1、活塞连杆组故障诊断与修复 任务要求 完成本学习任务后，你应该能：1.知道汽缸盖和汽缸体的组成、结构和装配关系；2.明确拆装汽缸盖和汽缸体的步骤及装配要求；3.分析汽缸盖和汽缸体各零件损坏导致故障的现象；4.检修汽缸盖和汽缸体。建议学时 任务描述 一辆科鲁兹1.6L LXV轿车，车主发现从排气管排出过量白烟，于是将车开到修理厂检查。维修人员检查时发现，机油呈泡沫状、且已经变色，另发现汽缸垫处有油、水泄漏，需对缸体和缸盖作进一步检查，以确定故障部位，便于维修或更换。汽缸体和汽缸盖是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。汽缸盖用来封闭汽缸顶部，并与活塞顶和汽缸壁一
2、起形成燃烧室。另外，汽缸盖和汽缸体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。1.汽缸体的功用 汽缸体的功用是支承发动机所有的运动件和各种附件。汽缸体内设置有冷却水道和润滑油道，保证对高温状态下工作和高速运动的零件进行可靠的冷却和润滑。汽缸体上部的圆柱形空腔称为汽缸，它的作用是引导活塞作往复运动，汽缸体下部的空间为上曲轴箱，用来安装曲轴。一、理论知识准备 2.汽缸的型式 汽缸体内引导活塞作往复运动的圆筒就是汽缸。多缸发动机汽缸的排列型式决定了发动机外形尺寸和结构特点，对发动机汽缸体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。可分为：直列式、V 型式、对置式3种，如图4-所示
3、。一、理论知识准备 2.汽缸的型式 一、理论知识准备图4-1 发动机汽缸形式 2.汽缸的型式（1）直列式。一般缸体是竖立的，汽缸是垂直排成单行，结构简单，加工方便，但高度较高，长度较长，六缸以下发动机多采用这种形式。（2）V型式。汽缸分为左右两边排列成V形，其优点是发动机总长度缩短，高度降低，结构紧凑，功率增大，刚度加强，质量减轻等。但发动机宽度加大，形状复杂，加工困难。一般用于八缸以上功率较大的发动机上。（3）W型式。W型式发动机是德国大众专属发动机技术。将V形发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开，就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V型组成一个大V型,两组V型发动机共用
4、一根曲轴。如老帕萨特的W8、大众辉腾、宾利欧陆和奥迪A8的W12以及布嘉迪的W16。一、理论知识准备 2.汽缸的型式（4）对置式。把汽缸对置排列在同一水平面上，这样降低了发动机的总高度，结构也更加紧凑。一般使用于车身底板下安装发动机的大型公共汽车和赛车上。（5）VR式。VR发动机是大众的专属产品，1991年，大众公司开发了一种15夹角的V62.8L发动机，称为VR6，并安装在第三代高尔夫上。VR发动机的汽缸夹角非常小，两列汽缸接近平行，汽缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。VR发动机的特点就是体积特别小，所以非常适用于大众车系的前置发动机平台。一、理论知识准备 3.汽缸套的类型 汽缸套分为干式
5、缸套和湿式缸套，如图4-2所示。一、理论知识准备图4-2 干式缸套和湿式缸套特点 4.汽缸盖的功用 汽缸盖的功用：密封汽缸并与活塞顶、汽缸内壁上部共同形成燃烧室。5.汽缸盖的结构 汽缸盖的结构十分复杂（图4-3），顶置发动机缸盖上还要布置进、排气道以及相应的冷却水套，对顶置凸轮轴发动机还要考虑凸轮轴的支承，还有火花塞或喷油器以及缸盖螺栓的布置等。一、理论知识准备 5.汽缸盖的结构 一、理论知识准备图4-3 科鲁兹1.6L LXV发动机缸盖结构1-直接点火系统点火模块盖;2-凸轮轴盖螺栓;3-凸轮轴盖;4-螺塞;5-机油加注口盖;6-机油加注口盖衬垫;7-凸轮轴盖螺栓;8-凸轮轴盖衬垫;9-凸轮
6、轴前轴承盖;10-螺塞;11-凸轮轴轴承盖螺栓;12-凸轮轴位置传感器激励器;13-汽缸盖螺栓;14-发动机右后提升支架;15-发动机右后提升支架螺栓;16-发动机右前提升支架双头螺栓;17-发动机右前提升支架;18-排气歧管双头螺栓;19-汽缸盖衬垫;20-螺塞;21-凸轮轴前油封;22-排气门;23-进气门;24-气门导管;25-气门座圈;26-气门环;27-气门座圈;28-气门杆油封;29-挺杆;30-发动机左后提升支架;31-发动机左后提升支架螺栓;32-凸轮轴位置执行器;33-凸轮轴位置执行器螺钉;34-曲轴箱强制通风管 6.汽缸盖的型式 水冷式汽缸盖有3种结构型式：整体式、分体式和
7、单体式。（1）整体式缸盖：多缸发动机的整列汽缸共用一个缸盖的称为整体式汽缸盖，一般用于缸径较小的发动机。缸径小于110mm 的发动机多采用整体式缸体，这种型式结构紧凑，可缩短汽缸中心距，但刚度小，制造、维修不便。（2）分体式缸盖：多缸发动机的整列汽缸中，分开为二缸一盖或三缸一盖的称为分体式汽缸盖。缸径大于 110mm 且小于 150mm 的发动机多采用分体式缸盖。（3）单体式缸盖：多缸发动机每缸采用一个缸盖的称为单体式汽缸盖。单体式缸盖刚度大，制造、修理方便，备件存储比较优越，但缸心距较大，且要用专门的回水管回流缸盖冷却液，故结构复杂，缸径大于150mm的发动机多采用单体式缸盖，风冷发动机均采
8、用单体式缸盖。一、理论知识准备 7.汽缸垫的功用与材料（1）作用：汽缸垫置于汽缸盖与汽缸体之间，作用是保证燃烧室的密封，防止漏汽、漏水。（2）材料：汽缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿接合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形，拆装方便，能重复使用，寿命长。目前应用的汽缸垫结构大致有金属-石棉垫、纯金属垫等几种。一、理论知识准备 8.汽缸盖螺栓 螺栓数量尽量多一些，螺栓直径适当小一些，以使受力均匀。螺栓的预紧力应为缸盖所受最大燃气压力的34倍，由中间对称地向四周多次交叉进行，如图4-4所示。一、理论知识准备图4-4 汽缸盖螺栓拧紧顺序-缸盖螺栓坚固顺序 9
9、.汽缸盖和缸体变形的检修方法1）汽缸体与汽缸盖裂纹的检修 汽缸体裂纹的检查一般采用水压试验法。试验时，应用专用的盖板封住汽缸体水道口，用水压机将水压入缸体水道中，要求在0.30.4 MPa的压力下保持约5 min，应没有任何渗漏现象。当镶换汽缸套(干式)时，应在镶好汽缸套后再进行一次水压试验。汽缸体在焊接修理后，也应进行水压试验。汽缸体裂纹的修理方法有粘结法、焊接法等几种。在修理中，应根据裂纹的大小、裂纹的部位、损伤的程度以及技术能力、设备条件等情况，灵活而适当地选择。汽缸盖出现裂纹一般应予以更换。一、理论知识准备 9.汽缸盖和缸体变形的检修方法2）汽缸体与汽缸盖变形的检修 汽缸体与汽缸盖平面
10、发生变形可测量其平面度误差。测量时用等于或略大于被测平面全长的刀形样板尺或直尺（图4-5），沿汽缸体或汽缸盖平面的纵向、横向和对角线方向多处进行测量，然后用厚薄规测量其与平面间的间隙，最大间隙即该平面的平面度误差。一、理论知识准备图4-5 汽缸体与汽缸盖平面度测量 9.汽缸盖和缸体变形的检修方法2）汽缸体与汽缸盖变形的检修 汽缸体与汽缸盖接合平面的平面度要求如下：铝合金汽缸体一般为0.25mm，铸铁汽缸体一般为 0.10mm。缸盖一般不能超过 0.05mm，否则应进行修理或更换。对铝合金缸盖的变形多用压力校正法修理，即：将缸盖放置在平台上，用压力机在其凸起部分逐渐加压，同时用喷灯在变形处加热至
11、 300400，待缸盖平面与平台贴合后保持压力直到冷却。对铸铁汽缸盖的变形一般采用磨削或铣削方法进行修理。但切削量不能过大，一般不允许超过0.5mm，否则将改变发动机压缩比。一、理论知识准备 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查 汽缸磨损检验的工艺流程如下。（1）安装量缸表。量缸表又称内径百分表，是利用百分表制成的测量仪器，也是用于测量孔径的比较性测量工具。在汽车维修中，量缸表通常用于测量汽缸的磨耗量及内径，如图4-6所示。根据汽缸直径的尺寸，选择合适的接杆装入量缸表的下端。接杆装好后，与活动伸缩杆的总长度应与被测汽缸尺寸相适。校正量缸表的尺寸。将外径千分尺校准到被测汽缸的标准尺寸，再将量缸表
12、校准到外径千分尺的尺寸，并使伸缩杆有2mm的压缩行程，旋转表盘使表针对准零位。一、理论知识准备 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（1）安装量缸表。一、理论知识准备图4-6 量缸表外形结构 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。清洁汽缸筒内部，并检查是否有明显的划痕；清洁工作台检查工量具，如图4-7所示。一、理论知识准备图4-7 清洁汽缸筒内部并检查划痕 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。游标卡尺清洁和校零，测量汽缸直径，如图4-8所示（注：使用游标卡尺测量缸径后获得基本尺寸，利用这些长度作为选择合适杆件的参
13、考）。一、理论知识准备图4-8 用游标卡尺测量缸径 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。安装量缸表。a.根据所测缸径的基本尺寸选用合适的替换杆件和调整垫圈，使量杆长度比缸径长0.51.0mm，如图4-9所示（注：替换杆件和垫圈都标有尺寸，根据缸径尺寸可任意组合）。一、理论知识准备图4-9 选择替换杆件和调整垫圈并安装 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。安装量缸表。b.将百分表插入表杆上部，预先压紧0.51.0mm后固定，如图4-10所示（注：为了便于读数，百分表表盘方向应与接杆方向平行或垂直）。一、理论知识准
14、备图4-10 百分表插入表杆上部 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。安装量缸表。c.将外径千分尺调至所测缸径尺寸，并将千分尺固定在专用固定夹上，对量缸表进行校零，如图4-11所示。一、理论知识准备图4-11 外径千分尺校零后调至所测缸径尺寸 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。量缸表的设定。a.量缸表的检测：活动量杆伸缩灵活。b.量缸表的设定。使用游标卡尺，测量缸径然后获得标准尺寸。根据游标卡尺测得的数据，选择一根合适的固定测量杆和一个调整垫圈。当百分表安装到量缸表的规体上时，百分表的测量杆有0.51.0 m
15、m的移动量(指针向右旋转0.51圈)。锁紧百分表并将指针调回到“0”位。c.汽缸内径量缸表的零校准。将千分尺设置到由游标卡尺取得的标准尺寸，锁紧测微螺杆；用夹具固定住千分尺尺身。将测量杆放入千分尺的两个测砧之间调整固定测量杆，使指针向右转过0.51圈；锁紧固定螺母。将量缸表的指针设定到“0”位（图4-11）。注意：指针调到“0”位后，将量缸表取下后就不能再调整指针。一、理论知识准备 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。确定测量位置。在量缸表上画出汽缸上、中、下3个测量点的位置，测量位置在距汽缸套上平面10mm处、汽缸套中间位置和距汽缸套下端面10mm处
16、3个位置。每处测量位置都要测量其横向和纵向两个方向，如图4-12所示。一、理论知识准备图4-12 量缸表测量点位置 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。汽缸直径的测量。先将量缸表的活动测头以一定的角度放进汽缸中，然后用手压住量缸表的杆身，慢慢地移动杆身使其与汽缸的轴线平行，如图4-13所示。左右（或者上下）移动量缸表寻找最短距离的位置，即汽缸内径的最小值。读出指针所指示的最小值。一、理论知识准备图4-13 量缸表放入汽缸 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。读取测量值。实际尺寸=标准尺寸百分表读数，即：表针在逆
17、时针方向为“+”；在顺时针方向为“-”。例：设标准尺寸为62.00mm，实际尺寸=62.00+0.13=62.13(mm)，如图4-14所示。一、理论知识准备图4-14 读取测量值示意 10.汽缸磨损（圆度、圆柱度）的检查（2）汽缸圆度、圆柱度误差测量方法及步骤。圆度（测量最大值测量最小值）/2(同一截面上测量数据)圆柱度（测量最大值测量最小值）/2(所有测量数据)整理并清洁工量具。场地7S工作。注：汽缸圆度误差：汽油机为0.05 mm，柴油机为0.065 mm。汽缸圆柱度误差：汽油机为0.20 mm，柴油机为0.25 mm。如超出此范围，则应进行镗缸修理。（3）确定发动机汽缸修理尺寸。以最大
18、磨损汽缸尺寸为依据，来确定发动机汽缸的修理尺寸。（4）汽缸的修理。当汽缸磨损后，可以用修理尺寸法修复。可以对汽缸进行镗削或磨削修理。一、理论知识准备 1.实践准备 科鲁兹1.6L LXV发动机4台、量缸表、直尺、厚薄规、千分尺、刮刀、干净的抹布、常用工具和专用工具各1套以及维修手册等。2.技术要求与注意事项（1）在进行汽缸盖螺栓的拆装时，要注意所用的力矩和拆装顺序。（2）拆卸汽缸盖应在冷态的状况下进行。3.实践操作1）记录待修车的基本情况（表4-1）二、实 践 操 作 3.实践操作2）汽缸盖和汽缸体拆卸步骤（1）拆下进气歧管，如图4-15所示。拆下7个进气歧管螺栓1。拆下进气歧管2。（2）拆下
19、排气歧管，如图4-16所示。二、实 践 操 作图4-15 拆下进气歧管图4-16 拆下排气歧管 3.实践操作2）汽缸盖和汽缸体拆卸步骤（3）拆下正时皮带张紧器，如图4-17所示。拆下张紧器螺栓1，拆下正时皮带张紧器2。（4）拆下2个发动机机油冷却器管螺栓1，拆下发动机机油冷却器管2，如图4-18所示。二、实 践 操 作图4-17 拆下正时皮带张紧器图4-18 拆下2个发动机机油冷却器管螺栓1 3.实践操作2）汽缸盖和汽缸体拆卸步骤（5）将3根冷却液软管从冷却器凸缘上断开。（6）拆下凸轮轴盖，如图4-19所示。拆下11个螺栓2、3，拆下凸轮轴盖1。（7）拆下2个凸轮轴位置传感器，如图4-20所示
20、。二、实 践 操 作图4-19 拆下凸轮轴盖图4-20 拆下2个凸轮轴位置传感器 3.实践操作2）汽缸盖和汽缸体拆卸步骤（8）拆下2个凸轮轴位置执行器电磁阀。拆下凸轮轴位置执行器电磁阀螺栓1，拆下凸轮轴位置执行器电磁阀2。（9）拆下2个凸轮轴位置执行器调节器，如图4-21所示。拆下2个凸轮轴调节器封闭螺塞1，注意:需要两个机修工。固定相应凸轮轴的六角头；拆下凸轮轴调节器螺栓2和凸轮轴调节器3。二、实 践 操 作图4-21 拆下2个凸轮轴位置执行器调节器 3.实践操作2）汽缸盖和汽缸体拆卸步骤（10）拆下正时皮带后盖。（11）拆下节温器壳体。拆下发动机冷却液节温器壳体固定件螺母4及壳件固定件1；
21、拆下4个发动机冷却液节温器壳体螺栓3及壳体2，如图4-22所示。（12）拆下汽缸盖，如图4-23所示。松开10个汽缸盖紧固螺栓90；松开10个汽缸盖紧固螺栓180。二、实 践 操 作图4-22 拆下节温器壳体图4-23 汽缸盖螺栓松开顺序-螺栓松开顺序 3.实践操作3）清洗（1）用刮刀将汽缸盖和汽缸体上的污物刮干净。（2）用清洗液将汽缸盖和汽缸体各部件洗净。（3）用干抹布将汽缸盖和汽缸体擦干净。4）检查（1）检查汽缸盖和汽缸体变形。利用直尺和厚薄规测量汽缸盖和汽缸体的平面度，如图4-24所示，选择一组数据填写。测量值为：_。科鲁兹1.6L LXV发动机汽缸盖和汽缸体接合面的平面度标准值为：纵向
22、平面度0.05mm;横向平面度0.03mm。如不符合规定，如何修复?二、实 践 操 作 3.实践操作4）检查（1）检查汽缸盖和汽缸体变形。二、实 践 操 作图4-24 测量汽缸体与汽缸盖的平面度 3.实践操作4）检查（2）检查汽缸磨损。利用量缸表测量各汽缸的圆度和圆柱度，如图4-25所示，选择一组数据填写在表4-中。二、实 践 操 作图4-25 汽缸圆度和圆柱度 3.实践操作4）检查（2）检查汽缸磨损。二、实 践 操 作 3.实践操作4）检查（2）检查汽缸磨损。如果汽缸的最大磨损量、圆度误差、圆柱度误差任意一项指标超过允许极限，均应修理或更换汽缸体（套）。汽油机圆度误差应小于或等于0.05mm
23、，圆柱度误差应小于或等于0.20mm。解决问题：（1）确定所测汽缸是否要修？（2）若要修确定维修级别和尺寸。（一级维修尺寸为：0.25mm）汽缸的修理尺寸=汽缸最大直径+镗磨余量（0.100.20mm）二、实 践 操 作 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（1）安装汽缸盖。缸盖紧固螺栓拧紧力矩：第一遍为25 Nm，第二遍为90，第三遍为90，第四遍为90，最后一遍为45，汽缸盖封闭螺栓：15 Nm，如图4-26所示。二、实 践 操 作图4-26 汽缸盖拧紧顺序110-缸盖螺栓拧紧顺序号 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（2）安装节温器壳体。螺栓拧紧力矩为8 Nm，如图4-27所示
24、。二、实 践 操 作图4-27 安装节温器壳体 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（3）安装正时皮带后盖。螺栓拧紧力矩为6 Nm，如图4-28所示。（4）安装凸轮轴位置执行器调节器。螺栓拧紧力矩为65Nm+120+15，如图4-29所示。二、实 践 操 作图4-28 安装正时皮带后盖图4-29 安装凸轮轴位置执行器调节器 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（5）安装凸轮轴位置执行器电磁阀。螺栓拧紧力矩为6Nm，如图4-30所示。（6）安装2个凸轮轴位置传感器。螺栓拧紧力矩为6Nm。（7）安装凸轮轴盖。螺栓拧紧力矩为8Nm，如图4-31所示。二、实 践 操 作图4-30 安装凸轮轴位
25、置执行器电磁阀图4-31 安装凸轮轴盖 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（8）将 3 根冷却液软管从冷却液法兰上连接。（9）安装发动机机油冷却器管2。安装2个发动机机油冷却器管螺栓1并紧固至9Nm，如图4-32所示。二、实 践 操 作图4-32 安装发动机机油冷却器管 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（10）安装正时皮带张紧器。使用内六角扳手，向箭头指示的方向对传动皮带张紧器2施加张力，安装锁销3。螺栓拧紧力矩为，25Nm，如图4-33所示。二、实 践 操 作图4-33 安装正时皮带张紧器 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（11）安装排气歧管。清洁排气歧管密封面；将一个
26、新的排气歧管衬垫1安装到汽缸盖上；安装排气歧管3，并将新螺母4紧固至20Nm;安装2个排气歧管托架螺栓2，并紧固至20Nm，如图4-34所示。二、实 践 操 作图4-34 安装排气歧管 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（12）安装进气歧管。清洁密封面；插入新衬垫；安装进气歧管2和7个进气歧管螺栓1，并紧固至20Nm，如图4-35所示。二、实 践 操 作图4-35 安装进气歧管 3.实践操作5）汽缸盖和汽缸体的安装步骤（13）冷却系统加注冷却液。（14）检查并补充或更换发动机机油。想一想 如发动机汽缸垫被冲后，将对发动机产生什么后果？如何检查？二、实 践 操 作 （1）请观看汽油机和柴油
27、机结构，看看它们的汽缸盖和汽缸体在结构上有什么不同？（2）请查阅别克威朗汽车维修手册，看看汽缸盖和汽缸体各部件与我们检修的有什么不同？拆装和检修步骤有什么不同？（3）故障案例分析。故障现象：一辆2016款威朗轿车装用1.5T SIDI直喷涡轮增压发动机，在高速行驶或爬坡时，发动机动力不足，有时甚至熄火。发动机怠速工况及中低速行驶正常。故障诊断与排除：经维修工作人员试车检查，故障症状明显，维修人员调取故障码，无故障码显示，说明发动机的电控系统工作正常。用油压表进行燃油压力检测。测得燃油压力为201kPa，属正常范围，这说明燃油泵、燃油滤清器无异常。用汽缸压力表检查汽缸的工作压力，用真空表检查进汽歧管真空度，也均正常。发动机解体后，发现大多进气门座处有不同数量的积炭，拆下进气门，更换了气门及相关配件，故障彻底排除。三、学 习 拓 展
