汽车发动机机械系统检测与维修 课件全套 李江江 任务1-9 发动机机械系统概述- 发动机调装与调试

C1-M1-R1任务1

发动机机械系统概述

知识目标1.能描述发动机基础结构原理，了解往复式活塞发动机的总成，2.理解四冲程发动机结构和工作原理，了解发动机技术参数和特征。1.能按照维修手册的规范正确进行张紧轮及链条的拆装2.能按照维修手册的规范正确进行冷却液泵和齿形皮带的拆装3.能正确进行油底壳、机油泵及相关部件的拆装技能目标

1.能利用媒体学习资料和信息技术查找信息资料；

2.具有表达沟通、组织管理能力和团队精神；

3.具有独立学习，积累经验，探究新技术的能力。素养目标任务目标

1.增强学生团队及合作意识，强调养成良好学习习惯的重要性。2.培养严肃认真，精益求精的工作习惯。

思政目标任务知识点任务学习一.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构由机体、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成，其作用是将燃料燃烧所产生的热能，经机构由活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力，同时也是发动机各个机构、各个系统和一些其他部件的安装基础。如图1-2所示。图1-2曲柄连杆机构简图曲柄连杆机构结构与原理动画配气机构结构与原理动画二.配气机构

配气机构可分为气门组和气门传动组两大部分，配气机构按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。如图1-3所示。图1-3配气机构任务知识点任务学习三.冷却系统

冷却系有水冷式和风冷式两种，现代汽车一般都采用水冷式，水冷式冷却系由水泵、散热器、风扇、分水管、节温器和水套等组成，冷却系的作用是将发动机多余的热量散发到大气中去从而保证发动机在正常温度状态下工作。如图1-4所示。冷却系统结构与原理动画图1-4冷却系统任务知识点任务学习四.润滑系统

润滑系由机油泵、润滑油道、集滤器、机油滤清器、限压阀、油底壳等组成,其作用是将润滑油分送至各个摩擦零件的摩擦面，以减小摩擦磨损，清洗和冷却摩擦表面。如图1-5所示。润滑系统结构与原理动画图1-5润滑系统任务知识点任务学习五.燃料供给系统

汽油机燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、喷油器、燃油压力调节器空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成,燃料供给系统的作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。如图1-6所示。燃油供给系统结构与原理动画图1-6燃料供给系统任务知识点任务学习点火系统结构与原理动画六.点火系统

汽油机点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、发动机控制单元(ECU)和火花塞等组成,点火系统的作用就是在发动机不同转速、负荷工况下，按照气缸的工作顺序定时地在火花塞两电极间产生足够能量的电火花。如图1-7所示。图1-7火系统任务知识点任务学习七.启动系统

起动系统主要由蓄电池、点火开关(起动开关)、起动机总成、起动继电等组成,起动系统的作用是将储存在蓄电池内的电能变成机械能，通过起动机经传动机构带动发动机曲轴转动，从而实现发动机的起动。如图1-8所示。起动系统结构与原理动画图1-8起动系统任务知识点任务学习1.发动机分类

汽车发动机的分类方法很多，按照不同的特征可以分成不同的类型。（1）按照完成工作循环所需的活塞行程数分类，可以分为二冲程发动机和四冲程发动机。现代

汽车发动机一般采用四冲程发动机。（2）按照气缸数目分类，可以分为单缸发动机和多缸发动机，多缸发动机有双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等。（3）按照气缸的布置方式分类，可以分为对置式、直列式、斜置式或Ｖ形布置发动机。（4）按照冷却方式分类，可以分为水冷式发动机和风冷式发动机，水冷式冷却效果好，因而被广泛应用于现代汽车发动机上。（5）按照燃料类型分类，汽车发动机的燃料包括汽油、柴油和天然气等。最通用的是汽油和柴油，因此按照所用燃料可以分为汽油机、柴油机等。（6）按照进气方式分类，可以分为自燃吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压)式发动机（7）按照点火方式分类，可以分为点燃式发动机和压燃式发动机。发动机分类动画任务知识点任务学习2.发动机常用术语

（1）上、下止点，上止点是指活塞离曲轴回转中心的最远位置为上止点，活塞离曲轴回转中心的最近位置为下止点。

（2）活塞行程(S)，上、下止点间的距离称为活塞行程，用S表示。曲轴的回转半径R称为曲柄半径,显然,曲轴每回转一周活塞移动两个活塞行程,对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机,则S=2R。

（3）气缸工作容积(Ｖh)，活塞从上止点运行到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积。

（4）发动机排量(ＶＬ)，发动机所有气缸工作容积的总和称发动机的排量。

（5）燃烧室容积(Ｖｃ)，当活塞位于上止点时,活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间的,容积称为燃烧室容积。发动机常用术语演示动画图1-14发动机的常用术语(a)活塞在上止点位置；(b)活塞在下止点位置任务知识点任务学习2.发动机常用术语

（6）气缸总容积(Ｖａ)，当活塞位于下止点时活塞顶上的整个空间的容积称为气缸总容积,它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和即Ｖａ=Ｖｈ+Ｖｃ（7）压缩比(ε)，气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。（8）曲柄半径，曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。曲轴每回转一周，活塞上、下移动两个活塞行程，通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即S=2R。（9）发动机工作循环，活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气四个工作过程组成的封闭过程。反复地进行这些过程，内燃机才能持续地作功。（10）发动机冲程，往复活塞式内燃机，按其在一个工作循环，活塞往复运动的行程数进行分类，有四冲程发动机和二冲程发动机两种。发动机常用术语演示动画图1-14发动机的常用术语(a)活塞在上止点位置；(b)活塞在下止点位置任务知识点任务学习3.发动机工作原理

在一个工作循环中活塞往复四个行程的发动机称作四冲程发动机，在一个工作循环中活塞往复二个行程的发动机称作二冲程发动机。

四冲程发动机一个工作循环曲轴旋转二圈，发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，在一个活塞行程内只进行其中一个过程，并且活塞行程可分别用四个过程命名。

二冲程发动机一个工作循环曲轴旋转一周，活塞在气缸内上、下往返两个行程，完成一个工作循环即可完成发动机的进气、压缩、做功和排气四个工作过程。任务知识点任务学习（1）四冲程汽油发动机工作原理

进气冲程：活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时排气门关闭，进气门开启。在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气，如图1-15所示。由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为0.075MPa～0.09MPa。进入的混合气经过气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热，温度会升高到340～400K。

四冲程汽油发动机工作原理动画图1-15进气冲程任务知识点任务学习

压缩冲程：进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时，进、排气门均关闭。随着活塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高，混合气进一步均匀混合，压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa～1.2MPa，温度约为600K～800K，如图1-16所示。图1-16压缩冲程任务知识点任务学习

做功冲程：压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3MPa～5MPa，瞬时温度可达2200K～2800K。在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。这时，进、排气门仍旧关闭，如图1-17所示。图1-17做功冲程任务知识点任务学习

排气冲程：排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭，如图1-18所示。由于排气系统存在排气阻力，排气冲程终了时，气缸内压力略高于大气压力，约为0.105MPa～0.115MPa，温度约为900K～1200K。曲轴继续进行旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始下一个新的循环过程。图1-18排气冲程任务知识点任务学习四冲程柴油发动机工作原理动画（2）四冲程柴油发动机工作原理

四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，柴油机采用压燃式，压缩终点自燃着火，如图1-19所示。(a)(b)(c)(d)任务知识点任务学习

进气冲程：柴油机进气行程进入汽缸的工质是纯空气，如图1-19（a）所示。进气过程中由于空气通过进气歧管和进气门时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085MPa～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。

压缩冲程：压缩时活塞从下止点向上止点运动，柴油机压缩冲程有二个功用，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备，二是为气体膨胀作功创造条件，如图1-19（b）所示。压缩冲程中活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，空气的压力和温度也就不断升高，一般压缩终点时的压力为4MPa～8MPa,温度为750K～950K。柴油的自燃温度约为543K～563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，此时喷入气缸的柴油就会自行发火燃烧。

做功冲程：做功冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了，燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度急剧升高，瞬间压力可达6MPa～15MPa，瞬时温度可达1800K～2200K。活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功，如图1-19（c）所示。做功冲程时，随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，在排气阀打开时结束。

排气冲程终了时，，如图1-19（d）所示,气缸内压力略高于大气压力，约为0.105MPa～0.115MPa,残余废气的温度约为850K～960K。曲轴继续进行旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始下一个新的循环过程。任务知识点任务学习（3）二冲程汽油发动机工作原理

在二冲程发动机工作时，指曲轴旋转一周，活塞在气缸内上、下往返两个行程，完成一个工作循环即可完成发动机的进气、压缩、做功和排气四个行程，图1-20所示为二冲程汽油机的工作循环图。

二冲程汽油发动机工作原理动画(a)(b)(c)(d)图1-20单缸二冲程汽油机工作过程(a)压缩；(b)进气；(c)燃烧；(d)排气1—进气孔；2—排气孔；3—扫气孔任务知识点任务学习

第一行程。活塞由曲轴带动从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时(见图1-20(ａ))已进入气缸的新鲜混合气被压缩，当活塞继续上移至上止点时，压缩过程结束；与此同时活塞上行时，其下方曲轴箱内形成一定真空度，当活塞上行到一定位置时，进气孔开启(见图1-20(ｂ))新鲜的混合气被吸入曲轴箱，至此第一行程结束。

第二行程。当活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃被压缩混合气，燃烧形成的高温、高压气体推动活塞下行做功(见图1-20(ｃ))当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压，当活塞继续下行至排气孔开启时(见图1-20(ｄ))燃烧后废气靠自身压力经排气孔排出，紧接着换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸并排除气缸内残余废气，这一过程称换气过程。它将一直延续到下一行程活塞再次关闭换气孔和排气孔时为止，当活塞下行到下止点时，第二行程结束。

由上两个行程可知，第一行程时，活塞上方进行换气、压缩工作活塞下方进行进气工作；第二行程时，活塞上方进行做功、换气工作，活塞下方预压混合气。换气过程跨越两个行程。任务知识点任务学习（4）二冲程柴油发动机工作原理

二冲程柴油机工作循环与汽油机的主要不同之处是，前者进入气缸的是新鲜空气。二冲程柴油机工作示意图如图1-21所示。二冲程柴油机一般带有换气，换气泵的作用是将新鲜空气提高压力后，经气缸外部的空气室和气缸壁(或气缸套)上的一圈进气孔进入气缸内。(a)(b)(c)(d)图1-21单缸二冲程柴油机工作过程(a)换气；(b)压缩；(c)燃烧；(d)排气任务知识点任务学习

第一行程。活塞由下止点向上止点移动，在此前进气孔和排气门均已开启，升压后的新鲜空气进入气缸进行换气(见图1-21(a))。当活塞上移到进、排气门已关闭时，进入气缸的空气开始被压缩(见图1-21(b))当活塞上移至接近上止点时，喷油器向气缸内喷入雾状柴油，并自行着火燃烧(见图1-21(c))。

第二行程。在活塞到达上止点后，着火燃烧的高温高压气体推动活塞下行做功当活塞下行到2/3行程时，排气门开启，废气靠自身压力排出气缸(见图1-21(d))。此时，进气孔开启，进行与二冲程汽油机类似的换气过程。

由上述二冲程汽油机和柴油机的工作循环可知，二冲程发动机没有气门或只有排气门，简化了发动机的结构，因而重量轻、成本低二冲程发动机的进排气过程几乎是完全重叠进行的，所以在换气过程中存在混合气，损失和废气难以排尽的缺点，经济性较差。

此外，二冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴只转一周，当与四冲程发动机转速相等时，其做功次数比四冲程多一倍。因此，当它运转平稳时与同排量四冲程发动机比较，在理论上发出功率应是四冲程发动机的2倍，但由于换气时的混合气损失，实际是1.5～1.6倍。

二冲程汽油机在摩托车上应用较多。二冲程柴油机的换气过程没有燃料损失，经济性比二冲程汽油机要好，多用于对动力机要求功率大、重量轻的轮船上，在一些中型汽车上也有采用。

任务知识点任务学习多缸发动机工作原理动画（5）多缸发动机的工作原理

由前述可知，四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程则是做功的准备行程。因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由膨胀气体的做用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，做功行程时，曲轴的转速比其他三个行程内曲轴转速要大，所以曲轴转速是不均匀的，因而发动机运转就不平稳，工作振动会很大。为了解决这个问题飞轮必须做得具有很大的转动惯量，而这样做将使整个发动机质量和尺寸增加，采用多缸发动机可以补救上述缺点，因此现在汽车基本上不用单缸发动机，用得最多的是四缸、六缸和八缸发动机。

在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述同样的次序进行，但所有气缸的做功行程并不能同时发生，例如四缸发动机，各缸作功冲程间隔角为180°(720°/4)即曲轴每转半周便有一个气缸在做功。对于八缸发动机，各缸做功冲程间隔角为90°(720°/8)即曲轴每转四分之一周便有一个做功行程，气缸数愈多，发动机的工作便愈平稳，但当发动机缸数增多时，一般将使结构复杂，尺寸及质量增加。任务知识点任务学习任务技能点任务技能点1：发动机解体1.准备工作防护：工作服、劳保鞋设备及零部件：工作台、发动机台架工具：扭力扳手，快速扳手，套头一套，接杆一套辅料：清洗剂，无纺布准备工作

发动机解体操作视频任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体2.拆装或测量步骤说明（1）拆卸正时系统1）拆卸凸轮轴正时调节器,取下凸轮轴调节电磁阀任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体2）松开正时链上部盖板螺栓，取下正时链上部盖板任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体3）固定曲轴并松开曲轴皮带轮固定螺栓，拧出螺栓，取下曲轴皮带轮任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体4）松开正时链下部盖板固定螺栓，取下正时链下部盖板任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体5）使用专用工具拆下凸轮轴调节阀任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体6）拆卸轴承桥固定螺栓，取下轴承桥任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体7）拆卸机油泵链条张紧器

任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体8）按压正时链张紧导轨，并用定位销固定正时链张紧器，拆卸张紧器螺栓，取下正时链张紧器任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体9）松开正时链条导轨固定螺栓，取下两个正时链条导轨，取下正时链条任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体10）拆卸平衡轴正时链张紧器,拆卸平衡轴正时链导轨固定螺栓,取下平衡轴正时链张紧导轨，拆卸其余两个平衡轴正时链导轨螺栓，取下剩余两个链条导轨，取下平衡轴正时链条。任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体（2）拆卸油底壳1）将油底壳下部件固定螺栓交叉旋出，取下油底壳下部件任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体2）拆卸挡油板的固定螺栓，取下挡油板任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体3）旋出机油泵固定螺栓，取下机油泵和驱动链条任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体4）按照规定顺序拆卸油底壳上部件固定螺栓，取下油底壳上部件任务实施任务技能点任务技能点1：发动机解体注意事项（1）在分解发动机的过程中要保持发动机台架稳定，不要随意移动，以免造成人身伤害。（2）在拆卸的过程中要使用合适的工具，同时严禁对发动机任何部件进行敲打。任务实施任务拓展信息

轻量化的铝铸件近年来在汽车发动机上也得到了广泛应用。尤其是日本，铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件。铝合金铸件大量应用于发动机缸体、缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、发动机散热器等部件上。另外，铝镁合金、镁合金、钛合金、铝基复合材料等也开始在汽车发动机上得到推广应用。这些新技术都为汽车节能减排、提高效率奠定了良好基础。

发动机轻量化技术途径是通过结构优化和使用轻质材料。

（1）通过拓扑优化分析相关零件结构并进行尺寸优化和形状优化，降低零件重量并同时降低零件成本。

（2）通过不同零件功能组合，进行零件模块化设计，减少零件数量，提高模块通用性。如集成式缸盖

（3）采用先进的轻量化材料技术、加工设备及成型工艺技术实现汽车发动机产品零件的轻量化。

（4）在具体实施的过程中应采取概念设计先行，材料与工艺相辅相成的技术路线。C1-M1-R2任务2

发动机机体组检测与装配知识目标1.能描述发动机机体组的基础结构及工作过程原理。2.理解发动机机体组技术参数和特征。1.能拆卸发动机缸盖2.能测量发动机缸盖表面翘曲情况。3.能目视检查气缸体是否有裂缝、腐蚀，检查油道、水道是否通畅，测量气缸体表面翘曲情况。4.能检查并测量气缸壁，并拆卸气缸体连接件，确定维修内容。技能目标

1.能利用媒体学习资料和信息技术查找信息资料；

2.具有表达沟通、组织管理能力和团队精神；

3.具有独立学习，积累经验，探究新技术的能力。素养目标任务目标1.弘扬爱国精神，增强学生的民族自豪感。2.树立精益求精、一丝不苟的工匠精神。思政目标任务知识点（1）气门盖罩

气门盖罩是容纳气门机构的盖子，是发动机最上部分的密封构件，用来防止润滑油飞溅出来,造成润滑油损耗及污染发动机。阻止外界的灰尘污染气门机构并保持清洁，阻止气门机构运动噪声传出来,降低整机的噪音，如图2-5所示。气缸盖罩结构动画图2-5气门盖罩任务学习（2）气缸盖

气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室；气缸盖上有火花塞安装孔，配气机构部件进排气门座导管孔和进排气通道等。气缸盖内铸有冷却水套，缸盖下端面与缸体上端面向所对应的水套是相通的，利用水的循环来冷却燃烧室壁等高温部分。1）气缸盖有整体式、分体式和单体式三种结构形式。

①整体式缸盖：在多缸发动机中，整列气缸共用一个气缸盖的，则称该气缸盖为整体式汽缸盖。缸径小于110mm的发动机多采用整体式缸盖，整体式缸盖结构紧凑，可以缩短气缸中心距，缺点是刚度小、制造、维修不便，如图2-6所示。任务知识点图2-6整体式缸盖气缸盖罩结构动画任务学习

②分体式缸盖：整列气缸每两缸共用一个缸盖或每三缸共用一个缸盖，则该气缸盖为分体式气缸盖。

缸径大于110mm且小于150mm的发动机多采用分体式缸盖，如图2-7所示。任务知识点图2-7分体式缸盖气缸盖罩结构动画任务学习

③单体式缸盖：多缸发动机，每个气缸一个缸盖，为单体式气缸盖。缸径大于150mm的发动机多采用单体式缸盖。单体式缸盖刚度大、制造修理方便，结构比较复杂，如图2-8所示。任务知识点图2-8单体式缸盖气缸盖罩结构动画任务学习2）根据燃烧室的形状不同又可分为半球形、楔形及盆形。

①半球形燃烧室：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，燃烧速率高，散热少，热效率高。半球形燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，充气效率比较高，虽然配气机构变得比较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用，如图2-9所示。任务知识点图2-9半球形燃烧室气缸盖罩结构动画任务学习

②楔形燃烧室：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，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。楔形燃烧室气门排成一列，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，燃烧速率差一些，如图2-10所示。任务知识点图2-10楔形燃烧室气缸盖罩结构动画任务学习

③盆形燃烧室：盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，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，如图2-11所示。任务知识点图2-11盆形燃烧室气缸盖罩结构动画任务学习（3）气缸衬垫

气缸盖与气缸体之间装有气缸衬垫，其作用是保证气缸盖与气缸体间的密封，防止燃烧室漏气、水套漏水。气缸垫在高温高压和高腐蚀的燃气条件下，应具有足够的强度、耐热、耐腐蚀，具有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以保证密封，主要有金属石棉和金属片两种材质的气缸垫。1）金属石棉气缸垫：金属石棉气缸垫以石棉为基体，在石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮制成。金属—石棉气缸垫一般厚度为1.2-2mm，有很好的弹性和耐热性,能反复使用,但强度较差,厚度和质量也不均匀，如图2-12所示。任务知识点气缸垫结构动画图2-12金属石棉气缸垫任务学习2）金属片气缸垫：就是采用实心金属片制成的气缸垫。金属片气缸垫多用在强化发动机上,这种气缸垫在需要密封的气缸孔和水孔还有油孔周围冲压出一定高度的凸纹,利用凸纹的弹性变形来实现密封，如图2-13所示。优点是强度高，密封效果好，但成本较高。任务知识点图2-13金属片气缸垫气缸垫结构动画任务学习（4）气缸体

气缸机是发动机的主体，它将各个气缸和曲轴箱连成一体，是安装活塞、曲轴以及其他零件和附件的支承骨架，气缸体材质有铸铁和铝合金两种，气缸体上部排列出所有气缸，缸体内镶入气缸套来形成气缸工作表面，缸套周围的空腔相互连通构成水套，下半部分是用来支承曲轴的曲轴箱。1）气缸体按气缸体与油底壳安装平面的位置不同可以分为平底式、龙门式以及隧道式三种。①平底式气缸体：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度的气缸体称为平底式气缸体，如图2-14所示。优点是机体高度小，重量轻，便于加工，曲轴拆装方便。缺点是刚度和强度较差，机体前后端与油底壳之间的密封较复杂。气缸体结构动画任务知识点图2-14平底式气缸体任务学习

②龙门式气缸体：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心的气缸体称为龙门式气缸体，如图2-15所示。优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷，机体前后端与油底壳之间的密封较简单。缺点是刚度和强度较差，机体前后端与油底壳之间的密封较复杂。任务知识点气缸体结构动画图2-15龙门式气缸体任务学习

③隧道式气缸体：隧道式气缸体的曲轴主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入，如图2-16所示。优点是结构紧凑、刚度和强度好。缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便，必须使用滚动轴承，限制了在高速发动机上的使用。任务知识点图2-16隧道式气缸体气缸体结构动画任务学习2）按照气缸排列方式可把气缸体分成直列型、V型、W型、对置式和星型等形式。

①直列型气缸，发动机的各个气缸排成一列，如图2-17所示。优点是稳定、成本低、结构简单、运转平衡性好、体积小稳定性高、低速扭矩特性好、燃料消耗少、尺寸紧凑，应用比较广泛。缺点：

当排气量和汽缸数增加时，发动机的长度将大大增加，一般六缸以下发动机多采用单列式。任务知识点图2-17直列型气缸气缸体结构动画任务学习

②V型气缸体：气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ＜180°，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机，如图2-18所示。V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于6缸以上的发动机。任务知识点图2-18V型气缸气缸体结构动画任务学习

③水平对置式气缸体：气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动，如图2-19所示。使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车

辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，使发动机转速得到很大提升，减少噪音。水平对置气缸体除了结构较为复杂外，还有如机油润滑等问题很难解决。横置的气缸因为重力的原因，会使机油流到底部，使一边气缸得不到充分的润滑，活塞水平放置和其自身重力的作用，往返运行中的顶部和底部与缸套的摩擦程度不一样，使缸套底部会磨损的要多一些。任务知识点图2-19水平对置型气缸气缸体结构动画任务学习

④星型气缸体：星型发动机是气缸环绕曲轴排列的一种往复式内燃机，其活塞通过一根主连杆连接到曲轴上，最上方的活塞连接的连杆即为主连杆，其它活塞的连杆则被称为活节式连杆，它们通过梢孔连接在主连杆中央位置的环上，如图2-20所示。星型发动机可靠性高，重量轻，功率提升潜力大，维修性和生存性也不错，一般星型发动机的汽缸组数是奇数个，飞机在喷气式发动机使用之前，使用此类发动机作为动力。任务知识点图2-20星型气缸气缸体结构动画任务学习3）按照有无汽缸套可分为整体式汽缸和有缸套汽缸。

①整体式气缸：气缸直接镗在气缸体上，如图2-21所示。优点是强度和刚度都好，能承受较大的载荷，缺点是对对材料要求高，成本高。任务知识点图2-21整体式气缸气缸体结构动画任务学习

②有缸套式气缸：可装到气缸体内的单独的圆筒形零件，采用耐磨的优质材料制成.制造成本低，便于修理和更换，气缸体的使用寿命长。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。干式气缸套：干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和气缸

体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm，如图2-22所示。干式气缸套具有整体式气缸的优点，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。任务知识点图2-22干式气缸套气缸体结构动画任务学习

湿式气缸套：湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm，如图2-23所示。湿式气缸套散热良好，冷却均匀，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、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。任务知识点图2-23湿式气缸套气缸体结构动画任务学习（4）油底壳

油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱，如图2-24所示。油底壳的作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，收集和储存发动机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。油底壳内部装有稳油挡板，避免车辆颠簸时造成的油面震荡激溅，有利于润滑油杂质的沉淀，油底壳底部最低处还装有放油螺塞。任务知识点油底壳结构动画图2-24油底壳任务学习任务技能点任务技能点1：汽缸盖拆卸1.准备工作气缸磨损测量操作视频任务实施任务技能点任务技能点1：汽缸盖拆卸2.拆装或测量步骤说明

（1）拆卸凸轮轴

按照下图中1-2-3-4-5-6的顺序拆卸气门室盖螺栓，拆卸螺栓后后取下气门室盖，去除凸轮轴。图2-25拆卸气门室盖螺栓任务实施任务技能点任务技能点1：汽缸盖拆卸（2）拆卸汽缸盖

按照下图中1-2-3-4-5-6的顺序拆卸汽缸盖螺栓，取下缸盖。图2-26拆卸气缸盖螺栓任务实施任务技能点任务技能点1：汽缸盖拆卸注意事项

在拆卸气门室盖螺栓和气缸盖螺栓时，一定要按照维修手册要求的顺序进行操作，避免因受力不均造成气门室损伤及气缸盖变形。任务实施任务技能点任务技能点2：缸盖平面度测量1.准备工作气缸磨损测量操作视频任务实施任务技能点任务技能点2：缸盖平面度测量2.拆装或测量步骤说明

（1）将汽缸盖平放在工作台上，保证汽缸盖不会晃动。

（2）用无纺布清洁刀口尺及厚薄规。

（3）先用高压空气清洁缸盖表面，再用无纺布清洁缸盖表面，如果改改表面有难以清洁的污物，可以先用刮刀刮掉，再用风枪和无纺布清洁。

（4）按照图2-3所示，使用塞尺0.10mm测量片进行测量，判断气缸盖下平面的平面度是否超过极限值。并记录。图2-27缸盖平面度测量任务实施任务技能点任务技能点2：缸盖平面度测量注意事项

（1）在测量过程中刀口尺要压紧，不要随意移动。

（2）再用厚薄规测量时，感觉厚薄规稍有阻力即为测量的厚度。任务实施任务技能点任务技能点3：测量气缸磨损度1.准备工作气缸磨损测量操作视频任务实施任务技能点任务技能点3：测量气缸磨损度2.拆装或测量步骤说明

在进行测量时，测量部位的选择很重要气缸的测量位置如图2-4所示，在气缸体上部距气缸上平面10mm处，气缸中部和气缸下部距缸套下口10mm处的三个截面,按A、B两个方向分别测量气缸的直径。图2-28气缸磨损的检验任务实施任务技能点任务技能点3：测量气缸磨损度(1)气缸圆度的测量1)根据气缸直径的尺寸选择合适的接杆，装入量缸表的下端并使伸缩杆1-2mm的压缩量。2)将量缸表的测杆伸入到气缸中的相应部位，微微摆动表杆，使测杆与气缸中心线垂直，量缸表指示的最小读数即为正确的气缸直径。用量缸表在上部A向测量，旋转表盘使“0”刻度对准大表针，然后将测杆在此截面上旋转90°，此时表针所指刻度与“0”位刻度之差的1/2即为该截面的圆度误差。任务实施任务技能点任务技能点3：测量气缸磨损度（2）气缸圆柱度的测量

用量缸表在上部A向测量并找出正确的直径位置,旋转表盘使“0”刻度对准大表针,然后依次测出其他五个数值,取六个数值中最大差值的1/2作为该气缸的圆柱度误差。（3）气缸磨损尺寸的测量

一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部，测量时，用量缸表在上部A向测量并找出正确气缸直径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大表针。并记住小表针所指位置，取出量缸表，将测杆放置于外径千分尺的两测头之间，旋转外径千分尺的活动测头，使量缸表的大指针指向“0”且小指针指向原来的位置(在气缸中所指示的位置)。此时，外径千分尺的尺寸即为气缸的磨损尺寸。任务实施任务技能点任务技能点3：测量气缸磨损度注意事项

（1）在测量过程手要握住标杆的塑料部分，以免造成测量不准。

（2）在用测量过程中表杆左右摇晃幅度不宜过大，且保持支点侧不要上下移动。

（3）同一平面的测量值要多次测量，取其平均值。任务实施任务拓展信息缸体材料

发动机是由汽缸体和汽缸盖两大部分组成，通过螺栓相互连接起来。

缸体材料应具有足够的强度、良好的浇铸性和切削性，且价格要低，因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁。铸铁有着很多先天的不足，例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等。所以发动机厂商都在寻找更适合的材料，例如密度比铁小的铝。

现在铝合金的缸体使用越来越普遍，因为铝合金缸体重量轻，导热性良好，冷却液的容量可减少。启动后，缸体很快达到工作温度，并且和铝活塞热膨胀系数完全一样，受热后间隙变化小，可减少冲击噪声和机油消耗。而且和铝合金缸盖热膨胀相同，工作可减少冷热冲击所产生的热应力。同样铝也存在着缺点，就是容易和燃烧时产生的水发生化学反应，耐腐性不及铸铁缸体。

缸体材料应具有足够的强度、良好的浇铸性和切削性，且价格要低，因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁。铸铁有着很多先天的不足，例如重量大、散热性差、摩擦系数高等等。所以发动机厂商都在寻找更适合的材料，例如密度比铁小的铝。任务拓展信息

现在铝合金的缸体使用越来越普遍，因为铝合金缸体重量轻，导热性良好，冷却液的容量可减少。启动后，缸体很快达到工作温度，并且和铝活塞热膨胀系数完全一样，受热后间隙变化小，可减少冲击噪声和机油消耗。而且和铝合金缸盖热膨胀相同，工作可减少冷热冲击所产生的热应力。同样铝也存在着缺点，就是容易和燃烧时产生的水发生化学反应，耐腐性不及铸铁缸体。

汽缸与汽缸套水冷式式发动机汽缸有三种结构型式:无缸套、干式缸套、湿式缸套。无缸套汽缸:汽缸筒与缸体制成一体，与活塞接触的内表面没有镶套，多数铸铁缸体汽油机采用这种型式，它结构简单，加工面少，汽缸刚度也较好。C1-M1-R3任务3发动机活塞连杆组检测与装配知识目标1.能描述发动机活塞连杆组的基础结构及工作过程原理，了解常见损伤及掌握检查方法。1.能检查、测量、维修或更换活塞销、活塞销衬套及卡环。2.能检查、测量和更换曲轴连杆，并能检查曲轴连杆和活塞销的配合间隙，确定维修内容。3.能检查、测量、拆装或更换活塞环、活塞和活塞连杆，按照维修手册更换和紧固螺栓。技能目标

1.能利用媒体学习资料和信息技术查找信息资料；

2.具有表达沟通、组织管理能力和团队精神；

3.具有独立学习，积累经验，探究新技术的能力。素养目标任务目标1.引导学生认识到在分析问题时要养成透过现象看本质的良好习惯与意识。2.养成按规矩做事，有条理计划的工作习惯。思政目标任务知识点一、活塞

活塞的功用是与气缸盖共同构成燃烧室，承受气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。当发动机工作时，燃气温度高达2000℃以上，活塞顶部接触燃气。因高温使材料机械性能降低甚至产生高温蠕变，当顶部温度超过370-400℃时，还会产生热裂现象。第一道环槽温度超过200-220℃，就会造成活塞环粘结。进气时，活塞又受到冷的新气冲刷，造成温度不均，引起大的热应力和活塞变形，活塞工作温度高且做往复变速运动，润滑又困难，所以极易磨损。

根据活塞的工作条件，对活塞的要求是有足够的刚度、强度和耐热性，以承受燃气的高温高压，加工精度要求高，保证密封又不增加磨损，尽量降低重量，以减少惯性载荷，润滑性和耐磨性良好，以提高寿命。

铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。活塞的基本结构可分为顶部、头部、裙部三部分，如图3-8所示。活塞结构动画图3-8塞的基本结构任务学习任务知识点(1)活塞顶部

活塞顶部是燃烧室的组成部分，主要有平顶凹顶和凸顶等几种型式，如图3-9所示。具体形状取决于燃烧室的要求，汽油机活塞顶部多为平顶，其优点是加工简单，而且可减少顶部与燃气的接触面积，从而使应力分布均匀。现代高压缩比、多气门发动机为满足燃烧室的要求，也有略微凸起或凹下的形状，以及为了避免活塞与气门碰撞而制成凹坑。柴油机活塞顶部由于燃烧系统的不同，形状有较大的差异，非直喷式的涡流室式或预燃室式燃烧室的活塞顶部基本为平顶或微浅凹坑；而直喷式燃烧室为了混合气形成的需要，一般均有较复杂的形状。

有的活塞顶部打有“←”表示是装配记号，装配时箭头应指向前方。

图3-9活塞顶部形状活塞结构动画任务学习任务知识点(2)活塞头部

活塞头部是活塞环槽以上的部分，其作用是承受气体压力，并将力通过活塞销座、活塞销传给连杆，同时与活塞环一道实现气缸的密封，将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁。活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽，发动机活塞一般有2-3道气环槽和1道油环槽，随着发动机高速化，气环数有减少的趋势。气环槽一般具有同样的宽度，油环槽比气环槽宽度大，且槽底加工有回油孔，油环刮下的润滑油从回油孔回到油底壳。

活塞环槽的宽度和深度略大于活塞环的高度和厚度，以保证发动机工作时活塞环可在环槽内运动，以除去环槽内的积炭和保证密封。这样活塞环槽的磨损常常是影响发动机使用寿命的一个重要因素，特别是第一道环槽温度高，使材料硬度下降，磨损更为严重，为了保护环槽，有的发动机在环槽部位铸入用耐热材料制成的环槽护圈，以提高活塞使用寿命。

活塞结构动画任务学习任务知识点(3)活塞裙部

活塞裙部是油环槽下端以下的部分，其作用是为活塞在气缸内做往复运动导向和承受侧压力。活塞裙部要有一定的长度和足够的面积，以保证可靠的导向和减磨。裙部基本形状为一薄壁圆筒，圆筒完整的称为全裙式。许多高速发动机为了减轻活塞质量，在活塞不受侧向力的两侧，即沿销座孔轴线方向的裙部切去一部分，形成拖板式裙部。这种结构裙部弹性较好，可以减小活塞与气缸的装配间隙，如图3-10所示。活塞裙部的销孔用于安装活塞销，为厚壁圆筒结构。销座孔内接近外端面，处车有安放弹性锁环的锁环槽，锁环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。图3-10活塞裙部形式(a)半拖板式；(b)拖板式活塞结构动画任务学习任务知识点

当活塞工作时，由于机械负荷和热负荷的影响，会使活塞产生变形，在圆周方向，其裙部直径沿活塞销座轴线方向增大，使裙部变成长轴；在活塞销座轴线方向上的椭圆，这是由于气体压力和侧压力的作用。同时，活塞销座附近金属堆积，受热后膨胀量大，使得活塞径向产生了椭圆变形，在高度方向，由于温度分布和质量分布不均匀，则变形量上大下小，为了保证活塞在工作时与气缸壁间保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或引起局部磨损必须在结构上采取各种措施。如图3-11所示。图3-11活塞裙部横截面的变形原因(a)销座热膨胀；(b)挤压变形；(c)弯曲变形；(d)裙部变形活塞结构动画任务学习任务知识点1)冷态下将活塞制成其裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆，轴线方向为上小下大的近似圆锥形，如图3-11所示。2)活塞销座附近的裙部外表面制成0.5-1.0mm的凹陷。3)在活塞裙部受侧压力小的一侧开“П”形槽或“Τ”形槽，如图3-12所示，其中横槽称绝热槽，可减少从活塞头部向裙部的传热，使裙部膨胀量减少，纵槽称膨胀槽。使裙部具有弹性，这样冷态下的间隙可减小，热态下又因切槽的补偿作用，使活塞不致卡死在气缸中。

图3-11活塞头部形状图3-12活塞裙部开绝热－膨胀槽活塞结构动画任务学习任务知识点4）采用双金属活塞，即在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量，根据结构和作用原理不同，双金属活塞可分为恒范钢片式、自动调节式和筒形钢片式等几种，如图3-13所示。图3-13双金属活塞的形状(a)恒范钢片式活塞；(b)自动调节式活塞；(c)筒形钢片式活塞活塞结构动画任务学习二、油环

活塞环有气环和油环两种，气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止高温、高压的燃气漏入曲轴箱；同时将活塞顶部的热量传导到气缸壁，再由冷却液或空气带走，一般发动机的每个活塞上装有2-3道气环。气环为一带有切口的弹性片状圆环。在自由状态下，气环的外径略大于气缸的直径，当环装入气缸后，产生弹力使环压紧在气缸壁上，其切口具有一定的间隙。其结构如图3-14所示。任务知识点图3-14活塞环的类型活塞环结构动画任务学习

油环用来刮除气缸壁上多余的润滑油，并在气缸壁上布上一层均匀的油膜。通常发动机上有1-2道油环。

油环有两种结构形式:整体式和组合式，如图3-15所示。任务知识点图3-15油环的类型活塞环结构动画任务学习

整体式油环外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或缝隙。组合油环由上、下刮片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成，这种油环片很薄，对气缸壁的比压大，刮油作用强；且质量小，回油通道大。组合油环在高速发动机上得到广泛应用。

无论活塞上行或下行，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。油环的刮油作用如图3-16所示。任务知识点图3-16油环的刮油活塞环结构动画任务学习

发动机工作时，活塞、活塞环等机件都会发生热膨胀。为保证气缸密封性，防止环卡死在气缸内或胀死于环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙，如图3-17所示。任务知识点

图3-17活塞环的间隙1—气缸；2—活塞环；3—活塞△１—端隙；△２—侧隙；△３—背隙活塞环结构动画任务学习

端隙△１又称为开口间隙，是活塞环在冷态下装入气缸后，该环在上止点时环的两端头的间隙。间隙大小一般在0.25-0.50mm之间。

侧隙△２又称为边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙，第一环因工作温度高，间隙较大，一般为0.04-0.10mm，其他环一般为0.03-0.07mm，油环侧隙较气环小。

背隙△３是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，间隙大小一般为0.50-1.00mm之间，油环背隙较气环大，以增大存油间隙，利于减压泄油。任务知识点活塞环结构动画任务学习(1)气环的密封原理图

活塞环在自由状态下不是圆环形，其外形尺寸比气缸内径大。因此在它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力F１而紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，使燃气不能通过环与气缸接触面的间隙。活塞环在燃气压力作用下，压紧在环槽的下端面上，形成第二密封面，于是燃气绕流到环的背面，并发生膨胀，其压力降低。同时，燃掘压力对环背的作用力F２使环更紧地贴在气缸壁上，形成对第一密封面的第二次密封，如图3-18所示。任务知识点气环密封原理动画图3-18气环的密封面任务学习

当燃气从第一道气环的切口漏到第二道气环的上平面时，压力已有所降低，又把这道气环压贴在第二环槽的下端面上。于是，燃气又绕流到这个环的背面，再发生膨胀，其压力又进一步降低。如此下去，从最后一道气环漏出来的燃气，其压力和流速已大大减小，因而漏气量也就很少

了为减少气体泄漏，将活塞环装入气缸时，各道环的开口应相互错开。如有三道环，则各道环开口应沿圆周成120°夹角；如有四道环，则第一、二道互错180°，第二、三道互错90°，第三、四道互错180°形成迷宫式的路线，增大漏气阻力，减少漏气量。任务知识点气环密封原理动画任务学习

为此，多在结构上采取如下措施:即尽量减小环的质量，气环采取特，殊断面形状，油环下设减压腔，气环下面的油环加衬簧或用组合式油环等方式。(3)气环的断面形状

为了提高压强和密封、加速磨合、减小泵油和改善润滑(布油和刮油)，除合理选择材料及加工工艺外，在构造上出现了许多不同断面形状的气环，常见的有如图3-20所示的几种。任务知识点气环泵油原理动画

图3-20气环的断面形状(a)矩形环；(b)锥形环；(c)梯形环；(d)桶面环；(e)扭曲环；(f)扭曲环任务学习

矩形环结构简单,制造方便,且与缸壁接触面积大,有利于活塞头部的散热。

锥形环的锥角一般为30′-60′，这种活塞环只能按图示方向安装(环上多有标记)，由于它与缸壁是线接触，单位压力大，有利于密封和磨合；随着磨合里程的增加，接触也逐渐增大，最后便成为普通的矩形环。另外，这种环在活塞下行时有刮油作用，上行时有布油作用，并且可形成楔形油膜而改善润滑，锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。由于锥角很小不易识别，为避免装错，在环端上侧面标有记号(向上或TOP)等。

扭曲环是将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。为了减少开口处的漏气量，外圆下方切口的环在离开口3-5mm内仍保持原矩形断面，当活塞环装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。扭曲后的环面与锥形环相似，与缸壁也是线接触，有利于密封和走合；能刮油、布油和形成楔形油膜。由于减少了环在环槽内的上下移动量，从而减小了泵油作用，并减小了冲击力，使磨损减轻。做功行程作用于环上侧及背面的燃烧压力，足以使环不再扭曲。两个密封，面达到完整接触，既有利于散热，也使单位压力不致过大。目前被广泛地应用于第2道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上外切口朝下，不能装反。任务知识点气环泵油原理动画任务学习

梯形环用在某些热负荷较大的柴油机，第一道环容易因结胶而粘结在环槽内失去作用，因而采用了梯形环。这种环当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙△２和背隙△３将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出，避免了上述故障。另外，当发动机停转，活塞冷却时，其径向收缩会加大

△２，起抵消轴向收缩而减小△２的作用，使活塞环不会滞住，这对冷车启动有利。半梯形环除上述作用外，还具有内切口扭曲环的特。

桶形环是近几年来出现的一种新结构环，其特点是活塞环的外圆面为凸圆弧形。当桶形环上下移动时，均能与气缸形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，从而使磨损大为减少环面与缸壁是圆弧接触，能很好地适应活塞的摆动，避免了棱角负荷，接触面积小，有利于密封。随着发动机的高压缩比、高速、大功率和短行程的发展，气环趋于轻而窄，其优点是:面窄摩擦热小，不易拉毛，质轻而不易产生跳动和颤振，可减小活塞的环带部尺寸。从而减小活塞高度，使活塞质量减小。任务知识点气环泵油原理动画任务学习3.活塞销

活塞销的功用是连接活塞和连杆，将活塞承受的气体作用力传给连杆。

活塞销承受着很大的周期性的冲击载荷。为此，要求活塞销要有足够的强度和刚度，特别是刚度

最为重要，另外要求尽量的轻，以减小运动质量的惯性力。由于销、销座和连杆小头的润滑靠飞溅油雾润滑，润滑条件很差，因此要求销的表面耐磨。

活塞销的结构形状有三种:圆柱形、组合形、两段截锥形，如图3-21所示。任务知识点活塞销结构动画图3-21活塞销的形状任务学习

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，两端应力较小。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。

活塞销与活塞销座的连接形式有全浮式和半浮式两种，如图3-22所示。任务知识点图3-22活塞销的连接方式活塞销结构动画任务学习(1)全浮式活塞销

活塞销与活塞销座的连接大多采用全浮式连接，即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。在采用铝活塞时，由于销座的热膨胀量大于钢质活塞销，为了保证工作热状态下销与销座的正常工作(0.01-0.02mm),在冷态装配时,销与销座孔采用过渡配合.在装配时应把活塞放在70-80℃的油中加热,然后把销用手轻推入销孔中。为了防止活塞销轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销座孔两端用卡环嵌在销座环槽中加以轴向定位。(2)半浮式活塞销

半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处中，一处固定，一处浮动。其中大多采用活塞销与连杆小头固定的方式，即加热连杆小头后，将销压入为过盈配合，销与座孔间有一定装配间隙。这种连接方式是销座孔内无卡簧，小头处无衬套，省去了衬套的作业内容，适用于轻型高速发动机。任务知识点活塞销结构动画任务学习4.连杆组

连杆组的作用是将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动对外输出转矩。连杆组件包括连杆、连杆盖、连杆轴承、连杆螺栓等，如图3-23所示。连杆和连杆盖统称为连杆。任务知识点

连杆组结构动画图3-23连杆组任务学习

连杆由小头、杆身、大头三部分组成：连杆小头与活塞销连接，采用全浮式连接时，小头孔中有减磨的青铜衬套。小头和衬套上钻有集油槽，用来收集飞溅到的润滑油进行润滑，有些发动机连杆小头采用压力润滑，则在连杆杆身内钻有纵向油道。

连杆杆身制成“工”字形断面，以求在强度和刚度足够的前提下减小质量。

连杆大头与曲轴的连杆轴颈连接，为便于安装，连杆大头一般做成剖分式，被分开的部分称做连杆盖，用连杆螺栓紧固在连杆大头上。

连杆大头的切口形式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，由于平切口连杆的大端具有较大的刚度，轴承孔受力变形小且制造费用低，汽油机大都采用这种结构。柴油机连杆受力较大，尺寸往往超过气缸直径，为使连杆大头能通过气缸且拆装方便，一般采用斜切口。任务知识点

连杆组结构动画任务学习

连杆大头与连杆盖必须定位。平切口的定位是利用连杆螺栓上精加工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。斜切口连杆的大头剖分面与连杆轴线成30°-60°的夹角，在工作中受到惯性力的拉伸，在切口方向有一个较大的横向分力，必须采用可靠的定位措施。斜切口连杆的常用定位有止口定位、套筒定位和锯齿定位三种，如图3-24所示。任务知识点

图3-24连杆大头定位方式(a)连杆螺栓定位；(b)锯齿形定位；(c)套或销定位；(d)止口定位

连杆组结构动画任务学习（1）止口定位

优点是工艺简单，成本低，但不能防止大头盖止口向外变形。连杆体止口向内变形，这种盖与体都是单向定位，定位不可靠，止口因加工误差或拆装变形对大头孔影响较大，且大头横向尺寸较大，不紧凑。（2）套筒定位

连杆体的孔和连杆盖的孔分别加工，然后压配一个刚度大且剪切强度高的短套筒。这样，拆装大头盖十分方便，其缺点是套筒孔的加工要求高，当孔距不够准确时会出现过定位而引起大头孔严重失圆。另外，大头横向尺寸也较大。（3）锯齿形定位

优点是锯齿接触面积大，贴合紧密，定位可靠，结构紧凑，对节距公差要求较严。但采用拉削工艺能较好的满足要求，故这种定位在某些柴油机中常被采用。任务知识点

连杆组结构动画任务学习

在轿车发动机中，斜切口连杆应用很少，一般都采用尺寸紧凑的平切口形式。V形发动机由于左右两缸的连杆装在同一个曲柄销上，故其结构随安装布置而不同。V形发动机的连杆布置有如下三种形式:并列连杆布置形式、主副连杆布置形式、叉形连杆布置形式，如图3-25所示。并列连杆布置形式

两个相同的连杆一前一后并列地安装在同一个连杆轴颈上，这种连杆可以通用，结构与单列式发动机的连杆相同，只是大头宽度一般要稍小一些。但因左右气缸要在轴向错开一段距离，致使发动机的长度增加，曲轴的长度增加，刚度降低。

（2)主副连杆布置形式

它是在左右两列气缸中，一列气缸采用主连杆，其大头直接安装在连杆轴颈的全长上；另一列气缸采用副连杆，其大头与主连杆大头(或连杆盖)上的两个凸耳用销铰链连接。这种结构的连杆在同一个平面上运动，故气缸中心线位于一平面内，发动机长度不增加，缺点是连杆不能互换。任务知识点

连杆组结构动画任务学习（3)叉形连杆布置形式

左右两列气缸的对应两个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连杆的厚度较小的片形大头两端。这种布置的优点是两列气缸中的活塞连杆组的运动规律相同，左右对应的两气缸轴心线不需要在曲轴轴向上错位，其缺点是叉形连杆大头结构和制造较复杂，大头的刚度也不高。任务知识点图3-25V形发动机的连杆布置形式(a)并列连杆；(b)主副连杆；(c)叉形连杆

连杆组结构动画任务学习

连杆螺栓一般采用韧性较好的优质碳素钢或优质合金钢制成,并经过热处理。连杆螺栓装配时要按规定的扭紧力矩上紧，使螺栓具有足够的预紧力以保证连杆轴瓦与大头孔良好的贴合。保证连杆体与连杆盖之间有足够的压紧力，扭紧力矩过小，连杆剖分面处易产生缝隙，使连杆螺栓受到很大附加拉力而造成疲劳断裂。反之，扭紧力矩过大，超过了螺栓材料的屈服极限，会造成螺栓变形甚至断裂。为此安装连杆螺栓时，应当用扭力，扳手将两个螺栓分2-3次交替均匀地拧紧至规定力矩。

连杆轴承也称连杆轴瓦(俗称小瓦)装在连杆大头内，用于保护连杆轴颈和连杆大头孔。由于其工作时承受较大的交变载荷，且润滑困难，要求它具有足够的强度、良好的减磨性和耐腐蚀性。任务知识点

连杆组结构动画任务学习

连杆轴承由钢背和减磨层组成，为两半分开形式。钢背由厚1-3mm的低碳钢制成，是轴承的基体，减摩层是由浇铸在钢背内圆上厚为0.3-0.7mm的薄层减磨合金制成。减磨合金具有保持油膜，减少摩擦阻力和易于磨合的作用，连杆轴承如图3-26所示。任务知识点图3-26

连杆轴承

连杆组结构动画任务学习任务技能点任务技能点1：活塞连杆拆卸1.准备工作任务实施

活塞连杆拆卸操作视频任务技能点任务技能点1：活塞连杆拆卸2.拆装或测量步骤说明

活塞连杆拆卸（以一缸活塞连杆位列介绍拆卸步骤）

（1）转动曲轴，将一缸活塞处于下止点位置任务实施任务技能点任务技能点1：活塞连杆拆卸（2）拆卸连杆螺栓任务实施任务技能点任务技能点1：活塞连杆拆卸

（3）取下连杆轴承盖，并用橡胶锤把手向下推连杆的螺栓部位，同时用另一只手在下面接住活塞连杆，以免掉落损坏。任务实施任务技能点任务技能点1：活塞连杆拆卸注意事项

（1）在拆卸过程中，要保持发动机台架稳定，不要随意移动。

（2）去除的轴承盖及轴承应按顺序放好。

（3）在推出连杆时，一定不要顶到连杆瓦上，更不能用金属材质的工具顶连杆，以免造成连杆瓦及连杆接触面的损坏。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查1.准备工作任务实施

活塞的检查操作视频任务技能点任务技能点2：活塞的检查2.拆装或测量步骤说明

（1）端隙测量端隙是指将活塞环置于镗磨好的气缸内时，在环的开口处呈现的间隙。具体测量方法如下：1）清洁缸筒和活塞环表面，用活塞顶部将活塞环垂直推入气缸。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查2）用活塞顶部将其推平，具体位置在离气缸顶面大约15毫米处。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查3）选用量程合适的厚薄规测量并记录数值；标准数值一般为：0.2到0.4毫米，磨损极限为0.8毫米。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查（2）侧隙测量：侧隙是指活塞环在环槽内上下的间隙，具体测量方法如下：1)清洁活塞环槽和活塞环表面。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查2)将活塞环安装在活塞环槽内。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查3）选用量程合适的厚薄规测量并记录；标准数值一般为0.02到0.07毫米，磨损极限为0.15毫米任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查（3）背隙测量：背隙是指活塞装入气缸后，活塞环背面与环槽底之间的间隙。具体测量方法如下：1）清洁活塞环槽。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查2）选用游标卡尺，清洁并校零。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查3）测量环槽深度，读取数值并记录。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查4）测量活塞环宽度，读取数值并记录。5）背隙的计算：背隙约等于活塞环槽深和活塞环宽度之差，标准数值一般为0.5到1毫米。任务实施任务技能点任务技能点2：活塞的检查注意事项（1）在测量过程中塞尺的选择及测量方法很重要，对测量出的数值影响很大，应熟练掌握塞尺的使用方法。（2）活塞环是由特殊材质制成，在测量活塞环时应保持稳定，不要对活塞环造成划伤，更不能掉落活塞环。任务实施任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配1.准备工作任务实施

活塞与活塞环装配操作视频任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配2.拆装或测量步骤说明（1）将弹性衬环打开，将其安装在刮油环的环槽内，然后将衬环端部完全对接。任务实施任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配

（2）在衬环端部完全对接的状态下，使用活塞环安装钳将钢带环安装到刮油环的环槽内，然后调整其位置，使其位于弹性衬环的外表面，并将其开口与弹性衬环相互错开。任务实施任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配

（3）使用活塞环钳安装第二道气环，注意要把有字母的一面向上，开口要求与下部的钢带环开口错开120度。任务实施任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配

（4）使用活塞环钳安装第一道气环,注意也要把有字母的一面向上，开口要求与下部第二道气环的开口错开120度。任务实施任务技能点任务技能点3：活塞与活塞环的装配注意事项

（1）在装配过程中，应选择使用专用的安装工具，以免对活塞环造成损坏。

（2）再安装活塞环时，不要上下扭动活塞环，以免造成损坏。

（3）注意安装工具，在安装过程中不要造成对活塞的损坏。任务实施任务技能点1.准备工作任务技能点4：活塞连杆安装任务实施

活塞连杆装配操作视频任务技能点2.拆装或测量步骤说明

活塞连杆安装

（1）将发动机一缸的连杆轴颈转到下止点位置任务技能点4：活塞连杆安装任务实施任务技能点（2）拆下连杆轴承盖，将连杆上轴瓦安装于连杆大头任务技能点4：活塞连杆安装任务实施任务技能点（3）使用夹具收紧活塞环任务技能点4：活塞连杆安装任务实施任务技能点（4）根据连杆上的标记和活塞上的标记，将活塞连杆从气