汽车发动机构造与检修(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：张永学

出版社：江苏科学技术出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

汽车发动机构造与检修试读：

前言

本教材由郑州交通职业学院组织编写，张永学担任主编并负责统稿。参加本书具体编写的人员有张永学（郑州交通职业学院，单元1和单元）、朱清山（黄淮学院，单元3和单元8）；王书勤（河南省交通职业中专，单元5）、申琳（河南省交通职业中专，单元4、单元6和单元7）、郜晓民（河南省焦作交通职业中专，写单元9）、臧继雪（河南省焦作交通职业中专，单元10）等同志。全书由马鞍山职业教育中心孙五一老师主审。在本书编写过程中先后得到黄淮学院、河南省交通职业中专、河南省焦作交通职业中专等单位及朱军、李东江两位老师的大力支持和帮助，在此对他们表示衷心的感谢，也对所参考著作和文献的作者表示最诚挚的谢意。

由于时间仓促，加之编者水平有限，书中存在的不妥和错误之处，敬请广大读者批评指正。编者2009年6月单元1　发动机总体构造

知识链接一、发动机的性能指标

发动机的性能指标用来表征发动机工作性能特点，并用来评价发动机工作性能的好坏。发动机常见的指标有动力性指标、经济性指标、排放性指标、强化指标和可靠性指标、耐久性指标等。（一）动力性能指标

动力性能指标指曲轴对外作功能力的指标，包括有效扭矩、有效功率和曲轴转速。

1.有效扭矩

有效扭矩指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用T表e示，单位为N·有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、m。传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦、驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。

2.有效功率

有效功率指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用P表e示，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。

式中：T——有效扭矩，N·m；e

n——曲轴转速，r/min。

3.转速

转速指发动机曲轴每分钟的转数，单位为r/min。发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定汽车发动机应能在额定工况下连续运行300～1000h。（二）经济性能指标

通常用燃油消耗率和百公里等速耗油量来评价内燃机的经济性能。燃油消耗率是指单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW有效功率在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位），燃油消耗率通常用g表示，其单位为g/kW·h，计算公式如下e

式中：G——每小时的燃油消耗量，kg/h；T

P——有效功率，kW。e

很明显，有效燃油消耗率越小，表示发动机曲轴输出净功率所消耗的燃油越少，其经济性越好。通常发动机铭牌上给出的有效燃油消耗率g是最小值。

百公里等速耗油量是指汽车在道路上等速度（经济速度）行驶每百公里消耗掉的燃油。单位为：升/百公里或L/100km。（三）环境指标

环境指标主要指发动机排气品质和噪声水平。由于它关系到人类的健康及其赖以生存的环境，因此各国政府都制定出严格的控制法规，以期削减发动机排气和噪声对环境的污染。当前，排放指标和噪声水平已成为发动机的重要性能指标。

排放指标主要是指从发动机油箱、曲轴箱排出的气体和从汽缸排出的废气中所含的有害排放物的量。对汽油机来说主要是废气中的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）含量；对柴油机来说主要是废气中的氮氧化物（NOx）和颗粒（PM）含量。通过发动机台架试验，采用专门的测试设备，按有关标准制订的测试方法测得这些含量。汽车排放对人类生态环境的危害已日益受到重视，自20世纪70年代以来，美国、日本、欧盟等发达国家和地区都已先后制订出越来越严格的法规，限制汽车的排放。因此，排放指标是和有关法规联系在一起的。其中美国，尤其是美国加利福尼亚州的汽车排放法规最为严格，一直是世界汽车工业界（特别是轿车工业界）追求的目标。在国外，欧洲　Ⅳ号排放标准已经于2005年1月1日通过形式认证，并于2006年1月1日通过一致性认证。在我国，北京从2004年1月1日起，将机动车的尾气排放标准由欧洲Ⅰ号改为欧洲　Ⅱ号；在2005年12月23日发布新标准：自2005年12月30日起，正式执行国家第三、四阶段机动车排放标准（相当于欧洲　Ⅲ号、Ⅳ号排放标准）；其中，对轻型汽油车和轻型燃气汽车实施国　Ⅲ排放标准；对重型柴油发动机和重型燃气发动机（重型汽车）实施国　Ⅲ排放标准。

噪声是指对人的健康造成不良影响及对学习、工作和休息等正常活动发生干扰的声音。由于汽车是城市中的主要噪声源之一，而发动机又是汽车的主要噪声源，因此控制发动机的噪声就显得十分重要。如我国的噪声标准（GB/T18697—2002）中规定，轿车的噪声不得大于79dB。二、发动机工作的基本术语

工作循环：发动机的工作过程是一个连续、周期性地将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的过程。发动机每一次将热能转化为机械能，都必须经过进气、压缩、作功及排气四个连续的过程来实现，每进行一次这样的过程叫做一个工作循环。

四冲程发动机：曲轴旋转两周，活塞往复四个行程完成一个工作循环的，称为四冲程发动机。

二冲程发动机：曲轴旋转一周，活塞往复两个行程完成一个工作循环的，称为二冲程发动机。

上止点：活塞顶部离曲轴回转中心最远处，即活塞的最高位置。

下止点：活塞顶部离曲轴回转中心最近处，即活塞的最低位置。

活塞行程（S）：上下止点之间的距离即为活塞行程，用S表示，如图1-1所示。图1-1　发动机基本术语示意图1—汽缸　2—活塞　3—连杆　4—曲轴曲柄　5—曲轴主轴颈　6—曲轴连杆轴颈

曲柄半径（R）：曲轴与连杆大头的连接中心至曲轴的回转中心的距离。显然，对于四冲程发动机来说，曲轴每转一周，活塞移动两个行程，对于汽缸中心线通过曲轴回转中心的发动机，其S=2R。

汽缸的工作容积（V）：活塞从上止点到下止点所扫过的容积称h为汽缸工作容积或汽缸的排量，用符号V表示。h6V=d-2πS/4×10h

式中：d——汽缸直径，mm；

S——活塞行程，mm；

Vh——汽缸工作容积，L；

发动机排量（V）：发动机所有汽缸工作容积之和。L

设发动机的汽缸数为i，V=Vh·iL

燃烧室容积（V）：活塞在上止点时，活塞上方的空间叫燃烧室，c它的容积叫燃烧室容积。

汽缸总容积（V）：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为汽缸a总容积。它等于汽缸工作容积与燃烧室容积之和，即V=V+Vahc

压缩比（ε）：汽缸总容积与燃烧室容积的比值，即：ε=V/V=1+V/Vachc

它表示活塞由下止点运动到上止点时，汽缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时汽缸内的气体压力和温度就越高。但是，压缩比过大，汽油机会产生爆燃和表面点火等不正常的燃烧。一般车用汽油机的压缩比为7～10，柴油机的压缩比为15～22。

工况：发动机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为发动机转速。

负荷率：内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。三、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义（一）编制规则

1991年我国重新审定颁布了《内燃机产品名称和型号编制规则》（GB725—1991）该标准规定内燃机型号由首部、中部、后部和尾部四部分组成。如图1-2所示。图1-2　发动机型号编制规定（二）编制举例

1.汽油机

1E65F——表示单缸，L型（汽缸布置形式，即直列），二冲程，缸径65mm，风冷，通用型汽油机。

CA6102——表示第一汽车制造厂制造，六缸，L型，四冲程，缸径102mm，水冷，汽车用。

EQ6100-1——表示第二汽车制造厂制造，六缸，L型，四冲程，缸径100mm，水冷，汽车用，第二代变型产品。

2.柴油机

6135Q——表示6缸，L型（汽缸布置形式，即直列），四冲程，缸径135mm，水冷，汽车用柴油机。

10V120FQ——表示10缸，V型，四冲程，缸径120mm，风冷，汽车用柴油机。

R175ND——表示单缸，L型，四冲程，缸径75mm，凝气冷却，发电用（R表示175的换代标志符号）。

495T——表示四缸，L型，四冲程，缸径95mm，水冷，拖拉机用。

12VE230ZCz——表示12缸，V型，二冲程，缸径230mm，水冷，增压，船用主机，左机基本型。项目　发动机的总体认知与拆卸

知识目标

1.了解发动机的类型。

2.掌握发动机的总体构造。

3.理解四冲程汽油机、柴油机的工作原理。

4.掌握发动机的工作顺序。

任务目标

1.能够正确使用各类拆装工具。

2.按照正确的拆装工艺步骤拆卸发动机。

3.能按顺序摆放，做好装配标记。任务一　发动机的结构认知一、发动机的分类

汽车的动力来源于发动机，发动机是将某种能量转换为机械能的机器。目前为止，除为数不多的电动汽车外，汽车发动机都是将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置，或简称热机。现代汽车所用的发动机都是内燃机（燃料在发动机汽缸体体内燃烧并进行能量转化），除了个别是转子式的发动机外，绝大多数是往复活塞式的发动机。

往复活塞式发动机就是利用活塞在汽缸内做往复运动，将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机器。

往复活塞式发动机按照不同的方法进行分类如下：

1.根据完成一个工作循环期间活塞运动的行程数进行分类

按完成一个工作循环期间活塞运动的行程数分为四冲程发动机和二冲程发动机。

活塞式发动机完成一个工作循环，便对外作功一次，不断地完成工作循环才能将热能连续地转化为机械能。在一个工作循环中活塞往复四个行程、曲轴旋转720。的发动机称为四冲程往复活塞式发动机。而在一个工作循环中活塞往复两个行程、曲轴旋转360。的内燃机称为二冲程往复活塞式发动机。

2.根据冷却方式的不同进行分类

往复活塞式发动机根据冷却介质不同，可分为水冷式和风冷式两种类型。

以水或冷却液为介质的称为水冷式发动机，而以空气为介质的称为风冷式发动机。如图1-3、图1-4所示。图1-3　水冷式发动机示意图1—汽缸　2—水套　3—汽缸盖　4—燃烧室　5—汽缸垫图1-4　风冷式发动机示意图1—汽缸体　2—汽缸盖　3—散热片

3.根据汽缸数的不同进行分类

根据发动机的汽缸数的不同，分为单缸发动机和多缸发动机。

其中多缸发动机按照汽缸的排列形式不同分为直列式、V形式和水平对置式的发动机。

4.根据进气状态是否增压进行分类

根据进气状态（进气压力），分为非增压式发动机和增压式发动机两类。进气状态接近大气状态或自然吸气的为非增压式发动机，而利用增压器进气的为增压式发动机。

5.根据所使用的燃料种类不同进行分类

使用汽油和柴油为燃料的分别称为汽油机和柴油机。使用天然气、液化石油气、醇类和其他气体燃料的内燃机称为代用燃料内燃机。

6.根据着火方式分类

按照着火方式不同，把发动机分为点燃式发动机和压燃式发动机两类。

汽油机所使用的燃料是汽油，由于燃点（燃烧所需的最低温度）远远高于燃料混合气压缩时的温度，就必须利用火花塞发出的电火花强制点燃燃料混合气，使燃料混合气进行燃烧，这种着火方式称为点燃式。柴油机所使用的燃料是柴油，由于燃点低，在压缩行程快结束时，喷入汽缸的柴油可自行燃烧，这种着火方式称为压燃式。

汽车发动机目前应用最广、数量最多的是水冷、四冲程往复活塞式发动机。随着人们环保意识的增强和交通密度的不断增加，对汽车的排放性和加速性能要求越来越高，减少排气污染，节约能源和提高发动机的功率是必须的，所以现在气体燃料的利用技术和增压发动机受到重视，并迅速发展。二、发动机的构造

汽车发动机的结构复杂，种类繁多，一般由上万个零件组成。汽车发动机现在应用比较广泛的为汽油机和柴油机。但是，从总体上看，其结构基本相同，所有的发动机都是由曲柄连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、进排系统及排气净化装置和启动系统组成。

汽油机与柴油机的主要结构区别是：汽油机有点火系统（强制点火着火方式），而柴油机（压燃着火方式）没有，同时燃料系统也不完全相同。如图1-5所示为四冲程汽油发动机结构图，图1-6所示为柴油机结构图。图1-5　四缸四冲程汽油机的基本结构1—散热器　2—冷却风扇　3—曲轴正时齿轮　4—曲轴　5—发电机　6—机油机滤器　7—油底壳（发动机润滑油）　8—启动机　9—启动机齿轮　10—蓄电池　11—飞轮　12—连杆　13—活塞　14—汽缸体　15—水套　16—汽缸盖　17—化油器　18—空气滤清器滤芯　19—排气门　20—进气门　21—空气滤清器外壳　22—分电器　23—火花塞　24—凸轮轴　25—凸轮正时齿轮　26—凸轮轴正时齿带　27—水泵　28—点火开关　29—点火线圈（一）曲柄连杆机构

曲柄连杆机构主要由机体组（主要包括汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、汽缸套、油底壳）、活塞连杆组（主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆）、曲轴飞轮组（主要包括曲轴、飞轮）三部分组成，是发动机的能量转换机构，又是发动机的运动转换机构。它的作用主要是把燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的旋转运动并对外输出动力。（二）配气机构

配气机构主要由气门组（主要包括进气门、排气门、摇臂机构、气门弹簧）和传动组（主要包括推杆、挺柱、凸轮轴和凸轮轴正时齿轮）两部分组成。它的作用主要是使新鲜的混合气或空气适时地充入汽缸并及时把废气排出缸外。图1-6　直列式柴油机横剖视图1—排气歧管　2—凸轮轴　3—摇臂　4—喷油器　5—汽缸盖　6—进气歧管　7—进气管　8—空气压缩机　9—机油尺导管　10—机油散热器　11—喷油泵　12—机油滤清器　13—油底壳　14—曲轴　15—曲轴箱　16—汽缸体　17—启动机　18—连杆　19—活塞（三）燃料系统

1.汽油机燃料系统

根据工作原理不同，目前汽油机燃料系统有传统化油器式燃料系统和电子控制燃料供给系统两类。

化油器式汽油机的燃料供给系主要由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器等组成。其主要作用是将空气与汽油混合为合适的可燃混合气，送入汽缸燃烧。

电子控制燃料供给系统主要由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、喷油器以及各类传感器和电控单元（ECU）组成。

2.柴油机的燃料供给系统

柴油机燃料供给系统与汽油机有很大的差别，它主要由柴油箱、输油泵、柴油机滤清器、喷油泵、喷油器等组成。输油泵从油箱吸入柴油并经滤清后输送到喷油泵，喷油泵将低压柴油提高压力，喷油器在压缩行程接近上止点时将高压柴油以雾状喷入汽缸，柴油在高温空气中自行着火燃烧。

此外，具有进气增压装置发动机，还有进气谐振增压系统、涡轮增压器和中冷器等。（四）冷却系统

冷却系统的主要作用是冷却受热机件，使发动机保持正常的工作温度。水冷式发动机冷却系主要由水泵、风扇、节温器、水套、散热器等组成。风冷式发动机冷却系主要由缸体外的散热片组成。（五）润滑系统

润滑系统主要由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器、机油散热器等组成。其主要作用是润滑、冷却、清洗、密封、防腐蚀等。（六）进排气系统

进排气系统主要由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成。其作用是使新鲜气体送入燃烧室，并将燃烧后的废气排到大气中，保持发动机的运转。三、发动机的工作原理

往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油或柴油。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。（一）四冲程汽油机工作原理

汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞做往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机通过进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程完成一个工作循环（如图1-7所示）。图1-7　四冲程汽油发动机工作循环示意图1—排气门　2—火花塞　3—进气门　4—活塞　5—曲轴连杆

1.进气行程

在这个过程中，发动机的进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的汽缸容积增大，从而使汽缸内的压力将到大气压力以下，即在汽缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入汽缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合，如图1-7（a）。在进气终了时，汽缸内的气体压力约为0.075～0.09MPa。而此时汽缸内的可燃混合气的温度已经升高到370～400K。

2.压缩行程

为使吸入汽缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，即压缩行程，如图1-7（b）。此时混合气压力会增加到0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。

在这一行程中，一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便越高，燃烧速度也越快，因而发动机发出的功率越大，经济性越好。一般轿车的压缩比在8～10之间。但是压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象（燃油质量的影响也占有相对重要的地位，这方面我们会在以后详细讲解）。

爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。

除了爆燃，过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题——表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称作炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机负荷增加，降低寿命。

3.作功行程（膨胀行程）

在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3～5MPa，相应的温度则高达2200～2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身运转外，其余即用于对外作功，如图1-7（c）。在活塞的运动过程中，汽缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3～0.5 MPa，温度则为1300～1600K。

4.排气行程

当作功行程（膨胀行程）接近终了时，排气门开启，利用废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，强制将废气排到大气中，如图1-7（d）。在此行程中，汽缸内压力稍微高于大气压力，约为0.105～0.115MPa。当活塞到达上止点附近时，排气行程结束，此时的废气温度约为900～1200K。

由此，我们已经介绍完了发动机的一个工作循环，四冲程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。（二）四冲程柴油机工作原理

柴油机的工作是由进气、压缩、作功和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。四冲程柴油机和四冲程汽油机工作原理基本相同，但由于柴油和汽油有较大的差别（柴油黏度大，不易蒸发、自燃温度低），故可燃混合气形成、着火方式、燃烧过程及气体温度压力变化都和汽油机不同，活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。如图1-8为四冲程柴油机工作示意图。图1-8　四冲程柴油机工作示意图1—喷油器　2—进气门　3—连杆　4—活塞　5—排气门

1.进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力P=（0.85～0.95）P，比汽油机高。进气终点温度T=300a0a～340K，比汽油机低。

2.压缩行程

由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高（一般为ε=16～22）。压缩终点的压力为3000～5000kPa，压缩终点的温度为750～1000K，大大超过柴油的自燃温度（约520K）。

3.作功行程

当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5000～9000kPa，最高温度达1800～2000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。

4.排气行程

柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般T=700～900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工r作不平稳，振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是作功的，其他三个行程是消耗动力为作功做准备的行程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。任务二　发动机的拆卸

下面以上海大众桑塔纳2000GSi轿车的4缸ARJ发动机为例（图1-9），介绍发动机拆卸过程。图1-9　桑塔纳2000GSi发动机1—正时齿形带护罩　2—空调压缩机　3—空调压缩机带轮　4—多楔带　5—曲轴带轮　6—张紧轮　7—发电机带轮　8—导向轮　9—动力转向油泵　10—动力转向泵带轮　11—发电机　12—进气支管　13—油尺　14—燃油分配管　15—汽缸罩一、发动机外部零部件的拆卸

①旋松发电机11的固定螺钉，拆卸发电机。

②旋松曲轴带轮5的固定螺钉，拆卸曲轴带轮。

③抽出油尺13。

④拆卸点火线圈组件及其外部连线。

⑤拆卸燃油分配管14的各连接油管及其固定螺钉，拆卸燃油分配管和喷油器。

⑥旋松进气支管12的固定螺钉，拆卸进气支管，取下进气支管垫片。

⑦旋松排气支管的固定螺钉，拆卸排气支管，取下排气支管垫片。

⑧用专用工具拆卸机油滤清器。

⑨拆卸发动机外部各进出水连接管。二、配气机构传动组件拆卸

①旋松正时齿形带护罩1（图1-9）的固定螺钉，拆卸正时齿形带护罩，观察凸轮轴正时齿轮带轮的记号，以备以后正确安装。

②旋松汽缸罩盖15的固定螺钉，拆卸汽缸罩盖。

③用专用工具旋转张紧轮2（图1-10），拆卸发动机的正时齿形带4。

④拆卸曲轴齿形带轮5、曲轴链轮、水泵齿轮带轮3、张紧轮2和凸轮轴正时齿形带轮1，拆下齿形皮带后防护罩。

⑤旋松凸轮轴2的轴承座盖1（图1-11）的固定螺钉，拆卸凸轮轴轴承座盖，取下凸轮轴和气门挺柱3。图1-10　配气齿轮组件1—凸轮轴正时齿形带轮　2—张紧轮　3—水泵齿轮带轮　4—正时齿形带　5—曲轴齿形带轮图1-11　凸轮轴与气门组件1—凸轮轴轴承盖　2—凸轮轴　3—气门挺柱　4—气门三、机体组件拆卸

①按图1-12数字所示的顺序从外到内拆下汽缸盖的固定螺钉，抬下汽缸盖。

②取下汽缸垫，注意汽缸垫的安装朝向。

③旋松油底壳的放油螺钉，放出油底壳内机油。

④翻转发动机，拆卸油底壳固定螺钉（注意螺钉也应从两端向中间旋松）。拆下油底壳和油底壳密封垫。

⑤旋松机油粗滤清器固定螺钉，拆卸机油滤清器、机油泵链轮和机油泵。图1-12　汽缸盖螺钉拆卸顺序图1-13　用专用工具拆卸气门四、气门组件的拆卸

①取下挺杆体，按顺序放好。

②如图1-13所示，用专用工具将气门弹簧座压下，取下气门锁片，拆出气门弹簧。

③取下气门弹簧座、气门弹簧、气门油封和气门，并按顺序放好，不可混乱。五、发动机活塞连杆组拆卸

①转动曲轴，使发动机1、4缸活塞处于下止点。

②分别拆卸1、4缸的连杆紧固螺母，取下连杆轴承盖。注意：连杆轴承盖与连杆体侧面有配对标记（图1-14），应配对放好，各缸连杆也应按顺序放好。

③用橡胶锤或手锤木柄分别推出1、4缸的活塞连杆组件，用手在汽缸出口接住并取出活塞连杆组件，注意活塞安装方向（图1-15）。

④将连杆轴承盖、连杆螺栓、螺母按原位置装回，不同缸的连杆也不能互相调换。

⑤同样方法拆卸2、3缸的活塞连杆组。

⑥采用专用的活塞环装卸钳拆装各缸活塞环（图1-16）。图1-14　连杆标记

⑦采用卡簧嵌拆卸活塞销卡环（图1-17）。图1-15　活塞标记图1-16　拆装活塞环图1-17　拆装活塞销卡环图1-18　曲轴主轴承盖螺钉拆卸顺序

⑧在油压机上进行活塞销的拆卸。如无油压机，也可以将活塞连杆组浸入60℃的热水或机油中加热，然后用专用工具进行拆卸。六、发动机曲轴飞轮组拆卸

①旋松飞轮紧固螺钉，拆卸飞轮（飞轮较重，拆卸时注意安全）。

②拆卸曲轴前端及后端密封凸缘及油封。

③按图1-18螺钉序号从两端到中间旋松曲轴主轴承盖紧固螺钉，取下主轴承盖。注意：各缸主轴承盖有装配标记，不同缸的主轴承盖及轴瓦不能互相调换。

④抬下曲轴，再将主轴承盖及垫片按原位装回，并将固定螺钉拧入少许。注意曲轴推力轴承的定位及开口的安装方向。

复习与思考1.简述四冲程汽油机的工作原理。2.简述四冲程柴油机的工作原理。3.汽油机和柴油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同？4.四冲程汽油机和柴油机在总体结构上有哪些相同点和不同点？5.发动机的主要性能指标有哪些？单元2　曲柄连杆机构项目一　机体组的构造与检修

知识目标

1.掌握曲柄连杆机构机体组的组成。

2.掌握主要零部件的结构特点、工作特点和磨损原理和检测方法。

任务目标

1.能够正确描述机体组主要零部件的作用。

2.能够利用量具检测发动机机体和缸体的磨损状况，并提出维修方案。任务一　机体组结构认知

机体组是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基础。机体组主要由汽缸体、汽缸盖、汽缸盖罩、汽缸垫以及油底壳等组成。镶汽缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式汽缸套。一、汽缸体与汽缸套（一）汽缸体

1.汽缸体的作用

汽缸体是发动机的“骨架”，是发动机和系统的装配机体，是发动机中最重要的基础部件。它的技术状况是发动机大修或报废的重要依据。

2.汽缸体的结构特点

汽缸体一般由汽缸和上曲轴箱组成，为了制造和维修的方便，绝大多数水冷发动机的汽缸体与曲轴箱连铸在一起，而且多缸发动机的各个汽缸也合铸成一个整体。风冷发动机在汽缸体和汽缸盖外表面铸有散热片，以增加散热面积，因此一般将汽缸体与曲轴箱分别铸制，如图2-1所示。图2-1　四缸直列式发动机汽缸体1—汽缸　2、3—汽缸体　4—中间隔板　5—上曲轴箱　6—前、后壁　7—曲轴支承座

汽缸是引导活塞做往复运动的圆筒，一般有整体式和镶套式两种。整体式的缸筒是与缸体制成一体，一般称为汽缸，如图2-1所示。镶套式的汽缸是在汽缸的相应的部位镶入套筒，一般称为汽缸套，简称缸套。

上曲轴箱有前、后壁和中间隔板，其上制有曲轴主轴承孔。有的发动机还有凸轮轴轴承孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁的纵向钻有主油道，在前后壁和中间隔板上钻有分油道。在安装轴承时要防止油道堵塞。

汽缸体的上、下加工平面，用于安装汽缸盖和油底壳，同时也是汽缸体修理的加工基准。汽缸体的前、后两个加工平面，用于安装正时齿轮盖和飞轮壳。汽缸体上其余一些较小的加工平面一般用于安装机油泵、机油滤清器等其他较小的总成。

3.汽缸体的形式

汽缸体的形状与汽缸的排列形式有关。最常见的排列形式有三种：直列式、V形和水平对置式，如图2-2所示。图2-2　汽缸排列示意图

①直列式发动机汽缸排成一列，采用一个或两个汽缸盖，汽缸体和曲轴等主要部件结构简单，制造成本低，多用于六缸以下的发动机，如上海桑塔纳1.8升系列发动机，一汽大众捷达1.6升，以及发动机前置、后轮驱动的5t载货汽车。

②V形发动机汽缸排成两列，且两列汽缸中心线夹角在0。和180。之间，一般为60。、90。和120。V形发动机与直列式相比纵向长度缩短，高度降低，质量减轻，结构紧凑，运行平稳，工作噪声小，多用于六缸以上发动机，例如丰田皇冠、丰田锐志、荣威750、别克君越等。但V形发动机结构较为复杂，至少要使用两个汽缸盖，加工难度大，制造成本高。

③水平对置式发动机的汽缸中心线夹角为180。，活塞反向布置，运动件的惯性力相互平衡，运转平稳，特别适合两缸四冲程发动机。两缸以上的发动机较少采用这种布置形式。（二）汽缸套

汽缸套分为干式汽缸套和湿式汽缸套，如图2-3所示。图2-3　汽缸套1—汽缸套　2—水套　3—汽缸体　4—橡胶密封圈　A—下支承密封带　B—上支承密封带　C—缸套凸缘平面

1.干式缸套

缸套外表面不直接与冷却水接触，加工和安装都比较方便，其壁厚一般为1～3mm。为了增加缸体与缸套的实际接触面积，保证缸套的散热和定位，缸套的外表面和其装配的汽缸体孔的内表面采用过盈配合。

干式汽缸套的优点是不易引起漏水、漏气现象，缸体结构刚度大、缸心距小，整体结构紧凑。目前大多数中小型汽车发动机都采用干式缸套。

2.湿式缸套

缸套外表面与冷却水直接接触，冷却效果好。湿式汽缸套的壁厚一般为3～9mm。为了防止漏水，湿式汽缸套的定位、密封和安装均有相应的要求。汽缸套的外表面有两道保证径向定位的凸出的圆环带A和B，分别称为上支承定位带和下支承密封带。汽缸套的轴向定位是利用上端凸缘C。为了密封气体和冷却水，有的汽缸套凸缘下面还有紫铜垫片。

在汽缸套下部用1～3道耐热耐油的橡胶密封圈进行密封，防止冷却液泄漏。湿式汽缸套装入汽缸体后，通常汽缸套顶面高出汽缸体顶面0.05～0.15mm。装配紧后可将汽缸盖衬垫压紧，保证密封。

有的湿式汽缸套上没有封闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果好。缺点是汽缸体的刚度差，易出现漏气漏水。二、汽缸盖、汽缸垫和汽缸盖罩（一）汽缸盖

1.汽缸盖的作用

汽缸盖的作用是封闭汽缸体上部，并与活塞顶部、汽缸壁形成一个可变的空间，它的最小容积（当活塞运动至上止点时）即为燃烧室；同时也是配气机构安装的基本体。

2.汽缸盖的结构特点

汽缸盖的结构主要取决于发动机配气机构的布置形式、冷却方式以及燃烧室的形状等。大多数汽缸盖上面加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔（汽油机）或喷油器安装孔（柴油机）。在汽缸盖内还铸有水套、进排气道。若凸轮轴安装在汽缸盖上，则汽缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。图上4所示为上海桑塔纳轿车发动机汽缸盖。图2-4　上海桑塔纳轿车发动机汽缸盖1—汽缸盖　2—汽缸垫　3—机油反射罩　4—汽缸盖罩　5—压条　6—气门罩垫　7—加油盖

3.汽缸盖的类型

水冷发动机的汽缸盖有整体式、分块式和单体式三种结构形式，如图2-5。在多缸发动机中，全部汽缸共用一个汽缸盖的，则称该汽缸盖为整体式汽缸盖；若每两缸一盖或三缸一盖，则该汽缸盖为分块式汽缸盖；若每缸一盖，则为单体式汽缸盖。图2-5　汽缸盖分类

4.燃烧室

汽油机燃烧室的结构形状与柴油机燃烧室的结构形状不太一样。（1）汽油机燃烧室

汽油机燃烧室由活塞顶部（指上止点时）与汽缸盖上相应的凹坑所组成。燃烧室的形状对发动机的工作性能影响很大。因此燃烧室应满足以下要求：

①结构紧凑、表面积小，以利于减少热量损失，缩短火焰行程，控制爆燃发生。

②应能够促使进气产生涡流和挤气，提高唤起效率，以利于压缩行程终了时的涡运动来加快混合气的燃烧速度，充分燃烧。

③应能将火花塞布置在燃烧室的中间，以利于火焰向四周传播，快速、充分燃烧。

汽油机燃烧室常见结构形状有楔形燃烧室、盆形燃烧室、半球形燃烧室和双球形燃烧室，如图2-6、图2-7所示。图2-6　汽油机燃烧室常用形状图2-7　双球式燃烧室

楔形燃烧室结构比较紧凑，气门相对汽缸轴线倾斜，进气道比较平直，进气阻力小。压缩行程终了时能产生挤气涡流。CA6102型发动机采用这种燃烧室。

盆形燃烧室结构简单，气门与汽缸轴线平行，进气道弯度较大。压缩行程终了能产生挤气涡流。缺点是形状狭窄，气门尺寸受到限制，气道弧线较差，影响换气效果。

半球形燃烧室结构最紧凑，燃烧室表面积与其容积之比（面容比）最小。进排气门呈两列倾斜布置，气门直径较大，气道较平直。火焰传播距离较短，不能产生挤气涡流。

双球式燃烧室是在半球形燃烧室的基础上演变而成，进排气门采用不同的尺寸和位置，形成了两个球形空间。一般多气门发动机采用此类燃烧室。（2）柴油机燃烧室

由于柴油机混合气的形成和燃烧均在燃烧室中进行，所以燃烧室的结构将直接影响混合气的形成与燃烧。

对柴油机燃烧室的要求如下：

①配合喷油形成良好均匀的混合气，改善燃烧。

②结构紧凑，以减少散热损失，提高效率。

柴油机燃烧室通常分为统一式燃烧室和分隔式燃烧室。

统一式燃烧室：燃烧室由凹形活塞顶与汽缸盖内壁所包围的单一内腔构成，几乎全部容积都在活塞顶面上。这种燃烧室，一般配有多孔喷油器，将燃料直接喷射到燃烧室中，借助喷出油柱的形状和燃烧室的形状的配合，以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成可燃混合气，故此类燃烧室又称为直接喷射式燃烧室。

根据活塞顶部凹坑的形状不同，统一式燃烧室的形状可分为W形、球形和U形燃烧室，如图2-8所示。图2-8　统一式燃烧室1—汽缸盖　2—柴油喷射方向　3—活塞

分隔式燃烧室：燃烧室被分隔成两部分，一部分是主燃烧室，位于汽缸盖底面与活塞顶之间。另一部分是副燃烧室，位于汽缸盖内。主、副燃烧室之间，由一个或几个孔道相同。常见的分隔式燃烧室有涡流式和预燃式两种，如图2-9所示。（3）工作要求

汽缸盖承受气体压力和紧固汽缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为了保证汽缸的良好密封，汽缸盖既不能损坏，也不能变形。为此汽缸盖应具有足够的强度和刚度。为了使汽缸盖的温度分布尽可能的均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹，应对汽缸盖进行良好的冷却。汽缸盖一般都由优质灰铸铁或合金铸铁铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金汽缸盖。图2-9　分隔式燃烧室1—活塞　2—主燃烧室　3—通道　4—副燃烧室（二）汽缸垫

1.汽缸垫的作用、工作条件及要求

汽缸垫是汽缸体顶面与汽缸盖底面之间的密封件，装在汽缸盖和汽缸体之间，其功用是保证汽缸盖与汽缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。汽缸垫承受拧紧汽缸盖螺栓时造成的压力，并受到汽缸内燃烧气体高温、高压的作用以及机油和冷却液的腐蚀。汽缸垫应该具有足够的强度，并且要耐压、耐热和耐腐蚀。另外，还需要有一定的弹性，以补偿汽缸体顶面和汽缸盖底面的粗糙度和不平度以及发动机工作时反复出现的变形。

2.汽缸垫的分类及结构

汽缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，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。按所用材料的不同，汽缸垫可分为金属—石棉衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。目前应用较多的是铜皮—棉结构的汽缸垫，由于铜皮—棉汽缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的钢丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶黏结剂压成的汽缸垫。

安装汽缸垫时，首先要检查汽缸垫的质量和完好程度，所有汽缸垫上的孔要和汽缸体上的孔对齐。有些汽缸垫在安装时要求正反面同时标有“朝上”或“TOP”的标记，安装时要注意。对于没有标记但有翻边的石棉芯铜皮汽缸垫，安装时应使带翻边一面朝向易修正的或较硬的平面（不易产生压痕）。

为减少汽缸盖和汽缸垫的变形和损坏，要求要在规定的环境和温度下进行拆装。拆装汽缸盖螺栓时要用专用工具（扭力扳手）分2～3次拧紧（或拧松）螺栓，最后达到规定扭力。对于多缸一盖的汽缸盖，由于结构刚度相对单缸较差，在拆装汽缸盖螺栓时，还要按照一定的次序：拧紧汽缸盖螺栓时，必须按中央对称地向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩，如图2-10所示；拆卸时按相反顺序——由四周向中央分2～3次拧松。图2-10　汽缸盖螺栓的拧紧顺序图2-11　油底壳1—衬垫　2—稳油挡板　3—放油塞（三）汽缸盖罩

汽缸盖罩位于缸盖上部，作用是为了封闭配气机构。三、油底壳

油底壳的作用是贮存机油、封闭曲轴箱。

油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成，如图2-11所示。油底壳内设有稳油挡板，用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。此外，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深。油底壳底部设放油螺塞。有的放油螺塞带磁性，可以吸引机油中的铁屑。

为便于了解油底壳存油量，在油底壳上开有小孔用以安装机油尺套管，通过插入的油尺检测既有的存量和质量。油底壳与曲轴箱之间装有衬垫，以防止漏油。有的发动机汽缸体下平面和油底壳平面精度较高，稳定性能较好，也有用密封胶取代衬垫的。四、发动机的支承

发动机一般通过汽缸体和飞轮壳或变速器壳上的支撑支承在车架上。支承方法一般有三点支承和四点支承两种。如图2-12所示。图2-12　发动机的支承1—前支承　2—后支承　3—橡胶垫圈　4—拉杆

为了消除汽车行驶中车架的扭转变形对发动机的影响，减少传给底盘和乘员的振动和噪声，多采用弹性支承。弹性支承的发动机，可能发生横向角振动。为此，有的装有拉杆，它的一端与车架纵梁相连，一端与发动机连接，两端连接处有橡胶垫。任务二　机体组的检修一、汽缸体检修

汽缸体的技术状况是发动机是否需进行总成修理的决定性标志。汽缸体在发动机工作中，由于受到高温、高压、各种作用力和化学腐蚀的影响，就会出现一些损坏现象。常见的损坏现象有裂纹、腐蚀、变形、螺纹孔损坏、磨损等。（一）汽缸体裂纹的检修

1.汽缸体裂纹的检测

S-SY10型手动试压泵用于缸体的水压试验，主要由压力表、带橡胶水管的连接盘和一个盛水的水桶等组成。试验时，将具有300～400kPa的压力水，压入发动机缸体的水套内，在该压力下保持一段时间，检查汽缸体不应有渗漏，如图2-13所示。其步骤如下：图2-13　用水压法检测汽缸体裂纹1—汽缸盖　2—汽缸体　3—水管　4—水压表　5—水压机　6—水箱

①将被检验的缸体置于专用工作台架上。

②把汽缸盖连同汽缸衬垫装合在缸体上，并按规定力矩拧紧汽缸盖螺栓。

③封闭汽缸盖上的出水口，封闭处应密封，不得有渗漏。

④将试压泵上带橡胶水管的连接盘装于汽缸体前部的进水口上，连接部位应密合，不得有渗漏。

⑤按动试压泵手柄，将水压入汽缸体内，并同时观察压力表，压力表指示应为300～400kPa。

⑥以上述压力保持5min后，用手电筒或移动式照明灯检视汽缸体各部，应无任何渗漏。

⑦如有渗水或水珠渗出，则说明该部位是隐伤处，在渗漏部位做好标记，待修补后再做水压试验。

2.汽缸体裂纹的修复

汽缸体的裂纹凡出现漏水、漏油、漏气时，一般应予更换。对尚未影响到燃烧室、水道、油道等关键部位的裂纹，可以在裂纹末端钻一小孔，将集中在裂纹末端的应力分散，避免裂纹向纵深发展；采用堵漏剂加注在水道里用来堵住水道细小裂纹的方法也是可行的。（二）汽缸体腐蚀的修复

修理时，一般看腐蚀的深浅及部位，对于汽缸、水道等关键部位，应换用新件。对于腐蚀较浅、非关键部位或无配件时，可选择钻孔铆填金属等方法修复，在缸体尺寸变化的许可范围内，也可采取铣、磨等修复方法修复。（三）汽缸体螺纹孔损坏的检修

1.汽缸体螺纹孔损坏的检查

汽缸体螺纹孔损伤一般用直观法检查。当螺纹孔螺纹损坏多于2牙时，需修复。

2.汽缸体螺纹孔的修复

螺纹孔的修复一般是在有可能加深螺孔时，加大螺纹的深度，保证螺纹长度。另一种方法是镶螺套法，即：使用内径同汽缸盖上原螺纹的尺寸、外径同被加大了的汽缸体螺孔尺寸的螺套，将螺孔套旋入汽缸体上加大的螺孔中，拧紧并铆固再将平面修平。图2-14　汽缸体上平面翘曲的检测1—汽缸体　2—厚薄规　3—直尺（四）汽缸体翘曲变形的检修

1.汽缸体翘曲变形的检测

汽缸体翘曲变形一般采用直尺和厚薄规进行测量，如图2-14所示。塞入厚薄规的最大厚度值就是变形量，即平面度误差。

检测前，待检平面应彻底清除水垢、积炭，消除毛刺并刮平或铲平螺孔周围的凸起部分。

2.汽缸体翘曲变形的修理

汽缸上平面出现翘曲变形后，当翘曲变形量较小时，可用铲削方法进行修平，即用铲刀修刮凸出部分，边铲刮边检查，直到平面度达到要求为止。当翘曲变形量超过使用极限，可采用磨削或铣削修复。加工时可选择汽缸体主轴承座孔和汽缸孔中心线为加工定位基准。汽缸体上平面的加工量不宜过大，最大加工量不得超过0.50mm，汽缸体其他平面的修磨量应不大于1.0mm（制造厂另有标准的，按制造厂标准执行），否则将使汽缸的压缩比变化过大。如康明斯6BTA5.9发动机曲轴主轴承座孔中心线与汽缸体上平面的距离为322.90～323.13mm，缸体上平面最多允许修理2次，每次修理量应小于0.25mm，修磨总量不能超过0.50mm，否则应换用新件。（五）汽缸磨损的检修

1.汽缸的磨损规律和原因（1）汽缸磨损的规律

①汽缸轴向截面的磨损规律：沿汽缸轴向截面的磨损，在活塞环有效行程范围内，呈上大、下小的锥形，在第一道活塞环上止点处磨损最大；活塞环接触不到的汽缸口部位几乎没有磨损，形成明显的台肩，称为“缸肩”；活塞下止点油环以下的部位，汽缸的磨损也很小，如图2-15所示。

②汽缸径向截面的磨损规律：在平行于汽缸圆周方向的横截面上，汽缸的磨损也是不均匀的，磨损呈不规则的椭圆形，一般是前后方向磨损较大，如图2-16所示。图2-15　汽缸轴向磨损1—缸肩　2—第一道活塞环上止点　3—汽缸壁　4—末道活塞环下止点图2-16　汽缸的径向磨损1—磨损后的汽缸横截面　2—原汽缸横截面

③在同一台发动机上，不同汽缸的磨损情况不尽相同，一般水冷式发动机的第一缸和最后一缸的磨损较为严重。（2）汽缸磨损的原因

①汽缸表面轴向磨损成锥形的原因主要是发动机工作时，汽缸上部压力大，温度高，润滑油膜易被破坏，磨损较汽缸下部大。另外，汽缸表面还存在着腐蚀磨损和磨料磨损。腐蚀磨损主要是由于燃烧过程中产生的二氧化硫等物质引起的；磨料磨损主要是由于空气中的灰尘、机油中的机械杂质和发动机自身的磨屑等硬质颗粒造成的。

②汽缸表面径向磨损成不规则的椭圆形，与发动机的工作条件、结构、冷却系技术状况、修理装配质量等因素有关。

③发动机长期在较低的温度下工作，磨损尤为剧烈。

2.汽缸磨损的检测与修理尺寸的确定

检测汽缸磨损程度的目的是确定发动机是否需要进行大修，以及确定修理尺寸的级别。汽缸的磨损程度是确定发动机是否需要大修的主要依据。通常用量缸表对汽缸的磨损进行测量，测量方法如下：

①清洁汽缸壁上的油污和积炭后，根据汽缸直径选择合适的测量接杆固定在量缸表的下端，使整个测杆长度与被测汽缸的尺寸相适应。

②校正量缸表的尺寸：将千分尺调到汽缸的标准尺寸，再将量缸表通过千分尺校正到汽缸的标准尺寸（使测杆有2mm左右压缩量），旋转表盘使表针对准零位。

③测量汽缸上、中、下三个位置的纵向和横向上的汽缸直径。测量时应摆动量缸表，指针指示的最小值即为被测值，如图2-17所示，并将测得的值逐一记录下来。

④根据测量结果计算出汽缸的圆度误差和圆柱度误差。圆度误差和圆柱度误差的计算方法与曲轴主轴承座孔相同，接近或超过表2-1中的范围时应进行镗缸修理。图2-17　汽缸磨损的测量

例如康明斯6BTA5.9发动机规定的使用极限为：

圆度误差≤0.038mm；

圆柱度误差≤0.076mm。

对于桑塔纳2000GSi用MR发动机，当实际尺寸超过标准尺寸0.08mm时（标准尺寸为直径81.01mm），必须进行镗削。

汽缸直径除标准尺寸外，通常还有6级修理尺寸，每加大0.25mm为一级，最大递增至加大1.50mm。AJR发动机的标准缸径为81.01mm，修理尺寸为81.51mm。6BTA5.9发动机只有2级修理尺寸，102.540mm和103.040mm（标准缸径为102.040mm）。

汽缸修理尺寸的确定：磨损汽缸的最大直径+加工余量，其数值再与修理尺寸对照，如计算出的修理尺寸与某一级数相近，可按该级修理。在保证加工精度和表面粗糙度的前提下，加工余量尽可能小些，直径方向的加工余量一般取0.10～0.20mm。

3.汽缸磨损的修复

当汽缸磨损超过使用极限，可进行镗磨修理或镶套修理。镗磨汽缸是指用专用的镗缸机对汽缸实施镗削加工后，再使用珩磨机对镗削后的汽缸进行珩磨。随着汽缸使用周期的延长，缸的镗磨次数在逐步减少。（1）汽缸的镗削

为确保恢复汽缸原有的圆度、圆柱度以及汽缸轴线与曲轴主轴承座孔轴线的垂直度，镗缸需要熟练的技术工人在专用镗床上进行。镗削加工后，汽缸的表面会留下刀痕，达不到汽缸工作表面应有的粗糙度，必须再对汽缸表面进行珩磨，以达到规定的表面粗糙度。因此镗缸后，在达到圆度、圆柱度要求的同时，还应留有0.03～0.05mm的磨削余量。即：镗削后，汽缸的尺寸应小于已确定的汽缸修理尺寸0.03～0.05mm。（2）汽缸的磨削

汽缸磨削的目的是去除镗削刀痕，降低表面粗糙度，提高汽缸表面的加工质量，达到汽缸加工的最终尺寸要求，延长发动机使用寿命。磨缸同样也需要专用设备和熟练的技术工人，现在一般是在专业修理厂中进行。

磨削后，汽缸的圆度误差应符合表2-1所列的许用值，各缸直径差不大于0.005mm，表面粗糙度R应不大于0.8μm，活塞与汽缸配合a应符合规定（AJR发动机为0.035～0.045mm，6BTA5.9发动机为0.113～0.167mm）。（六）汽缸的镶套

不允许以加大缸径进行修复的汽缸或汽缸虽有修理尺寸，但其磨损后的尺寸已接近或超过最后一级修理尺寸，或汽缸壁上有特殊损伤时，可用镶汽缸套的方法进行修理。

1.干式汽缸套的镶配

①去除旧套。对镶有干式汽缸套的汽缸体，用专用工具压出旧汽缸套，或将旧汽缸套镗去，并检查承孔与待换缸套过盈量是否符合要求。

②选择汽缸套。汽缸套外径加大尺寸分四级；0.00（标准）、+0.50、+1.00、+1.50，第一次镶套应选用标准尺寸的汽缸套。

③对制造时未使用缸套的汽缸体镗削承孔（6BTA5.9发动机制造时不镶汽缸套，但在缸体设计时为镶套预留了尺寸）。根据所选的汽缸套外径尺寸，对承孔进行镗削，镗削后汽缸体承孔表面粗糙度Ra应不大于2.5μm，并留有适当的过盈量，一般带有凸缘的汽缸套为0.05～0.07mm，无凸缘的为0.07～0.10mm。

④压入新汽缸套。将承孔和汽缸套外壁涂以机油，放正汽缸套，在汽缸套上放上垫块，用压床徐徐压入。压装汽缸套的压力应不大于98kN，汽缸套应抵住汽缸体的止口台肩，保证与顶面齐平，高出部分不得超过0.05mm。

⑤压入汽缸套时，应采用隔缸压入法。镶套完工后，应进行一次水压试验。

2.湿式汽缸套的镶配

①拆去旧汽缸套，并清除汽缸体承孔结合面上的铁锈、污物，用砂布擦至露出金属光泽为止，特别是与密封圈接触的部位必须光滑平整，以防止漏水。

②试装新汽缸套（一般为制造厂已镗磨加工完毕的缸套）将未装密封圈的汽缸套装入汽缸体内，压紧后检查汽缸套端面高出汽缸体平面的距离，一般为0.03～0.10mm。如不符合尺寸要求，可在汽缸套台肩下选装适当厚度的铜质垫片调整，相邻汽缸凸出量误差不得大于0.04mm。

③装入汽缸套将镗磨好的汽缸套装上水密封圈，并涂上密封胶，检查各道水封圈与汽缸体的接触是否平整，然后稍加压力即可装入汽缸体承孔内。

④水压试验汽缸套装入后，应进行水压试验，检查水密封圈的密封性。二、汽缸盖的检修

汽缸盖作为汽缸体的结合体，损坏现象与汽缸体相类似。常见的损坏的现象是翘曲变形、裂纹、腐蚀与击伤和螺纹孔损坏等。（一）汽缸盖平面度的检修

汽缸盖平面的翘曲变形主要指汽缸盖平面度误差超过规定的技术要求。

1.汽缸盖翘曲变形的检测

汽缸盖翘曲变形的检测方法与汽缸体翘曲变形的检测方法相同，仍采用直尺和厚薄规进行测量，类同汽缸体平面度的检测。

2.汽缸盖翘曲变形的修理

汽缸盖平面度误差超过规定值时应予以修理或更换，桑塔纳AJR发动机汽缸盖平面度最大不得超过0.1mm，康明斯6BTA5.9发动机汽缸盖平面度最大不得超过0.3mm。

汽缸盖下平面平面度误差超过规定值时，可采用铣削或磨削加工予以修整。加工时，应先校准定位基准。采用铣削或磨削加工汽缸盖平面，铣削或磨削量，一般不允许超过0.5mm，否则将对发动机压缩比有较大影响。桑塔纳MR发动机修理后的汽缸盖高度不得低于133mm，康明斯发动机修理后的汽缸盖高度不得低于93.75mm。铣削或磨削加工后，各燃烧室的容积误差应控制在允许范围内。对于汽油机，一般要求容积的减少不得少于标准容积的5%，同一台发动机各缸燃烧室容积相差不应大于平均值的4%。（二）汽缸盖裂纹的修理

1.汽缸盖裂纹的检测

汽缸盖与汽缸体应同时用水压法检测裂纹，如图2-11所示。通常要求水压力为350～450kPa，保持5min。如发现汽缸体、汽缸盖有水渗出并逐渐增多时，即表明该处有裂纹。

2.汽缸盖裂纹的修复

汽缸盖裂纹的修复方法与汽缸体裂纹的修复方法相同。（三）汽缸盖腐蚀与击伤的检修

1.汽缸盖腐蚀的修复

汽缸盖腐蚀的主要原因是使用了不符合要求的冷却液，被腐蚀的部位一般是从冷却液孔向四周呈辐射状延伸，最终导致发动机漏水，相邻汽缸发生窜气，使发动机无法正常工作。遇到此种情况，一般要根据腐蚀的部位及腐蚀的深浅，汽缸附近等关键部位应更换。腐蚀不严重的非关键部位或无配件更换时，也可采用钻孔铆填金属等方法修复。

2.汽缸盖击伤的修理

造成汽缸盖击伤的主要原因是异物落入汽缸，当发动机工作时，坚硬的异物在燃烧室中高速撞击，造成活塞上平面及汽缸盖损伤，严重时可以使汽缸盖出现裂纹，活塞破碎，致使发动机严重受损，此时应更换汽缸盖。（四）汽缸盖螺纹孔损坏的检修

1.汽缸盖螺纹孔损坏的检查

汽缸盖螺纹孔的检查方法与汽缸体螺纹孔损伤的检查方法相同，螺纹孔损伤最常见的是滑扣。火花塞孔螺纹的损坏不能多于1牙。

2.汽缸盖螺纹孔损坏的修复

汽缸盖螺纹孔的修复方法与汽缸体螺纹孔的修复方法相同。但是，火花塞螺纹孔不宜采用加套，因此，在使用和修理中要注意避免损坏火花塞螺纹孔。项目二　活塞连杆组构造与检修

知识目标掌握活塞连杆组组成和主要零部件的结构特征、工作过程、工作环境和磨损机理，以及维修方法和标准。

任务目标能够正确描述活塞连杆组的组成和主要部件的作用，利用检测设备正确检测零部件的磨损和变形状况，并能根据技术标准确定修理方案。任务一　活塞连杆组结构认知

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆和连杆轴承等主要机件组成等，如图2-18所示。一、活塞（一）活塞的作用

活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。

活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。作用在活塞上的有气体压力和往复惯性力。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。活塞在侧压力的作用下沿汽缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，磨损严重。活塞工作条件可概括为高温、高压、高速、周期惯性力、润滑条件差。（二）活塞的结构特点

1.活塞的结构

活塞自上而下分为活塞顶部、活塞头部、活塞裙部三部分，如图2-19所示。（1）顶部汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状及压缩比有关，如图2-20所示，有平顶、凹顶和凸顶三种。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凹顶活塞（多用于柴油机），可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。图2-18　活塞连杆组1、2—气环3—组合油环4—活塞销5—活塞6—连杆7—连杆螺栓8—连杆轴瓦9—连杆盖图2-19　活塞的基本结构示意图1—活塞顶部　2—活塞头部　3—活塞环　4—活塞销座　5—活塞销　6—活塞销锁环　7—活塞裙部　8—加强筋　9—环槽图2-20　活塞顶部类型（2）头部

从活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从汽缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。

活塞头部应该足够厚，从活塞顶到环槽区的断面变化要尽可能圆滑，过渡圆角应足够大，以减小热流阻力，便于热量从活塞顶经活塞环传给汽缸壁，使活塞顶部的温度不致过高。在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽的作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流，使部分热量由第二、三道活塞环传出，从而可以减轻第一道活塞环的热负荷，改善其工作条件，防止活塞环粘结。（3）裙部

活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应该保证活塞在汽缸内得到良好的导向，汽缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被汽缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承压面积，以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面，承受压缩侧向力的一面称次推力面。

2.结构特点

发动机工作时，活塞在气体作用力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时还发生热变形。这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大，如图2-21所示。因此，为使活塞工作时裙部接近正圆形与汽缸相适应，在制造时应将活塞裙部的横断面加工成椭圆形，并使其长轴与活塞销孔轴线垂直。另外，沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低，活塞的热膨胀量自然是上大下小。因此，现代汽车发动机的活塞一般做成变椭圆桶形，即在裙部的不同部位其椭圆度不同，椭圆度由下而上逐渐增大，即裙部横截面越往上越扁，裙部纵向截面呈桶形，如图2-22所示。这种裙部不仅适应活塞的温度分布，而且裙部与承受侧压力的一边的缸壁之间容易形成双向“油楔”，活塞无论向上或向下运动，都能保证裙部有良好的润滑及较高的承载能力。图2-21　活塞裙部的变形图2-22　椭圆活塞示意图

预防和控制裙部椭圆变形的措施：

①尽量减少活塞的受热。

②使活塞的侧表面形状与变形相适应。

③对汽油机活塞，在裙部切纵向补偿槽，如图2-23所示。

④在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量，如图2-24所示。

⑤采用油冷活塞。

⑥减少销座方向的金属量，以减少其受热变形。

此外，活塞裙部一般还要采用表面处理。汽油机常用镀锡方法，柴油机一般是磷化，还有的是涂石墨。图2-23　切槽式弹性裙部示意图图2-24　镶筒形钢片的活塞示意图

活塞销孔活塞销座的作用是支承活塞销，将活塞顶部气体作用力经过活塞销传给连杆。为了防止活塞销窜出划伤缸壁，采用全浮式连接到活塞，在活塞销座孔外端制有安装卡环的卡环槽。两卡环槽之间的距离大于活塞销的长度，使卡环与活塞销端面之间留有足够的间隙。

活塞销座孔的加工精度很高，并且经分组与活塞销选配，已达到高精度的配合。活塞销座孔的尺寸分组，常用不同颜色的油漆涂于活塞销座孔的下方。

活塞销孔轴线若与活塞中心线垂直相交于同一平面内，当活塞越过上止点改变运动方向时，由于侧压力顺时换向，使活塞与缸壁的接触面突然由一个侧面移向另一个侧面[图2-25（a）]，便产生活塞对缸壁的碰击（俗称活塞敲缸）。因此，很多发动机将活塞销孔轴线向作功行程中受侧压力较大的一侧偏移1～2mm[图2-25（b）中的“e”]。这样，在活塞接近上止点时，作用在活塞销座轴线右侧的气体压力大于左侧，使活塞绕活塞销轴线转过一个角度，裙部下端首先与左侧缸壁接触，提前换向。当活塞越过上止点，侧压力由右变为左时，活塞便以左下端接触处为支点，顶部向左转，完成换向，而使换向冲击力大为减弱。图2-25　活塞销位置与活塞销换向过程二、活塞环（一）活塞环的类型与作用

按照用途的不同，活塞环分为气环和油环两大类。

气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与汽缸壁间的密封，防止汽缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给汽缸壁，避免活塞过热。一般汽油发动机每个活塞有2～3道气环，柴油发动机每个活塞有3～4道气环。柴油机气环数多于汽油机的原因：柴油机压缩比大于汽油机；柴油机转速低于汽油机；柴油机活塞与缸套的间隙大于汽油机。

油环的主要功用是刮除飞溅到汽缸壁上的多余的机油，并在汽缸壁上涂布一层均匀的油膜，同时起到辅助密封的作用。一般每个活塞上有1～2道油环。

根据活塞环的功用及工作条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带等。第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理。多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，可以改善润滑减轻磨损。钼的熔点高，也具有多孔性，因此喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性。（二）活塞环的结构

由于气环和油环的作用及工作要求各不相同，因而其结构形式、所有材料等也不相同。

1.气环

为了增大活塞环的密封性，一般将活塞环制成弹性较大、有开口端的环形结构。开口形状对漏气量有一定影响，如图2-26所示。直开口工艺性好，但密封性差；阶梯形开口密封性好，工艺性差；斜开口的密封性和工艺性介于前两种开口之间，斜角一般为30。或45。图2-26　活塞环开口形状

气环的断面也不完全相同，常见的如图2-27所示。图2-27　常见的活塞环断面形状（1）矩形环

矩形环（气环断面为矩形）结构简单，加工容易，成本较低，散热效果好，报废率少，但贴合性、结合性、磨合性较差，耐磨性也较差，密封效果不好，泵机油现象（将汽缸壁上机油泵入燃烧室）严重。桑塔纳AJR发动机第一道气环为矩形环，第二道气环为锥形环。（2）锥形环

环的磨合性和贴合性大大提高，此环多用在第二、三道上，起强化密封的作用。而由于接触面是斜面，为防止漏气，一般不用于第一道上。（3）扭曲环

扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或下边缘切去一部分后形成的环。这种环的断面不对称，装入汽缸后，在弹力作用下产生扭曲，故称扭曲环。若在环内圆上边缘切去一角的为正扭曲环，一般用作第二、三道环，如图2-27（c1）；在环外圆下边缘切去一角的为反扭曲环，如图2-27（c2），多用于第一道环上。扭曲环在安装时，要求正扭曲环切角朝上，反扭曲环切角朝下，不能装反，否则会产生泵机油现象。6BTA5.9发动机第二道气环为此种活塞环。（4）梯形环

抗胶结作用比较强，有自洁作用，与其他环比较，提高了环的密封性。多用于热负荷比较高的柴油机上第一道气环。（5）桶面环

结构有利于润滑；对汽缸的表面适应性和对活塞偏摆适应性均好，有利于密封，缺点是凸圆弧表面加工困难，普遍用作强化柴油机中的第一道气环。6BTA5.9发动机第一道气环为此种活塞环。

2.油环

油环的主要功用是刮除飞溅到汽缸壁上的多余机油，并在汽缸壁上涂布一层均匀的油膜。

常见的油环整体式和组合式两种结构形式，如图2-28所示。

目前广泛使用的是组合式油环。组合式油环一般是由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，轴向衬环2夹装在第二、三刮油钢片之间，径向衬环3使三片刮油钢片压紧在汽缸壁上。图2-28　油环1、3—刮片2、4、5—衬簧三、活塞销（一）活塞销的功用

活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏。

活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。这样既提高了表面硬度和耐磨性，又保证有较高的强度和冲击韧性。（二）活塞销的结构

活塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱，其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。（三）活塞销的安装形式

活塞销与活塞销孔、连杆小头的连接方式有全浮式和半浮式两种。

1.全浮式

在发动机正常工作温度时，活塞销能在连杆衬套孔和活塞销孔中自由转动，能使活塞销外表面的磨损比较均匀。为防止活塞销轴向窜动而刮伤汽缸壁，在活塞销座孔两端卡环槽内分别装有卡环加以轴向定位，如图2-29（a）所示。

2.半浮式

活塞销在连杆小头孔内为固定不动的过盈配合，在销座孔内为可以活动的间隙配合。这种连接方式省去了连杆小头衬套，如图2-29（b）所示。图2-29　活塞销及全浮式连接1—连杆衬套　2—活塞销　3—连杆　4—卡簧　5—紧固螺钉四、连杆组

连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件，如图2-30所示。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆组为连杆。（一）连杆组的功用

连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆小头与活塞销连接，同活塞一起做往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起做旋转运动，因此在发动机工作时连杆做复杂的平面运动。连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现在作功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组做平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形。图2-30　连杆组分解1—连杆小头　2—杆身　3—连杆大头　4—下端盖　5—上、下轴承　6—开口销　7—连杆螺母　8—连杆螺栓　9—连杆衬套

连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模锻或辊锻而成。连杆螺栓通常用优质合金钢40Cr或35CrMo制造。一般均经喷丸处理以提高连杆组零件的强度。纤维增强铝合金连杆以其质量轻、综合性能好而备受注目。在相同强度和刚度的情况下，纤维增强铝合金连杆比用传统材料制造的连杆要轻30%。（二）连杆结构

连杆由小头、杆身和大头三部分构成。

1.连杆小头

连杆小头为安装活塞销（半浮式）或连杆衬套（全浮式）的圆形座孔。在全浮式连接的连杆小头顶部开有与座孔相通的供飞溅润滑用的集油孔或集油槽，座内镶有耐磨的青铜衬套，座孔与衬套为过盈配合。

2.杆身

杆身断面为工字形，刚度大、质量轻、适于模锻。有的连杆在杆身内加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者，须在小头顶部加工出喷油孔，以保证压力润滑。有些发动机连杆杆身中间有一些安装标记，在安装时，标记应朝发动机前方向。

3.连杆大头

连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小、质量轻，拆卸发动机时能从汽缸上端取出。连杆大头是剖分的，连杆盖用螺栓或螺柱紧固，为使结合面在任何转速下都能紧密结合，连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。

连杆大头按剖面的方向可分为平切口和斜切口两种。平切口连杆的剖分面垂直于连杆轴线。一般汽油机连杆大头尺寸小于汽缸直径，可以采用平切口。平切口的连杆盖与连杆的定位是依靠连杆螺栓的圆柱精加工部分和经精加工的圆柱孔来保证的。柴油机的连杆，由于受力较大，其大头的尺寸往往超过汽缸直径。为了拆装活塞连杆总成时能使大头通过汽缸，一般采用斜切口连杆，如图2-31所示。斜切口连杆常用的定位方法有：止口定位、套筒定位和锯齿定位等，其中锯齿定位应用最广。（三）连杆布置形式

V形发动机左右两侧对应两汽缸的连杆是安装在同一个连杆轴颈上的，有三种布置形式，如图2-32所示。

1.并列连杆式

两个完全相同的连杆一前一后并列地安装在同一个曲柄销上。连杆结构与上述直列式发动机的连杆基本相同，只是大头宽度稍小一些。并列连杆的优点是前后连杆可以通用，左右两列汽缸的活塞运动规律相同。缺点是两列汽缸沿曲轴纵向须相互错开一段距离，从而增加了曲轴和发动机的长度。图2-31　斜切口式连杆大头1—止口　2—定位套筒　3—定位锯齿图2-32　主副连杆和叉形连杆1—副连杆　2—主连杆　3—叉形大头连杆　4—片形大头连杆　5—销钉　6—叉形连杆大头与连杆盖的紧固螺钉　7—片形大头轴瓦　8、9—叉形大头轴瓦　10—片形连杆大头端盖　11—叉形大头连杆盖

2.主副连杆式

一个主连杆一个副连杆组成主副连杆，副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。一列汽缸装主连杆，另一列汽缸装副连杆，主连杆大头安装在曲轴的曲柄销上。主副连杆不能互换，且副连杆对主连杆作用以附加弯矩。两列汽缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同。采用主副连杆的V形发动机，其两列汽缸不需要相互错开，因而也就不会增加发动机的长度。

3.叉形连杆式

指一列汽缸中的连杆大头为叉形；另一列汽缸中的连杆与普通连杆类似，只是大头的宽度较小，一般称其为片形内连杆。叉形连杆的优点是两列汽缸中活塞的运动规律相同，两列汽缸无需错开。缺点是叉形连杆大头结构复杂，制造比较困难，维修也不方便，且大头刚度较差。（四）连杆螺栓

连杆螺栓是一个经常承受交变载荷的重要零件，一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成型。连杆大头的两部分用连杆螺栓紧固在一起，连杆大头安装时，必须紧固可靠。连杆螺栓必须以原厂规定的拧紧力矩，分2～3次均匀地拧紧。为防止工作时自动松动，必须用其他锁紧装置紧固，以防止工作时自动松动。常采用的锁止装置有：开口销、双螺母、螺纹表面镀铜、自锁螺母、防松胶等。（五）连杆轴承

连杆轴承是安装在连杆大头和连杆盖上的被剖分成两半的滑动轴承（俗称连杆轴瓦或小瓦），是由厚1～3mm的低碳钢制成，是轴承的基体，减摩层是由浇铸在基体内圆上厚为0.3～0.7mm的薄层减摩合金制成，减摩合金具有保持油膜，减少摩擦阻力和易于磨合的作用。为适应连杆轴承的工作条件，要求减摩合金有足够的疲劳强度，有良好的抗咬性、顺应性、嵌藏性，有足够的结合强度和良好的耐磨性。目前汽车发动机的轴承减摩合金主要有白合金（巴氏合金）、铜铅合金和铝基合金，其中巴氏合金轴承的疲劳强度较低，只能用于负荷不大的汽油机，而铜铅合金或高锡铝合金轴承均具有较高的承载能力与耐疲劳性。含锡量20%以上的高锡铝合金轴承，在汽油机和柴油机上均得到广泛应用。图2-33　连杆轴承1—钢背　2—油槽　3—定位凸键　4—减摩合金层

轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们被装进连杆大头内时，有一定的过盈量，使轴瓦紧贴在连杆大头内孔内壁上，具有很好的承载和导热能力。为了防止连杆轴瓦转动和移动，在每个瓦片上都冲压出了一个高于瓦背面的定位凸键，为了使轴瓦与连杆轴颈之间得到良好均匀润滑，在轴瓦内表面上加工有周向油槽，如图2-33所示。任务二　活塞连杆组的检修一、活塞的检修（一）活塞的常见损伤

活塞的常见损伤有活塞环槽磨损、活塞裙部磨损及活塞销座孔磨损等。

1.活塞环槽磨损

活塞环槽的磨损是活塞的最大磨损部位，其中第一道环槽的磨损最严重。活塞在高速往复运动中，由于气体压力的作用，使活塞环对环槽的冲击很大，加上高温的影响，使环槽的下平面磨损大，上平面磨损小，并呈内小外大的梯形状，如图2-34所示。

环槽磨损严重，会导致汽缸漏气和机油窜入汽缸，因此，环槽磨损超过极限，应更换活塞。AJR发动机活塞的环槽磨损极限：气环环槽应不大于0.20mm，油环环槽应不大于0.15mm。6BTA5.9发动机活塞环槽磨损极限：气环环槽应不大于0.15mm，油环环槽应不大于0.13mm。图2-34　活塞环槽的磨损图2-35　活塞环槽磨损的检验

活塞环槽磨损的检查：将一新活塞环放入环槽，如图2-35所示，用塞尺测量环的侧隙，若侧隙过大，说明环槽磨损，应予以更换。

2.活塞裙部磨损

活塞裙部的磨损一般较小，当活塞裙部与缸壁间隙过大时，发动机易出现敲缸，并有严重的窜机油现象。

3.活塞销座孔磨损

活塞在工作时，由于气体压力和交变惯性力的作用，使活塞销与销孔座之间发生磨损，其最大磨损发生在座孔的上下方向，垂直于活塞销座孔与活塞轴线平行的方向，导致销与座孔配合松旷，出现类似敲缸的声音。（二）活塞的非正常损坏

活塞的非正常损坏形式主要有拉伤（图2-36）、烧顶（图2-37）以及脱顶（活塞头部与裙部分离）、裂纹等。当活塞出现非正常损坏时，需及时修理，更换活塞。图2-36　活塞拉伤图2-37　活塞烧顶

1.活塞的拉伤

活塞拉伤一般都有明显的痕迹，主要原因是活塞裙部与缸壁间隙小，不能形成足够的油膜；机械杂质进入汽缸表面；活塞销卡簧在活塞销轴向冲击力的作用下冲击环槽，使汽缸和活塞损坏；有些机型的活塞容易出现拉缸，主要是活塞选用的材料、设计及制造工艺不当等原因引起的。活塞轻度拉伤，在不影响配合间隙的情况下，允许用细砂布打磨后继续使用，拉伤严重的活塞必须更换。

2.活塞烧顶

活塞烧顶的主要原因是发动机在超负荷或爆燃条件下长时间工作，若某一机型容易出现烧顶时，一般它还与活塞的材料和设计有关。

3.活塞脱顶

活塞脱顶的主要原因是：活塞环间隙过小，高温下活塞环卡死，活塞与缸壁发生粘结，而裙部受连杆拖动，造成头部与裙部分离；发动机过热，活塞头部卡死在汽缸中，而裙部受连杆拖动，造成头部与裙部分离；设计或制造中留下的缺陷。（三）活塞的选配

在发动机大修或更换汽缸体（或汽缸套）时，应根据汽缸的标准尺寸或修理尺寸同时更换活塞，并注意下列要求：

1.活塞的修理尺寸要求

各缸应选用同一修理级别的活塞。

2.活塞的质量要求

同一组活塞中，各活塞的质量应基本一致，中低速发动机活塞之间的质量误差应不大于8g，高速发动机应不大于5g。

3.活塞的材质要求

同一台发动机上，应选用同一厂牌同一组的活塞，以便保证活塞材料、性能、质量、尺寸一致；同组活塞直径差应不大于0.02mm；

4.活塞裙部圆度和圆柱度要求

活塞裙部圆度和圆柱度应符合规定的要求。汽油机活塞裙部锥形的圆柱度因设计而异，一般为0.005～0.030mm，活塞的圆度，即活塞径向截面形状，多为椭圆形，具体尺寸视其车型或结构而异。二、活塞环的检修（一）活塞环损伤

活塞环长期在高温、高压、高速下工作且润滑条件差，其磨损失效比汽缸磨损至极限的速度快，随着活塞环磨损的加剧，活塞环的弹力逐渐减弱，端隙、侧隙增大，使汽缸密封性变差，造成窜机油和漏气，导致发动机动力性和经济性下降。因此，在发动机两次大修之间的二级维护时，如果汽缸的最大圆柱度误差小于使用极限时，可采用更换同级尺寸活塞环的方法来改善发动机的性能，延长发动机的大修间隔里程。

活塞环除正常磨损外，还有断裂损坏。这主要是由于活塞环侧隙、端隙过小或安装不当所致。（二）活塞环的选配

活塞环在安装时应留有一定值的端隙、侧隙和背隙，如图2-38所示，以防活塞环受热后胀死在环槽内或卡死在汽缸内，造成损坏。

端隙又称开口间隙，是指活塞环置于汽缸内时在开口处呈现的间隙。侧隙又称边隙，是指活塞环高度方向与环槽之间的间隙。

背隙是指活塞环随活塞装入汽缸后，环的背面（即内圆柱面）与环槽底部之间的间隙。

在发动机大修时应更换活塞环，更换时应按照汽缸的修理级别选用与汽缸、活塞同一修理级别的活塞环。在维护或小修中，如需更换活塞环时，选用的活塞环修理尺寸级别应与被更换的活塞环相同。不允许使用加大级别的活塞环通过锉削开口端面的方法，来代替较小级别的活塞环使用。

为了保证活塞环与活塞环槽及汽缸的良好配合，在选配活塞环时，还应进行下列检验，其中任何一项不符合要求时，均应重新选配。

1.活塞环弹力的检验

活塞环的弹力是保证汽缸密封性的主要条件之一。一般在弹力检验仪上进行检验，如图2-39所示。检验时把活塞环放在弹力检验仪上，使环的开口处于水平位置，移动检验仪上的量块，把活塞的开口间隙压缩到标准值，观察秤杆上的质量，应符合技术要求。图2-38　活塞环间隙图2-39　活塞环弹力的检验1—弹力检测仪　2—施压手柄　3—活塞环　4—量块

2.活塞环漏光度的检验

①将活塞环平放在已镗磨好的汽缸内，用活塞顶部推平活塞环，如图2-40所示。

②在活塞环上盖一个比缸径略小的硬纸板做成的遮光板，在汽缸下部放置灯光照明，如图2-41所示。图2-40　用活塞向汽缸内推入活塞环1—活塞　2—活塞环　3—汽缸图2-41　活塞环漏光检查—遮光板2—活塞环3—汽缸4—灯泡

③观察活塞环外圆与汽缸壁之间是否漏光。

④用厚薄规和量角器测量其漏光度，应符合技术要求：开口处左右对应圆心角30。范围内不允许漏光；同一活塞环上漏光不应多于两处，每处漏光弧长所对应的圆心角不得超过25。；同一活塞环上漏光弧长所对应的圆心角总和不超过45。，漏光缝隙不大于0.03mm。

3.活塞环端隙的检验

①将活塞环放在汽缸内，用活塞顶将活塞环推正。

②用厚薄规插入活塞环开口处进行测量。如图2-42所示。其间隙值应符合以下要求：

6BTA5.9发动机：第一道气环0.40～0.70mm

第二道气环0.25～0.55mm

油环0.25～0.55mm

AJR发动机：第一道气环0.20～0.40mm

第二道气环0.20～0.40mm

油环0.25～0.50mm

③活塞环端隙过大时不能使用。端隙过小时，可用细平锉在开口处的一个端面上锉削，边锉边量，要求环开口平整、无毛刺，如图2-43所示。图2-42　检查活塞环端隙1—厚薄规　2—活塞环　3—汽缸图2-43　用锉刀挫削活塞环端口1—工作台　2—锉刀　3—活塞环

4.活塞环边隙的检查

①检查时，将环放在环槽内，如图2-44所示。使活塞环围绕槽转动一圈，环在环槽内应能自由转动，既无松动又无阻滞现象。

②用厚薄规测量边隙，应符合以下要求：

6BTA5.9发动机（最大边隙）：

第一道环槽：0.115mm

第二道环槽：0.13mm

油环环槽：0.085mm

AJR发动机：气环：0.06～0.09mm极限值：0.20mm油环：0.03～0.06mm极限值：0.15mm图2-44　将活塞环放入环槽内滚动

③活塞环边隙过大，会影响汽缸的密封性，加剧环与环槽的磨损，需重新选配。边隙过小，可能使活塞环卡死在环槽内，造成拉缸，也应重新选配。

5.活塞环背隙的检查

①将活塞环放入环槽内，活塞环的宽度应低于活塞环槽岸。

②用深度游标卡尺测量时，环槽深度与环的宽度之差即为环的背隙，一般为0～0.35mm。

③活塞环背隙过大或过小，都应重新选配。目前由于制造工艺比较先进，一般活塞环的边隙和背隙都符合要求，修理厂很少检查活塞环的边隙和背隙。三、活塞销的检修（一）活塞销的损伤

1.全浮式活塞销的损伤

全浮式活塞销主要损伤部位是其与活塞和连杆的连接配合处径向磨损后失圆，轴向磨损成台阶形。活塞销磨损过大，会导致不正常的敲击声。全浮式活塞销的弯曲变形一般较小。

2.半浮式活塞销的损伤

半浮式活塞销大多设计成与连杆小头无相对转动，不发生磨损。活塞销的磨损部位发生在与座孔配合的表面，且磨损不均匀，其平行于汽缸轴线的上下方向是受力最大的部位，通常也是磨损最大的部位。这种连接形式的活塞销在磨损的同时，一般会伴随弯曲变形。活塞销与活塞销座的损伤还会导致活塞销座破裂。（二）活塞销的选配

活塞销常常会把活塞销座孔磨大，而活塞销本身磨损较小。活塞销座孔磨损后因修理成本较高，一般都更换活塞或活塞销。发动机大修时，活塞销必须随活塞的更换而更换。活塞除销座孔磨损超出标准外，仍可继续使用时，有时采取选配加大活塞销的方法来解决。

活塞销与活塞销座孔的配合在常温下应具有微量的过盈，过盈量一般为0.0025～0.0075mm，当活塞处于70～80℃时，又具有微量的间隙，活塞销能在销座孔内转动，但无间隙感，要求它们的接触面积在75%以上。

活塞销与活塞销座孔的配合，可通过以下三种方法：

1.选配

更换活塞时应选用与活塞同级修理尺寸的活塞销，活塞销应与活塞销座孔进行选配。采用固定连杆小头的半浮式连接的活塞销，将活塞放置在销座孔处于垂直方向的位置上，在常温下活塞销应能靠自重缓缓通过座孔。采用全浮式连接的活塞销安装时先将活塞在温度为70～80℃的水中或机油中加热，然后再用手掌心将涂有润滑油的活塞销推入座孔。

2.镗削

现在国内生产的活塞，其活塞销座孔是经过挤压处理的，其表面被挤压后形成一层耐磨层，一般来说，这类活塞的活塞销座孔不允许镗削或手工铰配，只有在缺少配件或应急修理中作为一种应急手段来采用。

镗削活塞销座孔多采用高速精镗，以达到较高的精度和较低的粗糙度。镗削后，加工精度可达到2级至1级，加工孔径尺寸公差可保持在0.005～0.008mm内，圆度和圆柱度误差不大于0.0015～0.0025mm，表面粗糙度R不大于0.80μm。a

3.手工铰配

活塞销座孔的铰削是用手工操作进行的，其步骤如下：（1）选择铰刀

根据活塞销的实际尺寸选择长刃铰刀，刀刃长度应保证两活塞销座孔能同时进行铰削，以保证两孔的同轴度。（2）调整铰刀

将铰刀垂直地夹持在台虎钳上，初步调整铰刀，第一刀一般调整到刀片刚刚与销座孔接触即可，以后各刀的调整量也不应过大，一般是旋转调整螺母60。～90。角为宜。如铰削量过小，再旋转30。～60。（3）铰削

铰削时两手握住活塞，施以轻轻的压力，用力要均匀，手掌握持要平稳，按顺时针方向旋转铰削，如图2-45所示。

为了使销座孔铰削正直，每调整一次铰刀，要从销座孔两个方向各铰一次，每次铰削到当片下端面接近活塞下方销座孔时，应压下活塞，使它从铰刀下方脱出，以免铰偏和起棱。图2-45　活塞销座孔的铰削1—活塞　2—铰刀　3—台虎钳图2-46　活塞销与座孔的试配1—活塞　2—活塞销（4）试配

铰削过程中，应随时用活塞销进行试配，防止铰大。当铰削到用手掌力量能将活塞销推入一个销座孔深度的1/3时，如图2-46所示，应停止铰削。然后用铜铳垫在活塞销外端，用木槌或铜锤轻轻将活塞销打入销座孔内。在打压时，应防止活塞销倾斜损伤座孔表面，然后用铳头将活塞销从反方向铳出，视其接触痕迹进行刮削修正。（5）刮削

刮削修正的部位是活塞销座孔中接触痕迹较深的表面。刮削的要领是：从里向外，刮大留小，刮重留轻。以免造成座孔的圆柱度超差，并应边刮边试配。

座孔经刮削后，活塞销应能用手掌力量从原来试配的一端推入座孔1/2～2/3，且接触面积在75%以上，分布均匀，轻重一致。四、连杆的检修（一）连杆裂纹的检验

连杆在工作中受到交变载荷作用，有时会出现裂纹，严重时会导致连杆断裂。连杆裂纹一般采用磁力探伤检查。磁力探伤的基本原理是在磁力线通过被检测的零件时，如果零件存在表面裂纹或内部裂纹时，磁力线在通过裂纹部位时，因磁阻大而中断、偏散，形成磁极。此时在零件表面撒上的铁粉就会被磁化，而吸附在裂纹处，从而显现出裂纹的位置及形状。零件经过磁力探伤后，必须进行退磁处理。连杆出现任何形式的裂纹，均应更换。（二）连杆大头内孔磨损的检修

连杆大头内孔磨损将产生失圆和锥形，当其圆度误差和圆柱度误差超过0.025mm，而内孔圆周尺寸未变时，可通过对连杆轴承进行镗削来保证与连杆轴颈的装配精度。轴承内孔与对应连杆轴颈的径向间隙一般应为0.01～0.116mm。AJR发动机的连杆轴颈径向间隙为0.01～0.05mm，6BTA5.9发动机的连杆轴颈径向间隙为0.038～0.116mm。（三）连杆螺栓损伤的检验

连杆螺栓在工作中，由于受到很大的交变载荷作用，会发生拉长、裂纹和丝扣滑牙等损坏，严重时会导致断裂，造成敲坏汽缸体的严重事故。修理中应认真检查，有条件时可进行磁力探伤，不符合要求时，应及时更换。

AJR发动机使用的连杆螺栓是预应力螺栓，螺纹为M8×1，此类螺栓在修理中不能重复使用，必须更换。（四）连杆变形的检修

1.连杆变形的检验

连杆有无弯曲、扭曲变形，一般是在连杆检验器上进行检验。如图2-47和2-48所示。图2-47　连杆弯曲的检验1—连杆检验器　2—连杆　3—弯曲值　4—三点规图2-48　连杆扭曲的检验

检验时，应将连杆大端轴承取下，将轴承孔清洁干净（轴承被镗削后的连杆在校正时不可以拆下轴承），然后将轴承盖装在连杆体上，并按标准力矩拧紧连杆螺栓，连杆大端安装在连杆检验器可调横轴上，拧动调整柄使半圆键向外扩张，将连杆固定在检验器上。检验工具是带有V形槽的三点规。三点规上的三个测点在同一平面上，并与V形槽相垂直，下面两测点的距离为100mm，而上面的一个测点，处在下面两测点连线的垂直等分线上，与下面两测点连线的距离也是100mm。检测时，将三点规放在连杆小端的心轴或活塞销上，使三点规的三个测点与检验器的平板相接触。根据三测点与平板的接触情况，便可判断连杆有无弯曲、扭曲变形。

①当三点规的三测点都与检验器的平板相接触，说明连杆无变形。

②若三点规仅上测点（或两下测点）与平板接触，且两下测点与平板间隙相等，说明连杆有弯曲变形。这时用塞尺测量测点与平板的间隙，便是连杆在100mm长度的弯曲值。

③检验时若只有一个下测点与检验平板相接触，且上测点与检验平板的间隙等于另一个测点与平板间隙的一半，则表明连杆发生了扭曲，其下测点与平板的间隙便是连杆在100mm长度的扭曲值。

④检验时若一个下测点与检验平板接触，但上测点与检验平板的间隙不等于另一个下测点与平板间隙的一半，则表明连杆同时存在弯曲、扭曲变形。

汽车修理技术标准规定：连杆在100mm长度上弯曲度值不应大于0.03mm，扭曲度值不应大于0.06mm，超过允许极限时，应进行校正或更换连杆。

2.连杆变形的校正

连杆的变形一般是利用连杆校正器的附设工具进行校正。当弯曲、扭曲并存时，通常是先校正扭曲后校正弯曲。（1）连杆扭曲变形的校正

将连杆大端轴承盖装好，套在检验器的心轴上，然后用扳钳进行校正，直到合格为止，如图2-49所示。图2-49　校正连杆扭曲图2-50　校正连杆弯曲（2）连杆弯曲变形的校正

如图2-50所示，将弯曲的连杆置于压具上，使弯曲的部位朝上，施加压力，使连杆向已弯的反方向发生变形，并使连杆变形量达到已弯曲部位变形量的数倍以上，停止一定时间，等金属组织稳定后，再去掉外载荷。重新复查校正情况，确定是否需要再校。

连杆的校正通常是在常温下进行冷压校正，卸除压力后，连杆有恢复原状的趋势。因此，在校正弯、扭变形较大的连杆后，最好进行时效处理：将连杆加热至300℃左右，并保温一段时间。校正弯、扭曲变形较小的连杆时，只需在校正负荷下保持一定时间即可。

连杆经弯、扭校正后两端座孔轴线的距离变化应不大于0.15mm，否则，会影响汽缸的压缩比。检验时用游标卡尺测量上、下两轴承孔内侧距离l，用内径百分表测出上、下两轴承孔直径D和d，两孔轴线中心距L便可用下式算出：L=（D+d）/2+l

如ARJ发动机L为144mm，6BTA5.9发动机L为191.975～192.025mm。（五）连杆衬套的修配

在修理过程中，如果活塞、活塞销已换成了新件，应同时更换连杆衬套。

1.连杆衬套的选择

衬套与连杆小头承孔的配合，应有0.10～0.20mm的过盈，以保证衬套工作时不发生转动。

新衬套垫上垫块后可用台钳压入连杆小头，如图2-51。压入前，应进行以下几项检查：

①检查连杆小头承孔是否有损伤、毛刺。

②衬套倒角端应对着连杆小头有倒角的一侧，且要求对正。

③要对准油孔。露出小头端面的部分用锉刀修平。

有的发动机的连杆衬套无加工余量，压装后不需修配，对有加工余量的衬套，压入连杆小头后需进行铰削或镗削恢复它与活塞销的正常配合。ARJ发动机和6BTA5.9发动机的连杆衬套均有加工余量，安装时需进行铰削或镗削。

2.连杆衬套的铰削（1）选择铰刀

根据活塞销实际尺寸，选择相应的可调铰刀。（2）调整铰刀

连杆小头承孔套入铰刀，使其互相垂直，以刀刃露出衬套上端面3～5mm为第一刀的铰削量来进行铰削。铰刀每次调整量以旋转螺母60。～90。为宜，当接近配合尺寸时，铰刀每次宜调整30。～60。或调整量更小一些。（3）铰削

铰削时，一手托住连杆大头，一手把持住连杆小头。向下略施压力，并保持连杆杆身与铰刀轴线垂直，如图2-52所示。图2-51　连杆衬套的安装1—压力机　2—专用工具　3—连杆4—衬套图2-52　铰削连杆衬套1—连杆　2—铰刀　3—台虎钳（4）试配

在铰削过程中要不断用活塞销试配，以防止铰大，当铰削到用手掌力能将活塞销推入衬套1/3～2/5时，如图2-53，应停止铰削。将活塞销压入连杆小头衬套内，并夹在台钳上，往复扳转连杆，如图2-54所示，然后压出活塞销，查看衬套的接触情况，正常接触面积应在75%以上，且接触点分布均匀，轻重一致。图2-53　检验衬套的配合间隙图2-54　检验活塞销与连杆衬套的接触面积（5）修刮

根据活塞销与衬套的接触面和松紧度情况，用刮刀修刮，直至能用手掌力量把活塞销推入连杆衬套为止。

3.连杆衬套的镗削

镗削连杆衬套时，以衬套的内孔为定心基准，固定好连杆大头，支撑好连杆小头，最后一刀用比标准活塞销小0.01mm的尺寸进行镗削。镗削后进行试配和必要的修刮。项目三　曲轴飞轮组的构造与检修

知识目标掌握曲轴飞轮组的组成和曲轴、飞轮主要部件的结构特征和装配要求、磨损机理、检测方法，以及维修标准。

任务目标能够正确描述曲轴、飞轮等主要部件的结构特征、磨损机理，并能借助于检测设备判断使用维修状况。任务一　曲轴飞轮组的构造认知

曲轴飞轮组主要由曲轴、主轴瓦、飞轮、扭转减振器、正时齿轮（或链条）、带轮及其他一些零件和附件组成。不同的发动机零件和附件的种类和数量可能不同，但曲轴飞轮组的基本结构都是相同的，如图2-55所示。图2-55　曲轴飞轮组1—正时齿轮　2—曲轴　3、10—主轴瓦　4—飞轮紧固螺栓　5—螺母　6—飞轮总成　7、9—主轴承盖　8—止推片一、曲轴（一）曲轴的作用

曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。

曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分。图2-56　曲轴的结构1—曲轴前段　2—主轴颈　3—曲柄臂　4—曲柄销　5—平衡重　6—曲柄后端　7—单元曲拐（二）曲轴的结构

如图2-56所示，曲轴一般由前端（自由端）、主轴颈、曲柄、平衡重、曲柄销（连杆轴颈）和后端（动力输出）组成。一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐，多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与汽缸数相同，V形发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。将若干个单元曲拐按照一定的相位连接起来再加上曲轴前、后端便构成一根曲轴。多数发动机的曲轴，在其曲柄臂上装有平衡重。

按照单元曲拐连接方法的不同，曲轴分为整体式和组合式两类。

按照曲轴的支承方式，可以分为全支承式和非全支承式曲轴，如图2-57。在相邻的两个曲拐之间，都设有一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴[图2-57（a）]；否则为非全支承曲轴[图2-57（b）]。全支承曲轴的主轴颈数比汽缸数多一个。全支承曲轴的优点是可以提高曲轴的刚度，并且可减轻主轴承的载荷。其缺点是曲轴长度较长使发动机机体长度增加。非全支承曲轴的主轴颈数等于或少于汽缸数，优点是结构紧凑。缺点是主轴承承受载荷较大，一般用于负荷较小的汽油机。图2-57　曲轴的支承类型示意图

为了使曲轴在高速旋转中得到良好的润滑（同时降温、清洁、防锈），在主轴颈、曲柄销和轴瓦上都钻有径向油孔，这些油孔由斜向的油道相连，如图2-58所示，并与发动机润滑系主油道相通（详见润滑系）。这样发动机机油就可以进入主轴颈和曲柄销进行润滑。同时依靠曲柄销和连杆大头的油孔对准时，利用曲轴旋转所产生的离心力，机油对配气机构和汽缸壁进行飞溅润滑。图2-58　曲轴油道1—主轴颈　2—曲柄　3—曲柄销　4—圆角　5—积污腔　6—吸油管　7—开口销　8—螺塞　9—油道　10—挡油盘　11—回油螺纹　12—后端凸缘

有的曲轴在曲柄靠主轴颈一侧有平衡重，用来平衡连杆大头、连杆轴颈和曲柄等产生的离心力和离心力矩，有时还为了平衡部分往复惯性力，以使发动机运转平稳。有的平衡重是和曲轴制成一体的，有的则是把平衡重块用螺栓组装在曲轴上。平衡重块在修理时不要轻易拆卸，如必须拆卸，应注意按原装配位置装配，以防破坏原有的平衡状态。曲轴在动平衡试验发现不平衡时，可在重的部位的平衡重上去掉适当的金属以修正不平衡量。

用滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机，为了轴承的安装，采用了组合式曲轴。其主轴颈和连杆轴颈分别用螺栓装配在曲柄上，装配时要按装配记号组装。

曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮4、驱动风扇和水泵的带轮7及止推片3等，如图2-59所示。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘5，随着曲轴旋转，当被齿轮挤出和甩出来的机油落到盘上时，由于离心力的作用，便被甩到齿轮室盖的壁面上，再沿壁面流下来，回到油底壳中。即使还有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被压配在齿轮室盖上的油封6挡住。甩油盘的外斜面应向后，如果装错，效果将适得其反。有的中、小型发动机在曲轴前端还装有启动爪8，以便必要时由人用摇把转动曲轴，启动发动机。图2-59　曲轴前端1、2—滑动止推轴承3—止推片4—正时齿轮5—甩油盘6—油封7—带轮8—启动爪

曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。为了防止机油向后漏出，常采用甩油盘、油封（自紧油封或填料油封）及回油螺纹等封油装置。回油螺纹的工作原理如图2-60所示。梯形或矩形的回油螺纹，其螺旋方向是右旋的，当曲轴旋转时，流到回油螺纹槽中的机油也被带着旋转。因为机油本身有黏性，所以受到机体后盖孔壁的摩擦阻力F。F可以rr分解为平行于螺纹的分力F和垂直于螺纹的分力F机油在F顺着螺r1r2r1纹槽向前流回油底壳。的作用下，汽车行驶中，当踩离合器或紧急制动时，曲轴会受到轴向力的作用，而有轴向窜动的可能。曲轴的轴向窜动会破坏曲柄连杆机构各零件的正确相对位置，故必须用止推片加以限制。而在曲轴受热膨胀时，又应允许它能自由伸长，所以曲轴上只能有一处设置轴向定位装置。2-60　回油螺纹的密封原理1—机体后盖　2—曲轴后端

止推片的形式一般有两种：一种是利用翻边轴瓦上的翻边部分做止推片（图2-55中零件11）；另一种是特制的一面具有减摩合金层的滑动止推轴承（图2-59中零件1、2）。安装时，应将轴承推力片有减摩合金层的一面朝向旋转面。（三）曲拐布置与多缸发动机的工作顺序

各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于汽缸数、汽缸排列形式和发动机工作顺序。当汽缸数和汽缸排列形式确定之后，曲拐布置就只取决于发动机的工作顺序。

常见的几种多缸发动机曲拐布置和工作顺序如下：

1.直列四缸四冲程发动机

直列四缸四冲程发动机曲轴曲拐对称布置于同一平面内，如图2-61所示，发火间隔角为720。/4=180。点火次序有1—2—4—3和1—3—4—2两种，其工作循环分别见表2-2及表2-3。图2-61　直列四缸发动机的曲拐布置

2.直列六缸四冲程发动机

直列六缸四冲程发动机的发火间隔角为720。/6=120。六个曲拐均匀布置在互成120。的三个平面内。曲拐的具体布置有两种方案，应用最多的是第一种方案（图2-62），其点火次序是：1—5—3—6—2—4，其工作循环见表2-4。第二种方案的发火次序是：1—4—2—6—3—5。根据相邻发火的两缸曲拐间夹角为120。，和从前端看曲轴为顺时针转动的规律，可以推断出其各缸曲拐的位置布置，如图2-63所示。图2-62　直列六缸发动机的曲拐布置图2-63　直列六缸发动机曲拐的第二种布置形式图2-64　V形八缸发动机空间曲拐布置简图

3.V形八缸四冲程发动机

V形八缸四冲程发动机共有四个曲拐（左右两个相对应的汽缸共用一个曲拐），其布置形式有两种，一种是与直列四缸发动机一样，布置在同一平面内的平面曲拐；另一种是布置在两个互相错开90。的平面内的空间曲拐（图2-64）。空间曲拐发动机的汽缸中线夹角为90。，发火间隔角为720。/8=90。，有数种发火次序，但大多为1—8—4—3—6—5—7—2。其工作循环见表2-5。

平面曲拐的发动机工作顺序也有数种。它的汽缸中线夹角有的不为90。，如太拖拉T-928V形八缸柴油机夹角为75。，所以它的作功间隔角不等，是75。和105。相间进行的。

直列三缸与V形六缸的曲拐布置如同半截直列六缸曲轴；V形十二缸的曲拐布置如同直列六缸曲轴。二、主轴瓦

曲轴主轴瓦的构造基本与连杆轴瓦相同，主要不同点是：为了向连杆轴瓦输送润滑油，在主轴瓦内表面开有周向油槽和通油孔；有些负荷不太大的发动机，上、下两轴瓦都开有油槽和油孔，可以通用。有些发动机只在上轴瓦开油槽和油孔，而负荷较小的下轴瓦不开油槽，相应的主轴颈上开径向通孔。这样，主轴承便能不间断地向连杆轴承供给润滑油。装配时应注意上、下瓦片不通用，否则主轴承的来油通路将被堵塞。三、扭转减振器

发动机运转时，经连杆传给连杆轴颈的扭转外力的大小和方向都是周期性地变化的，这会引起曲轴的转速发生忽快忽慢的周期性变化；而固装在曲轴上的飞轮转动惯量很大，其转速基本上可看作是均匀的。这样，曲轴便会忽儿比飞轮转得快，忽儿比飞轮转得慢。曲轴发生扭转变形，形成相对于飞轮的扭转摆动，这就是曲轴的扭转振动。随着转速的变化，当连杆作用在曲轴上的扭转外力的变化频率与曲轴自振频率成整数倍关系时，便出现共振现象，此时曲轴扭转振动会因共振而加剧。这会引起功率损失、正时齿轮或链条磨损增加，共振严重时甚至会将曲轴扭断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有扭转减振器。

发动机常用的是摩擦式扭转减振器，其作用原理是：使曲轴扭转振动的能量通过摩擦生热而消耗掉，从而使曲轴扭转振幅逐渐减小。

图2-65为一种橡胶摩擦式扭转减振器，转动惯量较大的惯性盘5和减振器圆盘3之间粘结着一层橡胶垫4。减振器圆盘3用螺栓与带轮及轮毂紧固在一起。当曲轴发生扭转振动时，曲轴前端的角振幅最大，并和装成一体的减振器圆盘3一起振动。惯性盘5则因转动惯量较大而相当于一个转速比较均匀的小飞轮。这样，减振器圆盘3相对于惯性盘5就产生了相对转动，而使橡胶垫4产生正反方向交替变化的扭转变形。因变形而产生的橡胶内部的分子摩擦生热，消耗了扭转振动能量，使曲轴的扭转振幅减小，把曲轴共振转速移向更高的转速区域内，从而避免在常用转速内出现共振。图2-65　橡胶摩擦式扭转减振器1—曲轴前端　2—带轮毂　3—减振器圆盘　4—橡胶垫　5—惯性盘　6—带轮图2-66　干摩擦式扭转减振器1—惯性盘　2—弹簧　3—摩擦片　4—曲轴　5—曲轴前端凸缘　6—带轮

图2-66所示为干摩擦式扭转减振器。两个惯性盘1松套在风扇带轮轮毂上，两盘可作轴向相对移动，但不能相对转动。惯性盘的端面与带轮6和曲轴前端凸缘5的端面之间都夹有摩擦片3。装在两个惯性盘之间的弹簧2使惯性盘紧压摩擦片。在曲轴发生扭转振动时，惯性盘与带轮及曲轴前端凸缘之间发生正反方向交替变化的相对转动。靠它们与摩擦片之间的干摩擦消减振动。

图2-67为黏液摩擦式减振器示意图。减振体2浮动地装在与曲轴固装的密封外壳1中，两者之间具有很小的间隙（0.5～0.7mm），其中充满高黏度的有机硅油。当曲轴发生扭转振动时，带着密封外壳一起振动，而转动惯量很大的减振体2，基本上是匀速运转。于是两者之间发生相对转动，使其间的硅油受剪切，产生油层之间的相对滑动，摩擦生热而消耗振动的能量，减小了扭振振幅。减振器正常工作时，密封外壳应烫手。若无热感，则已失效，不能再用。图2-67　黏液摩擦式减振器1—密封外壳　2—减振体　3—衬套　4—侧盖　5—注油螺塞图2-68　发动机1、6缸上止点记号四、飞轮

飞轮是一个用螺栓紧固在曲轴后端凸缘上的质量较大的铸铁圆盘，外圈镶有供启动用的钢制齿圈。后端有一与离合器摩擦片接触的平面，用于驱动离合器从动盘转动。飞轮的主要功用是将作功冲程的部分能量贮存起来，以便在其冲程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点；保证曲轴的转速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负荷。

飞轮上通常刻有第一缸的上止点记号。当飞轮上的记号与飞轮壳上的记号对准时，一缸活塞正处于上止点位置（图2-68）。有的电喷发动机的飞轮上还装有曲轴位置传感器的触发齿轮。

飞轮与曲轴出厂装配时进行了动平衡试验。为了在拆装时不改变它们原有的相对位置，用定位销、不等距（或等径）的固定螺栓和螺栓孔等方法予以保证。任务二　曲轴飞轮组的检修一、曲轴的检修

曲轴的常见故障是磨损、弯曲、扭曲变形，有时还产生裂纹，甚至断裂。（一）曲轴裂纹的检修

1.曲轴裂纹形成的原因

曲轴的裂纹一般是由冲击载荷所引起，裂纹多发生在曲柄臂与轴颈之间的过渡圆角处（如图2-69）或油孔处。前者是横向裂纹，严重时可能导致曲轴的折断；后者是纵向裂纹，沿斜置油孔的锐边轴向发展。

2.曲轴裂纹的检测图2-69　曲柄与轴颈间的过渡圆角

曲轴取出经清洗后，首先检查主轴颈和连杆轴颈表面有无毛糙、疤痕和凹槽，然后检查有无曲轴裂纹，可用渗油敲击法检查。具体做法是：将清洗干净的曲轴放在煤油中浸泡，再把曲轴取出擦净表面，并在表面撒上白粉，然后用手锤沿轴向敲击曲轴非工作面，白粉中如有明显裂纹状油迹出现，则该处有裂纹。曲轴裂纹检查的最好办法是磁力探伤法。

3.曲轴裂纹的修复

曲轴裂纹若是发生在曲柄臂与轴颈之间过渡圆角处的横向裂纹，曲轴即应报废；若在非受力部位或裂纹不会延伸时，可予以焊修。（二）曲轴变形的检修

曲轴变形主要是指曲轴的弯曲和扭曲。曲轴主轴颈的同轴度误差大于0.05mm为弯曲；连杆轴颈分配角大于0。30＇为扭曲。

1.曲轴变形的检测（1）曲轴弯曲的检测

将曲轴放在检验平板的V形块上，将百分表触头垂直地触及中间一道主轴颈，如图2-70所示，转动曲轴，此时百分表指针所示的最大摆差（径向圆跳动误差）即为曲轴主轴颈的同轴度偏差，如图2-71所示。一般要求中型货车应不大于0.15 mm、轿车不大于0.06mm，否则应予以校正。低于此限，一般可结合磨削轴颈予以修正，无法修磨校正时应予以报废。（2）曲轴扭曲的检测

检测曲轴扭曲变形时，仍采用上述设备，将曲轴置于检验平板的V形块上，将第一、第六缸连杆轴颈转到水平位置上，用百分表测量两轴颈至平板的距离，求得同一方位上两高度差△A，即可求得曲轴扭转变形的扭转角θ。

θ=360△A/2πR=57△A/R图2-70　曲轴弯曲的检测1—百分表　2—V形铁图2-71　曲轴的径向圆跳动误差和弯曲度误差1—中间主轴颈　2—百分表　3—曲柄销（连杆轴颈）

式中：R——曲柄半径。

2.曲轴变形的修复（1）曲轴弯曲的校正

曲轴弯曲超过允许极限时，应进行校正，校正通常采用冷压校正法和表面敲击法。

①冷压校正曲轴。如图2-72所示，冷压校正可在压床上进行。其操作步骤如下：将曲轴两端主轴颈上垫以V形块（与轴颈接触处垫以铜皮），放在压床台面上；转动曲轴，使曲轴向上弯，并将压头对准中间主轴颈；使曲轴下面两个百分表指针抵触到轴颈上，调整表盘使表针指零；在曲轴弯曲最大的凸面加压，压力应缓缓增加，压弯量视曲轴材料而定，一般压弯量为曲轴弯曲量的10～15倍（对于球磨铸铁的曲轴，此值不大于10倍），并保持压力2～3min，为消除冷压时产生的内应力，可进行时效热处理（加热到300～500℃，保温0.5～1h）。图2-72　冷压校正曲轴1—压头　2—曲轴　3—百年表　4—V形架图2-73　表面敲击法校正曲轴

曲轴弯曲变形较大时，必须反复多次校正，防止一次压校变形量过大而造成曲轴的折断。

②表面敲击法。此法适用于弯曲量不大于0.30～0.50mm的曲轴。通过用球形手锤或风动锤敲击曲柄臂表面的非加工面，使曲轴变形，从而达到校正弯曲的目的。

敲击的部位、程度和方向要根据弯曲量的大小、方向确定。敲击的方法和可敲击的部位如图2-73所示。（2）曲轴扭曲的校正

曲轴扭曲变形较轻微时，可直接在曲轴磨床上结合连杆轴颈磨削予以修正，曲轴扭转角过大时，应予以更换。（三）曲轴启动爪螺纹孔及后端凸缘的检修

1.启动爪螺纹孔螺纹损伤的修复

启动爪螺纹孔的螺纹损伤超过2牙或松旷时，可用加大螺纹孔的方法修复，但应注意切勿损伤螺纹孔的倒角。

2.曲轴后端凸缘的检修（1）曲轴后端凸缘圆跳动超差的检修

曲轴后端凸缘是用来安装飞轮的，为了保证离合器、变速器的正常工作，曲轴修复后，其飞轮凸缘的径向圆跳动、外端面圆跳动应符合技术要求，如图2-74所示。图2-74　曲轴飞轮凸缘的径向和端面圆跳动检测1—轴向定位　2—曲轴　3—百分表　1-4—百分表　2-5—V形架

检测时一般以曲轴前端的正时齿轮轴颈和后端的油封颈的公共轴线为基准，将曲轴支撑在平板的V形架上，并使曲轴轴向定位，使百分表触头分别垂直地触在凸缘的外圆及外端面上。在曲轴回转一周过程中，百分表1的最大读数差值即为飞轮凸缘的径向圆跳动值；百分表2的最大读数差值即为飞轮凸缘外端面圆跳动值。在检测端面圆跳动时，若未指定测量半径，可将百分表的触头触在所测端面最大回转半径处测量。

曲轴后端凸缘端面对主轴颈轴线的圆跳动，应不大于0.06mm；外圆的径向圆跳动应不大于0.04mm，超过技术规范时，可以在磨削曲轴时以正时齿轮轴颈和后油封颈为基准，在磨削曲轴时予以消除。无法修复时，应予以更换。（2）曲轴后端凸缘螺栓孔的检修

曲轴后端凸缘上的螺栓孔，若磨损后的圆度误差超过0.035mm，可扩孔修理，改用加大尺寸的固定螺栓来固定飞轮。

曲轴后端凸缘上安装变速器第一轴前轴承的承孔，对主轴颈轴线的径向跳动大于0.06mm时，可采用镶套法修理。

此外，正时齿轮键槽若有磨损、缺损时，应予以焊补，再将键槽铣削至原尺寸。（四）曲轴轴颈磨损的检修

1.曲轴轴颈磨损的原因

曲轴轴颈的磨损往往是不均匀的，常磨损成椭圆形或锥形。磨损的程度和特征与工作负荷、润滑条件有关。主轴颈和连杆轴颈在径向的磨损最大部位发生在它们相互靠近的一侧。连杆轴颈沿轴颈呈锥形磨损。连杆轴颈磨损甚于主轴颈，主要原因是连杆轴颈负荷较大、润滑条件较差造成的。

轴颈表面还可能出现擦伤和烧伤。擦伤是由于机油不清洁或发动机内残存有金属屑等坚硬杂物造成的；轴颈表面的烧伤是由于机油压力不足，轴颈与轴承发生剧烈摩擦，温度急剧上升，使轴颈表面烧伤，严重时导致轴承金属熔化，粘附在轴颈上，即“烧瓦”，使曲轴卡死甚至断裂。图2-75　曲轴轴颈的测量

2.曲轴轴颈磨损的检测

曲轴轴颈的磨损通常都用外径千分尺来测量。每个轴颈测量两个截面，每个截面测量3～4个点的直径，如图2-75所示。将每次测量的直径记录下来，最后计算出曲轴各轴颈的圆度误差和圆柱度误差，计算方法与测量汽缸的相同。

3.曲轴轴颈磨损的修复

曲轴轴颈的磨损超过规定值后，可采用缩小直径的方法来恢复轴颈的几何形状。如果曲轴轴颈存在擦伤或烧伤等损伤，也可采用上述方法予以修复。目前，国内外均采用磨削曲轴轴颈尺寸修理法来恢复它的几何形状和配合要求。磨削加工可以保证曲轴轴颈的粗糙度符合要求。曲轴的磨削应在其他各种损伤修复后进行。

磨削曲轴前应先确定修理尺寸，轴颈修理尺寸是根据磨损后的直径来确定的。一般发动机曲轴的主轴颈和连杆轴颈均有标准尺寸和以0.25mm级差递减的2～4级修理尺寸，并配有相应尺寸的轴承。在保证磨削质量的前提下，应尽可能选择最接近的修理尺寸级别，以延长曲轴使用寿命。桑塔纳AJR发动机有三级修理尺寸，见表2-6。

曲轴磨削需要专用设备和熟练的技术工人，一般此项工作是在具备条件的专业修理厂中进行。曲轴磨削后，应满足下列技术要求：

①同名轴颈必须为同级修理尺寸，且与轴承的配合间隙（直径方向）符合要求。

②轴颈的圆度、圆柱度误差不大于0.005mm，表面粗糙度R不大a于0.32μm，轴颈与曲柄的过渡圆半径为3.0-3.5mm。

③主轴颈的同轴度偏差，一般为0.03～0.05mm。同位连杆轴颈同轴度偏差应不大于0.10mm，各曲柄在圆周上的夹角偏差应不大于1。

④连杆轴颈轴心线与主轴颈轴心线的平行度偏差不大于0.01mm，两轴心线距离符合原设计要求。二、曲轴轴承的检修

汽车发动机的曲轴轴承多为薄壁滑动轴承，6BTA5.9发动机主轴承采用20%锡铝基合金；连杆轴承为铜铅合金；ARJ发动机的曲轴轴承采用三层合金，表层为巴氏合金。

常见的损伤有磨损、疲劳剥落、刮伤和烧伤。（一）曲轴主轴承损伤的检验

检验前，将曲轴主轴承及主轴承座和主轴承盖清洗干净。主轴承若存在明显的环状沟槽或麻点时，应予以报废。当合金表面有少量很浅的环状沟痕，或少量麻点剥落，对轴承承载能力影响不大时，可用内径百分表进一步检查轴承的尺寸及几何形状。将轴承装入轴承座和轴承盖，并按规定力矩拧紧轴承盖螺栓，分别测量出轴承内孔的最大最小直径值，如图2-76所示。

测量点应避开轴承分合面和油槽，然后计算出轴承内孔的圆度、圆柱度及其与轴颈的配合间隙。曲轴主轴承内孔的圆度误差应不大于0.025mm，圆柱度误差应不大于0.025mm，曲轴主轴承与主轴颈的配合间隙应不大于0.15mm。6BTA5.9发动机曲轴主轴承与主轴颈的配合间隙不大于0.119mm，轴承内孔圆度误差不大于0.050mm，圆柱度误差不大于0.013mm。图2-76　连杆轴承孔直径的测量

配合间隙接近或超过极限值时，应予以更换。（二）曲轴轴承的选配

轴承间隙超过允许极限以及修磨或更换曲轴后，必须更换曲轴轴承，为保证轴承与轴颈和座孔的良好配合，更换轴承时，必须进行选配。

1.检查主轴承座孔

由于轴承本身刚度小，其内孔形状和尺寸完全取决于轴承座孔，因此在选配前，首先应检查座孔是否符合技术要求，轴承座孔的圆度和圆柱度误差都不能超过0.025mm。其检查方法如下：

①擦净轴承座和轴承盖，装上轴承盖，按规定力矩拧紧螺栓。

②用内径千分尺测量座孔的圆度与圆柱度。

③当圆度、圆柱度误差超过规定时，可以用加厚减磨层的轴承进行镗削，以消除误差。

2.选配轴承（1）根据轴颈选配轴承

轴承的修理尺寸与轴颈一样，具有相应的修理级别。因此，在选配轴承时，应根据曲轴轴颈的修理尺寸，按修理级别选用相应缩小尺寸的新轴承。不允许用下一级修理尺寸的轴承采用多镗削合金的方法，将内孔扩大以代替上一级别的轴承使用，这是因为轴承合金的厚度与其疲劳强度有关，过多的镗削掉轴承合金，会降低合金的疲劳强度。（2）对曲轴轴承的一些具体要求

轴承背面应光滑无斑点，定位凸榫或定位销较好。定位凸榫或定位销是防止轴承转动起定位作用的，如图2-77所示，如凸榫或定位销损坏，应重新选配轴承。

弹性合适，新轴承的曲率半径应大于轴承座孔的半径，保证轴承压入座孔后，借轴承自身的弹力能与座孔平顺贴合；轴承合金表面应无裂缝和砂眼；轴承的圆弧长度应符合要求，轴瓦在自由状态下的曲率半径略大于轴承孔半径，如图2-78所示P＞D,P-D称为弹开量。汽油机的弹开量一般为0.8～1.5mm，柴油机一般为1.5～2.5mm。图2-77　曲轴轴承的定位形式1—定位槽　2—定位凸榫　3—定位销孔　4—定位销图2-78　轴瓦的弹开量图2-79　轴瓦高出量的测定

为保证轴瓦与轴承孔是过盈配合，新的轴承装入座孔内压紧后，轴瓦应高出轴承孔的结合面（即轴瓦外径周长大于轴承孔周长），如图2-79所示，在轴承盖的压紧力下，以保证轴承与座孔紧密配合，提高散热效果，以及耐冲击性。一般高出量h为0.04～1.00mm。

3.轴承的镗削

留有镗削余量的曲轴轴承，更换时可将轴承按规定位置装入轴承座孔，并按规定拧紧轴承盖，然后根据曲轴的修理尺寸在专用镗削机上镗削轴承，也可采用手工刮削的方法进行选配。对于AJR发动机来说，严禁对曲轴轴承进行镗削或用手工刮配，否则，轴承装配后会影响其使用寿命。

目前，曲轴轴承镗削工作是将曲轴轴承送到具有镗瓦机的专业修理厂中进行镗削加工。

4.轴承的手工刮削

手工刮削是用刮刀刮削轴承减磨层，边刮边进行装配试验，直到轴承间隙符合标准。这种方法只适于可以刮削的轴承或应急修理（目前，由于制造工艺的进步，大部分汽车轴承都不需刮削修配）。（1）曲轴主轴承的刮削

刮削曲轴主轴承的方法如下：

①清洁主轴承座孔，并检查座孔的磨损情况。

②校正水平线。将各道主轴承装入主轴承座内，在每道主轴颈上，涂些红丹油，把曲轴抬到主轴承上，通过轴颈对轴承施加适当压力，观察各道轴承的接触印痕位置，如果接触位置在轴承两端边缘略下为正常，如果接触位置是在轴承的两端边缘或在轴承下部，或有的轴承根本不接触，均属不符合要求，应重新选配。接触情况不一致，但相差不大时，可进行修刮，使中心线一致。

③刮配轴承。水平线校正好后，按标记装上装有轴承的轴承盖，并在轴承座与盖之间加适当调整片（每边总厚度不超过0.20mm），垫片应垫至轴承端面。交替拧紧各道轴承螺栓，拧紧顺序一般为先中间，而后依次向两边进行，每次拧紧力矩的大小，应以曲轴尚能转动为限，每拧紧一道，正、反转动曲轴几十度，直至各道轴承盖适度拧紧，最后再转动曲轴数圈。然后拆下轴承盖，根据接触痕迹，确定修刮部位。

刮削轴承时，刮刀要锋利，要放平，一次刮削面积与厚度要适当，掌握刮重留轻、刮大留小、边刮边试、反复进行的原则。接近刮好时，应将全部轴承盖按规定力矩拧紧，转动曲轴，再检查接触痕迹，进行选择性刮削，以保证接触面积不少于75%，第一道和最后一道轴承接触面积应不少于85%。轴承两端因无垫片调节，刮削量较大。又因两端无垫片调节，两端刮削量超过规定的间隙后将无法修复。因此，对轴承两端的刮削应十分谨慎。

④检查曲轴轴承配合间隙。刮削完毕后，曲轴主轴颈轴向间隙和径向间隙应符合要求。（2）连杆轴承的刮削

①清洁连杆轴承座孔，并检查座孔的磨损情况。

②检查接触痕迹。将曲轴放在支架上，在轴颈表面涂上一层红丹油，将装配好轴承的连杆套在相应的轴颈上，均匀地拧紧螺栓，边拧紧边转动连杆，直至感觉转动有阻力为止。按工作方向转动连杆，使轴承与轴颈摩擦，拆下连杆观察印痕，确定刮削部位。

③刮削轴承。刮削前，应在端盖结合面处垫入厚度为0.05mm的垫片2～3片，这样可以提高刮削速度，减少合金的修刮量。开始修刮时，接触部位都是在轴承的两端，且压痕较重，此时每次可多刮一些。

修刮的方法和原则同修刮主轴承时一样，刮配后的轴承要求松紧度合适，接触面积不少于75%。

④检查轴承刮削后的松紧度。轴承松紧度的检查方法，通常是在轴承上涂一层薄机油，将连杆装在相应的轴颈上，按规定力矩拧紧轴承盖螺栓，然后用手甩动连杆，连杆应能转动数圈，沿曲轴轴线扳动连杆，应无间隙感。

⑤连杆大头的轴向间隙和径向间隙应符合要求。

5.曲轴轴向和径向间隙的检查与调整

检查曲轴轴向间隙时，可将百分表触杆顶在飞轮或曲轴的其他端面上，如图2-80所示。

用撬棒前后撬动曲轴，百分表指针的最大摆差即为曲轴轴向间隙。也可用塞尺插入止推垫片与曲轴的承推面之间，测量曲轴的轴向间隙。一般发动机轴向间隙为0.05～0.21mm，使用极限为0.35mm。轴向间隙过大会引起汽缸、主轴承和连杆轴承的异常磨损，甚至粘结咬死。该间隙是通过更换装在前端或后端主轴瓦上的不同厚度的止推片进行调整的。有的则通过更换装在中间的具有不同侧面厚度的止推型主轴瓦进行调整的，如图2-81所示。图2-80　曲轴轴向间隙的检测图2-81　曲轴轴向止推轴承1—主轴瓦　2—止推轴承片　3—主轴承盖　4、6—油槽　5—油孔　7—子推面　8—止推边

曲轴径向间隙的检查方法与连杆径向间隙的检查方法相同。桑塔纳AJR发动机曲轴的径向间隙为0.01～0.04mm，磨损极限值为0.15mm。三、飞轮的检修

有飞轮齿损坏、飞轮齿折断、飞轮表面烧灼疤痕及飞轮表面裂纹等形式。由于飞轮承受转矩较大，并伴随冲击载荷，导致飞轮螺栓孔产生损伤变形，飞轮螺栓未拧紧到规定力矩或飞轮与曲轴凸缘配合松旷，将加剧这种损伤。货车的飞轮螺纹孔损伤较多。（一）飞轮的检修

1.飞轮齿圈的检修

飞轮齿圈如只有个别齿损坏，齿圈单面磨损，可在轮齿另一端头重新倒角，将齿圈翻边使用。若齿面严重磨损超过齿长的30%或齿连续损坏4齿以上，应予以更换。换用的新齿圈与飞轮外圆的配合过盈量一般为0.30～0.60mm。安装时，应将齿圈加热到350～400℃，趁热压至止口，冷却后即具有一定紧度。

2.飞轮工作面的检修

飞轮工作面磨损形成波浪形槽，应用油石磨平，深度超过0.5mm时或平面度误差大于0.15mm时，应车削或磨削加工。飞轮加工后，其总厚度一般不得减少超过1.2 mm。6BTA5.9发动机的飞轮工作面的总厚度不得小于标准厚度1.00mm，工作面允许有1～2道环形沟痕。

3.飞轮螺栓孔的检修

飞轮螺栓孔磨损，若圆度误差大于0.035mm，可采用扩孔修理，然后换用相应加大尺寸的螺栓以固定飞轮。（二）飞轮修复后的检验

飞轮修复后，工作表面应平整、无裂纹，其平面度误差应小于0.10mm。飞轮的厚度一般不得小于标准尺寸1.2mm。

飞轮与曲轴装合后，飞轮平面对曲轴轴线的端面全跳动应小于0.20mm。飞轮与曲轴装合后，同时应在平衡机上进行平衡试验，所允许的动不平衡量应符合原厂规定。6BTA5.9发动机飞轮不平衡量一般不应大于30g·cm。

复习与思考1.简述曲柄连杆机构的作用。2.简述曲轴裂纹的检测。3.画出四冲程直列六缸发动机的工作循环表。4.简述飞轮有哪些作用？5.简述活塞的变形特征及采取的结构措施。6.怎样检验连杆弯曲、扭曲变形？7.怎样安装活塞连杆组？8.怎样检验飞轮工作面？9.怎样选配曲轴轴承？10.简述活塞和活塞环的组成。单元3　配气机构

知识链接一、发动机的换气过程

发动机的排气过程和进气过程统称为换气过程。其任务是尽可能将缸内的废气排除干净，并吸入更多的新鲜混合气。换气过程的质量对发动机的动力性、经济性和排放性能有重要的影响。换气的程度一般用充气效率来表示。

充气效率是指每循环实际进入汽缸内的新鲜充气量与在进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充气量的比值。即η=△G/△Go

式中：△G——实际进入汽缸内的新鲜充气量的质量；

△Go——进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充气量的质量。

因为△G＜△Go，所以非增压发动机的充气效率ηv＜1。ηv越大，说明每循环进入汽缸的充气量多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量愈大，则发动机发出的功率愈大，动力性愈好。二、配气机构的功用与分类（一）配气机构的功用

配气机构的作用是按照发动机各缸工作顺序和每一缸工作循环的要求，定时地将各缸进气门与排气门打开、关闭，以便发动机进行换气过程。（二）配气机构的分类

四冲程车用发动机采用气门式配气机构。其结构形式多种多样，一般按气门布置形式的不同，可分为侧置气门式和顶置气门式；按照凸轮轴布置形式的不同，可分为下置式、中置式和顶置式；按照各汽缸气门数量的不同，可分为两气门、三气门、四气门、五气门配气机构，每缸超过二气门的发动机称为多气门发动机。目前发动机多采用顶置气门式配气机构，侧置气门式配气机构因充气效率低已被淘汰。

1.凸轮轴下置式

大多数载货汽车和大中型客车发动机都采用这种结构形式，如图3-1所示。图3-1　下置凸轮轴配气机构1—气门弹簧　2—气门　3—活塞　4—凸轮轴正时齿轮　5—曲轴正时齿轮　5—曲轴正时齿轮　6—摇臂　7—推杆　8—挺杆　9—凸轮轴　10—曲轴图3-2　上置凸轮轴配气机构1—凸轮轴　2—摇臂　3—气门弹簧　4—气门　5—传动链或正时齿带　6—曲轴

气门组由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片等组成。气门传动组由凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等组成。其结构特点是凸轮轴平行布置在曲轴一侧，位于气门组下方，配气机构的工作通过曲轴和凸轮轴之间的一对正时齿轮将曲轴的动力传给凸轮轴来带动。

2.凸轮轴上置式

现代轿车使用的高速发动机大多采用这种结构形式，如图3-2所示。

凸轮轴仍与曲轴平行布置，但位于气门组上方，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门开启和关闭，省去了推杆，使往复运动质量大大减小，但此种布置使凸轮轴距离曲轴较远，不方便使用齿轮传动，多采用同步齿形带传动，这种结构形式的气门传动组主要由凸轮轴、同步齿形带、挺柱、摇臂和摇臂轴等组成。

3.凸轮轴中置式图3-3　中置凸轮轴配气机构1—推杆　2—挺柱　3—凸轮轴　4—传动链正时齿带　5—曲轴

一些速度较高的柴油机将凸轮轴位置抬高到缸体上部，如图3-3所示，这样可缩短推杆长度减小往复运动的惯性力，结构也较凸轮轴上置式简单，但凸轮轴与曲轴距离仍比凸轮轴下置式要远，驱动是由一对正时齿轮之间加装中间传动齿轮的方法来实现。三、配气机构工作原理

发动机工作时，曲轴通过齿形皮带或链条机构驱动凸轮轴旋转。当凸轮凸起部分开始推动摇臂绕轴转动，摇臂的另一端则克服气门弹簧的弹力推动气门离开气门座圈，使进气门打开；随着凸轮轴的继续旋转，当凸轮的凸起部分离开摇臂时，气门在气门弹簧弹力的作用下落座，进气门关闭。同样，在排气行程时，由凸轮轴上的排气凸轮驱动排气门打开，当凸轮轴转到排气凸轮的凸起部分离开摇臂时，排气门在气门弹簧的作用下落座，排气门关闭。四冲程发动机顶置凸轮轴式配气机构的工作过程如图3-4所示。图3-4　顶置凸轮轴式配气机构的工作原理1—进气门侧的凸轮　2—凸轮轴　3—摇臂　4—气门弹簧四、凸轮轴的传动方式

曲轴和凸轮轴间的传动方式有三种：齿轮传动、链传动和齿形皮带传动。（一）齿轮传动

凸轮轴下置式、中置式配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，如图3-5所示，小齿轮和大齿轮分别用键装在曲轴和凸轮轴的前端，其传动比为2：1，在两个齿轮上有正时记号，装配曲轴和凸轮轴时必须将正时记号对准，以保证正确的配气相位和点火时刻。当传动距离较远时也可加中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿圆柱齿轮。

齿轮传动正时精度高，传动阻力小且无需张紧机构，但不适合顶置凸轮轴式配气机构。图3-5　正时齿轮传动1—凸轮轴正时齿轮　2—曲轴正时齿轮（二）齿形皮带传动

顶置凸轮轴采用齿形皮带传动或链传动，如图3-6、图3-7所示。链传动的可靠性和耐久性不如齿轮传动。其传动性能主要取决于链条的质量。齿形皮带传动与链传动相比，传动平稳，噪声小，不需要润滑，且制造成本低，广泛应用于中高速发动机上。齿形皮带一般用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。随着材料性能和制造水平的提高，齿形皮带寿命已提高到10万千米以上，上海桑塔纳、一汽奥迪、神龙富康等车型的发动机配气机构均采用齿形皮带传动。

无论采用哪一种传动方式，曲轴与凸轮轴之间都必须保证2：1的传动比。图3-6　顶置双凸轮轴链传动1—进气凸轮轴链轮　2—排气凸轮轴链轮　3—链条张紧器　4—链条张紧导板　5—链条导板　6—曲轴链轮　7—凸轮轴链轮　8—链条　9—曲轴链轮图3-7　齿形皮带传动1—凸轮轴齿轮　2—张紧轮　3—正时齿带　—中间轴齿轮　5—曲轴带轮五、气门间隙

发动机工作中，气门及其传动件将因温度升高而膨胀。为了保证气门在工作的状态下能正常关闭，通常在发动机冷态装配时，在气门及其传动机构中（一般是气门端与摇臂之间）留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一预留间隙称为气门间隙，如图3-8（a）所示。图3-8　气门间隙1—气门间隙　2—调整螺钉　3—摇臂　4—气门弹簧　5—气门　6—推杆

气门间隙的大小一般由发动机制造厂家根据试验确定。一般冷态下，下置凸轮轴的进气门间隙为0.25～0.30mm，排气门间隙为0.30～0.35mm。间隙过小，发动机在热态下可能会发生漏气现象，导致功率下降，甚至烧坏气门，如图3-8（b）所示；间隙过大，传动零件之间以及气门与气门座之间将产生撞击，造成整个配气机构运转不平稳，噪声增大，且使气门开启持续时间减少，进气不充分和排气不彻底。

采用液压挺柱的发动机，靠挺柱轴向自动调整功能改变挺柱长度，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。六、配气相位

配气相位就是用曲轴转角来表示的进排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间，如用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图形即称为配气相位图，如图3-9所示。图3-9　配气相位图

理论上，四冲程发动机进气行程和排气行程时，进排气门各开启180。，但由于现代发动机转速很高，一个行程的时间是很短的，如一发动机转速在5600r/min时，一个行程时间只有0.0054s，这么短的时间进气和排气会使发动机进气不足，排气不彻底，从而使发动机功率下降。因此现代发动机多采用延长进排气门时间，使气门早开晚闭来改善进排气状况，从配气相位图上可直接看出，进排气门实际开启的曲轴转角（时间）：

进气门的配气相位：进气提前角α，α=10。～30。；进气迟后角β，β=40。～80。；进气行程持续时间相当于曲轴转角，180。+α+β。

排气门的配气相位：排气提前角γ，γ=40。～80。；排气迟后角δ，δ=10。～30。；排气行程持续时间相当于曲轴转角，180。+γ+δ。

配气相位对发动机工作性能的影响：进气提前角增大或排气迟后角增大使气门重叠角增大时，会出现废气倒流、新鲜气体随废气排出的现象，不但影响废气的排出量和进气的充气量大小，对于汽油机来说，还会造成燃料的浪费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不彻底和进气量减少。进气迟后角对发动机性能影响最大，进气迟后角过小，会导致进气门关闭过早而影响进气量。进气迟后角过大，进气门关闭过晚，会由于活塞上行，汽缸内压力升高，汽缸内的气体重新又被压回到进气道，同样影响发动机的进气量。排气提前角过大，会将仍有作功能力的高温高压气体排出汽缸，造成发动机功率下降，油耗增大。由于排气压力过高还会造成排气管产生放炮现象。但排气提前角过小，不但因排气阻力而增加发动机的功耗，还可能造成发动机过热。合理的配气相位是根据发动机的结构形式、转速等因素通过反复试验而确定的。结构不同，配气相位也不同。目前，大多数发动机的配气相位是不能改变的。因此，发动机在这一转速下运转时，配气相位最合适，而在其他转速下运转时，配气相位就不是最合适的。项目一　气门组构造与检修

知识目标掌握气门组的零件组成和主要零部件的结构特征、工作过程，以及气门、气门座、气门弹簧等主要零部件的磨损特征。

任务目标能够正确描述气门组的工作要求，能够借助于测量设备检测气门与气门座的密封程度、气门间隙，并能正确使用维修工具进行修复和调整。任务一　气门组的结构认知

气门组包括气门、气门座、气门导管、气门油封、气门弹簧、气门弹簧座及锁片，如图3-10所示。气门组件的作用是保证实现汽缸的可靠密封，工作中要求：气门头部与气门座贴合紧密，不得漏气；气门导管对气门杆的往复运动导向良好；气门弹簧两端面与气门杆中心线相互垂直，以保证气门头在气门座上不偏斜；气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能迅速闭合，并能保证气门关闭时紧压在气门座上。图3-10　气门组件1—锁片　2—弹簧座　3—气门弹簧　4—油封　5—气门导管　6—弹簧座　7—气门　8—弹簧座图3-11　气门1—气门杆　2—气门头一、气门

气门分进气门和排气门两种。进、排气门结构相似，都由头部和杆部两部分组成，如图3-11所示。（一）气门头部

气门头部的形状一般有平顶、凸顶和凹顶三种形式。

平顶气门，结构简单，受热面积小，便于制造。进、排气门都可以采用，目前应用最广。

凸顶气门，呈球面形，中央加厚，强度增加，适用于排气门。与平顶气门相比，受热面积大，质量增加，较难加工。

凹顶气门，呈喇叭形，头部与杆部过渡曲线呈流线型，适用于进气门，凹顶受热面积最大，不宜用于排气门。

气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封气道的作用。采用密封锥面有以下好处：

①能提高密封性和导热性。

②气门落座时，有自定位作用。

③避免气流拐弯过大而降低流速。

④能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。

气门密封锥面与顶平面之间的夹角，称为气门锥角，如图3-12所示，一般做成45。有的发动机进气门做成30。，这是因为在气门升程相同的情况下，气门锥角小，可获得较大的气流通过截面，进气阻力较小。但锥角较小的头部边缘较薄，刚度较小，致使气门头部与气门座的密封性和导热性均较差，易在热态时变形，影响贴合。因为排气门温度较高，导热要求也很高，故它的气门锥角大多为45。虽然气流阻力增大，但由于排气压力高，影响不大。图3-12　气门锥角

气门顶边缘与气门密封锥面之间应有一定的厚度，一般为1～3mm，以防止在工作中受冲击损坏或被高温气体烧坏。（二）气门杆身

气门杆身与气门导管配合，为气门开启与关闭过程中的上下运动导向。气门杆身为圆柱形，气门杆的尾部用以固定气门弹簧座，其结构随弹簧座的固定方式不同而异，如图3-13所示。图3-13　气门弹簧座固定方式1—锁片　2—弹簧座　3—气门弹簧　4—气门杆　5—锁销

锁片式在气门杆尾端开有环槽用来安装锁片；锁销式则在气门杆尾端钻有一个径向孔用来安装锁销。二、气门座

气门座与气门头部一起对汽缸起密封作用，同时接受气门头部传来的热量，起到对气门散热的作用。

气门座的形式有两种：一是直接在汽缸体上镗出；二是单独制成气门座圈，镶嵌在汽缸盖上，如图3-14所示。图3-14　气门座1—气门座　2—镶入　3—气门座圈孔　4—汽缸体

直接在汽缸盖上的气门座散热效果好，使用中不存在脱落造成事故的可能性。但存在不耐高温、不耐磨损、不便于修理更换等缺点。气门座圈用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成，镶嵌在汽缸盖上。它不但耐高温、耐磨损和耐冲击，而且使用寿命长，易于更换。缺点是导热性差，加工精度高，如果与缸盖上的座孔公差配合选择不当，还可能发生脱落而造成事故。

气门座的锥角由三部分组成。其中45。（或30。）的锥面与气门密封锥面贴合，为保证有一定的座合压力，使密封可靠，同时又有一定的散热面积，要求结合面的宽度b为1～3mm；15。和75。锥角是用来修正工作锥面的宽度和上、下位置的，以使其达到规定的要求。在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保证贴合得更紧密、可靠。

某些发动机的气门锥角比气门座锥角小0.5。～1。，该角称为密封干涉角。这样做有利于走合期的磨合。走合期结束，干涉角逐渐消失，恢复全锥面接触。三、气门导管

气门导管的功用是给气门的运动作导向，保证气门的往复直线运动和气门关闭时能正确地与气门座贴合，并为气门杆散热。气门导管通常单独制成零件，再压入缸盖（或缸体）的承孔中，有些发动机为防止气门导管松脱，采用卡环对导管进行固定与定位。如图3-15所示。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

下载完整电子书