發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙

1、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙是極為重要的技術(shù)參數(shù)。不同車(chē)型的發(fā)動(dòng) 機(jī)，特別是現(xiàn)代強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)，由于其各自的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及其他各種技術(shù) 參數(shù)不同，活塞與氣缸的配缸間隙也不盡相同。不論何種發(fā)動(dòng)機(jī)，其合理的配缸間隙都是同制造廠(chǎng)家根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī) 的特點(diǎn)材質(zhì)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)多次試驗(yàn)而確定的隨車(chē)的使用說(shuō)明己和維修 手冊(cè)，是指導(dǎo)使用和維修的大綱。在未能吃透發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用機(jī) 理之前，不可隨意減小配缸間隙，相反，對(duì)于使用后的發(fā)動(dòng)機(jī)，考慮到 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零部件的變形及其他因素，在大修膛磨氣缸時(shí)，對(duì)于發(fā)動(dòng) 機(jī)制造廠(chǎng)家提供的維修數(shù)據(jù)，（配缸間隙）還應(yīng)選取上偏差，以免由于 未能糾正發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的變形

2、因素引起的位置精度的偏差，導(dǎo)致不易發(fā) 現(xiàn)的偏缸等故障。1發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，材質(zhì)等不同，配缸間隙亦不同。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸必須有一定的配缸間隙，首先是由于活塞與氣 缸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的摩擦副之一，如缸套與活塞及環(huán)組間的摩擦力 小，發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功耗也小，反之，將造成相當(dāng)大的功耗；而且活塞與 氣缸的摩擦表面保持一定的間隙，是考慮活塞裙部的熱變形、彈性變形 及氣缸壁與活塞裙部接觸之間的載荷和速度等的影響，以保證活塞裙部 有足夠的潤(rùn)滑油膜，否則，將導(dǎo)致缸套一活塞環(huán)組的急劇磨損。其次，由于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是由鋁合金制造的，鋁合金的膨脹系 數(shù)稍小一些，但與鑄鐵相比還是有較大的區(qū)別，盡管目前大多采用的硅 鋁合金相對(duì)其他

3、鋁合金的膨脹系數(shù)稍小一些，但與鑄鐵相比還是有較大 的區(qū)別。如果配缸間隙太大，會(huì)引起“敲缸”密封不良（漏氣、竄油）、 動(dòng)力下降；太小，則會(huì)使活塞裙部沒(méi)有膨脹的余地，接觸壓力超過(guò)活塞 和氣缸之間的油膜所能承受的擠壓強(qiáng)度（一般4. 9MPa-9. 8MPa）潤(rùn)滑油 膜將被破壞，引起粘著磨損（拉缸）故障，不同材料的活塞其配缸間隙 亦不相同（表1）。表1不同材料活塞的配缸間隙活塞材料配缸間隙/nmiY 合金 0.001 6DLoEx 合金0.001 4D過(guò)共晶合金0.001 1D注：表中D為氣缸直徑/mm。此外，還由于活塞的特殊結(jié)構(gòu)，不同的發(fā)動(dòng)機(jī)也有不同的配缸間 隙，如桑塔納的活塞材料為ALSi共晶（A

4、112SiCuNiMg）并通過(guò)磷變質(zhì) 處理。以防止出現(xiàn)偏析和粗大晶粒。桑塔納活塞壁靠活塞銷(xiāo)座孔處，鑄 入膨脹系數(shù)很小的鋼圈或鋼片，以阻止裙部的熱膨脹，并在活塞裙部加 工有環(huán)形槽，以便貯存潤(rùn)滑油，用以改善活塞與氣缸的磨合并減少摩擦 損耗。由于桑塔納活塞的特殊結(jié)構(gòu)，從而保證了桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣 缸間隙較小（0.019儷-0. 039mm）而不發(fā)生拉缸。但其維修數(shù)據(jù)一配缸 間隙為 0. 025mm-0. 045mm。根據(jù)減小配缸間的間隙的計(jì)算公式計(jì)算。桑塔納轎車(chē)JV 1.8發(fā) 動(dòng)機(jī)配缸間隙的正確值為0. 024儷-0. 028mm。雖然該值尚在桑塔納轎車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊(cè)提供的修理數(shù)據(jù)中、下偏差圍，

5、但公差圍實(shí)在太?。▋H 為0. 004mm）,對(duì)多數(shù)維修廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，加工難度很大。應(yīng)當(dāng)指出的是，目前我國(guó)的不少車(chē)型是從國(guó)外引進(jìn)開(kāi)發(fā)的，國(guó)不 少?gòu)S家在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)進(jìn)口車(chē)型的活塞時(shí)，沒(méi)有條件在活塞上鑲整體防脹鋼 圈而將其取消（國(guó)外大部分活塞都鑲有整體防脹鋼圈或鋼片），并相應(yīng) 對(duì)整體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)尺寸作合理修正，同時(shí)將其配缸間的間隙相應(yīng)加大（如原聯(lián)的拉達(dá)2105發(fā)動(dòng)機(jī)）以此來(lái)滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求。2配缸間隙對(duì)整機(jī)裝配尺寸和質(zhì)量的影響發(fā)動(dòng)機(jī)是由許多的零部件的組成的，其所有尺寸構(gòu)成尺寸鏈，某 一零件尺寸的變動(dòng)，將會(huì)影響整機(jī)的裝配尺寸的裝配質(zhì)量。如長(zhǎng)安機(jī)器廠(chǎng)生產(chǎn)的462Q型發(fā)動(dòng)機(jī)，為獲得較高的配缸精度， 保證發(fā)動(dòng)機(jī)的缸孔與活

6、塞裙部有良好的貼合面，裝配時(shí)把活塞與缸孔分 組裝配，以保證活塞與氣缸的配合間隙均在0. 04mm-0. 05mm的圍，如表2所示。如按照公式計(jì)算，其最小的配缸間隙僅為0.0186mm-0.0217mm。按此 配缸間隙算出鎮(zhèn)磨氣缸直徑與制造廠(chǎng)分組中缸孔的最小極限尺寸62. 00 5mm相差0. 025mm左右；與最大極限尺寸62. 02mm相差0. 04mm左右。眾 所周知，活塞環(huán)在標(biāo)準(zhǔn)的缸孔的開(kāi)口間隙為0. 15mm-0. 30mmo這樣鎮(zhèn)磨 缸孔相對(duì)小了 0. 025mm-0. 04mm,相應(yīng)圓周亦小了 0. 0785-0. 126mm,如 果碰上開(kāi)口間隙為下偏差的活塞環(huán)裝配進(jìn)缸孔，其開(kāi)口間

7、隙最小的僅為 0. 024mm-0. 0715mm （遠(yuǎn)小于0. 15mm-0. 30mm開(kāi)口間隙的要求）發(fā)動(dòng)機(jī)工 作后，勢(shì)必引起活塞環(huán)卡死在活塞環(huán)槽中，導(dǎo)致活塞環(huán)密封失效，燒機(jī) 油，“熄火滯缸”，嚴(yán)重的發(fā)生拉缸故障。須知目前的氮化鋼質(zhì)環(huán)，由 于其硬質(zhì)層硬度高達(dá)HV 1000-HV 1200,須修整開(kāi)口間隙達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求 時(shí)，用一般的鋰刀難以鋰得動(dòng)，只有用金鋼鋰或水磨砂紙滴上機(jī)油，細(xì) 心修磨，并且要觀(guān)察活塞環(huán)在缸筒中圓周貼合情況，是否漏光等，否則, 必然會(huì)出現(xiàn)上述故障。而且，由于活塞環(huán)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣缸缸徑制造的， 其開(kāi)口間隙，彈力、漏光度等諸多參數(shù)的變化，導(dǎo)致活塞環(huán)使用性能指 標(biāo)下降，甚至失效。更

8、重要的是，462Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與桑塔納有很大的 不同，該活塞的膨脹系數(shù)大，必須留有較大的配缸間隙（維修尺寸為0. 04mm-0. 06mm） 目前，國(guó)汽配市場(chǎng)的狀況還不規(guī)。汽配零件的材質(zhì)、尺寸等難 盡人意，維修廠(chǎng)汽車(chē)零配件的進(jìn)貨渠道又不如制造廠(chǎng)可靠。有不少人購(gòu) 買(mǎi)的活塞直徑偏小，鎮(zhèn)磨氣缸又是根據(jù)活塞編號(hào)對(duì)應(yīng)進(jìn)行鎧磨的，在未 能吃透其在品質(zhì)（包括化學(xué)成份等）貿(mào)然采取減小配缸間隙的作法并非 恰當(dāng)（對(duì)于鑲有防脹鋼片的或鋼圈的特殊結(jié)構(gòu)的活塞，實(shí)際上是減小配 缸間的公差；對(duì)一般的共晶硅鋁合金的活塞，則誤差較大，易產(chǎn)生拉 缸的嚴(yán)重的后果）。所以對(duì)材料不詳?shù)幕钊?，裝配時(shí)必須將活塞加熱到 80-1

9、00 C的狀態(tài)下進(jìn)行，否則，在實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有間隙的 情況。3配缸間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形位精度的影響由于發(fā)動(dòng)機(jī)的使用后會(huì)引起零件的扭曲變形以及裝配質(zhì)量的影 響，如果減小配缸間隙將更直接影響其形位精度。隨著現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化，采用新材料、新工藝新結(jié)構(gòu)，提高了制 造水平和裝配質(zhì)量，大大延長(zhǎng)了車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，如進(jìn)口柴油車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)的大修間隔里程達(dá)50萬(wàn)km以上，汽油機(jī)大修間隔里程也達(dá)30 萬(wàn)km以上。但經(jīng)過(guò)大修的發(fā)動(dòng)機(jī)，盡管裝用原廠(chǎng)同一品牌純正零部件, 發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命也大為縮短，一般不超過(guò)20萬(wàn)km,僅為原車(chē)的20%- 30%。究其原因，是使用后的氣缸體、曲軸、連桿等的彎曲、偏缸等難 以校正的恢

10、復(fù)到原有精度，氣缸鎧磨質(zhì)量難達(dá)到原廠(chǎng)的加工精度要求； 磨合質(zhì)量差或受條件限制無(wú)磨合設(shè)備；裝配質(zhì)量難達(dá)制造廠(chǎng)的水平（包 括清潔度，各緊固件的擰緊力矩）等。在多年的實(shí)踐中，我們根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用的技術(shù)狀況、年限（可 估算其變形量）以及季節(jié)氣溫不同，較新發(fā)動(dòng)機(jī)，在夏季時(shí)配缸間隙取 小一些（下偏差）；冬季時(shí)取大一些（上偏差）。并且在裝配時(shí)，嚴(yán)格 按照廠(chǎng)家提供的維修數(shù)據(jù)，檢測(cè)活塞環(huán)的開(kāi)口間隙和側(cè)隙，避免發(fā)動(dòng)機(jī) 工作后，由于活塞環(huán)開(kāi)口間隙和側(cè)隙過(guò)小，導(dǎo)致端口頂死或活塞環(huán)卡死 在環(huán)槽中，引起擦傷，“拉缸”等惡性故障發(fā)生。微型車(chē)、轎車(chē)的發(fā)動(dòng) 機(jī)經(jīng)過(guò)這樣維修后，活塞環(huán)的使用壽命大大延長(zhǎng)了，多在8萬(wàn)km-10萬(wàn) km以上。應(yīng)當(dāng)指出，發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況和整體質(zhì)量不僅取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的 結(jié)構(gòu)參數(shù)、零件的材質(zhì)及加工精度，而且還取決于裝配質(zhì)量等。而裝配 間隙是保證裝配質(zhì)量的重要因素之一，其中包括活塞和缸孔的裝配間 隙，直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、質(zhì)量及壽命，在未能吃透其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、 使用機(jī)理之前，切不可隨意減小或變更發(fā)動(dòng)機(jī)活