兰装院汽车发动机构造与维修讲义05曲柄连杆机构的拆解

《汽车发动机构造与维修》讲义任务五曲柄连杆机构完成本学习任务后，你应当能：1.正确地检查和调整气门间隙；2.正确地检修气门组。习任务机体组主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和件。一、机体组的组成部分机体组(图5-1)主要由机体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。机体组是构成发动机的主要骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内外安装着发动机的主要零部件和附件。图5-1机体组1.机体（1）机体的工作条件及要求机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。绝大多数水冷发动机的气缸体与曲轴箱连铸在一起，而且多缸发动机的各个气缸也合铸成一个整体。在发动机工作时，机体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。因此，机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。机体也是最重的零件，应该力求结构紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和质量。（2）机体的类型①机体根据气缸的排列方式可分为直列式、V形、W形和对置式等。直列式机体(图5-2)结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。随着气缸数目增多，曲轴长度和振动会随之增加，发动机布置困难相对增大，通常六缸以下的发动机多采用直列式，其中直列六缸机的运动平衡性好，振动小。V形机体(图5-3)的长度和高度缩短，气缸体的刚度增加，发动机的质量减小，但发动机的宽度增加，且形状较复杂，加工困难。一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。W形机体(图5-4)与V形机体相比可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，节省发动机所占的空间，重量进一步减轻，但它的宽度更大，使得发动机室更满。对置式机体可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。图5-2直列式机体图5-3V形机体图5-4W形机体对较弱，需要大量冷却液；铝合金机体质量小、散热性好，但成本较高。②气缸体根据制造材料的不同，常见的有铸铁气缸体和铝合金气缸体。铸铁机体(图5-5)质量大，散热性对较弱，需要大量冷却液；铝合金机体质量小、散热性好，但成本较高。③气缸体根据冷却方式的不同分为风冷式(图5-6)和水冷式，汽车发动机一般采用水冷式。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都有冷却液套，并且气缸体和气缸盖冷却液套相通，冷却液在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。5-5铸铁机体图5-6风冷气缸体④气缸体根据是否有气缸套可将气缸体分为整体式和缸套式。整体式气缸体的气缸套和气缸体是一个整体，其强度和刚度好，能承受较大的载荷，但材料要求高、成本高。缸套式气缸体的气缸套单独制作成圆筒形零件，并安装在气缸体上。气缸套采用耐磨的优质材料，气缸体可用价格低的材料，降低制造成本；气缸套可以从气缸体中取出，便于修理和更换，延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套（图5-7）和湿式气缸套（图5-8）。干式气缸套不与冷却液直接接触，制造工艺简单，但内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良；湿式气缸套与冷却液直接接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，有利于发动机的冷却和降温，但结构相对复杂，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，需要一定的措施防止缸套与气缸体结合部位漏水。图5-7干式气缸套图5-8湿式气缸套（3）机体的结构一般情况下，水冷式机体的结构主要由水套、油道、曲轴支撑座等组成（图2-9）。①水套。发动机冷却液套分开式水套和闭式水套。开式水套(图5-9)是气缸盖和气缸体冷却液套接相通，水套与气缸盖的结合面是开放型的。该结构的气缸体冷却性能好、体积小、质量小、制造相对简单、成本低。闭式水套(图5-6)是在气缸体与气缸盖的结合面上设有冷却液通道开口，可以保证气缸体的强度和刚度，使其不易变形，并可以进一步提高发动机功率，制造工艺复杂，成本高。②主轴颈轴承与轴承支架(下缸体)支撑曲轴的轴承称为主轴颈轴承或主轴承。一般直列发动机的主轴颈轴承数比气缸数多一个，如直列四缸机有5个主轴承；对于V形发动机，由于两个气缸布置，可以使用相同的主轴承，如V6发动机有4个主轴承，由于轴承数小于气缸数，必须增大轴承的宽度和直径以保证足够的强度。图5-9水冷式机体发动机功率越大，曲轴的受力和变形越大，对主轴颈支承的刚度要求就越高。现代大功率发动机常将轴承盖做成一体的轴承支架(图5-10)，或将轴承盖与油底壳做成一体的梯形整体式轴承支架等方法来提高主轴颈的刚度。2.曲轴箱气缸体下部用来安装和封闭曲轴的部分为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，曲轴轴线与机体下表面在同一平面上的为一般式曲轴箱，便于加工，工艺性好；曲轴轴线高于气缸体下表面的为龙门式曲轴箱，刚度和强度较好，但工艺性较差；主轴承座孔不分开的为隧道式曲轴箱，其刚度比龙门式更高，但工艺性差，如图5-11所示。图5-10轴承支架图5-11上曲轴箱下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，又称为油底壳。油底壳多由薄钢板冲压而成(图5-12)，现在也有许多发动机采用铝合金铸造而成。油底壳底部装有放油螺塞，通常放油螺塞上设有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。3.气缸盖（1）功用和工作条件气缸盖是配气机构的安装基体，也是气缸的密封盖，与气缸及活塞顶部组成燃烧室。气缸盖与高温高压燃气直接接触，承受气体压力和气缸盖螺栓的预紧力，具有较大的热负荷和机械负荷。为了保证气缸的密封性，气缸盖应具有足够的强度、刚度和散热特性，确保不会产生损坏和较大变形。（2）材料和结构特点现代车用汽油机气缸盖基本上都采用铝合金材料。部分柴油机上也有采用铝合金材料的，一般大功率柴油机气缸盖由灰铸铁或合金铸铁铸成。气缸盖是结构复杂的箱形零件，如图5-13所示。其上加工有进、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)。在气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气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5-12油底壳图5-13气缸盖现代轿车直列发动机大多采用整体式气缸盖，即所有气缸共用一个气缸盖；V形发动机采用分体式气缸盖，即V形气缸的每一侧一个气缸盖；有些大功率柴油机还采用单体式或分块式气缸盖，即每个或几个气缸共同使用一个气缸盖。（3）燃烧室气缸盖内侧是构成燃烧室的重要部分。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。对燃烧室基本要求为结构尽可能紧凑，散热面积小；使混合气在压缩终了时形成一定的气流运动提高混合气燃烧速度。图5-14是三种常见的汽油机燃烧室形状。半球形和屋顶形燃烧室结构紧凑，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；允许气门双行排列，进气口直径较大，充气效率较高；虽然配气机构较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上广泛应用。楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，充气效率高，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。浴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。（4）进、排气道进、排气道是进、排气管与燃烧室相连的通道，通过进、排气门控制打开或关闭，如图5-15所示。进、排气道的形状与发动机的性能密切相关，特别是进气道的形状对提高发动机转速、改善燃烧很重要。弯曲气道形状阻力较大，跑车常采用直进气道，柴油机和多气门汽油机常把进气道设计成涡流进气道等形状。图5-14常见燃烧室形状图5-15进、排气道二、气缸压力的检查1.拆下节气门体（图5-16）、火花塞（图5-17）和继电器座盖。图5-16拆卸节气门体图5-17拆卸火花塞2.拆下燃油泵继电器（图5-18）。3.起动发动机（约4s），发动机以最低300r/min的转速运转，检查所有气缸的压缩压力（图5-19），对每个气缸重复测量2～3次，逐次测量所有的气缸，然后取平均值并记录于表5-5。图5-18拆下燃油泵继电器图5-19检测气缸压力表5-54.比较压缩压力值，最大压力差不得超过100kPa。5.安装燃油泵继电器。6.安装继电器支架盖、火花塞和节气门体。三、发动机动力不足检修引起发动机动力不足的原因有很多，发动机密封性不好会导致气缸压力下降，做功冲程部分气体通过不密封位置泄漏，使汽车发动机功率下降，导致动力不足。1.检测气缸压力若部分气缸压力低于规格则需更换相关部件。2.活塞、连杆和轴承的拆卸①安装曲轴扭转减振器螺栓，如图5-20所示。②沿发动机旋转的方向将活塞1和4设置到上止点，如图5-21所示。图5-20安装曲轴扭转减振器螺栓图5-21设置1缸上止点③使用油性笔标记带连杆轴承盖的1和4缸连杆，如图5-22所示。④拆下气缸1和4的4个连杆轴承盖螺栓，如图5-23所示。图5-22连杆标记图5-23拆卸连杆轴承盖螺栓⑤拆下连杆轴承盖和连杆轴承，如图5-24所示。⑥将活塞1和4从气缸中推出并拆下活塞1和4，如图5-25所示。图5-24拆下连杆轴承盖和连杆轴承图5-25拆下活塞1和4⑦沿发动机旋转的方向在曲轴扭转减振器上将曲轴转动180°。⑧标记带连杆轴承盖的2和3缸连杆。⑨拆下气缸2和3的4个连杆轴承盖螺栓。⑩拆下连杆轴承盖和连杆轴承，将活塞2和3从气缸中推出并拆下活塞2和3，如图5-26所示。3.活塞、连杆和轴承的清洁和检查①将活塞、连杆和轴承浸泡在零件浸泡溶剂中去除油渍，并使用压缩空气吹干净。②用活塞环钳拆下活塞环，如图5-27所示。③用一个被挫成楔形的开口活塞环除去凹槽中的油碳。④用塞尺在气缸内张紧活塞环并用塞尺测量活塞环端隙，如图2-96所示。记录数值于表5-6。⑤用塞尺检查活塞环在活塞环槽中的侧隙，如图5-28所示。记录数值于表2-6。图5-25拆卸2和3缸活塞图5-26拆卸活塞环、图5-27测量端隙图5-28测量侧隙表2-6数据记录表4.曲轴和轴承的拆卸、清洁和检查（1）曲轴轴向间隙检查①将千分表安装在发动机气缸体前面的固定装置中，并将千分表吸盘紧靠曲轴放置并进行调整，如图5-29所示。②测量曲轴的纵向间隙。纵向移动曲轴，读数，允许的曲轴轴向间隙为0.100～0.202mm。③拆下千分表。（2）曲轴不圆度检查①拆下曲轴轴承紧固螺栓，并取下曲轴轴承盖。②将千分表连接到发动机气缸体上的托架上，再将千分表吸盘紧靠曲轴轴颈放置并进行调整，如图5-30所示。图5-29测量曲轴的纵向间隙图5-30测量曲轴的圆度间隙③平稳地转动曲轴，检查曲轴的圆度间隙。最大允许的圆度间隙为0.03mm。④拆下千分表。（3）检查曲轴轴承间隙①将塑料线间隙规（挠性塑料线）围绕连杆轴颈的整个宽度方向展开，如图5-31所示。②安装曲轴轴承盖。分三遍拧紧2个曲轴轴承盖螺栓。第一遍紧固至50N·m，第二遍紧固至45°，第三遍紧固至15°。③拆下2个曲轴轴承盖螺栓。④将变平的塑料线（箭头）的宽度与量尺对比（图5-32）。允许的曲轴轴承间隙为0.005～0.059mm。图5-31安放塑料线间隙规图5-32对比塑料线间隙规宽度5.气缸体的清洁和检查①清除衬垫配合面上的密封材料，如图5-33所示。在清洗槽中，用适合于铝的溶剂清洁发动机缸体和下部曲轴箱。②用干净的水或蒸汽冲洗发动机气缸体。③清洁油道、盲孔，如图5-34所示。图5-33清除密封材料图5-34清洁油道、盲孔④给气缸和机加工表面喷上发动机机油。⑤检查螺纹孔。用螺旋状刷清洁螺纹孔。如果必要，钻孔并安装螺纹嵌件。⑥检查发动机气缸体密封面的长度和宽度方向上是否有凹陷，如图5-35所示。⑦沿对角线检查发动机气缸体是否变形，如图5-36所示。图5-35检查长度和宽度凹陷图5-36检查对角线方向变形⑧清除下部曲轴箱油底壳侧的衬垫配合面上的密封材料。⑨检查曲轴主轴承孔。使用量缸表测量轴承孔同心度和定位，如图5-37所示。⑩如果曲轴轴承孔超出规格，则更换发动机气缸体和底板。使用量缸表检查缸径。检查