1、第一章 认识发动机 发动机构造与维修发动机构造与维修 刘智婷刘智婷 1 1 汽车的心脏汽车的心脏 是把某种能量转变成机械能的机器是把某种能量转变成机械能的机器 化学能化学能 转变成转变成 机械能机械能 热机热机 外燃机：外燃机：在机器外锅炉烧水，利用蒸汽推动机械做功（如在机器外锅炉烧水，利用蒸汽推动机械做功（如 蒸汽机）蒸汽机） 内燃机：内燃机：直接以燃烧产生的产物为工质，它体直接以燃烧产生的产物为工质，它体 积小结构紧凑，质量轻，容易启动积小结构紧凑，质量轻，容易启动广泛应用广泛应用 化学能化学能热能热能机械能机械能 能量转换在发动机气缸内部进行能量转换在发动机气缸内部进行 初步了解发动机
2、发动机构造与维修 刘智婷 3 1、发动机在汽车上的哪个部位？ 2、发动机有哪些种类？ 3、发动机总体构造 4、发动机的编号规则 夏天，李明和周宣一起乘坐702路公 交车，很幸运!公交车上没有很多人，座 位充足!于是李明要周宣一起坐公交车最 后排。可是周宣却说，不要坐那里，后面 比其他地方要热。这是为什么？ 发动机构造与维修 刘智婷 4 1、发动机在汽车上的哪个部位？ 发动机构造与维修 刘智婷 5 是不是所有汽车发动机都 在汽车前部？ 发动机构造与维修 刘智婷 6 2、发动机有哪些种类？ （一）按使用燃料的不同（一）按使用燃料的不同 按使用燃料的不同，汽车发动机可以分为汽油发动机、 柴油发动机、
3、CNG发动机、LPG发动机、双燃料发动机。 发动机构造与维修 刘智婷 7 发动机构造与维修 刘智婷 8 （二）按照行程分类（二）按照行程分类 按发动机工作行程的不同，汽车发动机又可分为四行程发 动机与二行程发动机。 （三）按（三）按照冷却方式分类照冷却方式分类 按发动机冷却方式的不同，汽车发动机还可分为水 冷式发动机和风冷式发动机。 （四）按（四）按照气缸数目分类照气缸数目分类 按发动机气缸体气缸数目的不同，发动机又可分为单 缸、双缸及多缸发动机，如图所示，分别列举了直列四缸、 五缸、六缸、V形八缸以及W型十二缸等多缸发动机。 （五）按（五）按照气缸排列方式分类照气缸排列方式分类 按发动机气缸
4、的布置方式，汽车发动机有如图所示 的五种常见型式，分别是直列、斜置、对置、V形和W型。 （六）按（六）按照进气系统是否采用增压方式分类照进气系统是否采用增压方式分类 自然吸气（非增压）式发动机如图1-12和强制进气 （增压式）发动机如图1-13。汽油机常采用自然吸气式； 柴油机为了提高功率有采用增压式的。 0 （七）按（七）按照活塞的工作方式分类照活塞的工作方式分类 按活塞工作方式的不同，发动机可分为往复活塞 式与转子活塞式。 （八）按（八）按照供油方式分类照供油方式分类 汽油发动机按供油方式不同，还可分为化油器式与电喷式。 发动机构造与维修 刘智婷 18 3、发动机总体构造 汽油发动机由“两
5、大机构、五大系统”组成 两大机构：曲柄连杆机构 配气机构 五大系统：燃料供给系 润滑系 冷却系 起动系 点火系 柴油机：2大机构+_大系统？ （一）发动机组成（一）发动机组成 发动机构造与维修 刘智婷 20 （1）曲柄连杆机构： 作用： 将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运 动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为 曲轴的旋转运动而对外输出动力。 组成： 由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞 轮组组成。 发动机构造与维修 刘智婷 21 发动机构造与维修 刘智婷 22 （2）配气机构： 作用： 使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排 出废气，实现换气过程。 组成： 它由进气门、排气门、挺杆、
6、推杆、摇臂、 凸轮轴、正时齿轮等组成 发动机构造与维修 刘智婷 23 配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门 组（如图1-21）、气门传动组（如图1-22）和气门驱动组 组成。它的作用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定 时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入 气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。 现在轿车的发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、 i-VTEC、VVL、VVTL-i等技术标号。这些显赫的标号都代 表了它们的与众不同普通的发动机不一样，这些发动 机都采用了发动机可变配气的技术。 可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可 变气门行程两大类，有些发动
7、机只匹配可变气门正时，如 丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程， 如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配 的可变气门行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC。 发动机构造与维修 刘智婷 24 发动机构造与维修 刘智婷 25 发动机构造与维修 刘智婷 26 （3）供给系： 汽油机燃料供给系的功 用：根据发动机的要求， 配制出一定数量和浓度 的混合气，供入气缸， 并将燃烧后的废气从气 缸内排出到大气中去。 柴油机燃料供给系 的功用：是把柴油和空 气分别供入气缸，在燃 烧室内形成混合气并燃 烧，最后将燃烧后的废 气排出。 发动机构造与维修 刘智婷 27 （4）
8、润滑系： 作用： 向作相对运动的零件表面输送清洁的润滑油。 组成： 由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。 （5）冷却系： 功用： 水箱、节温器等组 成。它的作用是将受热 零件吸收的部分热量及 时散发出去，保证发动 机在最适宜的温度状态 下工作。 主要组成： 它由水泵、水箱、节温 器、散热器、风扇、分 水管、水套等组成。 发动机构造与维修 刘智婷 30 （6）起动系： 作用： 使静止的发动 机起动并转入自 行运转。 组成： 由起动机及附 属装置组成。 发动机构造与维修 刘智婷 31 （7）点火系： 作用： 按规定时刻点燃混合气。（汽油机独有） 组成： 由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组 成
9、。 发动机构造与维修 刘智婷 32 内燃机产品名称均按所采用的燃料命名。 内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母组成。 内燃机型号由下列四部分组成：内燃机型号由下列四部分组成： （二）（二） 国产内燃机型号编制规则国产内燃机型号编制规则 系 列 符 号 系 列 符 号 换 代 标 志 符 号 换 代 标 志 符 号 缸 数 符 号 缸 数 符 号 冲 程 符 号 冲 程 符 号 缸 径 符 号 缸 径 符 号 结 构 特 征 符 号 结 构 特 征 符 号 用 途 特 征 符 号 用 途 特 征 符 号 区 分 符 号 区 分 符 号 汽 缸 排 列 形 式 符 号 汽 缸 排 列 形 式 符
10、号 康明斯柴油机编号规则康明斯柴油机的型号由以下6个部分组成。 1柴油机系列：柴油机系列：用字母B、C、N、V、K等表示发动机系列。其中对 B、C系列须加上汽缸数，如4B、6C。 2吸气方式：吸气方式：用字母组表示：T-增压；TA-增压并中冷；TT-两极增 压；TTA-两极增压并中冷。无字母组者为自然吸气。 3工作总容量（总排量）：工作总容量（总排量）：柴油机工作纵容积用数字表示，单位为 L。 4应用符号：应用符号：用字母表示柴油机的用途。A-农业；B-公共汽车；C- 工程；F-消防G-发电机组；G0-连续发电机组；GS-备用发电机组；L-机 车；N-船舶；P-发电站。 5额定功率：额定功率：
11、用数字表示， 6特殊符号：特殊符号：用字母表示特殊汽车的特征。 扩展知识 熟悉国外发动机的编号方式 知识扩展一：康明斯发动机编号及其含义知识扩展一：康明斯发动机编号及其含义 发动机构造与维修 刘智婷 34 练习：识读发动机型号练习：识读发动机型号 EQ6100-1 TJ376Q 4100Q 12V135ZG 学习： 找出活塞、汽缸、连 杆、曲轴、油底壳、 散热器、飞轮、空气 滤清器 发动机构造与维修 刘智婷 35 学习：熟悉气 缸盖罩、节气 门体、飞轮、 油底壳、机油 滤清器等零件 的位置和名称 1.2往复活塞式发动 机工作原理 （1）上止点： 活塞运动的最高位置。 （2）下止点： 活塞运动的
12、最低位置。 （3）活塞行程S： 上、下止点之间的距离。 （4）曲柄半径R： 曲轴旋转中心到曲柄销中 心之间的距离。 S2R （5）气缸工作容积Vh： 活塞从一个止点运动到另 一个止点所扫过的容积。 （6）燃烧室容积Vc： 活塞位于上止点时，活塞 上方的空间容积。 （7）气缸总容积Va： 活塞位于下止点时，活塞上方的容积。 Va VcV （8）发动机排量VL： 多缸发动机各气缸工作容积的总和。 VL=Vhi 附：发动机排量的应用按排量所作的轿车等 级的划分。（如图1-17所示） （9）压缩比： 气缸总容积与燃烧室容积之比。 =Va/Vc （10）工作循环： 发动机完成进气、压缩、作功和排气四个过
13、程 叫一个工作循环。 （11）四冲程发动机： 曲轴必须转两圈（720），活塞上下往复运动 四次，才能完成个工作循环的发动机。 （12）二冲程发动机： 曲轴只转一圈（360），活塞上下往复运动两 次，就能完成一个工作循环的发动机。 （13）工况： 发动机在某一时刻的运行状况，以该时刻发动 机的转速和负荷表示。 （14）空燃比 表示空气和燃料的混合比。 （15）理论空燃比 即将燃料完全燃烧所需要的最 少空气量和燃料量之比。 （16）最大功率 最大功率用马力（PS）或千瓦 （KW）表示。 （17）最大扭矩 发动机从曲轴端输出的力矩，扭 矩的表示方法是Nmrmin。 四冲程汽油机工作原理：四冲程汽油机
14、工作原理： 1 1- -排气门；排气门；2 2- -火花塞；火花塞；2 2- -进气门；进气门；4 4- -气缸；气缸；5 5- -活塞；活塞；6 6- -连杆；连杆；7 7- -曲轴。曲轴。 a) a) 进气；进气；b) b) 压缩；压缩；c) c) 作功；作功；d) d) 排气。排气。 （l）进气行程： 活塞从上止点向下止点运动。 进气门打开，排气门关闭。 可燃混合气经进气门被吸入气缸。进气终了时， 气缸内气体压力约为0.075-0.09MP，温度达到 270K-440K。 （2）压缩行程： 活塞从下止点向上止点运动。 进、排气门均关闭。 可燃混合气受到压缩，温度、压力不断上升。 当压缩行
15、程结束时，可燃混合气压力可达0.6- 1.2.1MPa，温度可达 600K-800K，远远高于汽油的 点燃温度。 （2）作功行程： 活塞从上止点向下止点运动。 进、排气门均关闭。 当压缩行程即将结束，活塞位于接近上止点位 置时，火花塞电极产生电火花点燃可燃混合气，可 燃混合气燃烧后急速膨胀，膨胀压力最高可达2- 5MPa，相应温度为2200K-2800K，推动活塞从上止 点向下止点运动。并通过连杆使曲轴旋转并输出机 械功。 作功行程结束后，气体压力降至0.2-0.5MP， 温度也降至1200K-1600K。 （4）排气行程： 活塞从下止点向上止点运动。 进气门关闭，排气门打开。 排气终了时，气
16、缸内的压力仍高于大气压力， 约为0.105-0.115MPa，温度约为900K-1200K。 a) a) 进气；进气；b) b) 压缩；压缩；c) c) 作功；作功；d) d) 排气。排气。 1 1- -喷油器；喷油器；2 2- -排气门；排气门；2 2- -进气门；进气门；4 4- -气缸；气缸； 5 5- -喷油泵；喷油泵；6 6- -活塞；活塞；7 7- -连杆；连杆；8 8- -曲轴。曲轴。 四冲程柴油机的工作过程与四冲程汽油机一样， 每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气 四个行程，主要差别在于所采用的燃料、混合气的 形成方式和着火方式不同。 （1）进气行程： 在进气行程中柴油
17、机吸入气缸的是纯 空气而不是可燃混合气。由于在进气通道 中没有化油器，故柴油机的进气阻力小， 进气终了时气体压力略高于汽油机，约为 0.0785-0.0922MPa。，气体温度约为200K- 270K。 （2）压缩行程： 由于柴油机压缩比高，故压缩终了的温度和压 力都比汽油机高，压力达2-5MPa，温度达800K- 1000K，大大超过柴油自燃温度。 （2）作功行程： 在压缩行程接近上止点时，喷油器将经喷油泵 产生的高压柴油（油压高达10MPa以上）以雾状形式 喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内瞬间形成可燃混 合气并着火燃烧。推动活塞下行作功。 （4）排气行程： 排气终了时气缸内压力为0.105-
18、 0.125MPa，温度为800K-1000K。 进气门 排气门 活塞运动 动力来源 进气 开 关 向下 曲轴旋转 压缩 关 关 向上 曲轴旋转 作功 关 关 向下 燃烧气体 排气 关 开 向上 曲轴旋转 汽油机/ 柴油机 温度(K) 压力(MPa) 进气 270270- -400/400/200200- -270270 0.0750.075- -0.09/0.09/0.07850.0785- -0.09220.0922 压缩 600600- -700/700/800800- -10001000 0.60.6- -1.2.1/1.2.1/2 2- -5 5 燃烧 22002200- -2800
19、/2800/18001800- -22002200 2 2- -5/5/5 5- -1010 作功 12001200- -1600/1600/12001200- -15001500 0.20.2- -0.5/0.5/0.20.2- -0.40.4 排气 900900- -1200/1200/800800- -10001000 0.1050.105- -0.115/0.115/0.1050.105- -0.1250.125 （1）每一个发动机工作循环，曲轴转二周（7200）， 每一个行程曲轴转半周（1800），进气行程是进 气门开启， 排气行程是排气门开启，其余两个 行程进、排气门均关闭。 （2
20、）四个行程中，只有作功行程产生动力，其他三 个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程， 虽然作功行程是主要行程，但其他三个行程也 必不可少。 （2）在发动机运转的第一循环时，必须有 外力使曲轴旋转完成进气、压缩行 程，着火后，完成作功行程，并依靠 曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成 以后的行程，以后的工作循环发动机 无需外力就可自行完成。 （l）汽油机的混合气是在气缸外部的化油 器中形成的，而柴油机的混合气是在 气缸内部形成的。柴油机在进气行程 时，被吸入气缸内的是纯空气。 （2）汽油机在压缩终了时，靠火花塞强制 点火，而柴油机则靠自燃。 （1 1）二冲程汽油机简单工作原理）二冲程汽油机简单工作原
21、理 （1 1）二冲程汽油机简单工作原理）二冲程汽油机简单工作原理 第一行程：活塞从下止点向上止点移动。 活塞上方进行换气、压缩； 下方进行进气。 第二行程：活塞上方进行作功、换气； 下方进行预压缩。 （2 2）二冲程柴油机简单工作原理）二冲程柴油机简单工作原理 与二冲程汽油机不同之处是进入气缸的是纯 空气，废气则由专设的排气门排出。 （1）由于进排气过程几乎是完全重叠进行的， 所以在换气过程中有混合气损失和废气难 以排净的缺点，经济性差；柴油机由于进 入的是纯空气，没有混合气损失。 （2）完成一个工作循环，曲轴转一周，当与四 冲程发动机转速相等时，其作功次数比四 冲程多一倍。因此运转平稳，理论
22、上发出 的功率是四冲程的两倍，由于抽象气损失 实际是1.5-1.6倍。 实验一实验一 发动机总体构造发动机总体构造认识认识 见工单见工单 能认识并对照发动机说出曲柄连杆机构各 组成零件的功用及结构特点； 能阐述曲柄连杆机构各零件的装配关系和 运动关系； 能进行曲柄连杆机构的拆装和简单检修。 2.1.1 2.1.1 功用功用 把燃气作用在活塞顶面上的压力转变为 曲轴的转矩，向工作机械输出机械能。 （1 1）机体组：）机体组： 气缸体、曲轴 箱、气缸盖、气缸 套、气缸垫及油底 壳等。 （2 2）活塞连杆组：）活塞连杆组： 活塞、活塞环、 活塞销、连杆等。 （3 3）曲轴飞轮组：）曲轴飞轮组： 曲轴
23、、飞轮等。 （1）高温： 最高温度可达2500K以上； （2）高压： 最高压力可达3-5MPa； （3）高速： 最高转速可达3000-6000r/min； （4）化学腐蚀： 气体作用力 往复惯性力 离心力 摩擦力 产生侧压力（作功向左、压缩向右），有使机体翻倒的趋势。 曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力。 对曲轴形成转矩（作功）和旋转阻力矩（压缩）。 气体作用力大小是变化的，造成各处磨损不均匀。 使曲柄连杆机构各零件和所有轴颈承受周期性 附加载荷，加快轴承磨损；传到气缸体后，还会引 起发动机振动。 使发动机上、下、水平方向产生振动， 同时使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴 颈及轴承受到又一附加载荷
24、，增加它们的变 形和磨损。 （4 4）摩擦力）摩擦力 摩擦力是造成零件配合表面磨损的根源 。 气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸垫等。 衬垫 稳油挡板 放油塞 功用：贮存机油并封闭曲轴箱。 材料：用薄钢板冲压而成。 结构：油底壳后部或前部一般做得较深；最低处有磁性放油螺塞；油底壳内 还设有挡油板；上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。 气缸体的结构形式 气缸的排列方式 气缸的冷却方式 气缸体的材料 气缸的磨损问题 一般式气缸体： 发动机的曲轴轴线与气缸体下表面在 同一平面上。 龙门式气缸体： 气缸体下表面在曲轴轴线以下。 隧道式气缸体： 气缸体下表面在曲轴轴线以下且主轴 承承孔不分开。 a)
25、 a) 直列式；直列式；b) Vb) V型；型；c) c) 水平对置式。水平对置式。 直列式： 又称单列式，直列式 发动机各个气缸排成一列， 一般是垂直布置的。但为 了降低发动机的高度，有 时也把气缸布置成倾斜或 水平位置。 V形： V型发动机气缸排成两列，左右两列气缸中心线 的夹角 180o，这种形式的气缸体一般用于六缸 以上的发动机。 W形： 看上去与V型结构很相似，但 与V型结构相比，每一侧的活塞数 增加了一倍。 这种发动机结构非常紧凑，较 小的尺寸却有较大的动力。 斜置式： 它很像直列式发动机，但整个缸体是倾斜放置 的。这种设计是为了降低发动机的高度。 对置式： 发动机气缸排成两列，左
26、右两列气缸在同一水 平面上，即左右两列气缸中心线的夹角=180o，这 种气缸体应用较少。 水冷： 气缸周围和气缸盖中均有水套，且缸体和缸盖 上的水套是相通的，利用水套中的冷却水流过高温 零件的周围而将热量带走。 风冷： 气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增 加散热面积，保证荼热充分。 气缸体一般采用优质灰铸铁、球墨铸铁或铝合金。 整体式气缸： 直接从气缸体上镗出气缸。 气缸体镶套： 降低成本，便于修理更换。气缸套的材料，常 使用耐磨性好的合金铸铁或合金钢制造。 外壁不直接与冷却水接触，而是和气缸体的壁 面直接接触。 气缸套的壁厚一般为 l-3mm。采用过盈配合。 优点：不易漏气、漏水，气缸
27、体强度和刚 度好不存在穴蚀，缸距小； 缺点：修理更换不便，散热差。 外壁与冷却水直接接触，气缸套壁厚一般为 5-9mm。 径向定位：缸套的外表面有两个突出的圆环带A 和B，分别称为上支承定位带和下支 承密封带。 轴向定位：利用上端的凸缘C。 优点：气缸体上没有密封的水套，铸造方便，容 易拆卸，冷却效果也较好。 缺点：气缸体的刚度差，易漏气、漏水，存在穴 蚀。 （1 1）功用）功用 密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形 成燃烧室。 冷却水套；进、 排气门座；气门导管 孔；进、排气通道； 燃烧室；火花塞座孔 或喷油器座孔；凸轮 轴轴承座（上置式）。 1 1- -气缸盖；气缸盖；2 2- -气缸
28、垫；气缸垫；3 3- -机油反射机油反射 罩；罩；4 4- -气缸盖罩；气缸盖罩；5 5- -压条；压条；6 6- -气门气门 罩垫；罩垫；7 7- -加油盖。加油盖。 上海桑塔纳发动机气缸盖 灰铸铁或合金铸铁，也有采用铝合金的。 单体气缸盖： 一缸一盖。 分开式气缸盖： 为了制造和维修方便，减小变形对密封的影响， 缸径较大的柴油机多采用。 整体式气缸盖： 汽油机一般缸径较小，缸盖负荷较小，多采用。 组成： 由活塞顶面（或凹坑）及气缸盖上相应凹坑 （或平面）共同组成。 对燃烧室的要求： 结构紧凑，面容比小，充气效率高，以减少 热量损失及缩短火焰行程； 能产生适当涡流，以提高温柔合气燃烧速 度，
29、保证混合气得到及时和充分的燃烧； 表面光滑，不易积炭、排气净化好。 汽油机常用燃烧室形状： 楔形燃烧室： 结构简单、紧凑，散热面积小，在压缩终了 时能形成挤气涡流，同时其进气阻力小，但火焰 传播距离较长，存在较大的激冷面积，对HC排放 不利。 盆形燃烧室： 结构较简单，工艺性好。但不紧凑。 半球形燃烧室： 结构较前两种紧凑，但进、排气门分别置于 气缸盖两侧，故配气机构比较复杂。 （1 1）功用）功用 保证气缸盖和气缸体之间的密封，防止漏气、 漏水和漏油。 （2 2） 要求要求 在高温高压燃气的作用下有足够的强 度，不易损坏； 耐热、耐腐蚀； 具有一定的弹性，能补偿结合面的不平 度，以保证密封；
30、 拆装方便，能重复使用。 （3 3）种类）种类 a)a)、b)b)、c)c)、d) d) 金属金属- -石棉板；石棉板；e) e) 冲压钢板；冲压钢板；f) f) 无石棉气缸垫。无石棉气缸垫。 （4 4）安装）安装 衬垫卷边的一面朝气缸盖，光滑面朝气 缸体。 也可根据标记或文字要求进行安装。 发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的 支承被支承在车架上。 发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的 支承被支承在车架上。 发动机的支承方法： （1）三点支承； （2）四点支承。 发动机支承 1 1、2 2、3 3、4 4- -支承；支承； 5 5- -发动机；发动机； 6 6- -离合器壳；离合
31、器壳； 7 7- -变速器。变速器。 机体组由哪些零部件组成？ 气缸体的结构型式有哪几种？各有何特点？ 常用的气缸排列方式有哪几种？ 何谓干式缸套和湿式缸套，有何特点？ 气缸盖的结构特点？ 汽油机燃烧室的形状及特点？ 发动机如何支撑？ 气缸体与气缸盖变形的检修 气缸体与气缸盖裂纹的检修 气缸的磨损与修理 气缸体上下平面的翘曲变形； 气缸体和气缸盖裂纹； 气缸的磨损。 （1 1）平面度检验：）平面度检验： 1 1- -直尺；直尺；2 2- -塞尺；塞尺；3 3- -气缸盖。气缸盖。 （2 2）平面度修理：）平面度修理： 局部微不平刮刀刮平。 轻微不平研磨。 较大不平磨削或铣削。 注意： 缸盖修磨
32、后，应检查调整燃烧室容积，不小于 原规定的95%；各容积变化差值不大于平均值的1-2%。 （1 1）产生裂纹的原因）产生裂纹的原因 未加防冻液的发动机，严冬季节停车 时间长而未及时放水，水套中冷却水 结冰体积膨胀，将气缸体胀裂。 水套中水垢过厚，使局部工作温度升 高，热应力增大，产生裂纹。 气缸体各处壁厚不均匀，在一些薄弱 部位出现裂纹。 发动机长时间在超负荷条件下工作， 造成气缸体内应力过大。若超负荷使 用时间过长，出现气缸裂纹的机率更 大。 当发动机处于缺水过热状态时，突然 加入冷水，由于冷热急剧变化，造成 气缸体热应力过大，使水套产生裂 纹。 拆卸和搬运不慎，使气缸体受振动、 碰撞而致裂
33、等。 目测法 对于气缸体和气缸盖外部的破洞和较大的裂纹， 凭观察可以确定。 水压试验 对于气缸体和气缸盖等零件内部的、细微的裂 纹可用水压试验机进行水压试验。（0.3-0.4MPa压 力下保持5min） 补板法 如裂纹发生在气缸体外部，该处对强度的要求 不高，且裂纹比较集中或是破洞，可采用补板法修 理。 焊接法 焊接法可在任何区域进行。特别对曲轴箱等应 力大的部位。 粘结法 如裂纹发生的部位不在燃烧室的气门座等高温 区附近，可采用粘结法进行粘结修理。如水套及应 力小的部位。 堵漏法 对于宽度或孔径不大于0.3mm的细微裂纹或砂眼， 可用堵漏剂进行填补。 （1 1）气缸磨损规律）气缸磨损规律 在
34、气缸轴线方向上呈上大下小的不规则锥 形，最大磨损部位在第一道活塞环在上止 点位置时相对应的气缸壁。 气缸在圆周方向的磨损成不规则的椭圆 形，最大磨损部位一般是前后或左右方 向，随气缸结构而异。（侧压、轴窜） 圆度、圆柱度。 圆度误差： 二点法测量圆度误差是在零件的同一横截面上测 量若干直径，取测得的最大直径与最小直径之差的 一半作为该截面的圆度误差。并取几个横截面的圆 度误差中最大值作为该零件的圆度误差。 圆柱度误差： 二点法测量圆柱度误差是按测量圆度的方法，连 续测量若干个横截面，然后取各截面内所测得的所 有读数中最大与最小读数差值之半，作为该零件的 圆柱度误差。 检测内容： 外观检查：检查
35、气缸的机械损伤、表面 质量和化学腐蚀程度等。 用量缸表检测气缸的圆度误差和圆柱度 误差。 检测部位： 上部：第一道活塞环在上止 点位置附近时所对气缸璧， 一般是气缸上部距上平面 10mm处。 中部： 下部：距缸套下部10mm处。 测量平行或垂直于曲轴轴线方向。 测量方法： 根据气缸直径的尺寸，选择合 适的接杆，固定在量缸表的下 端。 矫正量缸表的尺寸。 将量缸表的测杆伸入到气缸上 部，测量第一道活塞环在上止 点位置附近时所对应的气缸壁。 将量缸表下移，测量气缸中部和 下部的磨损。 气缸磨损后，通常采用修理尺寸法和镶套修复法 进行修理。 修理尺寸法修理尺寸法: : 在零件结构、强度和强化层允许的
36、条件下，将 配合副中主要件的磨损部位经过机械加工至规定尺 寸，恢复其正确的几何形状和精度，然后更换相应 的配合件，得到尺寸改变而配合性质不变的修理方 法。 对气缸而言，是根据测量的气缸磨损尺寸，选择 合适的修理尺寸进行镗缸，并选配相应修理尺寸的 活塞和活塞环与之相配，以恢复气缸正确几何形状 和正常的配合关系。 气缸的修理工艺如下：气缸的修理工艺如下： 确定气缸修理尺寸 气缸修理尺寸最大磨损直径加工余量 （0.10-0.20mm） 气缸修理级数（气缸镗削前的最大直径 原厂规定气缸的标准直径 加工余量）修理尺寸级差 各缸须按同一级修理尺寸进行。 确定镗削量及镗削次数 镗削量新配活塞裙部最大直径 气
37、缸最小直径配合间隙 磨缸余量。 镗缸 珩磨 镶套修理法: 当气缸镗削至超过最大一级修理尺寸或个别气 缸发生事故性损伤后，可镶换新的气缸套。 （1）拆除旧气缸套 （2）检修气缸套承孔 （3）新气缸套的检修 （4）镶装气缸套 （5）水压试验 拧紧螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展 的顺序分几次进行。最后一次要用扭力扳手按制 造厂规定的拧紧力矩值拧紧。 如果缸盖由铝合金制成，则最后必须在发动 机冷态下拧紧，热态时能增加密封性（铝的膨胀 系数比钢大）。 铸铁气缸盖则应该在发动机热时最后拧紧 （铸铁膨胀系数比钢小）。 2.3 活塞连杆组的构造与检修 2.3.1 活塞连杆组的构造 活塞 活塞环 活塞销 连
38、杆 连杆轴承 功用功用 承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传 给连杆，以推动曲轴旋转。 工作条件工作条件 高温：顶部温度达600K-700K。 高压：汽油机3-5MPa，柴油机6-9MPa。 高速：3000-6000r/min。 受力复杂：气体压力、惯性力等。 要求要求 （1）足够的刚度和强度； （2）良好的导热性和耐磨性； （3）质量小，热膨胀系数小； （4）与缸壁摩擦系数小。 材料材料 铝合金（Si-Cu-Mg） 成型方法成型方法 铸造； 锻造（强度更高，制造成本较高）。 （1 1）基本结构）基本结构 可分为顶部、头部、裙部三部分。 活塞顶部：活塞顶部： 是燃烧室的组成部分，形状有：
39、 产生扰流产生扰流 利于燃烧利于燃烧 增大压缩比增大压缩比 F1赛车赛车 特殊要求特殊要求 工艺简单工艺简单 活塞环槽以上的部分。 作用：作用： 承受气体压力，并传给连杆； 与活塞环一起实现气缸的密封； 将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导 到气缸壁上。 构造：构造： 头部切有若干用以安装活塞环的环槽。 汽油机一般有2-3道环槽。上面1-2道用以安装气 环，下面1道用以安装油环，油环槽底面上钻有许多 径向小孔。 问题：问题： 活塞环槽的磨损，特别是第一道环槽温度较高， 其磨损更为严重。 措施：措施： 可在铝合金活塞环槽部位铸入由耐热合金钢制 造的环槽护圈； 还可以在第一道环槽上面切出较环槽窄的隔
40、热 槽。 油环槽下端以下部分。 作用：作用： 为活塞在气缸内作往复运动导向；承受侧压力。 要求：要求： 一定的长度； 足够的面积。 基本形状：基本形状： 薄壁圆筒，上部有活塞销 座孔。 全裙式 圆筒为完整的。 拖板式 沿销座孔轴线方向（不受 作用力的两侧）的裙部切去一 部分以减轻重量。 位于活塞裙部的上部。 作用：作用： 安装活塞销，将活塞顶部气体作用力经活塞销 传给连杆。 结构：结构： 厚壁圆筒，销座孔内有安放弹性卡环的卡环槽。 整个活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀，使配 合间隙变小。(原因：温度、膨胀系数) 活塞头部的膨胀大于裙部，且自上而下膨胀 量由大而小。(原因：温度、壁厚) 裙部圆周方向
41、向近似椭圆形变化，长轴在沿 活塞销座孔轴线方向。(原因：侧压力、金属 堆积) 这样将造成活塞与气缸壁的间隙发生变化。 预先在冷态下把活塞加工成裙部断面以 活塞销轴线方向为短轴的椭圆。 活塞头部的直径制成上小下大的阶梯形 或截锥形，或将活塞裙部制成上小下大 的截锥形。或活塞裙部做成变椭圆桶 形，椭圆度由下而上逐渐增大。 阶梯型阶梯型 截锥型截锥型 锥型裙部锥型裙部 裙部开有横向的隔热槽，以减小活塞裙 部的受热量。 裙部开有纵向的膨胀槽，使裙部具有弹 性。（只适应负荷不大的汽油机） 双金属活塞在铝合金活塞裙部或销 座内嵌铸入钢片，限制活塞裙部的膨胀 量（恒范钢片式、筒形钢片式、自动调 节式）。 有
42、的活塞将销座附近裙部外表制成凹陷 （0.5-1mm)。 按功用分类按功用分类 气环用于气缸的密封、导热。 油环用来刮除气缸壁上多余的机 油。此外，油环也起到封气 的辅助作用。 工作条件工作条件 高温、高压、高速、润滑困难。 要求要求 好的耐磨性、耐热性、磨合性、导热性； 高的强度、冲击韧性和足够的弹性。 材料材料 合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、 钼等合金元素） 开口间隙开口间隙1 1 又称为端隙，是活塞环装入气缸后，该环在上 止点时环的两端头的间隙。 （0.25-0.50mm） 注意：注意：一道环开口位置应 避开作功行程受压 面，各环位置错开。 侧隙侧隙2 2 又称边隙，是指活塞环装
43、 入活塞后，环高方向上与活塞 环槽之间的间隙。 背隙背隙3 3 是活塞及活塞环装入气缸 后，活塞环背面（内圆柱面） 与活塞环槽底部间的间隙。 功用：功用： 密封、导热。 弹力F1形成第一密封面； 气体压力形成第二密封面； 窜入背隙的气体产生背压力F2 形成对第一密封面的第二次密封。 切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减 小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就可能卡死或折 断。 直角口 阶梯型 斜口 带防转 销钉槽 原因：原因： 侧隙和背隙的存在。 后果：后果： 燃烧室形成积炭，机油消耗 增加，且环槽中形成积炭使环卡 死失去密封作用，甚至折断活塞 环。 为了加强密封、加速磨合、减小泵油以及改善润
44、滑，在结构上出现了许多不同断面形状的气环。 注意： 安装方向 功用：功用： 刮除气缸壁上多余的润滑油。 结构型式：结构型式： 普通油环 组合油环 功用功用 连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力 传给连杆。 工作条件工作条件 高温、周期性冲击载荷、润滑条件差（一般靠飞 溅润滑）。 要求要求 有足够的强度和刚度，质量尽可能小，以及有良 好的耐磨性和耐冲击韧性。 材料材料 低碳钢或低碳含金钢，经渗碳或淬火处理而成。 （1 1）结构）结构 活塞销通常做成空心圆柱体，其内孔形状有：圆 柱形、两段截锥形、组合形。 全浮式：全浮式： 活塞销能在连杆小头 衬套孔和活塞销座孔中自 由转动。 半浮式：半浮式： 销与座孔和小头，一 处固定，一处浮动。 功用功用 将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复 运动转变为曲轴的旋转运动。 工作条件工作条件 承受周期性变化的气体作用力、惯性力。 要求要求 有足够的刚度和强度；质量小。 材料材料 优质中碳钢或中碳合金 钢。 （1 1）结构）结构 连杆小头、杆身、连杆大 头（包括连杆盖）。 大头的切口型式
