1、2.1 曲柄连杆机构概述2.2 机体组2.3 活塞连杆组2.4 曲轴飞轮组2.5 曲柄连杆机构的检修方法2.6 曲柄连杆机构异响的故障人工诊断方法2.7 曲轴平衡机构2.8 电子控制的发动机支承机座减振系统2.9 一汽迈腾轿车CEA发动机曲柄连杆机构的拆装与检修项目二 曲柄连杆机构2.1 曲柄连杆机构概述2.1.1 曲柄连杆机构的功用与组成曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。如图2-1所示，曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。图2-1 曲柄连杆机构1机体组机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳等机件。2活塞连杆
2、组活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。3曲轴飞轮组曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮和曲轴扭转减振器等机件。2.1.2 曲柄连杆机构的工作条件与受力简析1.气体作用力在每个工作循环的四个行程中，气体压力始终存在。但由于进气、排气两行程中气体压力较小，对机件影响不大，故这里主要介绍作功和压缩两行程中的气体作用力。在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力。这时，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图2-2(a)所示。图2-2 气体作用力情况示意图(a)作功行程；(b)压缩行程2.往复惯性力与旋转惯性离心力往复运动的物体，当运动速度变化时，就要产生往复惯性力。物体绕某一中心作旋转运动时，就
3、会产生旋转惯性离心力。这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在的。活塞和连杆小端在气缸中作往复直线运动时，速度很高，且数值不断变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。所以当活塞向下运动时，前半行程是加速运动，往复惯性力向上，用Fj表示(见图2-3(a)；后半行程是减速运动，往复惯性力向下，用表示(见图2-3(b)。图2-3 往复惯性力和旋转惯性离心力作用情况示意图(a)活塞在上半行程时的受力图；(b)活塞在下半行程时的受力图3.摩擦力曲柄连杆机构工作时，摩擦力作用在相对运动零件表面上，它是造成零件配合表面磨损的根源。2.2
4、机 体 组2.2.1 气缸体冷却液冷却发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，简称为气缸体。气缸体不仅要承受高温、高压的气体作用力，而且是发动机的各个机构和系统的装配基体，因而要求气缸体具有足够的刚度和强度。为减轻发动机的质量，还要求气缸体结构紧凑、质量轻。根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，其具体结构形式分为一般式气缸体、龙门式气缸体和隧道式气缸体(见图2-4)。图2-4 气缸体示意图(a)一般式气缸体；(b)龙门式气缸体；(c)隧道式气缸体气缸体的上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间，其构造如图2-5所示。图2-5 气
5、缸体2.2.2 气缸和气缸套1.气缸套1)干式缸套2)湿式缸套图2-6 气缸套(a)干式缸套；(b)湿式缸套2.气缸的排列形式对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机的外形尺寸和结构特点，它对发动机气缸体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置情况。如图2-7所示，发动机气缸的排列一般采用以下3种形式，即单列式、V形式和对置式。图2-7 气缸的排列形式(a)单列式；(b)V形式；(c)对置式2.2.3 气缸盖与气缸垫1.气缸盖气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室(见图2-8)。图2-8 气缸盖2.汽油机的燃烧室燃烧室是由活塞顶部和缸盖上相应的凹部空间组成。燃
6、烧室的形状对发动机的工作影响很大。所以，对燃烧室有两点基本要求：一是结构尽可能紧凑，冷却面积要小，以减少热量损失和缩短火焰行程；其次是使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时、完全和充分地集中燃烧。汽油机常用燃烧室的形状如图2-9所示。图2-9 汽油机常用燃烧室的形状(a)锲形燃烧室；(b)盆形燃烧室；(c)半球形燃烧室3.气缸盖衬垫气缸盖衬垫如图2-10所示，它安装在气缸盖和气缸体之间，其功用是防止发动机机油、冷却液和高温、高压气体泄漏。气缸盖衬垫是易损件，通常是一次性使用。图2-10 气缸盖衬垫2.2.4 油底壳油底壳的主要功用是储存机油并封闭曲轴箱
7、(见图2-11)。油底壳受力很小，为了保证行车中气流对机油的冷却，一般采用薄钢板冲压而成。图2-11 油底壳2.2.5 发动机的支承发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的支承支撑在车架上。发动机在车架上的支承具有弹性，这是为了消除在汽车行驶中车架的扭转变形对发动机的影响，以及减少发动机传给底盘和乘员的振动和噪声。弹性支承的发动机运转时(特别在工作不稳定，如低转速或超载荷时)，可能发生横向角振动，因此与发动机相连的各种管子和杆件等的结构必须保证在发动机振动时不致破坏它的正常工作，如采用软管。2.3 活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成(见图2-1)。2.3.1 活塞1.
8、活塞的作用、工作条件及要求活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转(作功行程)。活塞顶部还与气缸盖和气缸壁共同组成燃烧室。2.活塞的结构如图2-12所示，活塞的基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分。图2-12 活塞结构剖示图(a)全剖；(b)部分剖1)活塞顶部活塞顶部的形状与选用的燃烧室形式有关。汽油机的活塞顶部多采用平顶，如图2-13(a)所示，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些汽油机为了改善混合气的形成和燃烧采用凹顶活塞，如图2-13(b)所示。二冲程发动机通常采用采用凸顶活塞，如图2-13(c)所示。一汽丰田花冠轿车发动机的活塞顶部
9、采用锥形挤压式结构(见图2-13(g)，以提高燃烧室的热效率。柴油机的活塞顶部常常设有各种各样的凹坑，如图2-13(d)、(e)、(f)所示，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机可燃混合气的形成或与燃烧要求相适应。图2-13 活塞顶部的形状(a)平顶；(b)凹顶；(c)凸顶；(d)、(e)、(f)凹坑；(g)锥形挤压式2)活塞头部活塞头部是指活塞环槽以上的部分，其主要作用有以下三个：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。3)活塞裙部活塞裙部是指从油环槽下端面起至活塞底面的部分，其作用是为活塞在气缸内外往复运动导向和承受侧压力。活塞工
10、作时产生的机械变形(燃烧气体压力与侧压力的作用)和热变形(热容量的作用)，使得其裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。鉴于上述情况，为使铝合金活塞在热态下接近一个圆柱形，必须事先把活塞做成直径上小下大的近似圆锥形(见图2-14(a)。在其裙部断面加工为长轴垂直于活塞销座方向的椭圆形，以保证活塞在正常工作温度下与气缸壁间保持有比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或引起局部磨损(见图2-14(a)。有的活塞将销座附近的裙部外表面制成下陷0.51.0mm(见图2-14(b)，其目的是为了减少活塞销座附近裙部的热变形量。图2-14 活塞裙部的不同形状和结构(a)活塞裙部形状；(b)拖板式活塞的裙部结构；(
11、c)活塞裙部镶有恒范钢片的结构 4)活塞销座活塞销座的作用是将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。销座的加强筋通常与活塞内壁相连，以提高其刚度。销座孔内安放有弹性卡环的卡槽。卡环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。一般发动机活塞的销座轴线与活塞的中心线垂直相交，当活塞在上止点改变运动方向时，由于侧压力瞬时换向，使活塞与缸壁的接触面突然由一侧平移至另一侧，便产生活塞对气缸壁的“拍击”(俗称活塞敲缸)，增加了发动机的噪音。因此，某些高速发动机将活塞销座朝向承受膨胀作功侧压力的一面偏移12 mm(见图2-15)。图2-15 活塞销偏置时的工作情况2.3.2 活塞环1活塞环的种类和作用活塞环包括气环和
12、油环两种。气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱(见图2-16)，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。它一般有二或三道。图2-16 活塞环的密封原理2活塞环的工作条件与材料活塞环在气缸中的高温(第一环温度可达600 K)、高压燃气的作用下作高速运动，加上高温下可能变质的润滑油润滑差，因此磨损严重。另外，活塞环随活塞在气缸中上下运动的同时，沿径向会受到一张一弛的交变应力作用而易折断。因此，活塞环是发动机所有零件中工作寿命最短的。3活塞环的间隙发动机工作时，活塞和活塞环都会发生膨胀。因此，活塞在气缸内应有开口间隙，与环槽间应有侧隙
13、和背隙(见图2-17)。图2-17 活塞环的间隙4气环的断面形状如图2-18所示，气环的断面形状有很多种，其中矩形断面会把气缸壁上的润滑油不断送入气缸中(见图2-18(a)。进入气缸的润滑油经燃烧后会在燃烧室内形成积炭和增加润滑油消耗，尤其是在环槽中形成积碳，造成活塞环被卡死在环槽中，失去密封作用，划伤缸壁，甚至折断。为了消除或减少有害的泵油作用，除在气环的下面装有油环外，广泛采用非矩形断面的扭曲环(见图2-18(c)和(d)。图2-18 气环的断面形状(a)矩形环；(b)锥面环；(c)正扭曲内切环；(d)反扭曲锥面环；(e)梯形环；(f)桶形环5油环的分类油环分为普通油环和组合油环两种(见图
14、2-19)。无论活塞下行还是上行，油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳(见图2-20)。图2-19 油环(a)普通油环；(b)组合油环图2-20 油环的刮油作用(a)活塞下行；(b)活塞上行2.3.3 活塞销活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接配合，有全浮式和半浮式两种。全浮式(见图2-21(a)是指在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。图2-21 活塞销的连接方式(a)全浮式；(b)半浮式2.3.4 连杆1连杆的功用与要求连
15、杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。2连杆的结构连杆的结构如图2-22所示，由小端、杆身、大端三部分组成。小端与活塞销相连。工作时小端与活塞销之间有相对转动，因此小端孔中一般压入减摩的青铜衬套。为了润滑，在小端和衬套上钻出集油孔或铣出储油槽来收集发动机运转时被曲轴激溅上来的机油，以便润滑。有的发动机连杆采用小端压力润滑，则在杆身内钻有纵向的压力油通道。图2-22 连杆组件连杆大端的组合还有严格的定位要求。平切口连杆盖与连杆的定位，是利用连杆螺栓上精加工出的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆常用的定位方法有止口定位、套筒定位和锯齿定
16、位三种(见图2-23)。图2-23 斜切口连杆常用的定位方法(a)止口定位；(b)套筒定位；(c)锯齿定位连杆螺栓是一个经常承受交变载荷的重要零件，一般采用韧性高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成型。连杆大端安装时，必须紧固可靠。连杆螺栓必须以工厂规定的拧紧力矩，分2、3次均匀地拧紧，还必须用防松胶或其他锁紧装置保险(如开口销、自锁螺母、双螺母等)以防止工作时自动松开。V形发动机左右两侧对应两气缸的连杆是同支于一个连杆上的，有并列连杆式、主副连杆式和叉形连杆式三种布置形式(见图2-24)。图2-24 V形气缸体连杆(a)并列连杆式；(b)主副连杆式；(c)叉形连杆式2.3.5 连杆轴承安装在
17、连杆大端孔中的连杆轴承是剖分成两半的滑动轴承(见图2-25)。轴承是在厚13 mm的薄钢背的内圆面上浇铸0.30.7 mm厚的减磨合金层而成(见图2-25)。减磨合金具有保持油膜、减少磨阻和加速磨合的作用。负荷不大的汽油机采用巴氏合金减磨；一般汽柴油机广泛采用高锡铝合金减磨轴承；高强化柴油机采用铜铅合金减磨层再镀锡的减磨轴承。连杆轴承的背面应有很高的光洁度。半个轴承在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大端孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大端孔壁上，具有好的承载和导热能力。为防止轴承在工作中发生转动和轴向移动，在两个连杆轴承的剖分面上，分别冲压出高于钢背面的两个定位凸键3，如图2-25所示。
18、图2-25 连杆轴承为了保证在维修中，有些发动机连杆大端孔、连杆轴承与连杆轴颈之间的配合尺寸符合技术要求，这些部件出厂时，在明显位置都作了色码或代码的记号，以利于辨别。图2-26为广州本田雅阁轿车F23A3发动机连杆大端孔、连杆轴承与连杆轴颈的色码或代码的位置，其码形识别如表2-1所示。图2-26 本田雅阁轿车F23A3发动机连杆大端孔、连杆轴承及连杆轴颈的色码或代码位置(a)数码或条码在连杆大端的位置；(b)连杆轴承凸出部分和色码位置；(c)由轴连杆轴颈代码位置 2.4 曲轴飞轮组2.4.1 曲轴1.曲轴的功用曲轴是发动机的主要机件之一。在多缸发动机中，曲轴连续承受作功行程从活塞经连杆传来的
19、力，转变为扭矩后输出。同时，曲轴又要通过连杆推动各缸活塞完成进气、压缩、排气等工作，并驱动配气机构和其他辅助装置。2.曲轴的工作条件、要求与材料曲轴工作时，受到周期性变化的气体压力、往复惯性力和离心力的共同作用，使曲轴承受扭矩和弯矩的载荷。在上述工作条件下，曲轴会产生弯扭变形、疲劳破坏和轴颈磨损等。因此要求曲轴要有足够的刚度、强度和一定的耐磨性，并需要很好的平衡。3.曲轴的构造如图2-27所示，曲轴的基本组成包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、后端轴等。一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。图2-27 曲轴1)主轴颈和连杆轴颈主轴颈和连杆轴颈是曲轴的高速滑动摩擦部分，为了提高
20、耐磨性，一般经表面淬火处理(球墨铸铁曲轴有的不淬火)，并有较高的加工精度。多数的曲轴是制成整体式的，但有些柴油机曲轴是组合式的，其主轴承采用滚动轴承(见图2-28)，与其相配合的主轴承孔是采用隧道式的气缸体。图2-28 组合式曲轴2)曲柄和平衡块曲柄用来连接主轴颈和连杆轴颈。平衡块的作用是平衡连杆大头、连杆轴颈和曲柄等产生的旋转惯性离心力及其力矩，有时也平衡活塞连杆组的往复惯性力及其力矩，以使发动机运转平稳，并且还可减小曲轴轴承的负荷。所以，大多数发动机的曲轴在曲柄上与连杆轴颈相反的一侧加有平衡块，使其产生的力矩与旋转惯性离心力矩和往复惯性力矩相平衡。3)前端与后端(1)曲轴前端。曲轴前端是第
21、一道主轴颈之前的部分，通常安装有正时齿轮、皮带轮、扭转减振器和起动爪等。为了防止润滑油沿曲轴前轴颈外漏，一般在正时齿轮前端装有一个甩油盘，正时齿轮室罩内孔周围还嵌有自紧式油封(见图2-29)。图2-29 曲轴前端的结构(2)曲轴后端。如图2-30所示，曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分，有安装飞轮的凸缘。为了防止润滑油向后漏出，在曲轴后端通常切出回油螺纹或设封油装置。回油螺纹可以是梯形的或矩形的，其螺旋方向应为右旋(即与曲轴旋向相同)。图2-30 曲轴后端的结构4.曲轴的轴向定位发动机工作时，曲轴因受离合器施加于飞轮上的轴向力，而有轴向窜动趋势。曲轴窜动将破坏曲柄连杆机构各零件的正确相对位置，
22、故必须进行轴向定位。定位的方法有两种：商用车汽油机通常采用翻边主轴承的翻边部分(见图2-31)，轿车汽油机则采用具有减磨合金的半圆环止推片。图2-31 翻边式的曲轴的轴向定位5.曲拐的布置1)四缸发动机的点火顺序四缸发动机的点火间隔角为7204=180。曲拐布置如图2-32所示，四个曲拐布置在同一平面内，点火顺序有两种方法：一种是1243，其工作循环见表2-2；另一种是1342。图2-32 直列四冲程四缸发动机的曲拐布置2)直列六缸发动机的点火顺序直列六缸发动机的点火间隔角为7206=120。曲拐布置如图2-33所示，六个曲拐分别布置在三个平面内，各平面夹角为120，其点火顺序有两种方法：一种
23、是153624，这种方法较普遍，其工作循环见表2-3；另一种是142635。图2-33 直列四冲程六缸发动机的曲拐布置 3)V形八缸发动机的点火顺序V形八缸发动机的点火间隔角应为7208=90。V形发动机左右两列中对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形八缸发动机只有四个曲拐。曲拐布置可以与四缸发动机相同，四个曲拐布置在同一个平面内，也可以布置在两个互相错开90的平面内，使发动机得到更好的平衡性。图2-34所示的是丰田雷克萨斯轿车3U-FE型发动机的曲拐布置，其点火顺序为：18436572。图2-34 V形八缸发动机的曲拐布置连杆轴承与连杆轴颈一样，为了保证在维修中，主轴承与主轴颈之间的配合尺寸符
24、合技术要求，这些部件出厂时在明显位置都作了色码或代码的记号。图2-35为广州本田雅阁轿车F23A3发动机主轴承与主轴颈的色码或代码的位置，其码形识别如表2-4所示。图2-35 广州本田雅阁轿车F23A3发动机主轴承与主轴颈的色码或代码位置(a)主轴承凸出部分和色码位置；(b)主轴颈代码位置2.4.2 飞轮飞轮是一个转动惯量很大的圆盘(见图2-1)，其功用是将在作功行程中的一部分功能储存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷。此外，在结构上飞轮往往是传动系中摩擦离合器的驱动件，飞轮多采用灰铸铁制
25、造。飞轮外缘上压有一个齿环，可与起动机的驱动齿轮啮合，供起动发动机使用。2.4.3 曲轴扭转减振器曲轴是一种扭转弹性系统，它本身具有一定的自振频率。汽车发动机最常用的曲轴扭转减振器是摩擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦上，从而使振幅逐渐减小。摩擦式减振器可分为橡胶摩擦式、粘液摩擦式和干摩擦式三种形式。图2-36 曲轴扭转减振器示意图(a)橡胶摩擦式扭转减振器；(b)干摩擦式扭转减振器；(c)硅油粘液摩擦式扭转减振器2.4.4 曲轴箱强制通风系统1曲轴箱强制通风系统的功用发动机工作时，一部分可燃混合气和废气会经活塞环泄漏到曲轴箱内，其中的汽油蒸汽凝结后，使润滑油变
26、稀，高温废气含有的酸性物质和水蒸气会侵蚀零件，这两个情况导致润滑油性能变坏。另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。因此，发动机都有曲轴箱强制通风装置，其功用就是将进入曲轴箱的混合气和废气抽到气缸进行燃烧，并把新鲜气体引入曲轴箱，形成不断的对流，以达到减少污染，改善发动机燃油的经济性目的。2曲轴箱强制通风系统的组成与基本工作原理如图2-37所示，发动机强制通风系统主要由PCV阀(强制通风阀)、通风管、闭式通风口等组成。曲轴箱内的气体经气缸体内的气体通道进入右侧的气门盖室内，再经软管和PCV阀，被吸入进气歧管内，最后进入气缸。同时，新鲜
27、的空气经空气滤清器、通风管、闭式通风口补充到曲轴箱内。曲轴箱强制通风系统最关键的部件是PCV阀(见图2-38)。图2-37 曲轴箱强制通风装置图2-38 PCV阀的工作情况(a)怠速时的情况；(b)中等进气管真空度(巡航速度)时的情况；(c)大开节气门、加速、发动机停止运转和进气歧管回火时的情况2.5 曲柄连杆机构的检修方法2.5.1 气缸体与气缸盖的检修方法1.气缸体与气缸盖变形的检修方法检验之前，应将气缸体与气缸盖清洗干净。气缸体与气缸盖的主要耗损有气缸体上下平面的翘曲变形、气缸体和气缸盖裂纹、气缸的磨损和气缸体螺纹孔的损坏等。气缸体的变形破坏了零件的正确几何形状，影响了发动机的装配质量和
28、工作能力。如气缸体与气缸盖平面度误差逾限，将造成气缸密封不严，漏气、漏液，严重时将冲坏气缸盖衬垫。气缸轴线垂直度误差达0.1 mm，气缸磨损可能增大40%左右，并严重影响气缸的密封性，增大机油的消耗量。曲轴轴承承孔同轴度误差逾限，曲轴轴承下片的磨损量就会按同轴度的逾限量成倍数关系增大。由此可见，气缸体变形后在修理中未进行整形修理，是影响大修发动机耐久性的一项重大因素。GB 380183汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件中规定的气缸体主要要素的形位公差见表2-5。1)气缸体、气缸盖平面度的检测气缸体、气缸盖平面度的检测，多采用刀形样板尺和厚薄规来进行。如图2-39所示，利用等于或略大于被测平面
29、全长的刀形样板尺，沿气缸体或气缸盖平面的纵向、横向和对角线方向多处进行测量，而测得其平面度误差。图2-39 气缸体和气缸盖平面度检测2)主轴承承孔直径、圆度和圆柱度的检测主轴承承孔直径、圆度和圆柱度的检测，应首先将主轴承盖按原位装回气缸体主轴承座上，并按规定扭矩拧紧轴承盖紧固螺母；然后用内径量表分别沿各承孔的圆周测35点(见图2-40)，测出各孔的直径和圆度误差，再轴向移动量缸表，分别在各孔轴向测三处，测出各承孔的圆柱度误差。图2-40 主轴承承孔直径、圆度和圆柱度的检测3)主轴承承孔同轴度的检测主轴承承孔同轴度的检测以气缸体前、后两主轴承承孔为测量基准，采用如图2-41所示的专用检验仪检测。
30、每个承孔轴向测三处，取其最大值，标定方向，做好记录，最后换算出同轴度误差，一般不大于0.15 mm。图2-41 主轴承孔同轴度的检测4)气缸轴心线与主轴承承孔轴心线垂直度的检测气缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03/100 mm；在全长范围内不大于0.05 mm。垂直度的检测方法如图2-42所示。检验仪用气缸定心套7支撑在气缸中，并用调整螺钉10轴向支承定位于气缸体的上平面。测量时，用手转动手柄6，测量头8便水平转动与定心轴前、后两点接触，表针在两触点的示值差，即为气缸轴心线与主轴承承孔公共轴线的垂直度实际偏差。图2-42 气缸轴心线与主轴承承孔轴心线垂直度的检测2.气缸体与气缸盖裂纹的
31、检修方法气缸体与气缸盖容易产生裂纹的部位往往与它们的结构和工作条件有关。常见的有曲轴箱的共振裂纹；水套的冰冻裂纹；修理尺寸级数过多和镶装气缸套过盈量过大，压装工艺不当等造成的裂纹。气缸体与气缸盖裂纹的检查，通常采用水压试验，如图2-43所示。图2-43 气缸体与气缸盖裂纹的水压试验2.5.2 气缸的磨损与检修方法1气缸的磨损1)气缸磨损的规律气缸正常的磨损特点是不均匀磨损，即在气缸轴线方向上呈上大下小的不规则锥形磨损，最大磨损部位在第一道活塞环上止点稍下的部位；在气缸最上沿不与活塞环接触的部位，几乎没有磨损，形成明显台阶，通常称为“缸肩”(见图2-44)；在断面上的磨损呈不规则的椭圆形，磨损最
32、大部位往往随气缸结构、使用条件的不同而不同，一般是前后或左右方向磨损最大。图2-44 气缸在轴线方向上的磨损气缸断面上的磨损位置如图2-45所示。图2-45 气缸断面上的磨损位置2)气缸磨损的原因气缸的最大磨损位置通常处在第一道活塞环上止点稍下的部位，其原因很多：第一，由于活塞环换向，运动速度几乎为零，环的布油能力最差，润滑能力弱；第二，因爆发燃烧的压力、温度最高，可燃混合气燃烧产生的酸性氧化物生成的矿物酸最多，附着在气缸壁上不但不能被油膜完全覆盖，甚至破坏缸壁上的润滑油膜，在这个部位上，腐蚀磨损严重；第三，进气流对缸壁局部的冷却以及未雾化的燃油颗粒对局部缸壁上润滑油膜的破坏，强化了局部缸壁的
33、“冷激”效应；第四，进气中的灰尘在此处缸壁上的附着量较多，不但加剧了此处的腐蚀磨损，也加剧了此处的磨料磨损；第五，活塞在此处所承受的侧向力大，活塞环的背压最大，容易破坏缸壁上的润滑油膜，加剧了此部位的粘着磨损。2.气缸磨损的检测方法(1)进行外观检查。用目测检查气缸内表面是否有机械损伤、表面质量和化学腐蚀情况等。若有较深的痕迹，则应该对所有的气缸重新进行镗孔。(2)使用量缸表检测气缸的最大磨损量、圆度误差和圆柱度误差。测量方法如图2-46和图2-47所示。图2-46 量缸表测量法 图2-47 气缸磨损的测量部位气缸的修理技术标准如下：(1)气缸的圆度误差达到0.0500.063 mm；圆柱度误
34、差达到0.1750.250 mm；有修理尺寸的气缸的最大磨损量达到0.2 mm；无修理尺寸的气缸(薄型缸套)的最大磨损量达到0.4 mm。其中一项达到限值时必须修理气缸或更换气缸(套)。(2)气缸的圆度误差和圆柱度误差均小于限值，而磨损量小于0.15 mm时，可更换活塞和活塞环。3.气缸的检修方法气缸的修理方法有两种：一种是用镗缸机对气缸进行镗削，以恢复原有的几何尺寸和精度；另一种是气缸套的镶换。1)气缸的镗削(1)气缸修理尺寸的计算。气缸需修尺寸的计算公式如下：Dx=D+P将计算出的Dx值与该车气缸的修理级别对照，即可定出修理尺寸。如：CA6102汽车发动机，气缸的最大磨损尺寸D=102.3
35、5 mm，P取0.2 mm，则Dx=102.35 mm+0.2 mm=102.55 mm此数值接近第四级修理尺寸102.60 mm，所以确定该发动机气缸的修理尺寸为102.60 mm。对于铝合金气缸体的薄壁气缸套，其内径超过使用限度应进行更换。更换时，应选择与活塞相同尺寸的气缸套。(2)气缸镗削后直径的计算。气缸镗削后直径的计算公式如下：气缸修理后直径=P+CH(3)修理的设备。气缸修理的常用设备是镗缸机，它有T716型单柱金刚镗床和T8011型移动式镗磨缸机两种。T716单柱金刚镗床具有刚度好、加工精度和生产率高等特点。T8011型移动式镗磨缸机虽然加工精度较为逊色，但投资少，一机多用，常用
36、于小型维修企业。(4)选择气缸修理工艺基准。气缸体在经过一个大修间隔里程后，会发生不同程度的变形，用于设计制造的工艺基准已经失去了作为气缸修理基准的意义。只有经过仔细分析，合理另选新的气缸镗削基准，才有可能提高气缸修理的精度，延长气缸的使用寿命。新选修理工艺基准的原则有三条：新选基准变形量应最小；原加工精度高；符合基准统一的原则，不但要与相关要素的修理基准统一，还应尽可能的与相配合零件的修理基准相统一，通过减小装配的积累误差来提高发动机的修理质量。(5)气缸镗削工艺要点(以T8014型移动式镗缸机为例)。气缸镗削工艺要点如下：清洁和修整气缸体上平面。安装镗缸机，使镗杆初步对正待镗气缸的中心。选
37、择和安装定心夹具，仔细找正镗杆的中心，调好后用固定装置将镗缸机固定。磨削镗刀，调整镗刀尺寸。选择镗削规范，确定镗削速度和进刀量。调整自动停刀装置，检查吃刀量，镗削气缸。(6)气缸镗削的质量要求。气缸工镗削的质量要求见表2-6。2)气缸套的镶换气缸套的磨损超过最大修理尺寸薄壁气缸套磨损逾限、气缸套出现裂纹以及气缸套与承孔配合松旷、产生漏水等故障，都必须用镶套修复法来更换气缸套。更换气缸套应先检查承孔，然后镶装新气缸套。图2-48 气缸套拆装方法(a)拉出旧气缸套；(b)镶装新气缸套图2-49 密封圈在槽内的位置3)气缸的研磨工艺气缸经过镗削后，表面有螺旋形的加工刀痕，为了降低气缸表面的粗糙度，达
38、到气缸的修理尺寸，使活塞与气缸有良好的配合表面，必须对气缸表面进行研磨加工。汽车修理行业常用的研磨设备是M4215立式研磨机。研磨头(见图2-50)上装有专用磨缸砂条。磨缸时，将研磨头放入待磨的气缸内，它在气缸内做旋转和往复运动，用砂条对气缸进行研磨。图2-50 研磨头研磨气缸的工艺要点如下：清洁待磨气缸表面，将气缸体安装在磨缸机主轴下方的油盘内。选择砂条。粗磨时，用240砂条；精磨时，用320砂条。研磨头常用砂条规格见表2-7。确定并调整研磨头行程。砂条在气缸两端伸出的长度为1520 mm，砂条接头间隔n一般取3040 mm，以免磨成鼓形或喇叭口，如图2-51所示。图2-51 研磨头行程图
39、调整研磨头对气缸壁的接触压力。调整时，一手转动调整盘，调节至研磨头在气缸内不晃动，用手转动研磨头不费力，且砂条紧贴气缸，以研磨头自身重量不下落为合适。在研磨过程中，还应经常调整研磨头的压力。选择研磨头的速度。一般研磨头的圆周速度为6070 r/min；往复直线运动速度粗磨时为1520 m/min，精磨时为2025 m/min，以便研磨后的气缸表面形成夹角约为5060的网纹，以改善气缸承压能力和润滑条件。准备冷却液，用以冲洗磨屑和冷却砂条。一般用肥皂水或柴油，也可在煤油中加入15%20%的机油充当冷却液。磨削时，先打开冷却液开关供给冷却液，接着开动磨缸机进行研磨，一般应隔缸磨削。用活塞试配气缸。
40、在研磨过程中，应用活塞试配来检查配合间隙。检查方法是：将活塞和缸壁清洗干净，待气缸冷却后，把活塞放进气缸，在活塞裙部末开膨胀槽的一边，用标准配合间隙厚度的塞尺插入活塞与缸壁之间，用手推拉活塞，觉得没有过大阻力为合适，或用量具检查配合间隙。气缸研磨的质量要求见表2-8。2.5.3 活塞连杆组的检修方法1活塞的选配方法1)活塞的耗损原因活塞的耗损主要包括活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损、活塞销座孔的磨损、活塞刮伤、顶部烧蚀和脱顶等。2)活塞的选配方法当气缸的磨损超过规定值，必须对气缸进行修复，或活塞发生异常损坏时，须视不同情况选配活塞。3)活塞与气缸间隙的检查方法活塞与气缸壁的间隙小于+0.14 m
41、m时，一般采用试配检验。其方法是：将气缸和活塞擦净，把一定规格(长宽厚为200 mm13 mm0.05 mm)的厚薄规预先放置在气缸内受侧压力较大的一侧(发动机右侧)，侧置活塞(前后方向不变)使裙部大径向对正厚薄规并推入气缸内至下缘与气缸上平面平齐，然后左手握住活塞，右手用弹簧秤拉出厚薄规(见图2-52)，其拉力应符合规定，各缸间的拉力差应不超过9.8 N。图2-52 活塞与气缸配合间隙的检查4)活塞偏缸的原因与检查(1)偏缸的原因分析如下：活塞在气缸上、中、下部位，偏斜于同一方向，则可能是气缸轴心线与曲轴轴心线不垂直、连杆弯曲变形、活塞轴心线与活塞销轴心线不垂直所致。活塞在气缸上、中、下部位
42、，偏斜于不同的方向，则可能是连杆扭曲、曲轴连杆轴颈的圆柱度误差过大、连杆轴颈轴心线与曲轴轴颈轴心线不在同一平面所致。活塞偏缸，不一定是单一零件的问题，影响它的因素很多，必须根据检查情况，进行具体分析，找出原因，加以修整。(2)偏缸的检查方法如下：将不带活塞环的活塞连杆组合件，按规定装入气缸中，并按规定扭矩拧紧各道螺栓，转动曲轴，使活塞处于上(或下)止点。检查连杆小端两侧与活塞销座孔内端两侧和活塞与缸壁的距离是否相同。若不同，则是气缸轴心线产生了偏移，或是活塞连杆组有了偏斜。转动曲轴，检查活塞在上、下止点和气缸中部各个位置，用厚薄规测量活塞头部在气缸前、后两个方向的间隙，其间隙差应不大于0.1
43、mm，否则有“偏缸”现象。若有“偏缸”现象，应查明原因，予以排除。2.活塞环的选配方法1)活塞环的耗损原因活塞环的耗损主要是活塞环的磨损、弹性减弱和折断等。活塞环在工作时，由于受高温、高压燃气的作用、往复运动的冲击和不良的润滑条件，使其磨损速度较快，在汽车维修中，通常在两次大修间隔之间的某次二级维护中，当气缸的圆柱度达到0.090.11 mm时，需要更换活塞环一次。2)活塞环的选配方法活塞环是易损件，在发动机大修和小修时必须更换。选配活塞环时，以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环。发动机气缸磨损不大时，应选配与气缸同一级别的活塞环。气缸磨损较大尚未达到
44、大修标准时，严禁选择加大一级修理尺寸的活塞环，用锉刀锉端隙后再使用。进口汽车发动机活塞环的更换，按原厂的规定进行选配。活塞环端隙、侧隙的检验要按图2-53至图2-55的方法进行检测并要符合原厂的规定。活塞环背隙的检验方法是将活塞环置入环槽中，活塞环能在槽中滑动自如，且无明显松旷。图2-53 活塞环放入气缸内的方法 图2-54 活塞环端隙的测量 图2-55 活塞环侧隙的测量3)活塞环的安装要求为了减小气体的泄漏，活塞环装入气缸时，各道环口应互相错开。如有三道活塞环，各环应沿圆周成120夹角互相错开；如有四道活塞环，第一、二道互错180，第二、三道互错90，第三、四道互错180，从而获得较长的、迷
45、宫式的漏气路线，增加漏气阻力，减小漏气量。有些厂家生产的活塞环有不同的颜色和标记，以确定活塞环安装的位置和方向。图2-56所示为广州本田雅阁F23A3发动机活塞环的安装方法。图2-56 广州本田雅阁F23A3发动机活塞环的安装方法3连杆的检修方法1)连杆小头的检修方法测量活塞销外径和连杆小头销孔内径的圆度和圆柱度，计算其间隙，若超过技术规定，则应更换连杆小头衬套。更换连杆小头衬套时，应使用专用工具取出旧衬套，并使用专用工具压入新衬套。安装新衬套时，其外径与连杆小头内孔应涂抹发动机机油，并从连杆有倒角面压入衬套。最重要的是要对准衬套油孔和连杆油孔。然后，用镗削机镗削连杆衬套或用人工方法铰削(见图
46、2-57)，并检验间隙是否符合标准值。在室温状态下，检查活塞销的紧密配合是将活塞销涂一层机油，用拇指将销压入连杆小头销孔。图2-57 连杆衬套的加工(a)镗削；(b)铰削2)连杆变形的检验与校正方法连杆变形的检验与校正如图2-58和图2-59所示。若测定值超过修理限度，应该用压床调正或用专用工具修理。如无法修复时，应更换新件。测定前，应往连杆中安装好衬套和连杆轴承。用规定扭矩拧紧连杆螺栓，然后再测定。图2-58 连杆变形的检验方法(a)连杆弯曲的检验方法；(b)连杆扭曲的检验方法 图2-59 连杆变形的校正方法2.5.4 曲轴与轴承的检修方法1曲轴的耗损原因与检修方法1)曲轴检验分类时的注意事
47、项2)曲轴轴颈修理尺寸的确定3)曲轴的弯曲与扭曲变形图2-60 曲轴弯曲变形的检验2.曲轴轴承的耗损原因与选配方法1)轴承的耗损原因轴承的耗损分为表面点蚀剥落、表面拉伤、磨损不均匀等(见图2-61)。图2-61 轴承的耗损形式2)轴承的选配方法为适应高速、重载、高自锁性能的要求，达到便于大批量生产和降低成本的目的，现代发动机的主轴承和连杆轴承普遍采用薄型多层合金(35层)的滑动轴承，改善了轴承与承孔的贴合能力，提高了轴承的疲劳强度。表面镀层使轴承具有良好的抗咬性、顺应性、嵌藏性和亲油性等表面性能。现代发动机的曲轴轴承均为直接选配，不允许用刮削法修配曲轴轴承。图2-62 轴承检验方法(a)检验弹
48、开量；(b)检验高出量3)轴承间隙的检查曲轴轴承间隙是指曲轴的径向和轴向间隙。这两种间隙都是为了适应发动机在运行中机件受热膨胀的需要而规定的。图2-63 用塑胶条检查径向间隙的方法图2-64 用塞尺检查曲轴轴向间隙4)广州本田雅阁轿车F23A3发动机轴颈与轴承间隙的检查与选配方法(1)主轴承与主轴颈配合间隙的检查及选配方法如下：用清洁的维修用布擦净每道主轴颈和主轴承，再按规定装上曲轴并在每道主轴颈上(避开油孔)轴向地放置一适当长度的塑料间隙规，然后装上主轴承和主轴承盖并按规定力矩(69 Nm)拧紧其固定螺栓。注意：在检查过程中不得摇动曲轴。拆下主轴承盖和主轴承，用塑料间隙规包线尺测量每根塑料间
49、隙规的最宽部位，其值即为欲测的配合间隙。主轴承盖和主轴承配合间隙的标准值(极限值)：第1、2、4道为0.0210.045 mm(0.05 mm)；第3道为0.0250049 mm(0.055 mm)；第5道为0.0090.033 mm(0.040 mm)。若被测值过大或过小，则按图2-35、表2-4、图2-65和图2-66选择相邻的带相同色码或代码的新轴承进行配对，并重复上述检查。若仍不满足要求，则按色码选择更大或更小的轴承并进行检查。若通过更换轴承总不能满足要求，则更换曲轴，并进行上述检查。图2-65 主轴承代号的位置 图2-66 主轴颈代码的位置(2)连杆轴颈与轴承配合间隙的检查及选配方法
50、如下：清洁连杆轴颈及其轴承，按规定将连杆装在曲轴上并在每一连杆轴颈上(避开油孔)轴向地放置一适当长度的塑料间隙规，然后装上连杆轴承和连杆盖，并按规定力矩拧紧连杆盖螺栓。注意：检查连杆过程中不得转动曲轴。拆下连杆盖及其轴承，测量塑料间隙规的最宽部分，以判定连杆轴颈与其轴承间配合间隙的大小。连杆轴颈与连杆轴承配合间隙的标准值为0.0210.049 mm，极限值为0.060 mm。若被测值过大或过小，可按图2-26、表2-1和图2-67及类似主轴承选配的方法进行连杆轴承的选配，并视情况更换曲轴。图2-67 连杆及轴承数码、条码、色码的位置 2.6 曲柄连杆机构异响的故障人工诊断方法2.6.1 曲轴主
