汽車發(fā)動機機體組及曲柄連桿機構(gòu)資料

汽車發(fā)動機機體組及曲柄連桿機構(gòu)資料第1頁/共78頁第一節(jié)機體組第2頁/共78頁機體結(jié)構(gòu)水冷與風冷發(fā)動機機體結(jié)構(gòu)材料灰鑄鐵鑄成鋁合金（優(yōu)缺點）一、機體分類第3頁/共78頁氣缸結(jié)構(gòu)形式：直列、V型和水平對置式結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。縮短了機體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機的重量；形狀復雜，加工困難。六缸以上發(fā)動機使用第4頁/共78頁

水平對置式發(fā)動機高度小，總體布置方便。轎車中應用不多第5頁/共78頁類型構(gòu)造性能及應用整體式氣缸直接鏜在氣缸體上強度和剛度好，能承受大負荷。成本高。鑲嵌式用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣缸體內(nèi)。降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，延長了氣缸體的使用壽命。氣缸結(jié)構(gòu)形式第6頁/共78頁

鑲嵌式氣缸體第7頁/共78頁曲軸箱的型式第8頁/共78頁缸蓋的工作條件高強度的熱負荷和機械負荷足夠的剛度和強度材料優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵構(gòu)造型式整體式、分塊式、單體式二、氣缸蓋第9頁/共78頁第10頁/共78頁三、汽油機燃燒室名稱特點示意圖應用半球形結(jié)構(gòu)緊湊、排氣效果好火焰行程短、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高桑塔納夏利富康楔形結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長,燃燒速度較快切諾基浴盆形工藝性好、成本低、進排氣效果不如半球形燃燒室,燃燒速度較低捷達奧迪第11頁/共78頁

柴油機分隔式燃燒室

第12頁/共78頁防止漏水、漏氣、竄油耐壓、耐熱、耐腐蝕類型金屬——石棉金屬——復合材料全金屬四、氣缸墊

第13頁/共78頁五、油底殼第14頁/共78頁六、機體組總結(jié)第15頁/共78頁1、氣缸體的維修（1）氣缸體變形的檢修1）氣缸體變形的檢驗氣缸體的翹曲變形可用平板作接觸檢驗，也可用刀形樣板尺（或直尺）和厚薄規(guī)（塞尺）檢測。用刀形樣板尺和厚薄規(guī)檢測氣缸體平面翹曲的方法如圖2-9所示。將等于或大于被測平面全長的刀形樣板尺放到氣缸體平面上，沿氣缸體平面的縱向、橫向和對角線方向多處用厚薄規(guī)進行測量，求得其平面度誤差。七、機體組檢修第16頁/共78頁2）氣缸體變形的修理氣缸體變形后，可根據(jù)變形程度采取不同的修理方法。平面度誤差在整個平面上不大于0.05mm或僅有局部不平時，可用刮刀刮平；平面度誤差較大時可采用平面磨床進行磨削加工修復，但加工量不能過大，約0.24～0.50mm，否則會影響壓縮比。第17頁/共78頁（2）氣缸體裂紋的檢修1）氣缸體裂紋的檢驗氣缸體外部明顯的裂紋，可直接觀察。而對于細微裂紋和內(nèi)部裂紋，一般采用和氣缸蓋裝合后進行水壓試驗，如圖所示。將氣缸蓋和氣缸襯墊裝在氣缸體上，將水壓機出水管接頭與氣缸前端水泵入水口處連接好，并封閉所有水道口，然后將水壓入水套，要求在0.3～0.4MPa的壓力下，保持約5min，應沒有任何滲漏現(xiàn)象。如有水珠滲出，則表明該處有裂紋。第18頁/共78頁2）氣缸體裂紋的修理在對氣缸體裂紋進行修理時，凡涉及漏氣、漏水、漏油等問題，一般予以更換。對未影響到燃燒室、水道、油道的裂紋，則根據(jù)裂紋的大小、部位、損傷程度等情況選擇粘接、焊接等修理方法進行修補。第19頁/共78頁（3）氣缸磨損的檢修1）氣缸的磨損規(guī)律氣缸正常磨損的特征是不均勻磨損。氣缸孔沿高度方向磨損成上大下小的倒錐形，最大磨損部位是活塞處于上止點時第一道活塞環(huán)對應的氣缸壁位置，而該位置以上幾乎無磨損形成明顯的“缸肩”。氣缸沿圓周方向的磨損形成不規(guī)則的橢圓形，其最大磨損部位一般是前后或左右方向。造成上述不均勻磨損的原因是：活塞在上止點附近時各道環(huán)的背壓最大，其中又以第一道環(huán)為最大，以下逐道減小；加之氣缸上部溫度高，潤滑條件差，進氣中的灰塵附著量多，廢氣中的酸性物質(zhì)引起的腐蝕等，造成了氣缸上部磨損較大。而圓周方向的最大磨損部位主要是側(cè)向力、曲軸的軸向竄動等造成的。第20頁/共78頁2）氣缸磨損程度的衡量指標氣缸的磨損程度一般用圓度和圓柱度表示，也有以標準尺寸和氣缸磨損后的最大尺寸之差值來衡量，如桑塔納、捷達等轎車。圓度誤差是指同一截面上磨損的不均勻性，用同一橫截面上不同方向測得的最大半徑與最小半徑的差值作為圓度誤差。圓柱度誤差是指沿氣缸軸線的軸向截面上磨損的不均勻性，用被測氣缸表面任意方向所測得的最大半徑與最小半徑的差值作為圓柱度誤差。第21頁/共78頁3）氣缸磨損的檢驗在進行測量時，測量部位的選擇很重要，氣缸的測量位置如圖所示，在氣缸體上部距氣缸上平面10mm處，氣缸中部和氣缸下部距缸套下口10mm處的三個截面，按A、B兩個方向分別測量氣缸的直徑。第22頁/共78頁測量時，通常使用量缸表，其方法如下：①氣缸圓度的測量：

A、根據(jù)氣缸直徑的尺寸，選擇合適的接桿，裝入量缸表的下端，并使伸縮桿有1～2mm的壓縮量。

B、將量缸表的測桿伸入到氣缸中的相應部位，微微擺動表桿，使測桿與氣缸中心線垂直，量缸表指示的最小讀數(shù)即為正確的氣缸直徑。用量缸表在上部A向測量，旋轉(zhuǎn)表盤使“0”刻度對準大表針，然后將測桿在此截面上旋轉(zhuǎn)90°，此時表針所指刻度與“0”位刻度之差的1/2即為該截面的圓度誤差。第23頁/共78頁②氣缸圓柱度的測量：用量缸表在上部A向測量并找出正確的直徑位置，旋轉(zhuǎn)表盤使“0”刻度對準大表針。然后依次測出其他五個數(shù)值，取六個數(shù)值中最大差值的1/2作為該氣缸的圓柱度誤差。③氣缸磨損尺寸的測量：一般發(fā)動機最大磨損尺寸在前后兩缸的上部。測量時，用量缸表在上部A向測量并找出正確氣缸直徑位置，旋轉(zhuǎn)表盤使“0”刻度對準大表針，并記住小表針所指位置。取出量缸表，將測桿放置于外徑千分尺的兩測頭之間，旋轉(zhuǎn)外徑千分尺的活動測頭，使量缸表的大指針指向“0”，且小指針指向原來的位置（在氣缸中所指示的位置）。此時，外徑千分尺的尺寸即為氣缸的磨損尺寸。第24頁/共78頁4）氣缸的修理當發(fā)動機中磨損量最大的氣缸，其磨損程度衡量指標超過規(guī)定標準時，則應進行修理。如桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機，規(guī)定其磨損最大的氣缸直徑與標準直徑的最大偏差為0.08mm。氣缸修理通常采用機械加工的方法，即修理尺寸法和鑲套修復法。

修理尺寸法是指在零件結(jié)構(gòu)、強度和強化層允許的條件下，將配合副中主要件的磨損部位經(jīng)過機械加工至規(guī)定尺寸，恢復其正確的幾何形狀和精度，然后更換相應的配合件，得到尺寸改變而配合性質(zhì)不變的修理方法。

鑲套修復法是對于經(jīng)多次修理，直徑超過最大修理尺寸，或氣缸壁上有特殊損傷時，可對氣缸套承孔進行加工，用過盈配合的方式鑲上新的氣缸套，使氣缸恢復到原來的尺寸的修理方法。第25頁/共78頁2、氣缸蓋的維修（1）氣缸蓋變形的檢修氣缸蓋變形主要指與氣缸體結(jié)合的下平面的平面度誤差超限。1）氣缸蓋變形的檢驗如圖所示，將氣缸蓋翻過來，把刀形樣板尺放到氣缸蓋下表面，用厚薄規(guī)檢查氣缸蓋的平面度。第26頁/共78頁2）氣缸蓋變形的修理氣缸蓋平面度超出限值，應予以修理或更換。如桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機氣缸蓋的平面度最大不得超過0.1mm。其修理方法和氣缸體平面度的修復方法相同。經(jīng)過修理后的氣缸蓋，其缸蓋高度不得低于規(guī)定值，如桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機氣缸蓋的高度不得低于133mm。同時還應檢查燃燒室容積，燃燒室容積一般不得小于標定容積的95％，同一缸蓋各缸燃燒室容積差不大于平均容積的1％～2％，否則更換缸蓋。

第27頁/共78頁（2）氣缸蓋裂紋的檢修氣缸蓋的裂紋常出現(xiàn)在氣門座及火花塞螺孔之間。氣缸蓋出現(xiàn)裂紋一般應予以更換。（3）氣缸蓋的拆裝為保證高溫高壓燃氣的密封，氣缸蓋用多個缸蓋螺栓以一定力矩緊固到缸體上。氣缸蓋螺栓的拆裝順序一般采用對稱法：裝配時，由中間向兩端逐個對稱擰緊；拆卸時，則由兩端向中間逐個對稱擰松，如圖所示。幾乎所有發(fā)動機都明確規(guī)定了氣缸蓋螺栓的擰緊力矩并要求分幾次擰緊至規(guī)定值，如桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機要求以40N·m的力矩擰緊氣缸蓋螺栓，然后再用板手擰緊1800。

第28頁/共78頁3、氣缸墊的維修氣缸墊常見損傷是燒蝕。部位一般在水道孔、油道孔與氣缸孔之間，導致油、水、氣相互滲透，致使發(fā)動機不能正常工作。氣缸墊損壞后只能更換。4、氣缸墊的安裝氣缸墊安裝時，應注意將卷邊朝向易修整的接觸面或硬平面。如氣缸蓋和氣缸體同為鑄鐵時，卷邊應朝向氣缸蓋（易修整）；當氣缸蓋為鋁合金，氣缸體為鑄鐵時，卷邊應朝向氣缸體（硬平面）。換用新的氣缸墊時，有標記（“OPEN”、“TOP”——頂部的意思）的一面朝向氣缸蓋，如所示。第29頁/共78頁功用組成：活塞連桿組曲軸飛輪組第二節(jié)曲柄連桿機構(gòu)第30頁/共78頁一、活塞連桿組

第31頁/共78頁1活塞（視頻）第32頁/共78頁功用工作環(huán)境材料構(gòu)成：活塞頂部活塞頭部活塞裙部1.1活塞第33頁/共78頁

1.1.1活塞頂部結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、應力分布較均勻，多用在汽油機上。凸起呈球狀、頂部強度高，起導向作用、有利于改善換氣過程。凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；防止碰氣門。第34頁/共78頁位置：活塞頂至油環(huán)槽下端面之間的部分作用：1安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸2防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)3將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁1.1.2活塞頭部第35頁/共78頁位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分作用：對活塞在氣缸內(nèi)的往復運動起導向作用，并承受側(cè)壓力，防止破壞油膜。變形規(guī)律1、活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹量2、活塞自上而下膨脹量由大而小3、裙部周向近似橢圓形變化，1.1.3活塞裙部第36頁/共78頁1.1.4活塞的變形第37頁/共78頁防止活塞變形措施A方法第38頁/共78頁B方法：活塞裙部制成橢圓形

橢圓形的活塞裙部在冷時為橢圓形，可以減少活塞間隙，以減少冷車運轉(zhuǎn)的噪音，當溫度增高后會變成正圓形。

第39頁/共78頁C方法：裙部開隔熱槽（橫槽）—膨脹槽（豎槽）

開橫向槽的目的主要是阻斷從活塞頂部傳向裙部的熱量，迫使裙部的膨脹不致過大。如橫向橫位于油環(huán)槽內(nèi)，尚可起到油孔的作用。開縱向槽的作用是彌補熱變形?？v向槽的方向與活塞運動方向不平行，斜槽可以防止活塞劃傷缸壁。

第40頁/共78頁1.1.5偏置銷座受力分析氣體力往復慣性力旋轉(zhuǎn)慣性力第41頁/共78頁運動示意圖第42頁/共78頁氣環(huán)和油環(huán)氣環(huán)功用：密封和傳熱油環(huán)功用：刮油、布油2活塞環(huán)第43頁/共78頁先看一段視頻第44頁/共78頁活塞環(huán)的傳熱作用示意圖第45頁/共78頁

2.1氣環(huán)的密封原理PjFP1第二密封面第一密封面第46頁/共78頁2.2氣環(huán)的斷面形狀a)矩形環(huán)；b)錐形環(huán)；c)內(nèi)切口扭曲環(huán)；d)外切口扭曲環(huán)；e)梯形環(huán)；f)桶形環(huán)

第47頁/共78頁2.3矩形環(huán)的泵油作用第48頁/共78頁2.4油環(huán)1槽孔式油環(huán)第49頁/共78頁2組合式1-鋼片；2-襯簧；3-徑向襯簧；4-軸向襯簧；5-活塞第50頁/共78頁3活塞銷作用：連接活塞和連桿，傳遞活塞的力給連桿結(jié)構(gòu)：低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體第51頁/共78頁4連桿組第52頁/共78頁4.1連桿功用材料優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼構(gòu)造小頭、桿身和大頭第53頁/共78頁4.1.1連桿小頭連接方式第54頁/共78頁4.1.2連桿大頭平切口連桿斜切口連桿第55頁/共78頁4.1.3V型發(fā)動機連桿第56頁/共78頁4.1.4連桿軸承第57頁/共78頁二曲軸飛輪組第58頁/共78頁

功用曲拐數(shù)目曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半第59頁/共78頁3多缸發(fā)動機工作順序直列四缸發(fā)動機工作循環(huán)1-3-4-21-2-4-3第60頁/共78頁

直列六缸工作順序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-5第61頁/共78頁三、曲柄連桿機構(gòu)檢修

1、活塞環(huán)的間隙測量發(fā)動機工作時，活塞、活塞環(huán)都會發(fā)生熱膨脹，并且，活塞環(huán)隨著活塞在氣缸內(nèi)作往復運動時，有徑向脹縮變形現(xiàn)象。為防止環(huán)卡死在缸內(nèi)或脹死在環(huán)槽中，安裝時，活塞環(huán)應留有端隙、側(cè)隙和背隙，如圖所示。

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端隙Δ1又稱為開口間隙，是活塞環(huán)在冷態(tài)下裝入氣缸后，該環(huán)在上止點時環(huán)的兩端頭的間隙。一般為0.25～0.50mm之間。

側(cè)隙Δ2又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，其側(cè)面與活塞環(huán)槽之間的間隙。第一環(huán)因工作溫度高，間隙較大，一般為0.04～0.10mm，其它環(huán)一般為0.03～0.07mm。油環(huán)側(cè)隙較氣環(huán)小。

背隙Δ3是活塞及活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)內(nèi)圓柱面與活塞環(huán)槽底部間的間隙，一般為0.50～1.00mm。油環(huán)背隙較氣環(huán)大，以增大存油間隙，利于減壓泄油。第63頁/共78頁

2、活塞環(huán)的檢驗為了保證活塞環(huán)與活塞環(huán)槽及氣缸的良好配合，在選配活塞環(huán)時，還應對活塞環(huán)彈力、環(huán)的漏光度、端隙、側(cè)隙、背隙等進行檢測，當其中任何一項不符合要求時，均應重新選配活塞環(huán)。1）活塞環(huán)端隙的檢驗將活塞環(huán)平正地放入氣缸內(nèi)，用活塞頂部把它推平，然后用塞尺測量開口處的間隙，如圖所示。第64頁/共78頁

2）活塞環(huán)側(cè)隙的檢驗將活塞環(huán)放入環(huán)槽內(nèi)，圍繞環(huán)槽滾動一周，應能自由滾動，既不松動，又無阻滯現(xiàn)象。用厚薄規(guī)按圖所示的方法測量，其值符合要求。如側(cè)隙過小，可將活塞環(huán)放在有平板的砂布上研磨，不允許加工活塞；如側(cè)隙過大，則應另選活塞環(huán)。3）活塞環(huán)背隙的檢驗在實際測量中，活塞環(huán)背隙通常以槽深和環(huán)厚之差來表示。檢驗活塞環(huán)背隙的經(jīng)驗方法是：將活塞環(huán)置入環(huán)槽內(nèi)，如活塞環(huán)低于環(huán)槽岸，能轉(zhuǎn)動自如，且無松曠感覺，則間隙合適。第65頁/共78頁4）活塞環(huán)彈力的檢驗活塞環(huán)的彈力是指活塞環(huán)端隙達到規(guī)定值時作用在活塞環(huán)上的徑向力?；钊h(huán)的彈力是保證氣缸密封的必要條件。彈力過弱，氣缸密封性變差，燃潤料消耗增加，燃燒室積炭嚴重，發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性降低。彈力過大使環(huán)的磨損加劇?；钊h(huán)的彈力可用活塞環(huán)彈力檢驗儀檢驗，其值應符合規(guī)定的要求。第66頁/共78頁

5）活塞環(huán)漏光度的檢驗活塞環(huán)漏光度用于檢查活塞環(huán)的外圓與缸壁貼合的良好程度。漏光度的檢查方法如圖所示，將活塞環(huán)平正地放入氣缸內(nèi)，用活塞頂部把它推平，在氣缸下部放置一發(fā)亮的燈泡，在活塞環(huán)上放一直徑略小于氣缸內(nèi)徑，能蓋住活塞環(huán)內(nèi)圓的蓋板，然后從氣缸上部觀察漏光處及其對應的圓心角。一般要求活塞環(huán)局部漏光每處不大于250；最大漏光縫隙不大于0.03mm；每環(huán)漏光處不超過2個，每環(huán)總漏光度不大于450；在活塞環(huán)開口處300范圍內(nèi)不允許有漏光現(xiàn)象。第67頁/共78頁

3、曲軸的維修（1）曲軸磨損的檢修1）軸頸磨損的檢驗曲軸軸頸磨損情況的檢驗，主要是用外徑千分尺測量軸頸的直徑、圓度誤差和圓柱度誤差。一般根據(jù)圓柱度誤差確定軸頸是否需要修磨，同時也可確定修理尺寸。2）軸頸的修磨發(fā)動機大修時，對軸頸磨損已超過規(guī)定的曲軸，可用修理尺寸法對曲軸主軸頸、連桿軸頸進行光磨修理，同名軸頸必須為同級修理尺寸,以便選擇統(tǒng)一的軸承，其修理尺寸查閱相關車型的維修手冊。第68頁/共78頁（2）曲軸彎曲變形的檢修1）彎曲變形的檢驗檢驗彎曲變形應以兩端主軸頸的公共軸線為基準，檢查中間主軸頸的徑向圓跳動誤差，如圖所示。檢驗時，將曲軸兩端主軸頸分別放置在檢驗平板的V型塊上，將百分表觸頭垂直地抵在中間主軸頸上，慢慢轉(zhuǎn)動曲軸一圈，百分表指針所指示的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差，即為中間主軸頸的徑向圓跳動誤差值。第69頁/共78頁

2）彎曲變形的校正

曲軸的徑向圓跳動誤差不得大于0.15mm，否則應進行校正。曲軸彎曲變形的校正，一般采用冷壓校正或敲擊校正法。當變形量不大時，可采用敲擊校正法。即用錘子敲擊曲柄邊緣的非工作表面，使被敲擊表面產(chǎn)生塑性殘余變形，達到校正彎曲的目的。冷壓校正是將曲軸用V型鐵架住兩端主軸頸，用油壓機沿曲軸彎曲相反方向加壓，如圖2-65所示。由于鋼質(zhì)曲軸的彈性作用，壓彎量應為曲軸彎曲量的10～15倍，并保持2～4min，為減小彈性后效作用，最好采用人工時效法消除。第70頁/共78頁

（3）曲軸扭曲變形的檢修1）扭曲變形的檢驗曲軸扭曲變形檢驗的支撐方法和彎曲檢驗一樣，將曲軸兩端主軸頸分別放置在檢驗平板的V型塊上，保持曲軸水平，使兩端同一曲柄平面內(nèi)的兩個連桿軸頸位于水平位置，用百分表測量兩軸頸最高點至平板的高度差ΔA，據(jù)此求得曲軸主軸線的扭曲角θ。2）扭曲變形的校正曲軸扭曲變形量一般很小，可直接在曲軸磨床上結(jié)合對連桿軸頸磨削時予以修正。第71頁/共78頁（4）曲軸裂紋的檢修裂紋的檢驗方法有磁力探傷法和浸油敲擊法。

磁力探傷法的原理是：當磁力線通過被檢驗物時，零件被磁化。如果零件表面有裂紋，在裂紋部位的磁力線就會因裂紋不導磁而被中斷，使磁力線偏散而形成磁極。此時，在零件表面撒上磁性鐵粉，鐵粉便被磁化而吸附在裂紋處，從而顯現(xiàn)出裂紋的部位和大小。

浸油敲擊法是將曲軸置于煤油中浸一會，取出后擦凈表面煤油并撒上白粉，然后分段用小錘輕輕敲擊，如有明顯的油跡出現(xiàn)，即該處有裂紋。曲軸出現(xiàn)裂紋，一般應更換曲軸。第72頁/共78頁

（5）曲軸軸向間隙和徑向間隙的檢查與調(diào)整1）軸向間隙的檢查與調(diào)整為了適應發(fā)動機機件正常工作的需要，曲軸必須留有合適的軸向間隙。間隙過小，會使機件因受熱膨脹而卡死；間隙過大，曲軸工作時將產(chǎn)生軸向串動，加速氣缸的磨損，活塞連桿組也會不正常磨損，還會影響配氣相位和離合器的正常工作。因此，曲軸裝到氣缸體上之后，應檢查其軸向間隙。此間隙應符合規(guī)定，桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機曲軸的軸向間隙為0.07～0.21mm，軸向間隙過小或過大時，應