第二節 配氣機構的改裝

19 配氣機構改裝的目標是什么？

配氣機構的改裝目標是提高發動機的容積效率，盡量增加可燃混合氣的進氣量，使燃料充分燃燒，減少廢氣的殘留，提高發動機的動力性和燃油經濟性，降低尾氣排放。

20 氣門改裝的技術要點是什么？

氣門改裝的原則：在不影響強度的情況下盡可能地減輕氣門的重量。運動精確的氣門是高性能發動機的基本配件，專業改裝廠通常會提供不同的氣門組合以供選擇。發動機改裝項目越多，對配氣機構精確度的要求就越嚴格，所以在設定氣門時必須同時考慮與凸輪軸及氣門搖臂的配合。

增大進氣門直徑可以擴大氣流通路截面積，提高容積效率。對于缸徑較小的發動機，可以增加進氣門的數量以獲得更大的氣門開啟面積，大幅度增加進氣的體積流量。相關資料顯示，四氣門發動機與同款二氣門發動機相比，功率可提高70%，轉矩可提高30%，所以適當增加氣門數量是發動機高功率化的有效措施。

由于氣門處流體的動力性能直接影響進氣量，氣門頭部到桿身的過渡形狀、氣門和氣門座的銳邊等都會影響氣流的進入，所以可以對氣門進行打磨。氣門的打磨可分為兩個部分，一部分是進氣門頭部的打磨，另一部分是排氣門頭部背面的打磨。進氣門頭部的打磨使氣門頭部凹下去的弧度更大，這樣進氣門打開后空氣進入氣缸，再由氣門頭部的弧度產生渦流，以加快燃油與空氣的混合。而排氣門頭部背面的適度打磨則可在排氣時在排氣門附近產生渦流，產生排氣回壓，如此即可再進一步加大排氣管口的直徑（因為一部分回壓的問題已由氣門打磨來實現了）。

21 凸輪軸改裝的技術要點是什么？

氣門運行的性能，如啟閉的正時角度、氣門疊開、氣門升程都是由凸輪軸所決定的，因此凸輪軸的改裝就顯得尤為重要。

凸輪形狀的確定以圓為基礎（稱為“基圓”），再由氣門的開啟角度及關閉角度的1/2決定開啟點及關閉點（凸輪軸的轉速是發動機曲軸轉速的1/2），加上已經確定好的氣門升程，形成凸輪形狀的基本雛形，最后再根據氣門啟閉加速曲線的需求修正凸輪的輪廓。

表3-1所示為兩個不同角度的東南藍瑟1.6L的4G92 SOHC發動機改裝用凸輪A和凸輪B的數據比較。把凸輪進排氣提前和延后的角度再加上一個行程固定的180°，就會得到進排氣總開啟時間，如A凸輪的進氣提前20°、延后58°，再加上180°即得總進氣時間258°，而氣門疊開角度則可由進氣提前和排氣延后的角度相加得到，A凸輪為40°，B凸輪為59°。用這些數據再與原廠的凸輪角度數據相比較，就可大致判斷出凸輪軸的基本性能。

表3-1 凸輪A和凸輪B的數據比較

①1in=2.54cm。

另一項關系氣門工作特性的因素是氣門啟閉加速度曲線。雖然一般的凸輪軸制造廠并不會提供此類資料，但仍可以從凸輪的外形輪廓來作出粗略的判斷。根據凸輪外形及性能特性大致上可分為下列幾種情況。

1）基圓大、凸輪升程短的，其特性是低速運轉時轉矩輸出良好、平順，但高速運轉時則性能表現得較差。這種凸輪軸適合需要平順轉矩輸出的某些賽車。

2）基圓小、凸輪升程長的，其特性是在高速運轉時表現良好但低速運轉時則“軟弱無力”，動力輸出銜接性不良，尤其在怠速時甚至可能產生嚴重抖動，直至高轉速時動力輸出才會劇增。一般來說場地賽車，尤其是在大型跑道上比賽的賽車都會采用此種凸輪軸。

3）基圓大、凸輪升程長和基圓小、凸輪升程短的，性能表現較為中庸，量產型汽車大多采用此種凸輪軸。

22 氣門彈簧及其他配件改裝的技術要點是什么？

氣門彈簧改裝最主要的目的是為了配合改裝凸輪軸后所造成的氣門升程及氣門啟閉加速度曲線的變化，以充分發揮其所欲達到的性能要求。若凸輪軸改變不大或氣門彈簧能基本滿足所需，則改裝氣門彈簧這一項即可省去，但換裝可微調的氣門正時齒輪是不能省略的，這樣才可做到準確的氣門正時調整（歸零）。普通正時齒輪的調整單元不夠精確，無法做到對氣門正時更理想的微調，造成氣門無法在最適當的時刻啟閉，這樣將不能實現改裝凸輪軸的意義。其他如搖臂、氣門套筒等配件如有需要則最好也配合改用強度高、輕量化的改裝部件，以充分應對高轉速的需要并減輕機構的負荷。最后，如果對配氣機構做了大幅度的改裝，還必須考慮燃油供給系統配合的問題，必要的話也需要一并改裝。

案例2豐田銳志汽車的發動機改裝

下面以豐田銳志汽車的發動機改裝為例進行說明。市面所售豐田銳志汽車的V6發動機以2.5L排量的居多，雖然其原裝發動機的動力性能并不差，但是驅動較重的車身，若再進行一些改裝（如更換18in輪輞，配合更寬的輪胎），原裝發動機的動力輸出就顯得有些不夠用了，此時就要對其進行改裝。綜合考慮決定將原裝發動機由5GR-FE升級至3GR-FE，2.5L排量升級至3.0L，改裝后百公里加速時間約快2s，轉矩輸出也增大不少。

根據豐田原廠的5GR和3GR發動機配件拆解圖，可以清楚發現5GR和3GR發動機中缸體部分是相同的，只是發動機內部的配件有細微的區別。圖3-2所示為發動機內部的改裝配件圖（配件均為日本豐田原廠配件）。

圖3-2 發動機內部改裝配件匯總

發動機改裝步驟如下：

1）拆下發動機，更換大散熱器、GREADY分體外置機油冷卻器、CUSCO機油濾清器（俗稱透氣壺）。將發動機周圍的配件拆去，抬出發動機。拆出的發動機如圖3-3所示。

圖3-3 拆出的發動機

2）豐田GR系列的發動機均使用正時鏈條（平時是浸在機油里）。打開氣缸蓋可以看到兩根進排氣凸輪軸由獨立的鏈條帶動，如圖3-4所示。

圖3-4 發動機內部結構

進氣凸輪軸前面的齒輪盤，是擁有豐田專利技術的VVT-i可變氣門（進氣凸輪軸進氣略微提前），如圖3-5所示。

圖3-5 VVT-i可變氣門

從圖3-6可以清楚地看到進氣凸輪軸上的VVT-i裝置，正時鏈條上的彩色部分可以清楚準確地對應好正時標記。

圖3-6 進氣凸輪軸上的VVT-i裝置和正時鏈條

3）拆下凸輪軸，可以看到氣門頂端的滾輪，這樣的設計可以延長凸輪軸的使用壽命，理論上磨損極少，非常耐用（早先的發動機大多是凸輪軸突起部分與氣門挺柱直接摩擦，不耐磨），如圖3-7所示。

圖3-7 氣門頂端的滾輪

4）拆氣門，如圖3-8所示。

圖3-8 拆氣門

5）拆開中缸部分，如果很干燥，則說明發動機的燃燒狀況較好，如圖3-9所示。如果氣門部分也很干燥，則說明發動機運轉很好，如圖3-10所示。

圖3-9 干燥的中缸部分

圖3-10 干燥的氣門部分

必須更換掉如圖3-11所示的5GR原裝曲軸。

6）取出活塞，可以清楚地看到活塞頭部的油環和氣環，如圖3-12所示。

圖3-11 5GR原裝曲軸

圖3-12 活塞頭部的油環和氣環

7）清洗發動機中缸，準備安裝新的配件，如圖3-13所示。

5GR和3GR曲軸僅通過目測很難區別開來，但是注意新舊曲軸的升程是不一樣的，如圖3-14所示。

圖3-13 清洗中缸

圖3-14 5GR與3GR曲軸的對比

新舊連桿的對比如圖3-15所示。

圖3-15 新舊連桿的對比

8）更換全套的軸瓦，如圖3-16所示。軸瓦關系到發動機的工作可靠性和使用壽命，很重要。安裝軸瓦的細節處理要謹慎，需要核對間隙。軸瓦邊緣的處理，包括調整軸瓦蓋螺釘的力矩，必須參照豐田的維修手冊。嚴格調整好間隙和螺釘的力矩，這對于6缸發動機動力輸出的平衡性有很大幫助。

圖3-16 更換全套軸瓦

9）安裝曲軸，如圖3-17所示。曲軸安裝完成后的效果如圖3-18所示。

圖3-17 安裝曲軸

圖3-18 曲軸安裝完成后的效果

10）安裝新活塞，可以清晰地看到活塞上豐田的商標，如圖3-19所示。對比新舊活塞可以看出區別，如圖3-20所示。

圖3-19 安裝新活塞

圖3-20 對比新舊活塞

11）將原裝全新的活塞環安裝在發動機中缸，間隙如圖3-21所示。

圖3-21 全新活塞環安裝在發動機中缸時的間隙

一邊已經安裝好活塞的中缸如圖3-22所示。

圖3-22 一邊已經安裝好活塞的中缸

12）把活塞環安裝到活塞之后，用專用工具把活塞裝入中缸，如圖3-23所示。

圖3-23 把活塞裝入中缸

13）活塞全部安裝完畢后，裝上全新的氣缸墊片，安裝氣缸蓋，如圖3-24所示。

圖3-24 裝上全新氣缸墊片后安裝氣缸蓋

14）將改裝好的發動機裝回車里，如圖3-25所示。

圖3-25 將改裝好的發動機裝回車里

愛車改裝小貼士清潔發動機

汽車行駛一段時間后，通常會泄漏一些冷卻液或潤滑油。塵土很容易就會附著在有油污的表面，這樣會使發動機機體和附件很臟，而這些污物會侵蝕油漆、塑料和橡膠。例如，附著油污的蓄電池會增大接線的電阻，有時會產生漏電，影響蓄電池的使用壽命，所以對發動機的清潔是很有必要的。下面簡單介紹一下清潔發動機的要點。

1）購買專業的發動機清潔劑，使用時注意佩戴手套、眼鏡和口罩，因為這些清潔劑的腐蝕性通常很強。一些家用的去污清潔劑也可以用來清潔發動機，如清潔烤箱的清潔劑。

2）對于一些頑固的油污，可以考慮使用高壓清潔器。這類清潔器通常可以在汽車修理廠和洗車店里找到。通常高壓清潔器噴出的液體壓力高，溫度高，有的還充滿了豐富的泡沫，可以很容易清除發動機上的頑固油污。

3）任何一種清洗方式都難免會產生濕氣，這對點火系統有負面影響。最好的辦法是用塑料袋、保護膜、薄鋁膜或膠帶紙等，將對水汽敏感的器件保護起來。如各種線圈、電線插頭、分電器、汽車的各種報警模塊以及節氣門體等。

4）要等到發動機完全冷卻后再清潔發動機。因為排氣歧管在過熱狀態下突然遇冷可能會炸裂。同時，清潔液遇熱也會很快蒸發，影響清潔效果。