弹簧弹出伤人。
　　5 气门的安装
　　气门组的零件经修复、检验合格后，方可进行组装，否则，装配好的发动机不能正常运转。即使有的发动机看似能运转，但是其工作性能不佳。
　　5.1 气门的检修
　　气门的常见损伤有：气门杆部的磨损，气门工作面的磨损与烧蚀，以及气门杆的弯曲变形等。气门出现下列耗损之一时，应予更换：
　　①货车的气门杆的磨损量>0.10 mm，轿车的气门杆的磨损量>0.05 mm，或出现明显的台阶形磨损。
　　②气门头部边缘的厚度<1.0 mm。
　　③气门尾端的磨损>0.5 mm。
　　④气门杆的直线度误差>0.05 mm。
　　5.2 气门与气门座的配合要求
　　气门与气门座的配合是配气机构的重要环节，它影响到汽缸的密封性，对发动机的动力性和经济性影响很大。
　　气门与气门座的配合要求是：
　　①气门与气门座圈的工作锥面角度应一致。
　　②气门与气门座圈的密封带位置在中部靠内侧。
　③气门与气门座圈的密封带宽度一般为1.2～2.5 mm。
　　④气门工作锥面与杆部的同轴度误差应≤0.05 mm。
　　5.3 气门弹簧的检验
　　气门弹簧的损坏除断裂外，还有歪斜、弹力减退。气门弹簧的歪斜将影响到气门关闭时的对中性，使气门关闭不严，容易烧蚀密封带，影响发动机的工作性能。
　　气门弹簧出现下列耗损情况之一时，应予更换：
　　①弹簧力的减小值大于原厂规定10%。
　　②弹簧的自由长度减小值>2 mm。
　　③弹簧的端面与中心线的垂直度超过2 ？觷。
　　④各道弹簧圈的外径不在同一平面 上，且其误差超过1 mm。
　　5.4 气门的研磨
　　气门气门更换后，为使其与气门座圈密合，需要对其互相研磨，气门研磨分为手工研磨和机器研磨两种方式。
　　5.4.1 手工研磨
　　研磨前，先用刮刀清除气门座圈表面的积碳，再用汽油清洗气门、气门座和气门导管，将气门按顺序排列，以免错乱；再在气门工作锥面上均匀地涂上一层粗研磨砂，同时在气门杆上涂上润滑油，插入导管中；然后用气门捻子，将气门作往复和旋转运动与气门座圈进行研磨，注意旋转角度不宜过大，提起和转动气门，变换气门与气门座圈相对位置，以保证研磨均匀。手工研磨中，不宜过分用力，也不要提起气门用力在气门座上撞击，以免将气门工作面磨宽或磨出凹槽，气门工作面宽度一般为1.5～2 mm。
　　当气门工作面与气门座圈工作面磨出一条完整且无斑痕的接触环带时，将粗研磨砂洗去，换用细研磨砂，继续研磨。当工作面出现一条整齐的灰色环带时，再洗去细研磨砂，涂上润滑油，继续研磨几分钟即可。
　　5.4.2 机器研磨
　　将汽缸盖清洗干净，放于气门研磨机工作台上，在气门工作面上涂抹一层均匀的研磨膏，将气门杆部涂以润滑油装入导管内，调整各转轴，对正气门座孔，连接好研磨装置，调整气门升程，进行研磨，一般研磨10～12 min即可。研磨后，将气门与气门座清洗干净，研磨后的工作面应为一条平滑、光泽的圆环，不允许有中断或可见的凹槽。
　　5.5 气门弹簧锁片的安装
　　安装时，安装顺序与拆卸时相反，但所用工具基本相同，具体操作步骤为：
　　①将气门油封压装于气门导管上，安装时，油封一定要压到位，防止油封变形或损坏。
　　②将气门杆涂上润滑油，按次序插入气门导管内。
　　③将气门弹簧和弹簧座套在气门杆上。
　　④先用气门弹簧拆除器将气门弹簧连同弹簧座压紧，为了便于安装气门弹簧锁片一定要多压一些，再用带磁性的一字螺丝刀将锁片装入弹簧座，然后换用不带磁性的一字螺丝刀压住锁片，轻轻放松气门弹簧连同弹簧座，直至锁片牢牢卡在气门杆末端的环槽内。
　　安装后，气门锁片必须卡接在气门杆上部的环槽内，并应低于弹簧座0.7～2.5 mm。两个锁片的高度应一致，两锁片之间的缝隙应>0.6 mm。用手摇动弹簧座，弹簧座与气门杆不能有相对运动。
　　参考文献：
　　 汤定国.汽车发动机构造与维修.北京：人民交通出版社，2011.