汽車發(fā)動機機械系統(tǒng)檢修

汽車發(fā)動機機械系統(tǒng)檢修工程一發(fā)動機總體結構

【知識要求】

掌握發(fā)動機作用、常用術語

掌握四沖程發(fā)動機工作原理。

掌握發(fā)動機編號規(guī)那么和總體構造

了解二沖程發(fā)動機工作原理。

【能力要求】

認識發(fā)動機總體結構。

學會選用汽車常見拆裝工具

一、相關知識發(fā)動機是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器，現(xiàn)代汽車發(fā)動機主要采用的是內燃機，它是將燃料在氣缸內部燃燒產生的熱能直接轉化成機械能的動力機械。圖1-1為單缸四沖程汽油機的簡單結構示意圖，圖1-2為單缸四沖程柴油機的簡單結構示意圖。

1．發(fā)動機常用術語

〔1〕上止點

〔2〕下止點

〔3〕活塞行程〔S〕

〔4〕曲柄半徑〔R〕

〔5〕氣缸工作容積〔Vh〕

〔6〕發(fā)動機工作容積〔VL〕

〔7〕燃燒室容積〔Vc〕

〔8〕氣缸總容積〔Va〕

〔9〕壓縮比〔ε〕

〔一〕發(fā)動機常用術語和根本的工作原理

圖1-3發(fā)動機根本術語示意圖2．四沖程發(fā)動機的工作原理

〔1〕四沖程汽油機的工作原理

四沖程汽油機的工作循環(huán)由進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程組成。如圖1-4為單缸四沖程汽油機工作循環(huán)示意圖。

圖1-4單缸四沖程汽油機工作循環(huán)示意圖

①進氣沖程。②壓縮沖程。③做功沖程。④排氣沖程。

四沖程汽油發(fā)動機示功圖如圖1-5所示。〔2〕四沖程柴油機的簡單工作原理

①進氣沖程。進氣沖程不同于汽油機的是進入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。由沖程殘留的廢氣溫度也比汽油機低，進氣沖程終了的壓力約為0.075MPa~0.095MPa，溫度約為320K~350K。②壓縮沖程。壓縮沖程不同于汽油機的是壓縮純空氣，由于柴油的壓縮比大，約為16~22，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高，壓力可達3MPa~5MPa，溫度可達800K~1000K。③做功沖程。此沖程與汽油機有很大差異，壓縮沖程末，噴油泵將高壓柴油經噴油器呈霧狀噴入氣缸內的高溫高壓空氣中，被迅速汽化并與空氣形成混合氣，由于此時氣缸內的溫度遠高于柴油的自燃溫度〔約500K左右〕，柴油混合氣便立即自行著火燃燒，且此后一段時間內邊噴油邊燃燒，氣缸內壓力和溫度急劇升高，推動活塞下行做功④排氣沖程。此沖程與汽油機根本相同。排氣沖程終了時的氣缸壓力約為0.105MPa~0.125MPa。溫度約為800K~1000K。

〔二〕發(fā)動機主要性能指標和工作特性

1．發(fā)動機的主要性能指標

發(fā)動機的性能指標用來表征發(fā)動機的性能特點，并作為評價各類發(fā)動機性能優(yōu)劣的依據(jù)。發(fā)動機的性能指標主要有：動力性指標、經濟性指標、環(huán)境指標、可靠性指標和耐久性指標。

〔1〕動力性指標

動力性指標是表征發(fā)動機做功能力大小的指標，一般用發(fā)動機的有效轉矩、有效功率、發(fā)動機轉速等作為評價指標。

①有效轉矩Me。轉矩是指發(fā)動機運轉時由曲軸輸出給傳動系的有效旋轉力矩。

②有效功率Pe。有效功率是指發(fā)動機運轉時由曲軸輸出的功率。其值可以由發(fā)動機測功機實際測得。

Me和Pe是有效動力性指標，用來衡量發(fā)動機動力性大小。Me和Pe之間有如下關系

式中：n——發(fā)動機轉速〔r/min〕。

Pe的單位是KW。

③轉速n：指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數(shù)，單位為r/min。發(fā)動機產品銘牌上標明的功率及相應轉速稱為額定功率和額定轉速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應能在額定工況下連續(xù)運行300～1000小時。

〔2〕經濟性指標

發(fā)動機經濟性指標一般用有效燃油消耗率ge表示。發(fā)動機每輸出1KW·h的有效功所消耗的燃油量(以g為單位)稱為有效燃油消耗率.

式中：GT——發(fā)動機工作每小時耗油量〔kg/h〕。

〔3〕環(huán)境指標環(huán)境指標主要指發(fā)動機排氣品質和噪聲水平。由于它關系到人類的健康及其賴以生存的環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴格的控制法規(guī)，以期削減發(fā)動機排氣和噪聲對環(huán)境的污染。當前，排放指標和噪聲水平已成為發(fā)動機的重要性能指標。

排放指標主要是指從發(fā)動機油箱、曲軸箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。對汽油機來說主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)含量；對柴油機來說主要是廢氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)含量。

噪聲是指對人的健康造成不良影響及對學習、工作和休息等正?；顒影l(fā)生干擾的聲音。由于汽車是城市中的主要噪聲源之一，而發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，因此控制發(fā)動機的噪聲就顯得十分重要。如我國的噪聲標準(GB/T18697—2002)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于79dB(A)。

〔4〕可靠性指標和耐久性指標

可靠性指標是表征發(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內，正常持續(xù)工作能力的指標?？煽啃杂卸喾N評價方法，如首次故障行駛里程、平均故障間隔里程等。耐久性指標是指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。

2．發(fā)動機的特性

發(fā)動機有效性能指標隨調整情況和使用工況而變化的關系稱為發(fā)動機特性，通常用曲線表示它們之間的關系，這條曲線稱為特性曲線。其中，有效性能指標隨調整情況而變化的關系，稱為調整特性，如汽油機的燃料調整特性、點火提前角調整特性、柴油機的噴油提前角調整特性等；隨使用工況而變化的關系稱為使用特性，如速度特性、負荷特性等。

通過對特性曲線的分析，可以評價發(fā)動機在不同工況下的動力性、經濟性及其他運轉性能，為合理選擇、有效利用發(fā)動機以及評價發(fā)動機維修后質量好壞提供依據(jù)。這里，介紹應用較多的發(fā)動機的速度和負荷兩個使用特性。

〔1〕速度特性

在節(jié)氣門開度〔或噴油泵供油拉桿位置〕一定的條件下，發(fā)動機的有效功率Pe、有效轉矩Me、有效耗油率ge隨發(fā)動機轉速變化的規(guī)律，稱為發(fā)動機速度特性。節(jié)氣門開度最大時〔或噴油泵供油拉桿在標定功率的循環(huán)供油量位置時〕測得的速度特性稱為外特性；局部開度時〔或噴油泵供油拉桿所處位置供油量小于標定功率的循環(huán)供油量位置時〕測得的速度特性稱為局部特性。如圖1-6為某發(fā)動機的外特性曲線圖，圖1-7為2.0TSI發(fā)動機外特性曲線圖1-6某發(fā)動機的外特性曲線圖圖1-72.0TSI發(fā)動機的外特性曲線圖

〔2〕負荷特性

發(fā)動機轉速一定，逐漸改變節(jié)氣門開度〔或改變噴油泵供油拉桿位置〕，發(fā)動機每小時耗油量GT、有效耗油率ge隨有效功率Pe〔或有效轉矩Me〕變化而變化的關系，稱為發(fā)動機負荷特性。負荷特性可用來評定不同轉速及不同負荷下發(fā)動機的經濟性。如圖1-8為汽油發(fā)動機負荷特性曲線圖，圖1-9為6135Q柴油機負荷特性曲線圖。

圖1-8發(fā)動機機負荷特性曲線圖

圖1-96135Q柴油機負荷特性曲線圖

〔3〕萬有特性

汽車發(fā)動機的轉速和負荷變化范圍很廣，要全面評價發(fā)動機性能，用速度特性和負荷特性很不方便，通常根據(jù)負荷特性曲線組經過轉換畫出多參數(shù)特性圖，即萬有特性圖。利用萬有特性圖可以方便查出發(fā)動機各種工況下的性能指標。

以轉速為橫坐標，以扭矩或平均有效壓力為縱坐標，畫出許多等油耗曲線和等功率曲線，就是發(fā)動機萬有特性圖。如圖1-10所示。

圖1-10萬有特性曲線圖〔三〕發(fā)動機的總體結構

現(xiàn)代汽車發(fā)動機是一部由許多機構和系統(tǒng)組成的復雜機器，其結構形式多種多樣。例如，現(xiàn)今最廣泛使用的采用汽油和柴油作為燃料的往復活塞式發(fā)動機，其具體構造也千差萬別，但由于根本工作原理相同，所以其根本結構也就大同小異。汽油機通常由曲柄連桿、配氣兩大機構和燃料供給、潤滑、冷卻、點火、起動五大系統(tǒng)組成，柴油機通常由兩大機構和四大系統(tǒng)組成〔無點火系〕。

1．曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是由機體、活塞連桿組和曲軸飛輪組三局部組成的，其作用是將燃料燃燒所產生的熱能，經機構由活塞的直線往復運動轉變?yōu)榍S旋轉運動而對外輸出動力。機體還是發(fā)動機各個機構、各個系統(tǒng)和一些其他部件的安裝根底，并且機體許多局部還是配氣機構、燃料供給系、冷卻系和潤滑系的組成局部。

2．配氣機構

配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。

3．燃料供給系

汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。

4．冷卻系

冷卻系有水冷式和風冷式兩種，現(xiàn)代汽車一般都采用水冷式。水冷式由水泵、散熱器、風扇、分水管、節(jié)溫器和水套〔在機體內〕等組成，其作用是利用冷卻水冷卻高溫零件，并通過散熱器將熱量散發(fā)到大氣中去，從而保證發(fā)動機在正常溫度狀態(tài)工作。

5．潤滑系

潤滑系的功用是向作相對運動的零件外表輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件外表進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。

6．點火系

汽油機傳統(tǒng)點火系由電源〔蓄電池和發(fā)電機〕、點火線圈、分電器和火花塞等組成，其作用是按一定時刻向氣缸內提供電火花以點燃缸內的可燃混合氣。

7．起動系

起動系由起動機和起動繼電器組成，其作用是帶動飛輪旋轉以獲得必要的動能和起動轉速，使靜止的發(fā)動機起動并轉入自行運轉狀態(tài)。

圖1-11

一汽奧迪100型轎車發(fā)動機總體構造

〔四〕國產內燃機型號編制規(guī)那么

1．內燃機的名稱和型號

內燃機名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機、柴油機、煤氣機等。

內燃機型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。

內燃機型號由以下四局部組成：

首部：為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據(jù)需要自選相應字母表示，但需主管部門核準。

中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。后部：結構特征和用途特征符號，以字母表示。

后部：結構特征和用途特征符號，見下表。

尾部：區(qū)分符號。同一系列產品因改進等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當符號表示。

2.內燃機型號的排列順序及符號所代表的意義

3.型號編制舉例

(1)汽油機

1E65F：表示單缸，二沖程，缸徑65mm，風冷通用型

4100Q：表示四缸，四沖程，缸徑100mm，水冷車用

4100Q-4：表示四缸，四沖程，缸徑100mm，水冷車用，第四種變型產品

CA6102：表示六缸，四沖程，缸徑102mm，水冷通用型，CA表示系列符號

8V100：表示八缸，四沖程、缸徑100mm，V型，水冷通用型

TJ376Q：表示三缸，四沖程，缸徑76mm，水冷車用，TJ表示系列符號

CA488：表示四缸，四沖程，缸徑88mm，水冷通用型，CA表示系列符號

(2)柴油機

195：表示單缸，四沖程，缸徑95mm，水冷通用型

165F：表示單缸，四沖程，缸徑65mm，風冷通用型

495Q：表示四缸，四沖程，缸徑95mm，水冷車用

6135Q：表示六缸，四沖程，缸徑135mm，水冷車用

X4105：表示四缸，四沖程，缸徑105mm，水冷通用型，X表示系列代號

工程實施

(一)工程實施環(huán)境

工程實施前應準備好如下車輛、總成、工具、量具、儀表、耗材等。

(1)典型車輛。

(2)典型四沖程汽油發(fā)動機。

(3)典型四沖程柴油發(fā)動機。

(4)發(fā)動機拆裝專用工具、常用工具。

(二)工程實施步驟

1．認識發(fā)動機總成

〔1〕觀察解剖發(fā)動機或透明發(fā)動機模型在運轉時發(fā)動機各組成局部之間的連接關系和相互運動關系的觀察。

〔2〕觀察完整發(fā)動機總成，了解外露零部件名稱。

2．分解發(fā)動機總成

〔1〕拆卸發(fā)動機外附件

〔2〕拆卸排氣歧管

〔3〕拆卸噴油器及燃油總管

〔4〕拆卸分電器、點火器、高壓線等。

〔5〕拆卸進氣歧管

〔6〕拆卸機油濾清器

〔7〕拆卸正時齒輪蓋及相應件

〔8〕拆卸配氣機構驅動齒輪

〔9〕拆卸氣門室蓋及配氣機構驅動組部件

〔10〕拆卸氣缸蓋

〔11〕拆卸氣門組零部件

〔12〕拆卸油底殼

〔13〕拆卸機油泵

〔14〕拆卸活塞連桿組零部件

〔15〕拆卸曲軸

〔16〕了解發(fā)動機各零部件

3．組裝發(fā)動機總成

按照與分解相反的順序組裝發(fā)動機總成。

拓展知識

〔一〕二沖程汽油機工作原理

二沖程汽油機的工作循環(huán)也是由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過程組成，但它是在曲軸旋轉一圈(360°)，活塞上下往復運動的兩個沖程內完成的。因此，二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機工作原理不同，結構也不一樣。

圖1-12二沖程汽油機的工作循環(huán)

〔二〕二沖程柴油機的工作原理

二沖程柴油機和二沖程汽油機工作類似，所不同的是，柴油機進入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二沖程柴油機工作過程如下：

圖1-13二沖程柴油機的工作循環(huán)

〔三〕二沖程發(fā)動機的特點

1．由于進排氣過程幾乎是完全重疊進行的，所以在換氣過程中有混合氣損失和廢氣難以排凈的缺點，經濟性較差，柴油機由于進入的是純空氣，因此沒有混合氣損失。

2．完成一個工作循環(huán)，曲軸只轉一周，當與四沖程發(fā)動機轉速相等時，其做功次數(shù)比四沖程多一倍。因此，運轉平穩(wěn)，與同排量四沖程發(fā)動機比較在理論上發(fā)出功率應是四沖程發(fā)動機的兩倍，但由于換氣時的混合氣損失實際是1.5倍~1.6倍。

3．二沖程汽油機在摩托車上應用較多，二沖程柴油機由于沒有混合氣損失，經濟性比二沖程汽油機要好，在一些中型汽車上也有采用。

小結

本工程通過對發(fā)動機的拆卸與裝配，對發(fā)動機總體結構、組成及各機構和系統(tǒng)的零部件有一個初步認識。并通過相關知識的學習，掌握有關發(fā)動機的根本知識、工作原理和性能指標，了解發(fā)動機性能曲線，為今后的學習打下良好的根底。習題及實操題

1．發(fā)動機根本術語有哪些？

2．四沖程發(fā)動機有哪些特點？

3．發(fā)動機動力性指標有哪些？？

4．國產發(fā)動機怎樣編號？

5．實操題：發(fā)動機總成認識：發(fā)動機臺架、常用工具。記錄結果。

發(fā)動機型號使用工具、量具等記錄主要拆卸步驟：發(fā)動機組成：教師點評：優(yōu)點：缺乏：工程二機體組的檢修

【知識要求】

掌握機體組零件作用、結構。

了解機體組零件的工作條件、要求和材料。

了解機體組零件的損傷型式和原因。

掌握氣缸的磨損規(guī)律及修理方法。

【能力要求】

能夠對氣缸蓋進行檢驗。

能夠對氣缸直徑、圓度、圓柱度進行檢驗。

能夠根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算修理尺寸。

一、相關知識

〔一〕概述

1．曲柄連桿機構的功用

曲柄連桿機構的功用是：把燃氣作用在活塞頂上的力轉變?yōu)榍S的轉矩，以向工作機械輸出機械能。

2．曲柄連桿機構的組成

曲柄連桿機構由以下三局部組成：

〔1〕機體組主要包括氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套、氣缸襯墊、油底殼等機件。

〔2〕活塞連桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等機件。

〔3〕曲軸飛輪組主要包括曲軸、飛輪、扭轉減振器等機件。

曲柄連桿機構中局部主要零件如圖2-1所示。

圖2-1活塞連桿及曲軸飛輪組的組成

3．曲柄連桿機構的工作條件

高溫、高壓、高速和化學腐蝕。

4．曲柄連桿機構的運動及受力

1〕曲柄連桿機構的運動

曲柄連桿機構的運動特點如下：

〔1〕曲軸雖然作勻速運動，而活塞的速度卻是不均勻的?；钊麖纳现裹c向下止點運動和從下止點向上止點運動的約前半個行程是加速，后半個行程是減速。

〔2〕由于活塞運動速度的變化，導致其加速度的變化，在速度為零處的加速度最大，而速度最大處的加速度等于零。

2〕曲柄連桿機構受力分析

〔1〕氣體作用力

a)b)

圖2-4氣體壓力作用情況示意圖

a〕作功行程；b〕壓縮行程

〔2〕往復慣性力與離心力

圖2-5往復慣性力和離心力作用情況示意圖

a〕活塞在上半行程時的慣性力；b〕活塞在下半行程時的慣性力

〔3〕摩擦力〔二〕氣缸體與曲軸箱的結構

1．氣缸體根本結構與功用

圖2-6水冷發(fā)動機的氣缸體和氣缸蓋圖2-7風冷發(fā)動機的氣缸體和1-氣缸；2-水套；3-氣缸蓋；氣缸蓋

4-燃燒室；5-氣缸墊1-氣缸體；2-氣缸蓋；3-散熱片

2．曲軸箱的形式

根據(jù)其具體結構型式，曲軸箱可分為三種：平分式、龍門式和隧道式，如圖2-8所示。

圖2-8曲軸箱的根本結構形式

a〕平分式；b〕龍門式；c〕隧道式

3．氣缸與氣缸套

汽車發(fā)動機氣缸排列型式根本上有三種：單列式〔直列式〕、V型和對置式〔圖2-10〕。

氣缸套有兩種結構〔圖2-11〕：干式氣缸套〔圖2-11a~c〕，濕式氣缸套〔圖2-11d~h〕

圖2-10多缸發(fā)動機氣缸排列型式

a〕單列式〔直列式〕；b〕V型式；c〕對置式圖2-11氣缸套

1-氣缸壁；2-氣缸冷卻水套壁；3-冷卻水套；4-上置半節(jié)缸套；5-干式缸套；6-可卸式干缸套；7-可卸式濕缸套；8-橡膠密封圈；9-銅密封圈

〔三〕氣缸蓋的結構

1．功用

氣缸蓋的主要功用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。

2．材料

氣缸蓋一般都采用灰鑄鐵、合金鑄鐵、鋁合金材料，

3．類型

單體氣缸蓋；塊狀氣缸蓋；整體氣缸蓋。

4．結構

圖2-12上海桑塔納轎車發(fā)動機的氣缸蓋

1-氣缸蓋；2-氣缸墊；3-機油反射罩；4-氣缸蓋罩；5-壓條；6-氣門罩墊；7-加油蓋5．汽油機燃燒室結構形式

汽油機常用燃燒室形狀有以下三種。

〔1〕楔形燃燒室

〔2〕盆形燃燒室

〔3〕半球形燃燒室

圖2-13汽油機的燃燒室形狀

a〕楔形燃燒室；b〕盆形燃燒室；c〕半球形燃燒室

除了以上典型結構燃燒室以外，一些現(xiàn)代新型發(fā)動機采用了均質稀混合氣的燃燒室〔圖2-14、2-15、2-16〕或分層給氣式燃燒室〔圖2-17、2-18〕。

圖2-14火球高壓縮比燃燒室圖2-15碗形燃燒室圖2-16緊湊型燃燒室

圖2-17德士古公司TCCS燃燒室圖2-18本田公司CVCC燃燒室6．柴油機燃燒室結構形式

1〕直噴式燃燒室

圖2-19直噴式燃燒室

a〕回轉體燃燒室凹坑；b〕四角形燃燒室凹坑；

c〕四角圓弧形燃燒室凹坑；d〕花瓣形燃燒室凹坑

1-燃油噴注；2-燃燒室凹坑；3-噴油器；4-活塞；5-空氣渦流

2〕分隔式

圖2-20分隔式燃燒室

a〕渦流燃燒室；b〕預燃燃燒室

1-電熱塞；2-噴油器；3-燃油噴注；4-通道；

5-主燃燒室；6-渦流室；7-預燃室

〔四〕氣缸墊的結構

1．功用

氣缸墊的主要功用是保證氣缸體與氣缸蓋結合面間的密封，防止漏氣、漏水、漏油。

2．結構

目前汽車發(fā)動機采用的氣缸墊大致有以下結構：

〔1〕金屬-石棉氣缸墊，如圖2-21a〕、b〕所示。

〔2〕在石棉中心用編織的鋼絲網〔圖2-21c〕或有孔鋼板〔沖有帶毛刺小孔的鋼板〕〔圖2-21d〕為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊。

〔3〕采用膨脹石墨作為襯墊的材料。

〔4〕采用實心的金屬片作為氣缸墊。如圖2-21e〕所示的鋼板襯墊。

〔5〕加強型無石棉氣缸墊結構〔如圖2-21f〕，

圖2-21氣缸墊的結構

a)、b)、c)、d)金屬-石棉板；e)沖壓鋼板；f)無石棉氣缸墊

3．安裝注意

安裝氣缸墊時，應注意安裝方向。一般是襯墊卷邊的一面朝向易修整的接觸面或硬平面。如氣缸蓋和氣缸體同為鑄鐵時，卷邊應朝向氣缸蓋〔易修整〕；而氣缸蓋為鋁合金，氣缸體為鑄鐵時，卷邊應朝向氣缸體。也可根據(jù)標記或文字要求進行安裝，如襯墊上的文字標記“TOP〞“OPEN〞表示朝上，“FRONT〞表示朝前。

〔五〕油底殼

1．功用

油底殼的主要功用是貯存機油并封閉曲軸箱。

2．結構

一般采用薄鋼板沖壓而成〔圖2-22〕。

圖2-22油底殼

a)薄鋼板油底殼；b)輕金屬油底殼

二、工程實施

(一)工程實施環(huán)境

工程實施前應準備好如下車輛、總成、工具、量具、儀表、耗材等。

〔1〕典型車輛

〔2〕發(fā)動機總成

〔3〕常用工具箱、檢測平臺

〔4〕游標卡尺、內徑百分表、外徑千分尺

(二)工程實施步驟

1．氣缸體的檢查與修理

1〕氣缸磨損的檢驗與修理

〔1〕氣缸磨損規(guī)律

磨損特點見圖2-23和圖2-24。

圖2-24氣缸斷面上的磨損

圖2-23氣缸軸線方向的磨損

1-縱向；2-橫向〔2〕氣缸磨損的原因分析

氣缸的最大磨損位置通常處在第一道活塞環(huán)上止點稍下的部位，其原因很多，首先是由于活塞環(huán)換向，運動速度幾乎為零，環(huán)的布油能力最差，潤滑能力弱；其次，因爆發(fā)燃燒的壓力、溫度最高，可燃混合氣燃燒產生的酸性氧化物生成的礦物酸最多，附著在氣缸壁上不但不能被油膜完全覆蓋，甚至破壞缸壁上的潤滑油膜，在這個部位上，腐蝕磨損嚴重；第三，進氣流對缸壁局部的冷卻以及未霧化的燃油顆粒對局部缸壁上潤滑油膜的破壞，強化了局部缸壁的“冷激〞效應；第四，進氣中的灰塵在此處缸壁上的附著量較多，不但能加劇此處的腐蝕磨損，也加劇了此處的磨料磨損；第五，活塞在此處所承受的側向力大，活塞環(huán)的背壓最大，容易破壞缸壁上的潤滑油膜，加劇此部位的粘著磨損。所以，第一活塞環(huán)上止點稍下，對應的缸壁上磨損量最大。但是，曲軸軸向間隙過大、活塞偏缸、缸體變形等故障就會改變氣缸的磨損規(guī)律，使最大磨損出現(xiàn)在氣缸中部或下部。

〔3〕氣缸磨損的檢驗

①清潔氣缸內壁

②用游標卡尺測量氣缸直徑，獲得標準尺寸。

③安裝百分表，使百分表指針有0.5～1mm移動量，外表與測量桿垂直。

④選擇與缸徑適宜的測量桿；校準測量桿〔或調整墊圈〕，使量缸表測量端總長比缸徑大1mm左右即可。

⑤量缸表的零校準

⑥確定測量位置。

⑦氣缸缸徑測量：如圖2-25所示。

⑧計算圓度誤差和圓柱度誤差：

氣缸圓度公差：汽油機為0.05mm，柴油機為0.065mm。

圓柱度公差：汽油機為0.175mm，柴油機為0.25mm。

圖2-25量缸表測量法圖2-26氣缸磨損的測量部位

〔4〕氣缸磨損的修理

氣缸磨損后，通常采用機械加工方法修復，即修理尺寸法和鑲套修復法。

①修理尺寸法

式中：

—鏜削后氣缸修理尺寸的級數(shù)；

—鏜削前氣缸的最大直徑，mm；

—原廠規(guī)定氣缸的標準直徑，mm；

—氣缸的鏜磨余量，一般取0.13~0.20mm；

—修理尺寸級差，mm。

在鏜缸前確定氣缸的修理尺寸，根據(jù)氣缸的修理尺寸選配好相應修理尺寸的活塞。而在鏜磨氣缸中，又是以選配的活塞直徑確定氣缸鏜削和珩磨后的實際尺寸，那么，氣缸鏜削后的直徑應等于活塞裙部的最大直徑加上活塞的配缸間隙再減去氣缸的珩磨余量。

②鑲套修復法

氣缸套磨損超過最大修理尺寸或薄壁氣缸套磨損逾限、氣缸套裂紋以及氣缸套與承孔配合松曠，產生漏水等故障，都必須用鑲套修復法來更換氣缸套。更換氣缸套應先檢修承孔，然后鑲裝新氣缸套。

〔5〕提高氣缸使用壽命的措施

①在結構材料方面，用耐磨、耐蝕、抗穴蝕能力強的材料。從減振、防振著手，在結構上采用不等厚的缸套及合理的間距等，以減少濕式缸套的穴蝕。

②在維修方面，研究改善氣缸體“整形修理〞工藝，提高氣缸體主要要素的形狀與位置精度；氣缸經過鏜磨加工后，應有合理的外表粗糙度，有利于配合副的磨合和潤滑油膜的形成；應用激光淬火工藝進行氣缸外表強化，以大大降低氣缸的磨損率；嚴格按技術要求檢驗氣缸、活塞、連桿等，保證活塞連桿組的正確安裝位置和配合間隙；制定科學的磨合標準，提高氣缸抗綜合磨損的能力。

③在使用方面，應正確選擇和使用潤滑油，加強“三濾〞，做好車輛的日常維護；保證發(fā)動機的正確工作溫度；正確合理的駕駛操作。

2〕氣缸上平面變形的檢驗與修理

氣缸平面度的檢驗，多采用刀口尺和厚薄規(guī)來進行。如圖2-29所示。

圖2-29氣缸平面度的檢測

1-刀口尺；2-塞尺〔厚薄規(guī)〕；3-缸體上平面

氣缸上平面的平面度可通過鏟削或磨削加工進行修理。

2．氣缸蓋的檢驗與修理

〔1〕氣缸蓋裂損的檢驗與修理

氣缸蓋裂紋的檢查，通常采用水壓試驗，如圖2-30所示。

圖2-30氣缸蓋的水壓試驗

對應力大的部位的裂紋采取加熱減應焊進行修理，對水套及其應力小的部位的裂紋可以采用膠粘修復。

〔2〕氣缸蓋平面變形的檢驗與修理

氣缸蓋平面度的檢測，多采用刀口尺和厚薄規(guī)來進行，方法同氣缸體上平面的檢測。

氣缸蓋下平面的平面度可通過鏟削或磨削加工進行修理。

〔3〕去除燃燒室積炭

去除積炭通常用機械和化學方法，或兩者并用。

a〕機械方法去除積炭

圖2-31清理環(huán)槽積炭

b〕化學方法去除積炭

〔4〕氣缸蓋的拆裝

氣缸蓋的拆裝本卷須知：

a〕氣缸蓋螺栓的擰緊力矩。

b〕氣缸蓋螺栓的拆裝順序。

圖2-32氣缸蓋螺栓擰緊順序

3．氣缸墊的檢驗

氣缸墊的常見損傷是燒蝕擊穿，其原因主要是氣缸蓋和氣缸體接合平面不平或氣缸蓋螺栓擰緊力矩缺乏、

或氣缸墊質量不好所致。氣缸墊燒蝕擊穿部位一般在水孔或燃燒室孔周圍，會導致發(fā)動機漏氣或冷卻水進入機油中。氣缸墊主要通過目視檢驗，要求無燒蝕擊穿，無銹蝕、無折皺。損壞的缸墊只能更換，不需修理。發(fā)動機大修時，缸墊無論好壞均要換新。

三、拓展知識

〔一〕氣缸鏜削工藝

1.鏜缸設備

汽車維修行業(yè)常用的鏜缸設備有T716型單柱金剛鏜床和T8011型移動式鏜磨缸機。單柱金剛鏜床具有剛度好、加工精度和生產率高等特點，T8011型移動式鏜磨缸機雖然加工精度較為遜色，但投資少，一機多用，常用于小型維修單位。

1〕T716型單柱金鋼鏜床

T716型單柱金剛鏜床俗稱“立式鏜缸機〞，如圖2-33所示，由床身、鏜架、工作臺、變速箱、傳動系統(tǒng)和操縱機構等局部組成。

圖2-33T716單柱金剛鏜床

1-主動軸；2-中間軸；3-輸出軸；4-進給傳動軸；5-進給輸出軸；6-垂直傳動軸；7-主軸；8-離合器；9-進給絲杠；10-手動進給輪；11-進給離合器

2〕T8011移動式鏜磨缸機

T8011移動式鏜磨缸機由鏜缸和珩磨氣缸兩局部組成，如圖2-34所示，可完成氣缸鏜削和珩磨兩項加工。

圖2-34T8011鏜磨缸機

1-變速手輪；2-鏜桿升降手柄；3-自動進給離合器；4-磨刀砂輪；5-中心定位手輪；6、7-磨缸行程調節(jié)螺釘；8-加油孔；9-冷卻液泵；10-磨缸離合手輪；11-磨缸鎖緊螺釘；12-行程刻度盤；13-夾緊扳手；14-中心定位桿

2.鏜缸工藝基準

新選修理工藝基準的原那么有三條：新選基準變形量應最??；原加工精度高；符合基準統(tǒng)一的原那么，不但與相關要素的修理基準統(tǒng)一，還應盡可能的與相配合零件的修理基準相統(tǒng)一，通過減小裝配的積累誤差來提高發(fā)動機的修理質量。鏜削氣缸通常以缸體下平面為基準。

在單柱金剛鏜床上鏜缸，即以缸體下平面為基準，其加工精度高，缸體下平面變形較小，鏜后氣缸軸線的垂直度誤差較低。

3.刀具材料與切削用量

氣缸硬度為HB180~230，粗鏜采用TG6、YG8硬質合金刀具，精鏜采用YJ2或YJ3硬質合金刀具，切削速度取125~150m/min；氣缸硬度為HB363~444，宜采用YG2或YG3硬質合金刀具，切削速度取50~75m/min。

切削深度粗鏜第一刀一般不小于0.05mm，因為氣缸在工作中有時會形成外表硬層，假設切削深度過小，刀尖容易磨耗，合理的切入深度以氣缸外表無殘留黑皮為宜。最后一刀切入深度也以0.05mm為宜，過大或過小都會影響其外表粗糙度。

走刀量一般為0.12~0.20mm/r。

鏜削后應留有0.03~0.05mm的珩磨余量。

氣缸一律采用同心法鏜削。

〔二〕氣缸磨削工藝

1.磨削設備

汽車維修行業(yè)常用的珩磨設備是M4215立式珩磨機，如圖2-35所示，它由立柱、底座與工作臺6、變速箱2、主軸與漲縮機構1、操縱機構7、液壓傳動系統(tǒng)4、冷卻系統(tǒng)5、磨頭、連桿以及電器設備8等組成。

圖2-35M4215立式珩磨機

1-主軸與漲縮機構；2-變速箱；3-磨頭與連桿；4-液壓傳動系統(tǒng)；5-冷卻系統(tǒng)；6-立柱、底座與工作臺；7-操縱機構；8-電器設備

2.網紋磨削法

所謂網紋磨削法是指合理地選擇珩磨頭的往復運動與圓周運動的速度比，以便珩磨后的氣缸外表上的磨紋成為深約0.007~0.01mm、夾角約為50°~60°的網紋磨痕〔圖2-36〕。

3.磨頭用砂條

進行網紋磨削，砂條的粒度不宜過細。

砂條與砂條座用明礬或膠粘固定，砂條安裝在珩磨頭上后，應對外圓進行修整，使磨頭砂條的圓柱度誤差小于0.10mm。

圖2-364.砂條的切削壓力

砂條的切削壓力通過珩磨頭上的調整盤〔圖2-37〕進行調整，珩磨鑄鐵氣缸，砂條的切削壓力粗磨為0.5~1.47MPa，精磨為0.3~1.47MPa。

圖2-37珩磨頭

1-連接桿；2-砂條；3-調整盤；4-接頭座；5、7-箍箕；6-砂條導片

5.珩磨頭往復行程

氣缸的圓柱度誤差在很大程度上取決于珩磨頭的往復行程，M4215立式珩磨機有磨頭行程調節(jié)機構。珩磨頭往復行程與砂條長度有關，應先按氣缸深度選擇相應砂條的長度。

式中：

—砂條長度，mm；

—氣缸深度，mm；

—砂條接頭間隔，取30~40mm；

—砂條一端的越出長度，取15~20mm。

珩磨頭往復運動行程對氣缸圓柱度誤差的影響見珩磨頭行程圖〔圖2-40)。在珩磨過程中，假設出現(xiàn)氣缸中部直徑大于兩端直徑，說明磨頭行程過小，砂條接頭間隔過短，砂條在中部重疊珩磨過多所造成的，就應該將磨頭行程調大；反之，將磨頭行程調小，減短砂條接頭間隔。假設出現(xiàn)氣缸上端直徑大于中部和下端直徑的情況，說明砂條上端越出長度過大，氣缸上端面附近重疊磨削時間相對地長，加上磨頭越出量過大所產生的振抖、砂條上端外張所造成的，就應當將珩磨頭行程向下作適當位移；反之，那么將磨頭行程向上適當調整。

氣缸珩磨中，必須供給充足的冷卻液，預防氣缸燒灼，珩磨鑄鐵氣缸用的冷卻液為煤油加35％的機油的混合液。

圖2-40〔三〕氣缸激光淬火工藝

氣缸的激光淬火是一種外表強化工藝，國內外許多汽車制造廠家都采用激光淬火提高汽車發(fā)動機氣缸的耐磨性。由于激光技術在汽車上的應用，許多進口廠牌的汽車發(fā)動機氣缸已不再鑲氣缸套了。

小結

本工程重點介紹了曲柄連桿機構的機體組零件的檢驗和修理，特別是氣缸磨損的檢驗與修理。作為相關知識和拓展知識，同時介紹了機體組零件的作用、工作條件、要求、材料、結構、原理、類型以及安裝、密封、定位等。通過這局部的學習和實訓，不僅可以掌握其檢驗與維修，而且對于其相關知識也會有所了解。

習題及實操題

1．曲柄連桿機構由哪些零件組成？

2．缸蓋下平面的平面度如何檢測？其對發(fā)動機工作有何影響？

3．氣缸墊安裝為何有方向性？

4．實操題：氣缸直徑、圓度、圓柱度的測量：實訓用發(fā)動機、常用工具、量缸表、千分尺、卡尺、抹布等。記錄結果。

工程三活塞連桿組的檢修

【知識要求】

掌握活塞連桿組零件作用、結構及工作原理。

了解活塞連桿組零件的工作條件、要求和材料。

了解活塞連桿組零件的損傷型式和原因。

掌握活塞連桿組零件的安裝要求及方向標記、位置標記等。

【能力要求】

能夠對活塞、活塞環(huán)、活塞銷進行選配。。

能夠對活塞、活塞環(huán)、連桿、軸瓦進行檢驗。

能夠對活塞連桿組進行組裝。一、相關知識

〔一〕活塞的結構

1．功用、工作條件、要求及材料

功用：與氣缸蓋共同構成燃燒室，承受氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉。

工作條件：高溫、高壓、高速、潤滑不良和散熱困難

要求：活塞具有足夠的剛度和強度，良好的導熱性和耐磨性，質量要小，以保持最小的慣性力，熱膨脹系數(shù)小，活塞與缸壁間較小的摩擦系數(shù)等。

材料：汽車發(fā)動機目前廣泛采用的活塞材料是鋁合金；近年來柴油機的活塞又啟用灰鑄鐵材料。

2．活塞的結構

活塞的根本構造可分頂部，頭部和裙部三局部〔見圖3-2〕。圖3-2活塞的根本結構

a)全剖；b)局部剖

1-活塞頂；2-活塞頭；3-活塞環(huán)；4-活塞銷座；5-活塞銷；

6-活塞銷鎖環(huán)；7-活塞裙；8-加強筋；9-環(huán)槽

汽油機活塞頂部形狀：圖3-3活塞頂部形狀

a〕平頂；b〕凹頂；c〕凸頂柴油機活塞頂部形狀：

圖3-4半開式活塞頂部

a)形；b)球形；c)U形

圖3-5開式活塞頂部〔淺ω形〕ω

活塞頭部：活塞頭部是活塞環(huán)槽以上的局部。

作用：

〔1〕承受氣體壓力，并傳給連桿；

〔2〕與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；

〔3〕將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導到氣缸壁上。

活塞裙部：活塞裙部是指油環(huán)槽下端以下局部。

作用：

為活塞在氣缸內作往復運動導向和承受側壓力。

全裙式〔圖3-2〕

拖板式活塞〔圖3-7〕〔圖3-2〕〔圖3-7〕活塞銷座孔中心線位置：

圖3-8活塞銷偏置時的工作情況

a)活塞銷對中布置；b)活塞銷偏移布置

3．活塞的變形及采取的相應措施

圖3-9活塞裙部的橢圓變形

a〕由于的變形；b〕由于和熱膨脹的變形；c〕加工形狀

圖3-10活塞頭部形狀示意圖圖3-11錐形裙部活塞示意圖

a〕階梯形；b〕截錐形

圖3-12開槽活塞

a)、b)T形槽；c)“∏〞形槽

1-絕熱槽；2-膨脹槽；3-圓孔圖3-13鑄有恒范鋼片的活塞圖3-14自動調節(jié)式活塞

1-恒范鋼片

圖3-16鑲筒形鋼片的活塞

a〕活塞裙部鑲筒形鋼片；b〕筒形鋼片形狀

圖3-15自動調節(jié)式活塞銷座內側鋼片的結構圖3-17油冷活塞

a〕振蕩冷卻；b〕噴油冷卻

〔二〕活塞環(huán)的結構

1．功用與工作條件

氣環(huán)作用：是密封、導熱

油環(huán)作用：刮油、密封。

工作條件：高溫、高壓、高速以、潤滑困難。

2．活塞環(huán)的類型與結構

活塞環(huán)按其功用可分為氣環(huán)和油環(huán)兩類。

一般活塞環(huán)的材料采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵。目前汽車上廣泛應用的是合金鑄鐵〔在優(yōu)質灰鑄鐵中參加少量銅、鉻、鉬等合金元素〕。

一些發(fā)動機的第一道氣環(huán)，甚至所有氣環(huán)，其外圓柱外表一般都鍍上多孔性鉻或噴鉬，以減緩活塞環(huán)和氣缸的磨損。

在高速強化的柴油機上，還可以采用鋼片環(huán)來提高彈力和沖擊韌性。

安裝時，活塞環(huán)應留有端隙、側隙和背隙〔圖3-18〕。

端隙：一般為0.25~0.50mm之間。

側隙：第一環(huán)一般為0.04~0.10mm；其他環(huán)一般為0.03~0.07mm。油環(huán)的一般為0.025~0.07mm。

背隙：一般為0.5~1mm，油環(huán)的背隙較氣環(huán)大。

3-18活塞環(huán)的間隙

1-氣缸；2-活塞環(huán)；3-活塞

-端隙；-側隙；-背隙氣環(huán)密封原理圖

圖3-19氣環(huán)的密封原理圖3-20各環(huán)間隙處的氣體壓力遞減圖

-環(huán)的自身彈力；-背壓力

氣環(huán)的切口形狀〔圖3-21〕和斷面形狀〔圖3-22〕

圖3-21氣環(huán)的切口形狀圖3-22氣環(huán)的斷面形狀

a)直角口；b)階梯形；c)斜口；a〕矩形環(huán)；b〕錐面環(huán)；c〕正

d)帶防轉銷釘槽扭曲內切環(huán)；d〕反扭曲錐面環(huán)；

e〕梯形環(huán)；f〕桶面環(huán)

油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種，如圖3-26所示。

圖3-26油環(huán)

a〕普通油環(huán)；b〕組合油環(huán)

1-上刮片；2-襯簧；3-下刮片；4-活塞油環(huán)的刮油作用如圖3-27所示。無論活塞下行還是上行，油環(huán)都能將氣缸壁上多余的機油刮下來經活塞上的回油孔流回油底殼。

圖3-27油環(huán)的刮油作用

a〕活塞下行；b〕活塞上行

圖3-23矩形斷面環(huán)的泵油作用

a〕活塞下行；b〕活塞上行

圖3-24扭曲環(huán)作用原理圖

a〕矩形斷面環(huán)；b〕扭曲環(huán)

圖3-25梯形環(huán)工作示意圖

1-氣缸壁；2-活塞；3-扭曲環(huán)

〔三〕活塞銷的結構

1．功用、工作條件及要求

功用：

連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。

工作條件及要求：活塞銷在高溫下承受很大的周期性沖擊載荷，潤滑條件差，因而要求活塞銷有足夠的剛度和強度，外表耐磨，質量盡可能小。為此，活塞銷通常做成空心圓柱體。

2．活塞銷結構及材料

活塞銷的材料一般用低合金滲碳鋼〔15Cr或16MnCr5〕。對高負荷發(fā)動機那么采用滲氮鋼〔34CrAl6或32AlCrMo4〕。先經外表滲碳或滲氮處理以提高外表硬度，并保證心部具有一定的沖擊韌性，然后進行精磨和拋光。

活塞銷根據(jù)形狀有如下幾種〔圖3-28〕。直通圓柱形孔和圓錐形孔的活塞銷〔圖3-28a、b〕，質量較??；中間或單側封閉的活塞銷〔圖3-28c、d〕適用于二沖程發(fā)動機，此種結構可以防止掃氣損失；內部有塑料芯的鋼套銷〔圖3-28e〕那么用于要求不高的汽油機；成型銷〔圖3-28f〕用于增壓發(fā)動機。

圖3-28活塞銷的形狀

a〕圓柱形；b〕端部呈錐形擴展；c〕中間封閉式；d〕單側封閉式；e〕內有塑料芯的鋼套銷；f)成型銷

3．活塞銷的連接方式

活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套的連接方式，一般有全浮式和半浮式兩種形式。

〔1〕全浮式〔圖3-29〕

圖3-29全浮式活塞銷連接

1-連桿小頭襯套；2-活塞銷；3-連桿；4-卡環(huán)

〔2〕半浮式活塞銷與座孔和連桿小頭的兩處連接，一處固定，一處浮動。其中大多數(shù)采用活塞銷與連桿小頭固定的方式。

〔四〕連桿的結構

1．功用、工作條件、要求及材料

功用：是將活塞承受的力傳給曲軸，推動曲軸轉動，從而將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。

工作條件及要求：連桿在工作時承受活塞銷傳來的氣體作用力、活塞連桿組往復運動時的慣性力和連桿大頭繞曲軸旋轉產生的旋轉慣性力的作用。這些力的大小和方向都是周期性變化的。這就使連桿承受壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。因此要求連桿在質量盡可能小的條件下有足夠的剛度和強度。

材料：連桿一般用中碳鋼或合金鋼經模鍛或輥鍛而成，然后經機械加工和熱處理。

連桿由小頭5、桿身6和大頭1〔包括連桿蓋8〕三局部組成〔圖3-30〕。

圖3-30連桿組件

1-連桿大頭；2-連桿軸承；3-止推凸唇；4-襯套；5-連桿小頭；6-連桿桿身；7-連桿螺栓；8-連桿蓋

2．連桿的結構

連桿大頭按剖分面的方向可分為平切口和斜切口兩種。

圖3-31連桿構造

1-連桿小頭；2-連桿桿身；3-連桿大頭；4-連桿螺釘；5-連桿蓋；6-鐵絲；7-鋸齒；8-定位銷；9-連桿下軸承；10-連桿上軸承；11-連桿襯套；12-集油孔；13-集油槽；14-自鎖螺母；15-軸瓦定位槽

斜切口連桿常用的定位方法有：

止口定位〔圖3-32a〕。

套筒定位〔圖3-32b〕。

鋸齒定位〔圖3-32c〕。

圖3-32斜切口連桿的定位方式

a〕止口定位；b〕套筒定位；c〕鋸齒定位

V型發(fā)動機左右兩側對應兩氣缸的連桿是同支于一個連桿軸頸上的，有三種布置形式：

〔1〕并列連桿式

〔2〕主副連桿式〔圖3-33a〕

〔3〕叉形連桿式〔圖3-33b〕

圖3-33a〕主副連桿；b〕叉形連桿

1-叉形大頭連桿；2-片形大頭連桿；3-銷釘；4-叉形連桿大頭與連桿蓋的緊固螺釘；5-片形大頭軸承；6、7-叉形大頭軸承；8-片形大頭連桿蓋；9-叉形大頭連桿蓋

3．連桿螺栓及其鎖止

連桿大頭安裝時，必須緊固可靠。連桿螺栓必須以原廠規(guī)定的擰緊力矩，分2~3次均勻地擰緊。為防止工作時自動松動，常采用鎖止裝置，如開口銷、雙螺母、螺紋外表鍍銅、自鎖螺母、防松膠等。

圖3-34自鎖螺母及自鎖原理示意圖〔五〕連桿軸承的結構

1．功用、工作條件及要求

功用：用以保護連桿軸頸和連桿大頭孔。

工作條件及要求：其在工作時承受著較大的交變載荷、高速摩擦、低速大負荷時潤滑困難等苛刻條件。為此，要求軸承具有足夠的強度、良好的減摩性和耐腐蝕性。為適應連桿軸承的工作條件，要求減摩合金有足夠的疲勞強度，有良好的抗咬性、順應性、嵌藏性，有足夠的結合強度和良好的耐磨性。連桿軸承的反面應有很高的光潔度。

2．材料

目前汽車發(fā)動機的軸承減摩合金主要有白合金〔巴氏合金〕、銅鉛合金和鋁基合金，其中巴氏合金軸承的疲勞強度較低，只能用于負荷不大的汽油機，而銅鉛合金或高錫鋁合金軸承均具有較高的承載能力與耐疲勞性。含錫量20％以上的高錫鋁合金軸承，在汽油機和柴油機上均得到廣泛應用。

3．連桿軸承的結構

現(xiàn)代發(fā)動機用連桿軸承是由鋼背和減摩層組成的分開式薄壁軸承〔圖3-35〕。鋼背由厚l~3mm的低碳鋼制成，是軸承的基體，減摩層是由澆鑄在鋼背內圓上厚為0.3~0.7mm的薄層減摩合金制成。減摩合金具有保持油膜，減少摩擦阻力和易于磨合的作用。

在連桿軸承內外表上還加工有油槽，用以貯油，保證可靠潤滑。

圖3-35連桿軸承1-軸承；2-連桿蓋；3-鋼背；4-減摩合金層；5-定位凸唇；6-倒角；7-垃圾槽4．連桿軸承的鎖止

為了防止連桿軸承在工作中發(fā)生轉動或軸向移動，在兩個連桿軸承的剖分面上，分別沖壓出高于鋼反面的兩個定位凸唇。裝配時，這兩個凸唇分別嵌入在連桿大頭和連桿蓋上的相應凹槽中。

二、工程實施

(一)工程實施環(huán)境

工程實施前應準備好如下車輛、總成、工具、量具、儀表、耗材等。

〔1〕典型車輛

〔2〕發(fā)動機總成

〔3〕常用工具箱、檢測平臺

〔4〕內徑百分表、外徑千分尺

(二)工程實施步驟

1．活塞連桿組的分解

〔1〕檢查活塞和活塞銷的配合情況

活塞連桿組分解前要檢查活塞和活塞銷的配合情況〔圖3-36〕：嘗試使活塞在活塞銷上前后移動，如果不能移動〔全浮式〕，那么更換一套活塞和活塞銷。

圖3-36活塞和活塞銷配合情況的檢查

〔2〕取下連桿軸承上軸承。

〔3〕拆下活塞環(huán)

使用活塞環(huán)擴張器拆下氣環(huán)和油環(huán)〔圖3-37〕，對于組合式油環(huán)可手動拆下上下刮油鋼片和襯簧〔圖3-38〕。

圖3-37活塞環(huán)拆卸圖3-38組合油環(huán)拆卸

〔4〕拆下連桿

使用小螺絲刀拆下活塞銷兩端卡環(huán)；將活塞加熱到大約80℃；使用塑料錘和銅棒輕輕敲出活塞銷并拆下連桿〔圖3-39、3-40、3-41〕。對于半浮式直接用專用工具壓出活塞銷即可拆下連桿〔圖3-42〕。

注意：活塞、活塞銷、活塞環(huán)是成套配合的，要按正確的順序排列活塞、活塞銷、活塞環(huán)、連桿和軸承〔圖3-43〕。

圖3-39拆卸卡環(huán)

圖3-40加熱活塞圖3-41拆卸活塞銷

圖3-42專用工具壓出活塞銷圖3-43按順序擺放

2．活塞的檢驗

1〕活塞的清潔

活塞上的積炭主要沉積在活塞頂部，活塞頂部積炭可用墊片鏟刀去除〔圖3-44〕。假設活塞環(huán)槽內有積炭，可用凹槽清潔工具或斷開的活塞環(huán)進行去除〔圖3-45〕，但應注意不要刮傷活塞環(huán)槽底部。最后使用溶劑和刷子〔非鋼絲刷〕徹底清潔活塞〔圖3-46〕。

圖3-44去除活塞頂部積炭

圖3-45去除活塞環(huán)槽積炭圖3-46清洗活塞

2〕活塞損傷的檢查

〔1〕活塞破損和燒蝕的檢查

活塞拆出后應檢查其頂部有無異常，假設有撞擊造成的明顯凹陷甚至是裂損，應及時查明故障原因，予以排除。對受損的活塞，假設其頂部雖有凹陷但無裂損可繼續(xù)使用，假設發(fā)現(xiàn)有裂紋或孔洞必須更換新件。

活塞燒蝕呈現(xiàn)在活塞頂部，輕者有疏松狀麻坑，重者有局部燒熔現(xiàn)象。燒蝕較輕的活塞，允許繼續(xù)使用，燒蝕嚴重時必須更換。

〔2〕活塞環(huán)槽磨損的檢查

如圖3-47所示，檢查時，將一新活塞環(huán)放入環(huán)槽，用塞尺測量環(huán)的側隙。假設更換新活塞環(huán)后側隙過大，說明環(huán)槽磨損，可將環(huán)槽車削加寬并更換加厚的活塞環(huán)，也可在活塞環(huán)上方加裝組合式油環(huán)的刮油鋼片，但普通發(fā)動機的活塞很廉價，一般可將活塞環(huán)與活塞一起更換。

圖3-47活塞環(huán)槽磨損的檢查

〔3〕活塞刮傷的檢查

活塞刮傷一般都有明顯的痕跡，輕度刮傷的活塞，如果不影響與氣缸的配合間隙，允許用細砂布研磨后繼續(xù)使用，刮傷嚴重的活塞必須更換，并根據(jù)下述情況查明故障原因：

a〕活塞裙部兩側同時出現(xiàn)刮傷，通常是新?lián)Q活塞與氣缸配合間隙過小所致；

b〕活塞裙部垂直活塞銷方向的一側刮傷，通常是怠速轉速過低使缸壁潤滑不良或發(fā)動機長期大負荷工作，而導致活塞受側壓力較大的一側刮傷；

c〕活塞裙部兩側銷座處刮傷，通常是活塞銷與座孔配合過緊，受熱后沿活塞銷方向膨脹量過大造成；

d〕活塞與氣缸配合間隙過大，將會引起第一道環(huán)槽的上部磨損或刮傷；

e〕刮傷部位出現(xiàn)在一側活塞銷座的上方，通常是連桿變形造成。

3〕活塞直徑的測量

活塞直徑應在垂直活塞銷方向的裙部進行測量，測量的位置各型發(fā)動機有不同的規(guī)定，如圖3-48所示，應按原廠規(guī)定位置測量活塞直徑。幾種常見車型活塞直徑測量位置見表3-1。

圖3-48活塞直徑測量位置

a)到活塞頂距離；b)到活塞底部距離

表3-1

幾種常見車型活塞直徑測量位置

4〕活塞的選配

當氣缸的磨損超過規(guī)定值，必須對氣缸進行修復，或活塞發(fā)生異常損壞時，均須視情選配活塞。選配活塞時要注意以下幾點：

〔1〕根據(jù)氣缸的修理尺寸選用同一修理尺寸和同一分組尺寸的活塞?；钊共康某叽缡晴M磨氣缸的依據(jù)，只有在活塞選配后，才能按選定活塞的裙部尺寸進行鏜磨氣缸。

〔2〕活塞是成套選配的，同一臺發(fā)動機必須選用同一廠牌的活塞，以保證其材料和性能的一致性。

〔3〕在選配的成套活塞中，其尺寸差和質量差應符合要求。成套活塞中，其尺寸差一般為0.01~0.05mm，質量差為4~8g，銷座孔的涂色標記相同。

新型汽車的活塞與氣缸的配合都采用選配法，在氣缸的技術要求確定的情況下，選配相應的活塞?；钊男蘩沓叽缂墑e一般分為+0.25、+0.50、+0.75、+1.00mm等四級，有的只有1~2個級別。在每一個修理尺寸級別中又分為假設干組，通常分為3~6組不等。相鄰兩組的直徑差為0.01~0.015mm。選配時，要注意活塞的分組標記和涂色標記。有的發(fā)動機為薄型氣缸套，活塞不設置修理尺寸，只區(qū)分標準系列活塞和維修系列活塞，每一系列活塞中也有假設干組供選配。活塞的修理尺寸級別代號常打印在活塞的頂部。局部發(fā)動機活塞的分組與氣缸直徑見表3-2。

表3-2局部發(fā)動機活塞的分組與氣缸直徑

現(xiàn)代多數(shù)發(fā)動機的氣缸和活塞尺寸均按公差分假設干級，并在氣缸和活塞上刻有標記，以便活塞與氣缸的選配。如凌志LS400轎車1UZ-FE發(fā)動機氣缸和活塞尺寸分三級，用數(shù)字“1、2、3〞表示，記號分別打印在氣缸體上平面和活塞頂部，如圖3-49所示，選配時應使活塞與氣缸上的數(shù)字記號一致。二汽富康轎車裝用的TU32K發(fā)動機氣缸和活塞尺寸也分三級，更換活塞時，頂部刻有“A、B、C〞標記的活塞應分別與氣缸體上刻有“1、2、3〞標記的氣缸對應選配。

圖3-49LS400轎車1UZ-FE發(fā)動機活塞與氣缸的選配

3．活塞環(huán)的檢驗

1〕活塞環(huán)的選配

在發(fā)動機大修和小修時，活塞環(huán)是被當作易損件更換的?；钊h(huán)設有修理尺寸，不因氣缸和活塞的分組而分組。

活塞環(huán)選配時，以氣缸的修理尺寸為依據(jù)，同一臺發(fā)動機應選用與氣缸和活塞修理尺寸等級相同的活塞環(huán)。發(fā)動機氣缸磨損不大時，應選配與氣缸同一級別的活塞環(huán)。氣缸磨損較大尚未到達大修標準時，嚴禁選擇加大一級修理尺寸的活塞環(huán)銼端隙使用。進口汽車發(fā)動機活塞環(huán)的更換，按原廠規(guī)定進行。

對活塞環(huán)的要求是：與氣缸、活塞的修理尺寸一致；具有規(guī)定的彈力以保證氣缸的密封性；環(huán)的漏光度、端隙、側隙、背隙應符合原廠設計規(guī)定。

2〕活塞環(huán)的彈力檢驗

活塞環(huán)的彈力是指使活塞環(huán)端隙到達規(guī)定值時作用在活塞環(huán)上的徑向力?；钊h(huán)的彈力是建立背壓的首要條件，也是保證氣缸密封性的必要條件。彈力過大使環(huán)的磨損加??；彈力過弱，氣缸密封性變差，燃潤料消耗增加，燃燒室積炭嚴重，發(fā)動機的動力性和經濟性降低。

活塞環(huán)彈力檢驗儀如圖3-50所示。將活塞環(huán)置于滾動輪3和底座6之間，沿秤桿4移動活動量塊5，使環(huán)的端隙到達規(guī)定的間隙值。此時可由量塊在秤桿上的位置讀出作用于活塞環(huán)上的力，即為活塞環(huán)的彈力。奧迪轎車發(fā)動機第一道氣環(huán)彈力為8.5~12.8Ｎ、第二道氣環(huán)彈力為7.5~11.3N、油環(huán)彈力為35~52.5N。

圖3-50活塞環(huán)彈力檢驗儀

1-重錘；2-支撐銷；3-滾輪；4-秤桿；5-活動量塊；6-底座；7-底板

3〕活塞環(huán)的漏光度檢驗

活塞環(huán)漏光度的技術要求是：在活塞環(huán)端口左右30°范圍內不應有漏光點；在同一活塞環(huán)上的漏光不得多于兩處，每處漏光弧長所對應的圓心角不得超過25°，同一環(huán)上漏光弧長所對應的圓心角之和不得超過45°；漏光處的縫隙應不大于0.03mm，當漏光縫隙小于0.015mm時，其弧長所對應的圓心角之和可放寬至120°。

圖3-51活塞環(huán)的漏光度檢驗儀

1-燈泡；2-環(huán)規(guī)；3-活塞環(huán)；4-擋盤；5-滾輪；6-底座；7-芯軸

4〕活塞環(huán)“三隙〞的檢驗

〔1〕端隙檢驗：將活塞環(huán)置入氣缸套內，并用倒置活塞的頂部將環(huán)推入氣缸內相應的上止點位置，然后用厚薄規(guī)測量，如圖3-52所示。假設端隙大于規(guī)定值那么應重新選配活塞環(huán)；假設端隙小于規(guī)定值時，應利用細平銼刀對環(huán)口的一端進行銼修。銼修時只能銼修一端且環(huán)口應平整，銼修后應將毛刺去掉，以免在工作時刮傷氣缸壁。

圖3-52活塞環(huán)端隙的測量

〔2〕側隙檢驗：活塞環(huán)應有適宜的側隙，以保證機件可靠工作。假設側隙過大將使活塞環(huán)的泵油作用加劇，使環(huán)岸疲勞破碎，加速環(huán)的斷裂和潤滑油消耗增加；側隙過小會使活塞環(huán)卡死在環(huán)槽內，環(huán)的彈力極度減弱，沖擊應力加劇，不但使氣缸密封性降低，也容易使環(huán)折斷。

側隙的檢驗如圖3-53所示。將活塞環(huán)放入相應的環(huán)槽內，用厚薄規(guī)進行測量。

圖3-53活塞環(huán)側隙的測量

〔3〕背隙檢驗：背隙一般不用活塞環(huán)的內圓直徑與活塞環(huán)槽底部直徑差值的一半來表示，為測量的方便通常是將活塞環(huán)裝入活塞內，以環(huán)槽深度與活塞環(huán)徑向厚度的差值來衡量的。測量時，將環(huán)落入環(huán)槽底，再用深度游標卡尺測出環(huán)外圓柱面沉入環(huán)岸的數(shù)值，該數(shù)值一般為0~0.35mm。如背隙過小時，應更換活塞環(huán)或車深活塞環(huán)槽的底部。

在實際操作中，通常是以經驗法來判斷活塞環(huán)的側隙和背隙的。將環(huán)置入環(huán)槽內，環(huán)應低于環(huán)岸，且能在槽中滑動自如，無明顯松曠感覺即可。

4．活塞銷的選配

1〕活塞銷的選配

發(fā)動機大修時，一般應更換標準尺寸的活塞銷，為小修留有余地。

選配活塞銷的原那么是：同一臺發(fā)動機應選用同一廠牌、同一修理尺寸的成組活塞銷，活塞銷外表應無任何銹蝕和斑點，外表粗糙度≤0.20，圓柱度誤差≤0.0025mm，質量差在10g范圍內。

為了適應修理的需要，活塞銷設有四級修理尺寸，可以根據(jù)活塞銷座和連桿襯套的磨損程度來選擇相應修理尺寸的活塞銷。

2〕活塞銷與座孔的配合

在常溫下，汽油機的活塞銷與銷座配合間隙為0.0025~0.0075mm，與連桿襯套的間隙為0.005~0.010mm；柴油機活塞銷與銷座的過盈量較大，過盈量一般為0.02~0.05mm，與連桿襯套的間隙也比汽油機大，一般為0.03~0.05mm。

現(xiàn)代汽車發(fā)動機活塞銷與銷座和連桿襯套的耐磨程度較小。如進口汽車行駛30萬km，活塞銷的磨損很輕微，一般只需更換活塞。

活塞銷與銷座和連桿襯套采用分組選配。由于相鄰兩組的直徑差只有0.0025rnm，通常難以進行測量，而是用涂色標記加以識別。裝配時，活塞銷與活塞銷座和連桿襯套相同的涂色標記。這就大大簡化了維修作業(yè)，配合副的裝配精度得到明顯提高。

5．連桿的檢修

連桿的檢修主要是連桿變形的檢驗與校正、連桿小端襯套的壓裝與鉸削和連桿大端與下蓋結合平面損傷的修理等。

1〕連桿變形的檢驗

連桿變形的檢驗在連桿校驗儀上進行，如圖3-54所示。

圖3-54連桿校驗儀

1-調整螺釘；2-棱形支承軸；3-量規(guī)；4-檢驗平板；5-鎖緊支承軸扳杠測量時，將三點規(guī)的V形槽靠在心軸上并推向檢驗平板。如三點規(guī)的三個測點都與校驗儀的平板接觸，說明連桿不變形。假設有一個點或二個點不接觸，可用厚薄規(guī)分別測出各測點與平板之間的間隙。三點規(guī)三個點之間的幾何關系如圖3-55所示，ad=100mm，bc=100mm，那么每100mm長度的扭曲量=|b-c|；每100mm長度的彎曲量=|a-d|，而d=(b+c)/2。

圖3-55彎扭計算圖

dabc有時在測量連桿變形時會遇到下面的情況：連桿存在如圖3-56所示的雙重彎曲，檢驗時先測量出連桿小端端面與平板距離，再將連桿翻轉180°后，按同樣方法測出此距離。假設兩次測出的距離數(shù)值不等，即說明連桿有雙重彎曲，兩次測量數(shù)值之差為連桿雙重彎曲度。

圖3-56連桿雙重彎曲的檢驗

圖3-57連桿彎曲檢驗圖3-58扭曲檢驗

如果沒有連桿校驗儀，可用通用量具進行檢驗：在連桿大頭和連桿小頭內裝入標準心軸，置于平板上的V形塊上，用百分表測量，如圖3-57所示，通過測定活塞銷兩端高度差，即可計算出連桿彎曲值；將連桿按圖3-58放置，通過百分表測量活塞銷兩端的高度差，從而計算出連桿的扭曲值。

汽車維修技術標準中對連桿的變形作了如下的規(guī)定：連桿小端軸線與大端軸線應在同一平面，在該平面上的平行度公差為100:0.03mm，該平面的法向平面上的平行度公差為100:0.06mm。假設連桿的彎曲和扭曲度超過公差值時應進行校正。連桿的雙重彎曲通常不予以校正而直接更換，因為連桿大小端對稱平面偏移的雙重彎曲極難校正，對曲柄連桿機構的工作極為有害。

圖3-59連桿扭曲的校正

2〕連桿變形的校正

一般是先校正扭曲，后校正彎曲。

校正扭曲時，先將連桿下蓋按規(guī)定裝配和擰緊，然后用臺鉗口墊以軟金屬墊片夾緊連桿大端側面，最后使用專用扳鉗裝卡在連桿桿身上、下部位，按圖3-59所示的安裝方法校正連桿的逆時針扭曲變形。校正順時針的扭曲時，可將上下扳鉗交換即可。

圖3-60連桿彎曲的校正

校正彎曲時，如圖3-60所示，將彎曲的連桿置入專用的壓器，彎曲的凸起部位朝上，在正絲杠的部位參加墊塊，扳絲杠使連桿產生反向變形并停留一定時間，待金屬組織穩(wěn)定后再卸下，檢查連桿的回位量，直至連桿校正至合格為止。

連桿的彎扭校正經常在常溫下進行，由于材料彈性后效的作用，在卸去載荷后連桿有恢復原狀的趨勢。因此，在校正變形量較大的連桿后，必須進行時效處理。方法是：將連桿加熱至573K，保溫一定時間即可；校正變形較小的連桿，只需在校正負荷下保持一定時間，不必進行時效處理。

3〕連桿襯套的修復

在更換活塞銷的同時，必須更換連桿襯套，以恢復其正常配合。新襯套的外徑應與小端承孔有0.10~0.20mm的過盈，以防止襯套在工作中發(fā)生轉動。過盈量也不可過大，否那么會在壓裝時將襯套壓裂。

連桿襯套的鉸削工藝步驟如下：

〔1〕選擇鉸刀按活塞銷的實際尺寸選用鉸刀，將鉸刀的刀把垂直地夾在臺鉗的鉗口上。

〔2〕調整鉸刀將連桿襯套孔套入鉸刀，一手托住連桿大端，一手壓下連桿小端，以刀刃露出襯套上面3~5mm作為第一刀的鉸削量為宜。

〔3〕鉸削鉸削時，一手托住連桿大端均勻用力扳轉，另一手把持小端并向下略施壓力，鉸削時應保持連桿軸線垂直于鉸刀軸線，以防鉸偏〔圖3-61〕。當襯套下平面與刀刃相平時停止鉸削，將連桿下壓退出以免鉸偏或起棱。然后在鉸刀量不變的情況下，再將連桿從反向重鉸一次，鉸刀的鉸削量以調整螺母轉過60°~90°為宜。

圖3-61連桿襯套的鉸削

〔4〕試配每鉸削一次都要用相配的活塞銷試配，以防鉸大。當?shù)竭_用手掌力能將活塞銷推入襯套的1/3~1/2時停鉸，用木錘打入襯套內，并夾持在臺鉗上左右扳轉連桿，如圖3-62所示。然后壓出活塞銷，視襯套的壓痕適當修刮。

活塞銷與連桿襯套的配合通常也有憑感覺判斷的，即以拇指力能將涂有機油的活塞銷推過襯套為符合要求〔圖3-63)?；驅⑼坑袡C油的活塞銷裝入襯套內，連桿與水平面傾斜成45°，用手輕擊活塞銷應能依靠其自重緩緩下滑。此外，活塞銷與連桿襯套的接觸呈點狀分布，面積應在75％以上。

圖3-62檢驗活塞銷與連桿襯套圖3-63經驗法判斷活塞銷與

的配合連桿襯套的配合

4〕連桿其它損傷檢修

連桿的桿身與小端的過渡區(qū)應無裂紋、外表無碰傷，必要時采用磁力探傷檢驗連桿的裂紋。如有裂紋，禁止繼續(xù)使用，應立即更換。另外如果連桿下蓋損壞或斷裂時，也要同時更換連桿組合件。

連桿大端側面與曲柄之間，一般應有0.10~0.35mm的間隙，如超過0.50mm時，可堆焊連桿大端側面后修理平整。

連桿桿身與下蓋的結合平面應平整。檢驗時，使兩平面分別與平板平面貼合，其接觸面應貼合良好，如有輕微縫隙，不得超過0.026mm。連桿軸承承孔的圓柱度誤差大于0.025mm，應進行修理或更換連桿。

連桿螺栓應無裂紋，螺紋局部完整，無滑牙和拉長等現(xiàn)象。選用新的連桿螺栓時，其結構參數(shù)及材質應符合規(guī)定，禁止用直徑相同的普通螺栓代用。連桿螺栓的自鎖螺母不許重復使用。

6．活塞連桿組的組裝

活塞連桿組的零件經修復、檢驗合格后，方可進行組裝。組裝前應對待裝零件進行清洗，并用壓縮空氣吹干。

目前，全浮式通常是采用熱裝合方法進行活塞與連桿的裝配〔半浮式采用專用工具常溫壓裝〕。因為活塞銷與銷座在常溫下有微量的過盈，所以裝合時一定要將活塞加熱。方法是：活塞置入水中加熱至353~373K，取出后迅速擦凈，將活塞銷涂以機油，插入活塞銷座推過連桿襯套，直至另一端銷座的外邊緣，然后裝入卡環(huán)。兩卡環(huán)的內端應與活塞銷有0.10~0.25nmm的間隙。否那么卡環(huán)將被頂出造成拉缸?？ōh(huán)嵌入環(huán)槽中的深度，應不少于絲徑的2/3。

活塞與連桿組裝時，要注意兩者的缸序和安裝方向，不得錯亂?；钊c連桿一般都標有裝配標記〔圖3-64〕。如兩者的裝配標記不清或不能確認時，可結合活塞和連桿的結構加以識別。如活塞頂部的箭頭或邊緣缺口朝前；汽油機活塞的膨脹槽開在作功行程側壓力較小的一面；連桿桿身的圓形突點朝前；連桿大端的45°的機油噴孔潤滑左側氣缸壁等。此外，連桿與下蓋的配對記號一致并對正，或桿身與下蓋承孔的凸榫槽安裝時在同一側，以防止裝配時的配對錯誤。

圖3-64活