曲柄连杆机构认识

学习情境2　曲柄连杆机构的拆装与检修

●知识目标

1．认识曲柄连杆机构的功用和各零部件的性能、结构。

2．会拆装曲柄连杆机构，并掌握拆装步骤和要领。

3．掌握曲柄连杆机构的检修方法。

●能力目标

1．能选择和正确使用拆装工具拆装曲柄连杆机构各组件。

2．能对机体组进行的检修。

3．能对活塞连杆组进行检修。

4．能对曲轴飞轮组进行检修。

●任务分析

内燃机（发动机）是一个具有复杂结构的机械运动部件，汽缸体是发动机的基础部件活塞连杆组是发动机的重要传力机件，它们均在高温、高压、高速和腐蚀的条件下进行工作，且工作时受力情况相当复杂。破裂、形变、磨损会影响发动机的性能、可靠性和耐用性。及时的检修就显得尤为重要。

任务2．1　曲柄连杆机构认识

2．1．1　曲柄连杆机构概述

（1）功用

曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环、完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他3个行程中，即进气、压缩、排气行程中，又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说，曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。

（2）工作状况

发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可知，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。

①热力负荷。因高温会使发动机零件失去工作能力，如烧伤、膨胀变形等。

②机械负荷。如气体压力、惯性力、摩擦力。

③高速、化学腐蚀。废气中的（CO，NO，HC）与机件接触使之受到腐蚀。

（3）组成

曲柄连杆机构可分为3个组成部分，即机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

图2．1　受力分析（1）

2．1．2　曲轴连杆机构受力分析

做功行程作用在活塞顶部的气压力最大，其次是压缩行程（见图2．1）。

（1）做功行程

如图2．2所示，均布的合力Fp分解为作用于曲柄销上分力Fp1和作用于缸壁上的分力Fp2。Fp2又分解为：FR使主轴曲轴颈与主轴承产生压紧；Fs除使主轴颈与主轴承产生压紧力还对曲轴形成扭矩T，推动曲轴旋转，即T=Fsr

图2．2　受力分析（2）

（2）压缩行程

均布合力F′p分解为分力F′p2把活塞压向汽缸另一侧和F′p1，F′p1分解为

F′s≥T′=F′s×r　（旋转阻力矩，阻碍曲轴旋转）

气体作用力的后果是使活塞与汽缸壁、曲轴主轴颈与主轴承之间产生不均匀磨损。

（3）往复惯性力与离心力

①往复运动的物体当速度发生变化时，会产生往复惯性力（Fj，F′j），使零件受附加载荷作用。

②物体绕某一中心作旋转运动，会产生离心力Fc。Fc分解为垂直分力Fcy，加剧上下振动；水平分力Fcx，产生水平方向振动。

往复惯性力与离心力作用的后果是加剧发动机的振动（上下振动，水平振动），增加发动机曲柄连杆机构的各部件及所有轴颈、轴承的磨损。

③摩擦力存在于作相对运动而又相互接触的零件表面之间，如汽缸壁与活塞间等。

上述各力作用于曲柄连杆机构及机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲及扭转等不同形式的载荷。为了保证工作可行减少磨损，在结构上要采取相应的措施。

图2．3　受力分析（3）

任务2．2　曲柄连杆机构的拆装

2．2．1　曲柄连杆机构的拆装

（1）拆卸步骤（以桑塔纳轿车为例）

拆卸曲柄连杆机构机件时，应先将发动机外部机件拆卸，如分电器，发电机及V带、水泵、化油器、汽油泵、启动机及机油滤清器等。对于AFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。然后分解正时齿形带机构。先拆下齿形带护罩，转动曲轴使第一缸活塞处于压缩行程上止点，检查正时记号，凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐，最后拆下张紧装置，拆下齿形带。

1）拆下汽缸盖

①旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖和挡油罩。

②松下张紧轮螺母，取下张紧轮。

③拆下进、排气歧管。

④按要求顺序旋松汽缸盖螺栓，并取下汽缸盖和汽缸盖衬垫。

⑤拆下火花塞。

2）拆下并分解曲轴连杆机构

①拆下油底壳、机油滤网、浮子及机油泵。

②拆下曲轴带轮。

③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓，取下曲轴正时齿带轮。

④拧下中间轴齿带轮的固定螺栓，取下中间齿带轮；拆卸密封凸缘，取出中间轴。

⑤拆卸前油封和前油封凸缘。

⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成，为保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳上作装配记号。

⑦拆下活塞连杆组件。

a．拆下活塞连杆组件前，应检查连杆大端的轴向间隙，该车极限间隙值为0．37 mm，大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从汽缸中抽出。

b．拆下活塞连杆组后，注意连杆与连杆大头盖和活塞上的记号应与汽缸的序号一致。如无记号，则应重新打印。

⑧检查曲轴轴向间隙，极限轴向间隙为0．25mm。超过此值，应更换止推垫圈。

⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖，取下曲轴。

（2）曲柄连杆机构的装配

1）曲柄连杆机构的装配质量

曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能。因此，装合时须注意下列事项：

①各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干，油道孔保持畅通。

②对于一些配合工作面（如汽缸壁、活塞、活塞环、轴颈和轴承、挺杆等），装合前要涂以润滑油。

③对于有位置、方向和平衡要求的机件，必须注意装配记号和平衡记号，确保安装关系正确和动平衡要求，如正时链条、链轮、活塞、飞轮及离合器总成等。

④螺栓、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全，以满足其完整性和完好性。

⑤使用专用工具。

安装顺序一般和拆卸顺序相反。

2）曲轴的安装

①将有油槽的上轴瓦装入缸体，使轴承上油槽与缸体上轴承座上的油道口对正。注意上、下轴承不能装反，第三道轴承为推力轴承，然后将各道轴承涂上少许润滑油。

②将曲轴平稳地放入缸体承孔。

③插入半圆止推环（曲轴第三道环主轴颈上），注意上、下环不能装错，有开口的用于汽缸体且开口必须朝轴承。

④按轴承盖上打印的1，2，3，4，5标记，由前向后顺序安装。

⑤曲轴轴承盖螺栓应由中间向两边交叉、对称、分3次拧紧，最后紧固力矩为65 N·m。轴承盖紧固后，曲轴转动应平滑自如，其3号轴承轴向间隙应为0．07～0．17 mm，径向间隙应为0．030～0．080 mm。

⑥安装带轮端曲轴油封和飞轮端曲轴油封。

⑦装入中间轴，检查其轴向间隙应小于0．25 mm，径向间隙0．025～0．066 mm为合格。

⑧安装飞轮，应使用涂有D6防松胶的螺栓紧固，紧固力矩为75 N·m。

3）活塞连杆组装入汽缸

①将活塞环开口错开120°。

②用活塞环卡箍收紧各道活塞环，将活塞连杆组平稳、小心地捅入汽缸，装配时注意活塞顶部的箭头应朝向发动机前端。

③安装轴承及轴承盖。轴承安装时，应注意其定位及安装位置；连杆盖安装时，也应注意安装标记和缸号不能装错，然后交替拧紧连杆螺栓，紧固力矩为30 N·m，紧固后再转动180°。

④检查连杆大端的轴向间隙，应为0．08～0．24 mm。

4）汽缸盖的安装

①安装气门、凸轮轴和油封等。

②安放汽缸盖衬垫时，应检查其技术状况，注意安装方向，标有“OPENTOP”的字样应朝向汽缸盖。

③将定位螺栓旋入第8号和第10号孔。

④放好汽缸盖，用手拧入其余8个螺栓，再旋出两个定位螺栓，最后再旋入8和10号螺栓。

⑤按规定顺序由中间向两边交叉对称分4次拧紧，拧紧规定力矩。

⑥安装缸盖时，曲轴不可置于上止点（否则可能会损伤气门或活塞顶部），应在曲轴任何一个连杆轴颈处于上止点后，再倒转1／4转。

⑦安装气门罩盖，其紧固力矩为10 N·m。

2．2．2　曲柄连杆机构组成零件结构与工作原理

（1）机体组

机体组由汽缸体、汽缸盖和油底壳等组成。

1）汽缸体

①汽缸体的组成

汽缸体由一个包含汽缸（活塞运动空间）和曲轴运动空间的箱体零件组成。

汽缸体是汽缸的壳体，水冷发动机的汽缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体-曲轴箱，也可简称为汽缸体。汽缸体一般用灰铸铁铸成，汽缸体上部的圆柱形空腔称为汽缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

②汽缸体的形式

汽缸体应具有足够的强度和刚度，根据汽缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把汽缸体分为以下3种形式：

A．一般式汽缸体（见图2．4（a））

特点：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。

优点：机体高度小，质量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便。

缺点：刚度和强度较差。

B．龙门式汽缸体（见图2．4（b））

特点：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。

优点：强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷。

缺点：工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

C．隧道式汽缸体（见图2．4（c））

特点：汽缸体上轴的全轴月孔为整体式。

优点：结果紧凑、刚度和强度好。

图2．4　汽缸体的分类

缺点：难加工、工艺性差，曲轴拆卸不方便。

一般来说，3缸以上的多缸发动机使用一般式汽缸体或者龙门式汽缸体；隧道式汽缸体常用于单缸或双缸发动机。

③汽缸的布置形式

汽缸的布置形式有直列竖置式（见图2．5（a））、V形布置（见图2．5（b））、W形布置、水平对置式（见图2．5（c））及斜置式。汽缸的布置形式主要取决于车辆设备对发动机的要求。现代农业机械使用的内燃机广泛采用直列竖置式，汽缸V形和W形布置的发动机轴向尺寸被缩短，但横向尺寸增大，而汽缸采用水平对置放置或斜置的发动机一般对高度有特别的限制且应用较少。

图2．5　汽缸的布置形式

活塞快速在汽缸内部往复运动，所以磨损速度很快。汽缸有整体式和可更换式汽缸两种。整体式汽缸成本高，整个机体都必须采用耐高温、耐磨材料，且磨损后必须整体更换，但是刚度和散热性能好，低成本单缸发动机和高速柴油机上采用整体式汽缸体。可更换式汽缸是在汽缸体内装入汽缸套，汽缸套磨损后可直接更换而不需更换整个汽缸体。

根据汽缸套是否与冷却水接触，还可分为干式汽缸套和湿式汽缸套两种。湿式汽缸套中部直接与冷却水接，它散热良好，冷却均匀，在上、下各有一圆环地带和汽缸体接触，壁厚一般为5～9 mm，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式汽缸套好，而且容易产生漏水现象，应该采取一些防漏措施。干式汽缸套装入汽缸体预先加工好的缸孔，其外壁不直接与冷却水接触，而和汽缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3 mm。它具有整体式汽缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

2）汽缸盖

①工作条件与结构

汽缸盖安装在汽缸体的上面，从上部密封汽缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的汽缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气道和排气通道等。汽油机的汽缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的汽缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的汽缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。

汽缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，因此，近年来铝合金汽缸盖被采用得越来越多。

②燃烧室

发动机的燃烧室是由活塞顶面（或凹坑）及汽缸盖上相应的凹坑（或平面）共同组成的（如图2．6所示）。要求面容比小，结构紧凑、能产生适当涡流、充气效率高、表面光滑等。

图2．6　汽油机燃烧室结构形状

面容比是发动机燃烧室表面积与其容积之比。面容比越小越好，因为散热面积小，有利于促进燃料的完全燃烧和减少排气中的有害气体。半球形燃烧室面容比最小。

燃烧室常用的形状有楔形燃烧室、盆形燃烧室和半球形燃烧室。

a．楔形燃烧室。结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些。

b．盆形燃烧室：汽缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。

c．半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在发动机上广泛地应用。

3）汽缸垫

如图2．7所示为汽缸垫结构。汽缸垫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。

图2．7　汽缸垫结构示意图

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。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3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纲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。

图2．8　油底壳

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。其次要严格按照说明书上的要求上好汽缸盖螺栓。拧紧汽缸盖螺栓时，必须由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。

4）油底壳

汽缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱可分为上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与汽缸体铸成一体，下曲轴箱用来储存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳（见图2．8）。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳底部还装有放油螺塞，在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。

（2）汽缸盖、汽缸体破裂原因

1）工作环境

其工作环境是高温、高压、骤冷及交变载荷。高温：最高可达到2 227℃以上；高压：最高可达5～9 MPa；交变载荷：大小和方向随时间呈周期性变化的载荷。因此，曲柄连杆机构的工作特点是高温、高压、高速及化学腐蚀。

2）破裂原因

在使用过程中发生破裂的原因是在严寒冬季冷却水结冰胀裂或在发动机高温（过度受热）时突加冷却水骤冷，破裂位置多发生在水道薄壁处。另外，发动机长时间在超负荷条件下工作，水套长期没清理或者经常使用硬水作为冷却水造成水垢过厚使局部温度过高也易造成汽缸盖、汽缸体破裂。

3）故障现象

热机加冷却水造成汽缸盖、汽缸体破裂现象，发动机有短暂的金属破裂产生的杂音，然后就是排出明显的白烟式尾气；若是裂纹较小则杂音听不见，但是尾气会中会含有冷却水进入燃烧室产生的水蒸气。冬季冷却水结冰造成的破裂，如果汽缸盖产生裂纹，则可能造成发动机因为燃烧室漏气不能启动；如果发生在汽缸体处，则会产生白烟式尾气。

4）发动机骤冷

在燃油动力机械工作时，发动机一旦过热应该立即停车于阴凉处，并怠速运转发动机，不可急于打开散热器盖，以免热水和蒸汽伤人；不可熄灭发动机；不可加冷却液降温，以免汽缸盖骤冷产生变形或者裂纹，同时防止汽缸体外冷内热出现“拉缸”事故。

（3）汽缸盖、汽缸体变形原因

1）产生的原因

①汽缸体和汽缸盖结构复杂，壁厚不均匀，由于制造时未进行时效处理或时效处理不足，使零件内部残余应力很大，在使用的过程中在高温和外力作用下，残余应力逐渐造成零件变形。

②在拧紧汽缸盖螺栓时，拧紧力矩过大或者不均。

③汽缸盖螺栓不按照顺序拧紧。

2）可能引起的后果

①汽缸体和汽缸盖平面度误差增大，造成汽缸密封不严，漏气、漏水、漏油，甚至燃气冲坏汽缸垫。

②汽缸失圆破坏了活塞环和汽缸壁之间的密封，而让机油由此通路进入燃烧室（烧机油＋冒蓝烟）。

图2．9　机体组各组成相对位置图

（4）汽缸磨损原因

如图2．9所示为机体组各组成的相对位置。在正常磨损下，汽缸在活塞运动区域内的磨损是沿着高度方向呈上大下小不规则的锥形。磨损的最大部位是第一道活塞环在上止点位置时相对应的汽缸壁，而活塞环与汽缸壁不接触的上口几乎没有发生磨损而形成明显的缸肩（缸阶）。

1）造成汽缸锥形磨损的原因

①上部活塞环与汽缸壁之间的压力比较大。

②发动机上部工作温度高、润滑不良、空气带入的磨料较多。

③汽缸内可燃混合气燃烧以后，产生水蒸气和酸性氧化物CO2，SO2，NO2，它们溶于水而生成矿物酸，对汽缸表面产生腐蚀。

2）造成汽缸椭圆形磨损的原因

①连杆变形。

②汽缸的中心线与曲轴的中心线不垂直。

③汽缸套安装不正。

④在压缩和做功行程中，活塞以很大的侧压力压向汽缸壁，使发动机左右方向磨损严重。

2．2．3　活塞连杆组

图2．10　活塞连杆组结构图

（1）功能

活塞连杆组的功能是完成运动的转换，即配合曲轴将活塞直线运动转换为曲轴的旋转运动，与汽缸体、汽缸盖共同完成能量的转换，把热能转换为机械能。

（2）组成

它由活塞、活塞销、连杆、连杆盖及连杆螺栓组成，如图2．10所示。

（3）活塞

活塞可分为3部分，即活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。活塞头部装有活塞环，活塞裙部装有联接到连杆的活塞销。

1）活塞顶部

活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分。其形状、位置、大小都与燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求。其顶部形状可分为四大类，即平顶活塞（汽油机）、凸顶活塞（二冲程）、凹顶活塞（柴油机）及成形顶活塞（特殊要求）。

①平顶活塞：

它的顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用（见图2．11（a））。

②凸顶活塞

它的顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞（见图2．11（b））。

③凹顶活塞

它的顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑和U形凹坑等。柴油机一般都使用凹顶活塞（见图2．11（c））。

④成形顶活塞

图2．11　活塞顶部结构图

成形顶活塞是指活塞顶部有一半是凸起的，一半是凹下去的。它一般适用于对燃烧室有特殊要求的柴油机，特殊的顶部形状可满足燃烧过程中的不同要求。农机上比较少见。

2）活塞头部

活塞头部是指活塞销孔以上到第一道活塞环槽的部分。如图2．12所示，它的主要组成是活塞环槽，并且是活塞质量最大的一部分。环槽一般有3～4数道，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有4道环槽，上部3道安装气环，下部安装油环。汽油机压缩比稍低，有3道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽。油环槽径向上钻有许多径向小孔，使被油环从汽缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。

图2．12　活塞的头部结构

3）活塞裙部

活塞裙部（见图2．12）是指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分。它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在汽缸内的往复运动起导向作用，在承受侧压力时保证活塞不翻转。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。裙部可根据需求做成不同形状以减轻活塞的整体质量。

为了使裙部两侧承受气体压力并与汽缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。活塞的变形如图2．13所示。

活塞裙部如图2．14所示。裙部承受气体侧压力的作用，可导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与汽缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在汽缸内卡住，发动机就无法正常工作。

因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。

图2．13　活塞的变形

图2．14　活塞裙部

为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有T形或Π形槽，如图2．15所示。不管是T形或Π形槽，均可分为横槽和竖槽两部分。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧（也有开在油环槽之中的），以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。

图2．15　隔热槽结构

图2．16　拖板活塞结构

竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与汽缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在汽缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于做功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。

另外，有些活塞为了减轻质量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞。拖板式结构裙部弹性好，质量小，活塞与汽缸的配合间隙较小，适用于高速发动机，如图2．16。

有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向做功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2 mm，称为偏心式活塞。如图2．17所示。这种结构可使活塞在从压缩行程到做功行程中较柔和地从压向汽缸的一面过渡到压向汽缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。

图2．17　偏心式活塞

图2．18　活塞环结构

（4）活塞环

活塞环是具有弹性的开口环。它可分为气环和油环，如图2．18所示。

1）气环

气环是保证汽缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给汽缸壁，由冷却水带走。其中，密封作用是主要的，因为密封是导热的前提。如果密封性不好，高温燃气将直接从汽缸表面流入曲轴箱。这样不但由于环面和汽缸壁面贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏。

气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于汽缸直径，它与活塞一起装入汽缸后，外表面紧贴在汽缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与汽缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用。气环密封效果一般与气环数量有关。汽油机一般采用2道气环，柴油机一般多采用3道气环。

气环的断面形状有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环及桶面环。矩形环结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把汽缸壁面上的机油不断送入汽缸中，产生“气环泵油”现象，增加润滑油损耗。其他形状气环结构复杂，对润滑油的损耗会有不同程度的降低，但是对制造和安装有更高的要求。

2）油环

油环可分为普通油环和组合油环两种，如图2．19所示。

①普通油环

普通油环又称整体式油环，中间有径向凹槽，槽中钻有小孔或开切槽（见图2．19（a））。当活塞向下运动时，将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可起均布润滑油的作用。下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜。

图2．19　油环的结构

②组合油环

组合油环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比汽缸内圆周略大一些，可装侧轨环紧紧压向汽缸壁。这种油环的接触压力高，对汽缸壁面适应性好，而且回油通路大，质量小，刮油效果明显。如图2．19（b）所示的组合环由3个刮油钢片和两个弹性衬环组成，它具有上述组合环的优点。汽车发动机广泛采用组合式油环，可较好地降低润滑油消耗。其缺点是制造成本高。

（5）活塞销

活塞销是联接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆的重要零件。其工作条件是高温、交变冲击、欠润滑，即在高温下周期地承受很大的冲击载荷，且在润滑条件很差的情况下工作。因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，质量轻。一般活塞销都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。

活塞销的内孔有3种形状：圆柱形（见图2．20（a））、两段截锥与一段圆柱组合（见图2．20（b））和两段截锥形（见图2．20（c））。圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。

活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的联接配合有两种方式：全浮式安装和半浮式安装。半浮式安装：活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓联接，活塞销只能随连杆小头在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动（见图2．21（a））。全浮式安装：当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动。这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了保证活塞销不脱落，活塞销座孔两端有安装挡圈的槽（见图2．21（b））。

图2．20　活塞销的结构

图2．21　活塞销安装方式

图2．22　连杆组成结构

（6）连杆

连杆的功用是联接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。

连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，质量轻。

连杆结构如图2．22所示。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理，连杆分为3个部分，即连杆小头、连杆杆身和连杆大头（包括连杆盖）。连杆小头与活塞销相连。

如图2．23（a）所示，连杆杆身通常做成工字形断面，抗弯强度好，质量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分（见图2．23（b））和斜分（见图2．23（c））两种。

图2．23　连杆大头的结构

图2．24　连杆轴瓦的结构

1—钢背；2—油槽；3—定位凸键；4—减摩合金

连杆轴瓦的结构如图2．24所示。为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金，铜铝合金，高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。

2．2．4　曲柄飞轮组

曲柄飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成，如图2．25所示。

（1）曲轴功用

它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，联接其他辅助装置，如风扇、水泵、吸油泵、启动电机及发电机等。

1）工作条件

工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

2）材料

图2．25　曲柄飞轮组成结构

曲轴一般用中碳钢、中碳合金钢模锻而成，也可用球磨铸铁。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。

3）组成

曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端（自由端）和后端（输出端）等组成，如图2．26所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和两轴颈间的曲柄（臂）组成了一个曲拐（见图2．27）。曲轴的曲拐数目等于汽缸数（直列式发动机）；V形发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的1／2。

图2．26　曲轴的组成

图2．27　曲拐结构

主轴颈是整个曲轴的旋转中心、支承中心，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中，在连杆的带动下向外部输出旋转运动。主轴承的数目与发动机汽缸数目有关，全支承曲轴轴颈数等于缸数，非全支承曲轴轴颈数等于缸数的1／2，如图2．28所示。

图2．28　曲轴的支承形式

另外，主轴颈上，在曲柄对面，有配重块（平衡重），发动机装配前，曲轴要和飞轮一起做动平衡实验，所以有些配重块上有位置不同的减重孔。

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和汽缸数相等。V形发动机的连杆轴颈数等于汽缸数的1／2。

曲柄也称曲柄臂，是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及启动爪等。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，在齿轮室盖上装有油封。

曲轴后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

（2）曲轴的工作循环

所谓发火次序，即各个汽缸做功行程的交替次序。

曲轴的形状和曲拐相对位置（即曲拐的布置）取决于汽缸数、汽缸排列和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时，避免可能发生的进气重叠现象。做功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个汽缸都应发火做功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。

图2．29　曲拐的布置图

1）四冲程发动机工作循环

如图2．29所示，为四行程直列四缸发动机的曲拐布置。四行程四缸机各缸的发火间隔角为720°／4=180°，曲轴每转半圈（180°）做功一次，4个缸的做功行程是交替进行的，并在720°内完成，因此，可使曲轴获得均匀的转速，工作平稳柔和。对于每一个汽缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的顺序工作，即为发动机的工作顺序，也称发动机的发火顺序。可知，多缸发动机的工作顺序（发火顺序）就是各缸完成同名行程的次序。四缸发动机4个曲拐布置在同一平面内，4个缸按照从前端到后端缸号分别为1—4。1，4缸在上，2，3缸在下，互相错开180°，其发火顺序的排列只有两种可能，即为1-3-4-2或为1-2-4-3，发动机工作循环见表2．1。

表2．1　四行程四缸发动机发火顺序表

图2．30　四行程直列六缸机曲拐布置图

2）四行程直列六缸发动机工作循环

如图2．30所示，四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°／6= 120°，6个曲拐分别布置在3个平面内，一种发火顺序是1-5-3-6-2-4，国产汽车的六缸直列发动机都采用这种，其工作循环表见表2．2。另一种发火顺序是1-4-2-6-3-5。

表2．2　六缸四冲程发动机工作循环表

四行程V形八缸发动机在农业装备上应用较少，其发火间隔角为720°／8=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4个曲拐。曲拐布置可与四缸发动机相同，4个曲拐布置在同一平面内，也可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。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。

2．2．5　辅助零件

（1）曲轴扭转减振器

曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，因此，曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称为曲轴的扭转振动。当振动强烈时，甚至会扭断曲轴。

如图2．31所示为结构曲轴扭转减振器。扭转减振器的功用是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重恶果。一般低速发动机不易达到临界转速。但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。因而加装扭转减振器就很有必要。

图2．31　结构曲轴扭转减振器

（2）飞轮

飞轮是用来储存做功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其他阻力，使曲轴能均匀地旋转。如图2．32所示，飞轮外缘压有的齿圈与启动电机的驱动齿轮啮合，供启动发动机用；汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。

图2．32　飞轮的结构

飞轮是高速旋转件，因此，要进行精确地平衡校准，平衡性能要好，达到静平衡和动平衡。飞轮是一个很重的铸铁圆盘，用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，具有很大的转动惯量。飞轮轮缘上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧配合，有一定的过盈量。

1）飞轮记号

在飞轮轮缘上作有记号（刻线或销孔）供找压缩上止点用（四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点）。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。奥迪100飞轮上有一“0”标记。

2）飞轮安装

飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。

任务2．3　曲柄连杆机构检测

2．3．1　汽缸盖、汽缸体破裂的检测

（1）裂纹产生的可能原因

①发动机长时间在超负荷条件下工作。

②水套中水垢过厚，使局部温度过高。

③在冬季，停车后没有及时防水而冻裂或者突然加入高温热水而胀裂。

④汽缸盖螺栓没有按照规定的顺序和力矩紧固。

容易产生的地方主要是气门座或气门座圈及火花塞螺孔之间。

（2）裂纹位置检测方法

裂纹较大的可采用观察法，微小裂纹则采用水压检测或者磁力探伤。

1）磁力探伤

操作简单，但是受限设备。

2）汽缸体的水压检测

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300～400 kPa的压力水，压入发动机缸体的水套内，在该压力下保持一般时间，检查汽缸体不应有渗漏。其步骤如下：

①将被检验的缸体置于专用工作台架上。

②把汽缸盖连同汽缸盖衬垫装合在缸体上，并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300～400 kPa。

⑥以上述压力保持5 min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。然后在渗漏部位做好标记，待修补后再作水压试验。

（3）修理方法

裂纹如在受力不大的部位，并且长度在50 mm以下、深度在壁厚1／3以下时可采用环氧树脂黏结法，贯穿空时可采用螺钉填补。如裂纹较长或是破洞，可采用补板封法。裂纹如在受力较大部位，应采用焊补法修补，如果焊接位置在加工表面则还需进行加工。修复完毕后的汽缸体和汽缸盖，须进行水压检验，确认没有渗漏后，方能继续使用。

止裂孔位置及裂纹坡口开法如图2．33所示。

图2．33　裂纹结构

2．3．2　汽缸盖、汽缸体变形的检测方法与修理

（1）汽缸盖平面的平面度检修

汽缸盖变形程度可通过检测汽缸盖表面的平面度及其厚度获得。

1）用直尺和塞尺检查（见图2．34）。

捷达、桑塔纳车型发动机汽缸盖在检查时，沿着两条对角线和纵轴线将直尺放在汽缸盖平面上，移动塞尺测量直尺与平面之间的间隙。最大允许的偏差为0．10 mm。

以最大间隙的塞尺片读数表示平面度极限公差。

2）用平面度检测仪检测

检验的标准是每50 mm×50 mm的范围内平面度应该不大于0．05 mm。在整个平面上应该不大于0．20 mm。

图2．34　汽缸平面度检查

（2）汽缸体基准面的检修

检查汽缸体上平面翘曲程度的要求和方法与汽缸盖相同。检查时，首先用高度尺和游标卡尺检查汽缸体两端的高度，以确定汽缸体上平面和下平面的平行度。然后将汽缸体翻转，检查下平面与主轴承平面的距离，以确定主轴承座孔与汽缸体下平面的平行度。一般要求汽缸体上平面和下平面的平行度在全长不应大于0．05 mm，汽缸体下平面与曲轴轴承轴线平行度误差应不大于0．10 mm。

2．3．3　汽缸、汽缸垫的检查与修理

（1）汽缸磨损机理

在正常磨损下，汽缸在活塞运动区域内的磨损是沿着高度方向呈上大下小不规则的锥形。磨损的最大部位是第一道活塞环在上止点位置时相对应的汽缸壁，而活塞环与汽缸壁不接触的上口几乎没有发生磨损而形成明显的缸肩（缸阶）。

1）造成汽缸锥形磨损的原因

①上部活塞环与汽缸壁之间的压力比较大。

②发动机上部工作温度高、润滑不良、空气带入的磨料较多。

③汽缸内可燃混合气燃烧以后，产生水蒸气和酸性氧化物CO2，SO2，NO2，它们溶于水而生成矿物酸，对汽缸表面产生腐蚀。

2）造成汽缸椭圆形磨损的原因

①连杆变形。

②汽缸的中心线与曲轴的中心线不垂直。

③汽缸套安装不正。

④在压缩和做功行程中，活塞以很大的侧压力压向汽缸壁，使汽缸左右方向磨损严重。

图2．35　汽缸磨损的检测

（2）汽缸磨损的检测（见图2．35）

1）测量前的准备工作

①将被检验的汽缸缸筒及上平面清洗、擦干。

②根据汽缸直径大小选择合适的接杆，旋入量缸表下端。

③根据被测汽缸的标准尺寸用外径千分尺校对量缸表，并留出测杆伸长的适当数值（即预压1 mm左右）旋转表盘，使“0”位对正指针，记住小针指示毫米数，把接杆螺母固定，并复校。

④测量时手应握住绝热套，把量缸表斜向放入汽缸被测处，轻微摆动量缸表，使指针左右摆动相等（汽缸中心线与测杆垂直）。如果指针好对“0”处，则与被测缸径相等。当指针顺时针方向离开“0”，则缸径小于标准尺寸；如反时针方向离开“0”位，则缸径大于标准缸径。

2）测量部位

在汽缸轴向上选取3个横截面：即S1—S1（活塞在上止点时，第一道环所对应的缸壁附近），S2—S2（汽缸中部），S3—S3（距汽缸下边缘10～15 mm处），在同一横截面上进行多点测量，测出其最大和最小直径。依次测出各缸的3个横截面上的最大最小直径，将测量数据填入实验报告。

3）圆度和圆柱度的计算

被测汽缸的圆度误差用各个横截面上最大最小直径差之半的最大值表示，被测汽缸体的圆度误差，用各缸中的最大圆度表示。被测汽缸的圆柱度误差用3个横截面上的最大最小的直径差的1／2来表示，汽缸体的圆柱度用最大圆柱度汽缸的数值表示。

4）汽缸的检验分类

根据交通部的规定，发动机送修标志，若被测量的汽缸体有一个汽缸的圆柱度超过0．165（汽油机）～0．25 mm（柴油机）或圆柱度未超过上述极限，而圆度误差超过0．05（汽油机）～0．063 mm（柴油机）时，发动机需要大修。

（3）汽缸垫损坏现象

①故障表现：漏气、漏水。

②故障后果：发动机功率下降、漏气、漏水，严重时候会导致汽缸盖烧熔损坏报废。

③故障发生部位：两汽缸间隔部位。

④故障原因：发动机工作不正常出现过热或者爆震现象，导致汽缸垫烧蚀损坏；汽缸垫装配不平整或装配方向错误，导致汽缸垫损坏；汽缸盖在安装时，未按照规定顺序和扭矩进行装配，导致汽缸垫不密封；汽缸垫在安装时，在其与汽缸盖、汽缸体之间混有污物，使汽缸垫密封不严而损坏；汽缸垫质量差，密封不严，导致损坏。

⑤故障处理：汽缸垫修复极不经济，对于不能继续使用的汽缸垫立即更换。

2．3．4　活塞连杆组检修

（1）活塞连杆组的分解

①将已经拆下汽缸盖、油底壳的发动机平放在工作台上（或在发动机翻转架上平置），以方便拆卸。

②拆下连杆螺栓的螺母，取下连杆轴承盖。

③用木锤柄将活塞连杆组从汽缸内推出，将连杆轴承盖装回活塞连杆组件上，以防止搞乱丢失。

④检查活塞销与活塞以及连杆小头衬套孔的配合情况是否良好正常。如果觉得有松动，则需更换活塞销或活塞。

⑤用活塞环卡钳拆下活塞环，按照每个缸的顺序分别将气环和油环按照次序放好。

⑥用尖嘴钳先取下活塞销的卡环，用专用工具和冲头将活塞销从活塞和连杆小头衬套内压出或冲出，然后取出活塞。视情况拆下连杆小端的衬套和大端的轴瓦。

（2）活塞的检修

1）偏缸的检查

①将不带活塞环的活塞连杆组合件，按规定装入汽缸中，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。

②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。如不同，则是汽缸轴心线产生了偏移，或是活塞连杆组有了偏斜。

③转动曲轴，检查活塞在上下止点和汽缸中部各个位置，用厚薄规测量活塞头部在汽缸前后两方向的间隙，其间隙差应不大于0．1 mm，否则有“偏缸”现象，应查明原因，予以排除。

2）偏缸的原因

①活塞在汽缸上、中、下部位，偏斜于同一方向，则可能是汽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。

②活塞在汽缸上、中、下部位，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。

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。

（3）活塞环检修

1）活塞环的选配

①根据修理尺寸进行选配

同一台发动机应选用与汽缸和活塞同一修理尺寸的活塞环，绝对不允许选择大一级修理尺寸的活塞环用锉端隙使用。

②质量的选配

同一台发动机的同类活塞环，其质量差不得超过4 g。

2）活塞环弹力的检验

活塞环弹力的检验要在专用检验仪器上进行。检验时，将环置于活塞环弹力检验仪滚轮和底座的槽里（开口要水平向外）。沿秤杆移动活动量块，直至将活塞环的端隙压紧至规定的端隙时，读出秤杆上的质量示值，再与厂家规定值比较。

3）活塞环漏光度的检验

漏光度的检验可在专用检验设备上进行。将被检验的活塞环置入环规内，环规被3组滚轮支承，灯光照射到被检验环的下缘，观察环与环规之间的缝隙，并与标准值对照。也可用简易装置予以检验：将活塞环平置汽缸口，用倒置的活塞将其推到汽缸内该环相应上止点位置，用一圆盖板盖在环的上侧，在汽缸下部放置灯光，从汽缸上部观察活塞与汽缸壁的缝隙，确定漏光情况。

①同一环的漏光处不能多于两处，两处的弧长之和与相应的圆心夹角不能大于45°。

②活塞环开口两端各30°的范围内不允许有漏光现象。

③漏光处的最大缝隙不得大于0．03 mm。

有些车型厂家有文件规定的，以厂家技术标准为准。

4）端面翘曲度检验

活塞环的上下两端面与活塞环槽两平面的贴合是活塞环的第二密封面，此面不好也会产生漏气。

检验方法有以下两种：

①在专用设备上检验，即用两块表面粗糙度很小的平板（铸铁、淬火钢板或玻璃板），相距为活塞环厚度加上0．05 mm，平行固定后将活塞环从此两板间通过。无阻尼通过的，为合格；否则，为不合格。

②简易法，即将活塞环自由平放在检验平板上，观察其接触或与平面的漏光情况，进行判断合格与否。

5）活塞环端隙的检验

端隙又称“开口间隙”。一般第一道环稍大，第二、第三道环稍小。组合环的刮片端隙可稍大。检验的方法是将环装在汽缸内，用厚薄规测量其开口间隙值即可。

图2．36　活塞环侧隙检查

6）活塞环侧隙的检验

侧隙即活塞环的槽宽度尺寸与活塞环厚度之代数差。此间隙是保证活塞环正常工作，防止“卡死”，产生背压的条件。检验方法如图2．36所示。将活塞环放在活塞的环槽内，围绕环槽滚动一周，应能自由滚动。用厚薄规检验其间隙应符合规定。

7）活塞环背隙的检验

背隙是指活塞环装在活塞上，再装入汽缸内，活塞环内径与活塞环槽底径之代数差的1／2。检测的方法有以下两种：

①以槽深和环宽之差来表示，一般活塞环应低于环槽岸边0～0．35 mm，以免在汽缸内“卡死”。

②将活塞环放进汽缸内，测量环的内径，再测量活塞的环槽底径后计算背隙。此方法较准确。

（4）连杆的检修1）拆装注意事项

连杆和连杆盖的组合有配对标记，杆身安装方向有朝前标记，对应缸位有缸位标记。检修时，应查阅设备维修指导书，找出连杆螺栓拧紧力矩。2）连杆变形的检查和校正检查内容：弯曲、扭曲。

危害：活塞、汽缸、轴承异常磨损。

仪器：专用设备、塞尺。

要求：变形量超过允许极限，进行校正。

如图2．37、图2．38所示，连杆在直线度检验仪上检验时，三点规（量规）的3个量脚的情况是：

①正直。量规的3个指点全部与平板接触。

②弯曲。量规的下两个指点（或上一指点）与平板接触，而上一指点（或下一指点）不与平板接触。这是用塞尺测得的测点与平板间的间隙值，即为连杆在100 mm长度上的弯曲度值。连杆弯曲程度不得大于0．05 mm／100 mm。

图2．37　连杆弯曲检验

1—连杆校正仪；2—连杆；3—弯曲值；4—量规

图2．38　连杆扭曲检验

③扭转。上一指点、下两指点中的一个指点接触平板或仅上一指点不接触平板。这时，该指点与平板间隙为连杆在100 mm长度上的扭曲度数值。连杆扭曲程度不得大于0．05 mm／100 mm。

④弯曲和扭曲并存，下两指点中的一个指点接触平板或仅上一指点接触平板，而下两指点与平板间的间隙不一致。

对于扭曲值超标的连杆进行更换，本书对连杆的修理不作要求。

（5）连杆大头端的检验

连杆大头端检测方法同汽缸，超出磨损极限须进行更换。

（6）活塞连杆组的装配

活塞连杆组装配的好坏，对汽缸的密封性和使用寿命有着直接影响。活塞连杆组的零件在装到发动机上之前，应先对总成进行组装。

①装配前先彻底清洗各零件，特别要注意清除油道中的污垢，并用压缩空气吹净。

②将事先标记好的同一缸活塞、连杆，在活塞加温状态下，用活塞销组装起来。

③把活塞组件按发动机从前向后方向的顺序放好，检查活塞，确信已按正确方向装在连杆上。应力螺栓与普通刚性螺栓的区别标志如图4所示。应力螺栓a段螺纹为M8×1，长度25 mm，刚性螺栓螺纹为M9×1，长度15 mm；应力螺栓中间b段光滑，刚性螺栓有滚花；应力螺栓的头c处为锥形，刚性螺栓为半圆。

④安装活塞环。

（7）活塞连杆组零件的小修

发动机使用时，有时会发生个别汽缸拉伤或活塞环漏油、窜气等故障，此时需要对发动机进行小修。只有汽缸磨损接近使用极限尺寸，需要镗缸对故障汽缸进行修理时，才应进行大修。

如果发动机出现漏油、窜气等现象，测量汽缸尚未达到修理极限时，可对发动机做更换活塞、活塞环作业。

2．3．5　曲轴飞轮组检修

（1）曲轴的检修

如图2．39所示为曲轴轴颈弯曲的检验方法。

图2．39　曲轴轴颈弯曲的检验与校正

1）曲轴裂纹的检查与修理

裂纹部位：一般在轴颈两端过渡圆角处或油孔处。

检查方法：观察、锤敲、磁力探伤、浸油敲击法。

维修方法：更换。

2）曲轴弯曲的检查与修理

设备：V形架、检测平台、百分表。

检测位置：中间轴颈。

检查项目：径向圆跳动误差。

要求：一般不超过0．04～0．06 mm。

修理方法：冷压校正。

（2）曲轴轴向间隙的检查与调整

设备：塞尺或百分表，撬杠。

检测位置及项目：塞尺测止推垫片与曲轴承推面之间的间隙，百分表测曲轴的轴向窜动量（见图2．40）。

要求：一般正常为0．07～0．17 mm，允许极限为0．25 mm。

调整方法：更换止推垫片或翻边轴承。

（3）曲轴径向间隙的检测

检测工具：塑料间隙塞尺（塑料间隙测量片）／软金属丝。

图2．40　曲轴轴向间隙的检查

检测步骤：

①拆下曲轴轴承盖，清洁曲轴轴承和曲轴轴颈。

②将塑料间隙塞尺放在曲轴轴颈上（不要将油孔盖住）如图2．41所示。

③装上曲轴主轴承盖，按照规定扭力拧紧螺栓（不得使曲轴转动）。

④拆下曲轴主轴承盖，测量挤压过的塑料间隙塞尺的厚度，如图2．42所示。超过磨损极限时，应对相应轴承进行更换，还可通过轴孔与轴颈的直径差计算。

图2．41　曲轴径向间隙的检查（1）

图2．42　曲轴径向间隙的检查（2）

（4）飞轮的检修及安装

1）飞轮的检查

检查工具：百分表。

检查方法：将百分表架装在飞轮壳上，表的量头靠在飞轮的光滑面上，旋转表盘，使“0”位对正指针，转动飞轮一圈，百分表的读数差即为端面圆跳动量，一般不大于0．15 mm。飞轮端面圆跳动量若超过0．50 mm，应该光磨修整。

2）飞轮与飞轮壳的修理

①齿圈牙齿若是单面磨损，可将齿圈翻面使用。

②个别牙齿损坏，可以堆焊修复。

③若齿圈两面均严重磨损超过30%以上或者牙齿损坏连续4个以上时，可堆焊修复或者更换新件。

3）轮的安装

在曲轴后端安装上飞轮，飞轮上有点火正时记号“0”，换用新飞轮时，要检查有无此记号，若没有应该用号冲打上，以便于校正点火正时。

●思考题

1．曲柄连杆机构的功用如何？它由哪些主要零件组成？

2．为什么要把活塞的横断面制成椭圆形，而将其纵断面制成上小下大的锥形或桶形？

3．扭曲环装入汽缸后为什么会发生扭曲？正扭曲环和反扭曲环的作用是否相同？

4．若连杆刚度不足，可能发生何种故障？

5．曲拐布置形式与发动机工作顺序有何关系？

6．曲轴上的平衡重和发动机的平衡机构各起什么作用？为什么有的曲轴不加平衡重，有的发动机不设平衡机构？

●实作题

实训1：曲柄连杆机构的拆装

1）实训目的与要求

①熟悉曲柄连杆机构的组成及其各主要机件构造、作用与装配关系。

②熟悉发动机的工作顺序和连杆轴颈排列方式，掌握曲轴轴向定位和防漏方法。

③掌握正确的拆装顺序、要求、方法。

2）实训内容

①桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构的拆卸。

②桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构的装配。

3）实训设备及工具与量具。

①桑塔纳发动机3台。

②通用工具和专用工具3套。

③发动机拆装工作台3套。

④其他（如清洗用料、油盆、搁架等）若干。

实训2：曲轴的检查与调整

1）实训目的与要求

①理解曲轴的结构特点和功用。

②掌握曲轴检查调整的内容、方法、步骤及要求。

2）实训内容

①曲轴轴承径向间隙的检查与调整。

②曲轴轴向间隙的检查与调整。

③曲轴轴颈磨损的检验。

3）实训设备及工具与量具

①桑塔纳发动机3台。

②工作台3台。

③百分表连磁性表架3套。

④游标卡尺125×0．02 mm 3把。

⑤厚薄规3把。

⑥撬棒及其他工具3套。

⑦内径千分尺和外径千分尺3把。

实训3：汽缸的检查

1）实训目的与要求

①掌握汽缸的耗损特点及规律，并能分析其原因。

②掌握汽缸的检验方法、步骤，并能实际操作。

③熟悉零件的检验分类和维修技术标准。

2）实训内容

①汽缸体磨损的检验。

②汽缸体的水压试验。

3）实训设备及工具与量具

①汽缸体（EQ6100）3个。

②游标卡尺125×0．02 mm 3把。

③内径百分表（0～3）×0．01 mm 3把。

④外径千分尺（75～100）×0．01 mm 3把。

⑤其他工件、工具、清洗用料等。

⑥S-SY10型缸体手动试压泵3台。

实训4：活塞环的选配与检查

1）实训目的与要求

①掌握活塞环选配的方法和技术要求，并能实际操作。

②掌握活塞偏缸的检查方法，理解活塞偏缸的原因。

2）实训内容

①活塞环选配与检验。

②活塞偏缸的检查。

3）实训设备及工具与量具

①汽缸体（EQ6100）3台。

②活塞环（与汽缸同一修理尺寸）3组。

③活塞环漏光度检验仪3套。

④活塞环弹力检验仪3台。

⑤内径量表（50～160）×0．01 mm 4个。

⑥外径千分尺（75～100）×0．01 mm 4个，（100～125）×0．01 mm 1个。

⑦厚薄规3副。

⑧其他清洗用料与工具若干。