汽车发动机构造与维修

汽车发动机构造与维修项目一五、知识拓展四、发动机基本理论三、内燃机的名称与型号编制二、四冲程发动机的工作原理一、发动机的总体构造及基本术语项目一

发动机的总体结构一、发动机的总体构造及基本术语发动机又称为热力机。在绝大多数车上，安装在车辆前部、乘客舱前面，如图所示。还有一种，使用最少，是在车辆后部。1．发动机分类

按所用燃料不同，发动机可分为汽油发动机（简称汽油机）和柴油发动机（简称柴油机）。

除此之外，发动机还可分为点燃式与压燃式发动机、化油器式与喷射式发动机、单缸与多缸发动机、水冷式与风冷式发动机、四冲程与二冲程发动机、双气门与多气门发动机、顶置式气门与侧置式气门发动机、单排直列与V形排列式发动机等。2．发动机的总体构造

汽油机通常由两大机构和五大系统组成，柴油机通常由两大机构和四大系统组成。下图所示为国产（桑塔纳、奥迪）轿车发动机的构造。1—曲轴；2—曲轴轴承盖；3—曲轴前端封油挡板；4—曲轴正时齿轮；5—压缩机皮带；6—调整垫片；7—正时齿轮拧紧螺栓；8—压紧盖；9—压缩机曲轴皮带轮；10—水泵、电机曲轴皮带轮；11—正时齿轮下罩盖；12—压缩机支架；13—中间轴正时齿轮；14—中间轴；15—正时皮带；16—阀芯轮张紧机构；17—气缸体；18—正时齿轮上罩盖；19—凸轮轴正时齿轮；20—凸轮轴前端油封；21—凸轮轴罩盖；22—机油加油口盖；23—凸轮轴机油挡油板；24—凸轮轴轴承盖；25—排气门；26—气门弹簧；27—进气门；28—液压挺杆总成；29—凸轮轴；30—气缸密封片；31—气缸盖；32—火花塞；33—活塞销；34—曲轴后端封油挡板；35—飞轮齿环；36—油底壳；37—活塞；38—轴标尺；39—连杆总成；40—机油滤清器；41—中间轴轴瓦；42—放油螺塞；43—曲轴主轴瓦下图所示为德国道依茨公司生产的BF8L413F型八缸、风冷、增压、四冲程柴油机纵、横剖面图。（1）曲柄连杆机构

包括气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等机件，是发动机借以产生动力，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构，如图所示。（2）配气机构

主要由进气门、排气门、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮或时规链（带）等组成，其作用是将足量的新鲜气体充入气缸并及时地从气缸排除废气，如图所示。（3）燃料供给系统

如图所示，汽油直接喷射式汽油机的燃料供给系统包括汽油箱，汽油泵，汽油滤清器，汽油压力调节器，喷油器，空气滤清器，空气流量计，水温、进气温度、曲轴位置、节气门开度、车速、爆震等传感器，电控单元（ECU），各种执行器，进排气歧管，排气消声器等部件；柴油机燃料供给系统由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、空气滤清器、进排气歧管、排气消声器等组成。（4）润滑系

包括机油泵、集滤器、润滑油道、机油滤清器、油底壳等机件，其作用是减小摩擦，降低机件磨损，并部分冷却摩擦零件，清洗摩擦表面，如图所示。（5）冷却系

发动机的冷却系分为风冷式冷却系和水冷式冷却系两种。风冷式冷却系主要由风扇、散热片等组成；水冷式冷却系则包括散热器、风扇、水泵、水套等机件。冷却系的作用是将多余的热量散发到大气中，使发动机始终处于正常的工作温度，如图所示。（6）点火系

只有汽油机才有点火系，主要由电源、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是在压缩冲程接近结束时产生高压电火花点燃混合气，如图所示。1—点火钥匙；2—点火开关；3—火花塞；4—点火线圈；5—低压线连接器；

6—高压电线；7—分电器转子；8—分电器盖；9—触发轮；10—点火信号传感器；11—分电器轴；12—点火控制器；13—蓄电池（7）起动系

起动系主要由起动机及附属装置组成，其作用是在任何温度下都能使静止的发动机起动并转入自行运转，如图所示。3．发动机的常用术语发动机的常用术语如图所示。活塞顶距离曲轴中心最远的位置称为上止点。活塞顶距离曲轴中心最近的位置称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，用S表示，若曲柄半径为R，则（1）上、下止点与活塞行程（2）气缸容积①燃烧室容积Vc。活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间称为燃烧室容积。②气缸工作容积Vh。活塞从上止点运动到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积，即式中：D——气缸直径，mm；S——活塞行程，mm。③发动机工作容积。多缸发动机各缸工作容积的总和称为发动机工作容积或发动机排量，用VL表示。若发动机的气缸数为i，则④气缸总容积Va。活塞位于下止点时，活塞上方的整个空间称为气缸总容积，用Va表示。气缸总容积等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即（3）压缩比ε

气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用ε表示，即ε表示活塞从下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度，也表示缸内气体膨胀时体积变化的倍数。各种不同类型发动机对压缩比的要求各不相同，柴油机的压缩比较高（ε=16～22），汽油机则较低（ε=

6～9，轿车ε=

9～11）。二、四冲程发动机的工作原理

发动机每个气缸内每产生一次动力，都要经过进气、压缩、做功和排气四个工作过程。这四个工作过程称为发动机的一个工作循环。发动机的一个工作循环如果是在曲轴旋转两周（720°），活塞在气缸内上、下运动共四个活塞行程内完成的，则称为四冲程发动机。发动机的一个工作循环若在曲轴旋转一周（360°），活塞在气缸内上、下运动共二个活塞行程内完成的，则称为二冲程发动机。现代汽车大都采用四冲程发动机。1．四冲程汽油机的工作原理单缸四冲程汽油机气体进入气缸燃烧产生动力，其具体工作过程如图所示。（a）进气冲程

（b）压缩冲程

（c）做功冲程

（d）排气冲程下图为四冲程汽油机示功图。V—气缸容积；P—气缸气体压力；Vc—燃烧室容积；Vh—气缸工作容积；Va—气缸总容积；RA—进气冲程；AC—压缩冲程；CZ—燃烧过程；ZB—膨胀做功冲程；BR—排气冲程

单缸四冲程汽油机工作时，曲轴转角、活塞运动、气门状态、气缸内的温度和压力等情况如表所示。2．四冲程柴油机的简单工作原理

四冲程柴油机每个工作循环也是由进气、压缩、做功和排气四个行程完成的。由于使用燃料性质不同，其可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。图为单缸四冲程柴油机工作循环示意图。

（a）进气行程

（b）压缩行程

（c）做功行程

（d）排气行程图为四冲程柴油机示功图。V—气缸容积；P—气缸气体压力；Vc—燃烧室容积；Vh—气缸工作容积；Va—气缸总容积；RA—进气冲程；AC—压缩冲程；CZ—燃烧过程；ZB—膨胀做功冲程；BR—排气冲程3．四冲程发动机的工作特点

①四冲程发动机的一个工作循环，曲轴转两圈（即转过720°），每一个冲程曲轴转半圈（即转过180°），进气冲程时进气门开启，排气冲程时排气门开启，其余两个冲程进、排气门均关闭。

②发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩冲程，着火燃烧完成做功冲程后，依靠曲轴和飞轮储存的能量便可自行完成以后的冲程，此后的工作循环发动机无须外力即可自行完成。

③发动机在换气过程中若能做到进气充分、排气彻底，即可提高充气系数，增大发动机发出的功率。

④单缸四冲程发动机只有做功冲程产生动力，其他三个冲程都消耗动力，但不可或缺地为做功冲程做准备。因此，单缸发动机的工作很不平稳，为提高发动机转速的均匀性，一般在单缸发动机的曲轴上安装一个质量和尺寸均较大的飞轮，或采用多缸发动机。4．四冲程汽油机和柴油机的不同之处

①汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长；柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分做功行程，时间较短。

②汽油机可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是在高温高压下自燃，所以汽油机又称点燃式发动机，柴油机又称压燃式发动机。三、内燃机的名称与型号编制1．内燃机的名称

根据国家标准（GB/T725—2008）规定，国产内燃机产品名称由所采用的燃料命名，其型号由阿拉伯数字和汉语拼音组成，分为以下四个部分。

首部：为制造厂根据需要自选相应的字母表示，经主管部门或由部门主管标准机构核准机构核准的产品系列符号和换代标志符号。

中部：由缸数符号、气缸排列形式符号、冲程符号和缸径符号组成。

后部：用字母表示结构特征和用途特征的符号。

尾部：为区分符号，同系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。内燃机产品型号的排列顺序及符号代表的意义如图所示。2．型号编制示例（1）柴油机12V135ZG表示12缸、V形、四冲程、缸径为135mm、水冷式增压、工程机械用发动机。（2）汽油机

①462Q表示四缸、四冲程、缸径为62mm、水冷式、汽车用发动机。

②EQ6100Q-1表示六缸、四冲程、缸径为100mm、水冷式、EQ6100Q的第一种变形产品、汽车用发动机。四、发动机基本理论1．发动机的性能指标发动机的性能指标包括指示性能指标、有效性能指标、标定性能指标。（1）指示性能指标

指示性能指标是指以可燃混合气（工质）对活塞做功为基础建立的指标，常用指示功和指示热效率表示，是用以评定发动机工作循环优劣的指标。①指示功Wi。②循环热效率ηi。热能转换的百分率称为发动机实际循环的热效率或指示热效率，即式中：Wi——发动机工作循环的指示功，kJ；Q——为得到指示功所消耗燃料的热量，kJ。（2）有效性能指标

发动机的有效性能指标是以发动机曲轴输出的净功率建立的指标，同时综合反映了发动机的工作情况，对描述发动机的性能特点，比较、检测发动机性能等有着重要的指导意义。①有效功率Pe。②有效转矩Me。有效转矩Me、有效功率Pe、转速n三者的关系为式中：Me——有效转矩，N·m；Pe——有效功率，kW；n——发动机转速，r/min。

③平均有效压力pe。发动机在单位气缸容积中所做的有效功称为有效压力pe。平均有效压力为式中：pe——平均有效压力，kPa；τ——发动机冲程数；Pe——有效功率，kW；i——气缸数；vh——气缸工作容积，m3；n——发动机转速，r/min。

④有效燃油消耗率ge。单位有效功的燃油消耗量称为有效燃油消耗率或有效耗油率，用ge表示，即式中：GT——发动机单位时间内的实际耗油量，kg/h；Pe——发动机的有效功率，kW。

发动机燃油消耗率越低，经济性越好。汽油发动机和柴油发动机特性曲线如图所示。（a）汽油发动机特性曲线

（b）柴油发动机特性曲线（3）标定性能指标

发动机铭牌上标示的有效功率、有效转矩、有效燃油消耗率等性能指标即为标定指标。铭牌上所给出的有效功率和有效转矩都是最大值，有效燃油消耗率则为最小值。

在标定发动机的有效功率时，考虑到发动机运用场合，通常给出两种或两种以上的标定功率，如15min功率、1h功率、12h功率及24h功率等，分别表示发动机连续工作15min、1h、12h和24h允许发动机发出的最大功率。

国家有关标准规定，在标定有效功率和有效转矩时，应同时注明相应转速。2．充气系数

在一个工作循环中，实际充入气缸的空气质量ΔG与大气状态下气缸工作容积内能够充入的空气质量ΔG0之比称为充气系数，用ηv表示，即充气系数ηv恒小于1。（2）提高充气系数的措施

除了在结构上有合理的气道形状与尺寸、合理的进排气歧管配置、适宜的配气相位以及采用多气门外，在使用过程中还应注意定期清洗空气滤清器，以减小进气系统的阻力；定期检查调整配气相位，消除因配气机构零件磨损导致的配气相位变化，从而提高充气系数。（1）充气系数3．燃烧过程（1）混合气的浓度

混合气的浓度通常用空燃比和过量空气系数表示。

空燃比是指混合气中所含空气质量（单位为kg）与燃料质量（单位为kg）之比，用R表示，即

过量空气系数是指在燃烧过程中实际供给的空气质量（单位为kg）与理论上燃料完全燃烧时所需要的空气质量（单位为kg）之比，用α表示，即（2）燃烧过程①汽油机的正常燃烧过程。

如图所示，汽油机的正常燃烧过程分为诱导期、速燃期、补燃期三个明显不同的阶段。I—着火延迟期；Ⅱ—速燃期；Ⅲ—补燃期1—开始点火；2—形成火焰中心；3—最高压力点②汽油机的不正常燃烧。汽油机的不正常燃烧包括爆震燃烧和表面点火。a．爆震燃烧。

爆震燃烧是指火焰还未达到燃烧室的末端前，末端的部分未燃混合气受已燃混合气的强烈压缩和热辐射作用，其温度、压力都急剧升高，火焰前锋到达前，未燃混合气已达到其自燃温度，自行着火燃烧，形成新的、多个自发的火焰中心b．表面点火。

由燃烧室内部局部机件过热或高温积炭点燃混合气的燃烧现象称为表面点火。c．使用因素对燃烧过程的影响。点火提前角对燃烧过程的影响。

点火提前角过大，将导致缸内压力升高过快，压缩冲程消耗的功率过多，有效功率下降，爆震燃烧的可能性增大；点火提前角过小，将导致燃烧过程的最高压力下降，膨胀过程的热损失增多，排气温度过高，机体过热。转速对燃烧过程的影响。

发动机转速越高，进气系统的流速越快，压缩冲程活塞的挤气作用、气体的涡流作用越强，混合气混合越均匀；同时，转速越高，燃烧速率越高，燃烧过程缩短，爆震燃烧的可能性越小。但转速增加，燃烧过程中曲轴转角将相应增加，点火提前角也相应增大。负荷对燃烧过程的影响。

发动机在小负荷运行时，油门（节气门）开度小，进气量少，气缸内残余废气比例较大，燃烧速度和最高压力相对较低，爆震燃烧可能性小。但燃烧速度变缓，燃烧过程将有所延长，点火提前角会相应增大转速和负荷对燃烧过程的影响如表所示。（3）发动机的排放

发动机的排放是指从废气管中排出的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、碳烟和微粒（PM）等有害气体，它们都是发动机在燃烧做功过程中产生的。

为了抑制这些有害气体和颗粒的产生，促使汽车生产厂家改进产品，欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。其中，欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准，目前国产新车都会标明发动机废气排放要达到的标准。我国从2007年1月1日起执行国Ⅲ排放标准，2010年1月1日起执行国Ⅳ排放标准，2012年1月1日执行国Ⅴ排放标准。五、知识拓展1．发动机零部件的清洗

发动机完全解体后，应进行零件的清洗，包括清除积炭、油污，可用铜丝刷与清洗剂刷洗积炭、油污，也可将零件置于碱溶液中加热至70～80℃，浸煮10～15min，取出后用清水冲洗干净，再用压缩空气吹干。发动机零部件清洗注意事项如下：①先擦洗干净的部件，后擦洗脏的部件。

②擦洗过程中不要将主轴瓦、连杆轴瓦搞乱，注意检查部件外观是否有损伤，做好记录。③清洗后的部件一定要擦干净，摆放整齐。2．发动机常用修理方法（1）机械加工修复法

金属零件表面的切削加工称为机械加工。机械加工包括通用机床的车、铣、刨、磨等加工工艺，也包括钳口操作的锯、镶、钻、铰、刮削和研磨等手工加工工艺。机械加工是汽车修理中最重要、最常用的加工方法。（2）焊修

零件焊修是依靠电弧或气体火焰的热量，将焊丝的金属熔化，焊在零件上，以填补零件磨损（堆焊）和恢复零件完整（焊补）的加工方法。（3）刷镀

电刷镀用棉花和团状纤维浸透清洗液和电液，直接在工件与极棒之间接通电源，与电解液构成回路，使电解液中的金属离子电析到被镀工件表面上，被镀工件不断旋转而使镀层均匀，如图所示。1—电源；2—开关；3—电刷棒；4—团状纤维；5—电解液；6—工件；7—液盘（4）胶粘法

采用胶粘修复工件的特点是：工艺简单，设备少，成本低，对工件不需加热，没有变形。这种修复方法已在农村、矿山和中小型修理单位广泛使用。

汽车修理中直接应用胶粘的工艺有氧化铜胶粘、环氧树脂胶粘和厌氧胶胶粘等。（5）校正零件修复中应用的校正方法通常有压力校正、火焰校正和敲击校正三种。a．压力校正的方法。

两端校正法：这种方法是将零件的一端固定起来，再在另一端施加一个反弯矩或者反扭矩，使零件校正。

三点校正法：这种方法一般用来校正弯曲变形，特别是轴类零件的弯曲变形。将零件的两端支承在V形垫块上，并使其弯曲方向向上，下置一百分表测量。b．压力校正的措施。要“矫枉过正”延长加载时间进行时效处理②火焰校正。

火焰校正是用氧气—乙炔火焰对变形零件（主要是弯曲）进行局部快速加热，并辅以浇注冷却水快速冷却，靠加热部位的冷缩应力作用来校正零件。

在火焰校正中，金属加热冷缩产生变形的大小，取决于加热温度、加热部位和材料的刚度。③敲击校正。

敲击校正主要用来校正曲轴弯曲变形。这种方法是采用专用的球锤轻敲曲柄臂，使曲柄臂受敲一面逐渐伸张而发生变形，因而带动曲轴轴心线产生位移，达到校正的目的。3．问题分析

①随着摩擦功率的增大，燃油消耗将会增大，一般汽车可以用怎样的方法来降低摩擦功率？

②一辆旧车主要在市内行驶，已行驶了15万多公里。这辆车的发动机从未进行过大修，在起动时发动机先是工作不稳，随后会稳定下来，在其他工况下也正常，可能是什么故障？谢谢汽车发动机构造与维修项目二项目二曲柄连杆机构的维修任务五

检验与校正连杆组件任务四

检查活塞和活塞环任务三

检查缸盖变形、测量燃烧室容积任务二

检验气缸磨损任务一

气缸体平面度、裂纹的检查任务六

检修曲轴飞轮组任务一

气缸体平面度、裂纹的检查一、曲柄连杆机构的功用与组成1．功用

曲柄连杆机构是往复活塞式发动机的两大机构之一，它的主要功用是把可燃混合气燃烧后作用在活塞上的气体膨胀力转变为曲轴的转矩，并向外输出机械能，同时将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。2．组成

曲柄连杆机构主要由三部分组成，即机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。

曲柄连杆机构的工作条件是“四高”，即高温、高压、高速和“高”化学腐蚀。受力情况相当复杂，包括气体压力、往复惯性力、旋转运动的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力等。二、工作条件及受力分析

在做功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力。这时，混合燃烧的气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图所示。1．气体压力在压缩行程中，如图所示，气体压力形成阻碍活塞向上运动的阻力。活塞向下运动时，前半行程是变加速运动，惯性力向上，如左图所示；后半行程是变减速运动，惯性力向下，如右图所示。曲轴转速越高，曲柄半径越长，旋转质量越大，离心力就越大。2．往复惯性力和离心力3．摩擦力

曲柄连杆机构中两两相互接触的表面做相对运动时，同样会产生摩擦力，它的大小与正压力摩擦系数成正比，方向总是与相对运动的方向相反。摩擦力是有害的，它的存在造成了零件配合表面的磨损。

现代高速发动机上尽量采用新型或轻质材料，通过减少机件的质量和活塞的行程，来减小惯性力；同时，采取保证运动件有较高的加工精度、装配精度及加强润滑等措施，来减小摩擦力。

机体组是发动机的骨架，主要由气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱和油底壳等组成，如图所示。三、机体组的构造与工作原理1—气门室罩；2—气缸盖总成；3—气缸垫；

4—气缸体总成（其下部与油底壳组成曲轴箱）；5—油底壳油封；6—油底壳1．气缸体与曲轴箱的构造（1）结构形式与功用1．气缸体与曲轴箱的构造（1）结构形式与功用

气缸体是气缸的壳体，曲轴箱是支承曲轴作旋转运动的壳体，二者组成了发动机的机体，其结构形式有整体式和分体式两种，下图所示为整体式。整体式一般缸内都装有气缸套，如图所示。

水冷式发动机通常采用整体式结构，它将气缸体与曲轴箱铸成一体，统称为气缸体，如图所示。（a）水冷式发动机的气缸体与气缸盖

（b）风冷式发动机的气缸体与气缸盖1—气缸体；2—水套；3—气缸盖；4—燃烧室；5—气缸垫；6—散热片（2）工作条件与要求

气缸体不仅承受着前述的各种力，还承受着在发动机运动情况下，车辆行驶时自身质量引起的各种冲击力。同时，燃烧气体给予气缸壁的热量主要通过气缸体来散失，即气缸体还承受较复杂的热负荷。因此，气缸体要具有足够的强度、刚度和良好的耐热性、耐腐蚀性等。需要强调的是，气缸体的变形会破坏各运动件间的相互位置关系和降低寿命。（3）构造

气缸是气缸体内引导活塞做往复运动的圆形空腔。为了保证气缸散热，在气缸的周围制有水套或散热片。上曲轴箱有前后壁和中间隔板，其上制有主轴承孔，凸轮轴中置或下置的发动机在缸体上还制有凸轮轴轴承座孔。为了保证轴承的润滑，在一侧壁上有主油道，前后壁和中间隔板上有分油道。

在整体式气缸体的上平面上安装气缸盖，下平面安装油底壳。这两个平面也往往是气缸修理加工的基准，拆装时应避免碰伤。（4）气缸的排列形式

如图所示，多缸发动机气缸的排列形式一般有三种：直列式、V形布置、对置式。（a）直列式

（b）V形

（c）对置式（5）曲轴箱的形式曲轴箱有三种结构形式：平分式、龙门式和隧道式，如图所示。（a）平分式

（b）龙门式

（c）隧道式1—气缸体；2—水套；3—凸轮轴孔座；4—加强肋；5—湿缸套；6—主轴承座；7—主轴承座孔；8—安装油底壳的加工面；9—安装主轴承盖的加工面1—气缸体；2—水套；3—凸轮轴孔座；4—加强肋；5—湿缸套；6—主轴承座；7—主轴承座孔；8—安装油底壳的加工面；9—安装主轴承盖的加工面2．材料

根据工作条件和结构特点，缸体多采用优质灰铸铁制造。为了提高气缸的耐磨性，有的进行了表面淬火、镀铬等表面处理，有的在铸铁中加少量合金元素，如镍、钼、铬等。某些发动机为了减轻质量，加强散热，采用铝合金制造。3．气缸体的检测（1）气缸体的耗损气缸体的主要耗损形式有磨损、裂纹、变形及螺纹滑扣等。（2）气缸体上平面的检验

气缸体上表面的变形主要表现为翘曲，其变形程度可通过检测气缸体上平面的平面度来获得，检测前用压缩空气吹净气缸体的上平面。检测工具为刀形尺和塞尺，如图所示。刀形尺塞尺

用厚薄规测量刀口与气缸盖下平面的间隙。气缸体的平面度共计测量6条线，测量位置如图所示。

气缸体平面局部不平，可用铲削的方法修平。变形太大时，在平面磨床上进行磨削加工修理。气缸体的上平面、气缸盖的下平面不能直接放在工作台上或地面上，下面应垫木方。清洁气缸体的上平面、气缸盖的下平面时，不能用锤头敲击，以免造成新的变形或损坏。四、气缸体的整形修理

气缸体变形后必须进行整形修理。气缸体的整形修理是指定位镗缸、导向镗削曲轴轴承（或轴承承孔）和凸轮轴轴承、修整上平面与后端面等项目的统称。

曲轴轴承承孔的导向镗削是在承孔严重磨损，或者拉缸和烧轴此类重大事故引起的缸体严重变形的情况下，在曲轴轴承镗床上或在车床上，利用导向镗芯轴，以两端曲轴轴承承孔为基准镗削承孔，校正承孔和轴承的同轴度与承孔的圆度，然后再用刷镀技术恢复承孔直径的修理工艺。

气缸体上平面的平面度在进行检验后，可用铲削或磨削加工修理。五、知识拓展1．摩擦与润滑（1）液体摩擦

液体摩擦是指两工作表面完全被润滑油隔开的摩擦，其摩擦系数明显减小。这样的润滑膜厚度一般为1.5～2.0mm至1mm。分为液体动压润滑和液体静压润滑。在工程中经常用的是液体动压润滑。如图所示，轴承形成油膜的厚度及支承能力取决于轴的直径、表面粗糙度、形成油楔的形状、轴的转速及载荷的性质和润滑油的黏度等。（2）边界摩擦

边界摩擦是指两摩擦表面被一层极薄的润滑油边界膜分开的摩擦。这层薄膜的厚度通常在0.1µm以下，其性质与润滑介质的性质不同，润滑性能好。

边界膜主要由吸附在零件工作表面上润滑介质的吸附膜构成。吸附膜可分为物理吸附膜和化学吸附膜。

物理吸附膜由润滑油介质分子吸引，使极性分子定向排列，吸附在金属表面，其吸附和脱吸完全可逆。化学吸附膜是润滑介质中极性分子有价电子与基体表面的电子发生交换，产生化学结合力，使金属皂的极性分子定向排列，吸附在金属表面上，其吸附和脱吸不完全可逆。（3）干摩擦

在零件摩擦表面之间完全没有润滑介质的摩擦称为干摩擦。例如，飞轮与离合器摩擦片、制动鼓与制动蹄片之间的摩擦均属于干摩擦。干摩擦分子吸附膜的润滑作用模型是作为一种特殊需要而存在的。（4）混合摩擦实际中这三种摩擦是混合存在的，摩擦都是混合摩擦，如图所示。（a）干摩擦

（b）边界摩擦

（c）液体摩擦

（d）混合摩擦2．零件的磨损

磨损是两个相对运动零件摩擦表面互相作用的结果，是摩擦表面金属不断损失的现象。磨损多数情况下是有害的，可造成零件的破坏，但也可能是有益的，如磨合。

按零件破坏的机理不同，磨损可分为粘着磨损、磨料磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损。实际上，磨损经常以复合的形式出现。（1）粘着磨损粘着磨损外部粘着磨损内部粘着磨损（2）磨料磨损常见磨料磨损的形式疲劳剥落或塑性挤压擦痕减轻磨料磨损的主要措施配备滤清效果好的空气滤清器滤清燃油，经常清洁机油滤清器

提高零件表面的硬度，使其尽可能高于磨料硬度（3）表面疲劳磨损常见磨料磨损的形式疲劳剥落或塑性挤压擦痕（4）腐蚀磨损腐蚀磨损氧化磨损化学腐蚀磨损电化学腐蚀穴蚀微动磨损3．零件的疲劳损坏（1）疲劳裂纹的特点

疲劳破坏的断面形态和一般破坏的形态不同，其断口从宏观来看由两个区域构成，即疲劳裂纹发生和扩展区、最后断裂区，如图所示。（2）疲劳裂纹的产生

疲劳裂纹的产生取决于三个因素：交变应力的大小、交变载荷的循环次数和材料的疲劳强度。左图所示为曲轴过渡圆角处的应力集中现象。右图所示为由于锻造曲轴纤维方向的问题引起的疲劳裂纹。4．零件的变形

汽车零件的变形，特别是各总成基础件的变形会破坏各零件的装配关系，降低汽车的修理质量和大修间隔里程，严重影响总成的工作性能和使用寿命。

零件在使用中发生变形的原因主要有残余内应力、外载荷、温度以及一些修理和使用因素等。5．非金属构件的老化

汽车上的非金属构件主要指橡胶制品，橡胶制品在储存和使用中，受到热、光、空气、臭氧等外界环境的作用，橡胶分子会发生裂解和交联等作用而老化，老化是橡胶制品质量降低的主要原因。影响橡胶制品老化的因素有氧化、臭氧、温度、光、水分等。6．零件的检验零件的检验磨损零件的检验零件的变形检验零件的隐伤检验零件平衡检验综合检验磨损零件的检验零件轴形部位的磨损检验零件轴形部位的磨损检验零件齿形部位的检验其他形状部位的检验零件的变形检验（1）磨损零件的检验零件的变形检验测量径向跳动测量端面跳动测量平面度测量对称度壳体类形位公差的检查（2）零件的变形检验零件的隐伤检验水压试验敲击探伤着色探伤磁力探伤超声波探伤（3）零件的隐伤检验零件平衡检验静平衡检验动平衡检验（4）零件平衡检验（5）综合检验

以上几种方法都属解体后的零件检验，在修理时应用较广。随着科学技术的不断发展，不解体检查已逐步得到广泛应用。它能直观地检查出车辆某工况的试验状况。例如，检查发动机各种转速时的压力、温度、电流、电压以及声响，可用仪表、仪器显示出来，克服了单纯依靠人为判断造成的错觉。

现代国外汽车诊断技术比不解体检验又跨越了一步。例如，在电脑诊断装置中，可逐次显示节气阀在不同开度下发动机的转速、凸轮转角。正时提前角、CO和CH的浓度、充电电压、点火线圈功率等项目数据，还可以测出各缸依次断火后以上项目数据的变化，以此判断发动机在各种负荷下的最佳工作方案。任务二

检验气缸磨损一、气缸与气缸套

现在一般采用在缸体内镶气缸套，形成气缸工作表面。缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长气缸的使用寿命；缸体可用价格较低的材料制造。根据缸套是否直接与冷却水接触，缸套可分为干式和湿式两类。1．干式缸套

干式缸套的外表面不直接与冷却水接触，如图所示，其壁厚一般为1～3mm。1—气缸壁、气缸套；2—气缸冷却水套壁；3—冷却水套；4—可卸式干缸套；5—干缸套；2．湿式缸套

湿式缸套的外表面直接与冷却水接触，如图所示，其厚度一般为5～9mm。6—可卸式湿缸套；7—橡胶密封圈；8—铜密封圈A—下支承密封带；B—支承定位带；C—缸套凸缘平面（1）湿式缸套的定位

缸套的径向定位一般利用上下两个凸出的、与缸体间是动配合的圆环带A和B。轴向定位是靠上部凸缘的下平面C。配合部位加工精度较高。（2）湿式缸套的密封

气缸套下部靠1～3个耐热耐油橡胶密封圈密封，缸套的密封形式有两种：涨封式和压封式，如图所示。（a）涨封式

（b）涨封式

（c）涨封式

（d）压封式1—水套；2—气缸套；3—密封圈；4—气缸体；5—漏水孔3．气缸套的材料

常用的缸套材料有珠光体灰铸铁、合金铸铁、含硼铸铁、高磷铸铁及其他高级铸铁等。二、气缸体的检测1．磨损

气缸体的磨损主要发生在气缸、气缸套承孔、曲轴轴承承孔和后端面等部位。气缸的正常磨损特点是不均匀磨损，如图所示。气缸的轴向磨损气缸的径向磨损

气缸在轴线的最大磨损位置处在第一道活塞环上止点稍下部位，原因如下：

①活塞环换向，运动速度几乎为零，环的布油能力最差，润滑能力弱。

②可燃混合气爆发燃烧的压力、温度达最高，燃烧产生的酸性氧化物生成的矿物酸附着在气缸壁上最多，可能会破坏缸壁上的润滑油膜，因此腐蚀磨损严重。

③缸壁局部受进气流的冷却以及未雾化的燃油颗粒对缸壁上润滑油膜的破坏，强化了局部缸壁的“冷激”效应。

④进气中的灰尘在此处缸壁有较多的附着量，加剧了此处的腐蚀磨损和磨料磨损。

⑤活塞在此处所承受的侧向力以活塞环的背压为最大，它会破坏缸壁上的润滑油膜，加剧此部位的粘着磨损。2．检测

测量气缸圆度时，选择合适的测杆，并使其压缩1～2mm，以留出测量余量。将测杆伸入气缸中，微微摆动表杆，使测杆与气缸中心线垂直，量缸表指示最大读数即为正确的气缸直径。

测量气缸圆柱度时，用量缸表在A部位纵向测量并找出正确直径位置。旋转表盘使0刻度对准大指针，然后，依次测量出其他5个数值。取6个数值中最大差值的一半作为该气缸的圆柱度误差。

选取测量部位时，选用适当量程的内径百分表，在气缸轴向上选取三个横截面：第一横截面即距气缸上表面10mm的位置，即第一道活塞环到上止点后稍靠下的位置；第二横截面为气缸中间部位；第三横截面为气缸下部距缸套下部约10～12mm的位置，在同一横截面上进行多点测量，测出其最大最小直径，一般测量发动机纵向和横向，就可测出最小和最大值；也可沿米字方向在一个横截面上测四次，如图所示。3．新气缸套的检测

干式缸套配合过盈量过大，承孔在镶装时容易胀裂，一般精车气缸套外圆柱面，修整配合盈量。在车削时，气缸套应安装在内涨式芯轴上，以防变形。

用专用工具将新缸套压入承孔。干式缸套镶装后，上端面应等高于缸体上平面。湿式缸套安装后应高出缸体平面0.05～0.15mm。所以，安装前应检查上端面止扣的高度，不符合要求的应修整气缸套。若规定安装金属密封圈，应考虑密封垫的厚度，再计算止扣高度，止扣与密封垫应平整，无皱折和毛刺。

湿式气缸套阻水圈装入阻水槽之后，阻水圈应高出缸套外圆柱面0.5～1.0mm，阻水圈侧面应有0.5～1.5mm间隙，如图所示。1—气缸套；2—阻水圈；3—承孔4．镶装气缸套

用工具或压力机将缸套缓慢平稳地沿承孔轴线压入承孔，干式缸套的压力应不大于59kN。在压入承孔20～30mm的过程中，放松压力两次，使缸套在弹性变形作用下，能够自动校正轴线的同轴度，再用直角尺检查缸套是否偏斜。压入过程中，如果压装力急剧增大，要立即停止压装，检查、排除故障后再继续压装。压装时，按隔缸镶装的顺序进行。

湿式缸套在装配前不但要清洁承孔和承孔上下端面的水垢，还要在承孔上涂擦石墨粉，阻水圈和缸套上部止扣均应涂密封胶，再将阻水圈与缸套一同压入承孔。缸套镶装完毕后，对缸体进行水压试验。三、知识拓展1．气缸的镗削（1）镗削设备T716型单柱金刚镗床俗称立式镗缸机，如图所示。它由床身、镗架、工作台、变速器、传动系统和操纵机构等部分组成。1—主动轴；2—中间轴；3—输出轴；4—进给传动轴；5—进给输出轴；6—垂直传动轴；7—主轴；8—离合器；9—进给丝杠；10—手动进给轮；11—进给离合器①T716型单柱金刚镗床。②T8011移动式镗磨缸机。T8011移动式镗磨缸机由镗缸和珩磨气缸两部分组成，如图所示。它可以完成气缸镗削和珩磨两项加工。1—变速手轮；2—镗杆升降手柄；3—自动进给离合器；4—磨刀砂轮；5—中心定位手轮；6，7—磨缸行程调节螺钉；9—冷却液泵；10—磨缸离合手轮；11—磨缸锁紧螺钉；12—行程刻度盘；13—加紧扳手；14—中心定位杆（2）镗缸工艺基准镗削气缸选用的基准通常有三个类型。①以缸体上平面作基准。②以缸体下平面为基准。③以两端曲轴轴承承孔的公共轴线为基准。（3）气缸修理尺寸的计算直接计算气缸修理尺寸的级数具有工艺的方便性，其计算公式如下：式中：n——镗后气缸修理尺寸的级数；D——镗削前气缸的最大直径，mm；D0——原厂规定气缸的标准直径，mm；X——气缸的镗磨余量，一般取0.13～0.20mm；

——修理尺寸级差，mm。2．气缸的珩磨（1）磨削设备M4215立式珩磨机是适合发动机修理行业的珩磨设备，如图所示。它由立柱、底座与工作台、变速器、主轴与涨缩机构、操纵机构、液压传动系统、冷却系统、磨头、连杆以及电气设备等组成。1—主轴与涨缩机构；2—变速箱；3—磨头与连杆；4—液压传动系统；5—冷却系统；6—立柱、底座与工作台；7—操纵机构；8—电器设备（2）网纹磨削法

网纹磨削法是指合理选择珩磨头的往复运动与圆周运动的速度比，以便珩磨后气缸表面上的磨纹成为深为0.007～0.01mm、夹角为50°～60°的网纹磨痕。网纹角如图所示，其计算公式如下：（3）磨头用砂条

进行网纹磨削时，砂条的粒度不宜过细。珩磨铸铁气缸套常用的砂条规格如表所示。砂条的切削压力通过珩磨头上的调整盘进行调整，如图所示。1—连接杆；2—砂条；3—调整盘；4—接头座；5，7—箍箕；6—砂条导片（4）珩磨头往复行程

气缸的圆柱度误差在很大程度上取决于珩磨头往复运动的行程，M4215立式珩磨机有磨头行程调节机构。珩磨头往复行程与砂条长度有关，应先按气缸深度选择相应砂条长度，其计算公式如下：式中：——砂条长度（mm）；

L——气缸深度（mm）；

n——砂条接头间隔，取30～40mm；K——砂条一端的越出长度，取15～20mm。珩磨头往复运动行程对气缸圆柱度误差的影响如图所示。正确

n过小或重叠

n过大气缸珩磨的质量要求如表所示。3．气缸的激光淬火

气缸的激光淬火是一种表面强化工艺，国内外许多厂家都采用激光淬火提高发动机气缸的耐磨性。

激光束具有能量密度很高的特点，能将气缸表面瞬时加热到奥氏体化温度以上，而热量又立即向基体内外高速传导，冷却速度高，加热点的气缸表面急速自行冷却，转变为超细化马氏体组织和少量残留奥氏体与片状石墨。由于加热速度极快，气缸表面金属晶格位错密度高，气缸表面进一步硬化，使气缸表面硬度由原来的20HRC左右提高到56～62HRC，淬硬层厚度可达0.2mm以上。基本上能适应各种铸铁气缸激光淬火的工艺参数如下：①激光输出功率为1200～1500W；②激光头扫描速度为20～40mm/s；③光斑直径为3～5mm；④离焦量为20～40mm。4．气缸套的镶换更换气缸套前，应先检修缸套承孔，然后镶装新气缸套。（1）气缸套的拆卸用气缸套拆装工具拉出旧气缸套，压入新气缸套，如图所示。（a）拉出缸套

（b）压入缸套1，5—拉模；2—旧缸套；3，8—支承；4—丝杠；7—新缸套（2）气缸套承孔的检修

气缸套承孔应符合规定的质量要求，如表所示，否则用修理尺寸法修镗各承孔，应镗为同一级修理尺寸。镗削工艺与镗缸工艺相同，修理尺寸为2～4级，相邻两级直径差为+0.25mm。若气缸套承孔出现裂纹，则应更换气缸体。任务三

检查缸盖变形、测量燃烧室容积一、气缸盖与气缸垫的构造1．气缸盖（1）功用与工作条件

气缸盖用来密封气缸的上部，并与活塞、气缸壁等共同构成燃烧室。气缸盖的燃烧室壁面同气缸一样承受混合气燃烧时所造成的热负荷及机械负荷，由于它接触温差很大的燃气时间较缸体时间长，因而气缸盖承受的热负荷更甚于气缸体。（2）构造

气缸盖的结构随气门的布置、冷却方式以及燃烧室的形状而异。

顶置气门式水冷发动机气缸盖设有冷却水套、燃烧室、进排气道、气门导管孔、进排气门座等，汽油机气缸盖设有火花塞孔，而柴油机气缸盖设有安装喷油器的座孔。

为了制造和维修方便，减小变形对密封的影响，缸径较大的发动机多采用分开式气缸盖，有一缸一盖、二缸一盖和三缸一盖。缸径较小的发动机多采用整体式气缸盖。（3）气缸盖的材料与气缸盖的紧固

气缸盖同气缸体的材料一样，一般使用灰铸铁、合金铸铁或铝合金材料。铝合金材料可提高汽油机的散热性能和减轻质量，但铝合金气缸盖刚度低，使用时易变形。由于铝合金缸盖的膨胀系数比钢制螺栓大，发动机热起后紧度较大，因此铝合金缸盖在冷态下—次拧紧即可。而由于铸铁缸盖的膨胀系数比钢制螺栓小，发动机热起后紧度小，因此，铸铁缸盖要在发动机达到正常工作温度后，需进行第二次拧紧。

为了保证气缸的密封，避免其变形，紧固缸盖螺栓时应从中央向两边交叉分次逐步地按规定力矩拧紧。拆卸时，则在冷态下按相反方向进行。2．汽油机的燃烧室汽油机的燃烧室由活塞的顶面和气缸盖上相应的凹坑组成。（1）对燃烧室的要求①

结构要紧凑。②面容比（S/V）要小。③

能产生涡流。④

充气效率要高。⑤

表面要光滑。（2）燃烧室的类型汽油机常有的燃烧室有三种：楔形、盆形、半球形，如图所示。（a）楔形燃烧室

（b）盆形燃烧室

（c）半球形燃烧室3．气缸垫（1）作用与要求

气缸垫用来保证气缸体与气缸盖的密封，防止漏气、漏水，在汽车上起着重要作用。气缸垫应满足如下要求：①具有一定的弹性，能补偿接合面的不平度，保证密封；②在高温、高压作用下有足够的强度，不易损坏；③耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气或有压力的机油和冷却水作用下，不易烧损和不变质；④拆装方便，能重复使用，寿命长。（2）构造

气缸垫如图所示，目前气缸垫的结构大致有金属—石棉垫和纯金属垫两种。（a），（b）金属—石棉气缸垫；（c），（d）金属骨架—石棉气缸垫；（e）冲压钢板气缸垫（3）金属一石棉垫

如图（a）、（b）所示，金属一石棉垫外包铜皮和钢皮，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉。为加强导热，平衡缸体与缸盖的温度，石棉内常掺入铜屑或铜丝。这种衬垫压紧厚度为1.2～2mm，有很好的弹性和耐热性，能重复使用，但厚度和质量的均一性较差。

另一种是金属骨架一石棉垫，如图（c）、（d）所示，用编织的钢丝网，或用有孔钢板，用带毛刺小孔的钢板为骨架，外覆石棉及橡胶粘结剂压成垫片，表面涂以石墨粉等润滑剂，在缸口、油道口及水孔处用金属片包边。这种缸垫弹性好，但易粘结，一般是一次性的。有的气缸垫既有金属骨架，石棉外又包金属包皮。（4）纯金属垫

某些强化发动机采用纯金属气缸垫，由单层或多层金属片的铜、铝或低碳钢制成，如图（e）所示。在缸口、水孔、油道口处制有弹性凸筋，加强密封。国外有些发动机使用耐热密封胶取代气缸垫。

使用耐热密封胶和纯金属垫的发动机，对缸体和缸盖结合面均有较高的加工精度要求。（5）油底壳

油底壳的主要功用是贮存和冷却机油，封闭曲轴箱。在最低处一般设有磁性放油螺塞，以便放出润滑油，也可以吸附润滑油中的铁屑，以减小发动机的磨损。为了防止发动机振动时油底壳油面产生较大的波动，在油底壳的内部设有稳油挡板，如图所示。1—密封垫；2—油底壳；3—垫圈；4，5—螺栓；6—放油螺塞磁铁；7—组合密封垫圈；8—螺塞二、气缸盖的检查和测量1．气缸盖拆卸

①先从发动机上拆去燃料供给系统、点火系统、冷却系统等有关部件。

②拆卸前、后气缸盖罩总成。

③拆除摇臂机构，取出推杆。

④拆卸气缸盖及衬垫。拆下缸盖后，注意观察燃烧室结构、火花塞及气门位置、缸盖上水道、油道等。2．清洗①用刮刀将气缸盖和气缸体上的污物刮干净。②用清洗液将气缸盖和气缸体各部件洗净。③用干抹布将气缸盖和气缸体擦干净。3．测量气缸盖燃烧室容积

①在燃烧室周围平面上涂以润滑油，铺上带中心小孔的平板玻璃，使其与缸盖平面有效配合。

②用煤油与机油的混合液测量燃烧室容积。测量燃烧室容积所用的液体要按规定的比例进行配制。一般是80%的煤油、20%的机油，如图所示。1—注射器；2—汽缸盖；3—玻璃板；4—燃烧室③观察注射器内剩余的油液，计算该燃烧室的实际容积。④依次测量并计算各缸燃烧室的实际容积。⑤将所有燃烧室容积测量数据填入表中，并分析结果，不同发动机缸盖的燃烧室容积标准值以维修手册为准。4．检查气缸盖裂纹（1）目测

①清洁需要检查的区域后，喷洒红色的渗透剂，并干燥。

②使用蓝色的洗涤液清洁黏附在表面的渗透剂。

③喷洒白色的显影剂。如有裂纹，则在缸盖表面裂纹处呈现红色，如图所示。（2）水压试验法

气缸盖裂纹的检查与气缸体裂纹检查一样，并且和缸体一同进行检查，一般采用水压试验法。试验时，用专用的盖板封住气缸体水道口，用水压机将水压入气缸体水道中，要求在0.3～0.4MPa的压力下保持约5min，看是否有渗漏现象。（3）检查气缸盖平面度气缸盖平面度的测量方法如图所示。三、气缸盖的修理

气缸盖的主要耗损形式有裂纹与变形。裂纹大多发生在进气门座与排气门座之间的过梁位置。若气门座配合盈量过大或镶装工艺不当，便会引起此处断裂。断裂后，必须更换气缸盖。变形是指气缸盖与气缸体接合平面的平面度误差逾限，这会影响气缸的密封性。

气缸盖下平面的平面度需进行检验，如不合格，应进行铲削或磨削加工修理。气缸盖长度大于300mm，平面度公差为0.01mm；长度小于300mm，平面度公差为0.05mm。气门导管或气门座的更换应与气缸盖的修理一并进行。四、气缸垫的安装气缸盖衬垫的安装方法如下：

①先选择规格与气缸体一致的气缸垫，要求与所有的气缸孔、螺栓孔、水道孔、杆孔等相配合。

②安装气缸前，应清洁气缸盖和气缸体结合的两个平面，清理粘在冷却水道和螺孔、螺纹以及衬垫和螺栓上的污物。检查衬垫是否折损和变形。

③气缸垫必须按一定的方向安装。

④安装气缸盖时，一定要认真检查各孔位的配合是否正确，如果孔位偏移，会损伤气缸垫，继而造成冷却液的渗漏。五、知识拓展1．车间的安全知识（1）汽车维修车间的主要危险

①汽油和油漆、易燃材料（如浸油的抹布）等易燃液体容易引起火灾。

②蓄电池含有硫酸溶液，充电时会产生能够爆炸的氢气；电器设备或电灯导线破损可导致严重的触电事故；腐蚀性液体（如清洗液等）对皮肤和眼睛有害。

③

松动的排水沟（井）盖可能引起脚或脚趾损伤。

④车间压缩空气系统的高压空气如果穿透皮肤进入血管，是非常危险的。

⑤危险废料如废旧蓄电池必须正确处理，以免造成人身伤害。

⑥汽车排出的一氧化碳是有毒的。

⑦宽松的衣服和长发可能缠绕在设备或汽车的旋转部件上，导致严重的人身伤害。

⑧某些修理作业产生的粉尘和蒸汽是有害的，如维修制动盘、鼓以及离合器摩擦衬片时产生的石棉粉尘是导致肺癌的原因之一。

⑨某些设备（如气动扳手）发出的高分贝噪声可能伤害听力。

⑩洒在车间地面上的机油、润滑剂、水或零件清洗液可能导致人滑倒，造成严重的伤害。（2）人身保护措施

①在车间一定要戴安全眼镜或面罩，车间常用保护人身安全的装备如图所示。1—安全鞋；2—电焊手套；3—电焊面罩；4—呼吸器；5—听力保护器；6—安全护目镜；7—手套；8—工作服

②在高噪声环境下工作时应戴耳塞或耳罩。

③一定要穿适合保护脚的靴子或鞋子。在汽车维修车间工作时，适合穿厚底靴子或足尖处有钢板盖的鞋子，能够防止重物下落、火花飞溅以及腐蚀液体对脚的伤害。

④在进行汽车维修作业时，不要戴手表、首饰和戒指，避免将电路搭铁短接，以免引起火灾。

⑤不要穿宽松的衣服，长发要束在脑后，因宽松的衣服和长发容易缠绕到旋转的部件上。

⑥当在粉尘环境下工作时应戴呼吸器保护肺部。（3）汽车维修车间安全守则

①保持车间地面清洁，有任何东西污染了地面，应立即进行清洁。

②油漆或其他易燃液体应储存在密闭的储存器内。

③沾上了油的抹布必须放在安全、有盖的废物箱内，避免产生自燃，引起火灾。

④保持车间整洁，不要将重物（如用过的零件等）留在工作台上。2．查阅维修信息（1）汽车维修手册维修手册通常包含以下维修信息。①注意事项，包括维修中需要注意的事项、涉及安全的警告。②检测程序，包括零件测量方法、专用检测仪器使用方法等。③维修程序，包括拆装程序、专用工具的使用方法等。④规格要求，包括各类消耗品的规格要求及各种油液的牌号要求等。⑤技术参数，包括发动机在内的汽车各零部件的使用极限、尺寸标准、配合间隙标准和调整要求等。（2）发动机维修手册

汽车发动机维修手册是为发动机维修提供维护修理信息的技术文件。在进行发动机拆装维护修理时，必须按照发动机维修手册的提示和维修步骤进行。3．基本操作规范（1）着装（2）车辆保护①务必穿着干净的工作服。②必须戴好帽子，穿好安全鞋。

开始维修前，准备好散热器格栅罩、翼子板保护罩、座椅护面及地板垫，如图所示。（3）安全操作①两个或两个以上人员一起工作时，一定要相互检查安全情况。②在发动机运转的情况下进行工作时，确保工作间通风，以排出废气。③维修高温、高压、旋转、移动或振动的零件时，一定要佩戴适当的安全装备，并且格外注意不要碰伤自己或他人。（4）安全顶起和支撑车辆

①顶起和支撑车辆时要小心，一定要在正确的位置顶起和支撑车辆。一定要使用安全底座支撑规定部位。丰田威驰汽车的顶起和支撑位置如图所示。

②举升车辆时，必须使用适当的安全设备。任务四

检查活塞和活塞环1．活塞的构造

活塞连杆组整体由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成，如图所示。活塞组件应包括活塞、活塞环和活塞销等。1，2—活塞环；3—油环刮片；4—油环衬簧；5—活塞；6—活塞销；7—活塞销卡环；

8—连杆组；9—连杆衬套；10—连杆；11—连杆螺栓；12—连杆盖；13—连杆螺母；14—连杆轴承一、活塞的构造与工作原理2．活塞的工作条件（1）气体压力大（2）工作温度高（3）速度高3．活塞的材料

汽油发动机的活塞广泛采用铝合金材料，其优点是质量小、导热性好，但较大的热膨胀系数，使强度和硬度在温度升高时下降较多。活塞用的铝合金中，硅铝合金具有较小的膨胀系数和密度，耐磨性也较好，使用广泛。

柴油发动机的活塞大多采用灰铸铁材料，成本低，耐热性好，膨胀系数也小。少数机械负荷和热负荷较大的柴油机活塞采用了强度高和耐热性较好的铜镍镁铝合金，它的膨胀系数和密度都大于硅铝合金。新设计的灰铸铁活塞有的比铝合金还轻。4．活塞的组成

根据作用不同，活塞可分为顶部、环槽部、裙部和活塞销座四部分，如图所示，其中顶部和环槽部统称为头部。1—活塞顶；2—活塞头；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—加强肋；9—环槽（1）顶部

活塞顶部可制成各种不同的形状，下图所示为汽油机活塞顶部的几种常见形状。（a）平顶

（b）凹顶

（c）凸顶（2）环槽部

活塞的环槽部切有3～5道环槽，用以安装活塞环。它是活塞的防漏部分，两环槽之间称为环岸。环槽的形状与活塞环断面形状相适应，一般为矩形或梯形。靠顶部的环槽装压缩气环，一般为2，3道。下面的环槽装油环，一般为1，2道。油环环槽的槽底圆周上制有若干贯通的泄油槽或泄油孔，油环从缸壁上刮下的多余润滑油经此流回油底壳。（3）裙部

裙部的基本形状为一薄壁圆筒，有全裙式、半拖板式裙部、拖板式裙部，如图所示。半拖板式活塞拖板式活塞（4）活塞销座

活塞销座是活塞与活塞销的连接部分，是活塞裙部上部用以安装活塞销的厚壁圆筒结构。活塞所承受的气体压力、惯性力由销座传给活塞销。大部分活塞在销座孔内接近外端面处开有装卡环的卡环槽，可限制活塞销的轴向窜动。为了避免冷却过程中活塞的收缩大于活塞销的收缩而将卡环顶出，卡环与活塞销端面之间要留有足够的间隙，因此，卡环之间的距离要大于活塞销的长度。5．活塞的变形及应采取的措施（1）活塞的变形原因

活塞变形的主要原因是受热膨胀，其次是侧压力。另外，气体压力也会引起活塞顶部弯曲变形，但变形情况较小而复杂，可以忽略。（2）活塞变形的规律①

活塞与气缸的配合间隙变小。②

活塞自上而下膨胀量由大而小③

活塞裙部圆周方向近似椭圆形变化，且长轴沿着销座孔轴线方向。这是由于销座孔处金属多而膨胀量大和侧压力作用的结果，如图所示。（3）控制变形的结构措施

①沿活塞裙部高度方向上制成近似圆锥形，以补偿活塞裙部热膨胀量上大下小的作用，保证活塞在热态下整体形状接近圆柱形，如图所示。

②将活塞裙部制成椭圆形，如图所示，椭圆的长轴在垂直于销座孔轴线的方向。将销座外端面在铸造时凹陷0.5～1mm，或截去一小部分。③活塞裙部开绝热槽和膨胀槽，如图所示。

④采用双金属活塞是目前国内外广泛采用的一种措施。在铝合金活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，减小活塞裙部的膨胀量。

双金属活塞由于结构和作用原理不同，可分为恒范钢片式、筒形钢片式、自动调节式等数种。a．恒范钢片式活塞。右图所示为一恒范钢片式活塞。b．筒形钢片式活塞。

筒形钢片式活塞多用于柴油机，如图所示，将钢筒夹在铝合金中进行浇铸，铝合金的热胀系数比钢大，位于钢筒外面的铝合金层冷凝后就紧固在钢筒上，它的收缩量受到钢筒的阻碍而减小，同时铝合金产生拉应力，钢筒产生压应力。（a）裙部镶桶形钢片

（b）桶形钢片形状c．自动调节式活塞。如图所示为自动调节式活塞。1．温控结构（1）喷油冷却

某些强化柴油机活塞，利用常规冷却已不能满足要求，须采用对活塞顶部喷油冷却的结构措施，应用较多的是在润滑油道处设专用喷嘴或通过连杆中心油道对活塞顶部背面喷油冷却，如图所示。1—限压阀；2—油道；3—喷口；4—连杆；5—弹簧座；6—弹簧；7—球阀；8—阀座；9—螺塞；10—轴瓦二、活塞变形的其他预防措施

油道中可以装有限压阀，如上页图及下图所示。若机油压力低于规定值，限压阀关闭，供油停止，使各运动件的润滑正常。1—限压阀；2—壳体；3—喷管（2）隔热膜

国内有些新型活塞属直接喷射式燃烧室，在活塞顶燃烧室壁面及其周围涂有一层石墨隔热膜，既有利于保证较高温度的燃烧室壁面，又降低了活塞温度。2．环形槽

柴油机活塞为了尽量缩小活塞头部与缸壁间的配合间隙，减小气缸装配间隙，便于二者直接接触，加强活塞头部的散热，改善活塞环槽及活塞环的工作条件，同时降低裙部的温度，可在顶部甚至整个头部圆周表面上加工出很多细密的环形槽，如图所示。3．裙部表面的保护

为了加速走合和增大抗拉毛的能力，可在活塞裙部表面采取一些特殊的结构措施。（1）镀锡（2）涂石墨（3）表面粗糙化4．偏置销座

若发动机活塞的销座轴线与活塞的中心线垂直相交，当活塞在上止点改变运动方向时，侧压力瞬间换向，使活塞与缸壁的接触面由一侧突然平移至另一侧，如左图所示，便产生活塞对气缸壁的拍击（即敲缸），发动机的噪声增加。实际中，将高速发动机活塞销座朝向承受膨胀做功侧压力的一侧偏移1～2mm，如右图所示。5．环槽护圈

一些高速发动机，特别是强化的柴油机，在第一、第二道环槽或所有的环槽内镶入膨胀系数与铝合金相近的耐磨材料，如奥氏体铸铁或奥氏体钢，制成环槽护圈，如图所示。（a）一道护圈

（b）两道护圈6．减压腔

随着发动机转速的提高，活塞裙部与气缸壁间润滑油量和油压增大，上油量和泵油量增加。为改善这种情况，多数发动机在活塞上设置减压腔。具体作法是将油环槽的上或下环岸切去少许，增大与气缸壁的存油间隙，使油压降低，同时环的侧面与环槽的挤油面积减小，上油的倾向和环的泵油作用减小。另外，为增大泄油能力，在油环槽下方的减压腔一般设有泄油孔，如图所示。7．桶形裙

一些活塞的裙部做成桶形曲线，如图所示，在裙部与缸壁间形成一个双向楔形间隙。在活塞上行或下行时，都可以形成楔形油膜而产生流体动压力，承压能力得到提高，润滑条件得到改善。另外，活塞换向时还可避免棱角负荷，活塞对缸壁的敲击得到改善。做成抛物面的发动机活塞裙部作用及原理与桶形裙一样。三、活塞环的构造与工作原理1．活塞环概述（1）活塞环的功用与分类活塞环可分为气环和油环两类，活塞环和活塞环的作用如图所示。①气环。

气环也叫压缩环，它的功用是密封活塞与气缸壁的间隙，防止气体由气缸内窜入油底壳，并将活塞头部的热量传给气缸壁，再由冷却水或空气带走；另外还起辅助刮油、布油的作用。发动机的每个活塞一般有2～3道气环。②油环。

油环的功用是刮走气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层均匀的机油膜。这样可以防止机油窜入燃烧室燃烧形成烧机油等，又可减小活塞、活塞环与气缸的摩擦阻力和磨损；另外也起辅助密封的作用。发动机一般有1～2道油环。（2）工作条件

活塞环是在“三高”，即高温、高压、高速和润滑困难的恶劣条件下工作的。它的运动情况比较复杂，不仅与缸壁间有相对高速的滑动摩擦、与环槽侧面产生上下撞击，而且由于环的径向膨胀收缩而产生与环槽侧面相对的摩擦。因此，活塞环的磨损是发动机中磨损最快的零件之一，平均寿命较低，一般50000～70000km就需要更换。另外，高温热负荷也会使环的耐磨性能和弹性下降，其中，第一道气环的弹力下降和磨损速度最快。（3）材料与表面处理

根据活塞环的功用和工作条件，环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、磨合性、冲击韧性和足够的弹性等。为满足上述要求，通常活塞环多用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造，且这些材料含有固体润滑剂石墨，可改善其润滑条件。也有一些发动机的组合式油环采用弹簧钢片制作。

不少发动机为减缓活塞环和气缸的磨损，在环上特别是第一道活塞环外表面进行多孔镀铬或喷钼。这是因为多孔镀铬硬度高，也能贮存少量润滑油；钼熔点高，且具有多孔性、能存油，所以抗拉毛能力强。（4）间隙

安装时，应在活塞的端面、侧面、背面三处留有相应的间隙，即端隙、侧隙、背隙，如图所示。1—气缸；2—活塞环；3—活塞（5）活塞环的泵油作用及危害发动机工作时，由于侧隙和背隙的存在，活塞环便产生了泵油作用，如图所示。其过程是：在进气过程中，活塞带动着活塞环下行时，环靠在环槽的上方，环从缸壁上刮下来的润滑油充入环槽下方，如下图所示；在压缩行程中，活塞带动活塞环上行时，环则靠在环槽的下方，同时将油挤压到环槽的上方。做功过程和排气过程由于气体压力较大，环均靠在下方，如下图所示2．气环（1）气环的密封原理气环有三条漏气的通道：环面与气缸壁间、环与环槽的侧面间、开口端隙间。前两处是能够密封的，其密封原理如图所示。P0—环的自身弹力；P2—背压力①第一密封面的建立。

依靠活塞环的弹力建立第一密封面。活塞环在自由状态下外圆直径略小于缸径，装入气缸后，环就产生一定的弹力P0。②第二密封面的建立。

活塞环上和气缸轴线平行方向所受的合力建立了第二密封面。③气环的第二次密封。

窜入活塞环侧隙和背隙的气体产生侧压力和背压力，使环对环槽和缸壁进一步压紧，明显加强了第二、第一密封面的密封，称为气环的第二次密封。（2）气环的断面形状①矩形环。如图所示，其结构简单，制造方便，且与缸壁接触面积大，对活塞头部的散热有利。②锥形环。