机体组的修理

任务三　机体组的修理

任务目标

1．掌握机体组各部件的作用、结构和类型;

2．能够按照正确的拆装步骤对机体组进行拆卸和安装;

3．掌握气缸盖变形的检修方法和主要技术要求，能够正确地测量出气缸盖及气缸体的平面度;

4．能够正确地安装量缸表、使用外径千分尺等工具;

5．掌握气缸圆度、圆柱度的测量方法，并能够根据测量数据进行气缸圆度、圆柱度误差的计算，并根据计算数据来确定气缸的修理尺寸。

必备知识

1．发动机机体组的构造

1)气缸体

汽车发动机中通常将气缸体与上曲轴箱铸成一体，称为气缸体一曲轴箱，简称气缸体。气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸;下部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。

桑塔纳轿车发动机的气缸体为四缸直列、水冷、无缸套、全支承(有五个主轴颈)、龙门式(曲轴轴线在气缸体下平面之上)结构，合金铸铁铸造而成，如图2－39所示。龙门架深度为58mm，宽度为98mm，气缸体长379mm，高278mm，质量32．8mm，缸心距88mm，两缸间壁厚仅有7mm，前后两端轴向缸壁最薄处只有5mm，缸筒壁厚6mm。气缸体上下平面、前后端面、两侧的安装平面都进行了加厚并增设加强肋。

图2－39　AJR型发动机气缸体

AJR型发动机的水泵一半壳体铸在气缸体上，冷却水从气缸体左下方中部进入，经过气缸体两端水道进入右边，流过上平面分布的水孔进入气缸盖。

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汽车发动机气缸排列方式常见的有单列式和双列式两种形式。

(1)单列式(直列式)发动机和各气缸排成一列，一般是垂直布置，但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜甚至水平的;其特点是机体的宽度小而高度和长度大，一般只用于六缸以下的发动机。

(2)双列式发动机左右两列气缸中心线的夹角小于180°称为V形发动机;夹角为180°则称为对置式发动机。

2)气缸盖

气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与气缸和活塞顶部共同构成燃烧室。气缸盖内也有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体上的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。气缸盖上有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道等，气缸盖还设有火花塞座孔。

桑塔纳轿车的AJR型发动机采用了轻型气门机构。气缸盖的进、排气口不在同一侧，为此进、排气道分布在气缸盖的两侧，进气歧管设置为蛇形长管。气缸盖下平面有偏球状燃烧室(占燃烧室全部容积的70%以上)，全部位于缸筒直径范围内，火花塞孔位于进、排气门座中间，如图2－40所示。

图2－40　AJR型发动机气缸盖

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汽油机燃烧室是指当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面所铸有形状的凹坑所组成的空间。

常见的几种燃烧室类型:

(1)锲形燃烧室　气门斜置，气道导流较好，充气效率较高。在压缩终了时，能形成挤气涡流，因而燃烧速度快，燃烧质量较好。

(2)盆形燃烧室　气门平行于气缸轴线，可形成挤气涡流。但气门尺寸受到限制，影响换气质量，因而燃烧速度稍差，燃烧质量稍低。

(3)半球形燃烧室　进排气门呈两列倾斜布置，气门可以做得较大，换气好。火花塞通常位于燃烧室的中部，因而火焰行程短，燃烧迅速而完全;但因没有挤气涡流，低速性能较差，配气机构也较复杂。

(4)多球形燃烧室　是由两个以上半球形凹坑组成，其结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短，气门直径较大，气道比较平直，且能产生挤气涡流。

(5)篷形燃烧室　是近年来在高性能多气门轿车发动机上广泛应用的燃烧室，特别是小气门夹角的浅篷形燃烧室得到了较大的发展。

3)气缸垫

气缸垫用来保证气缸体与气缸盖接合面间的密封，防止漏气、漏水;它是汽车上最重要的一种垫片，如图2－41所示。气缸垫接触高温、高压气体和冷却水，在使用中很容易被烧蚀，特别是缸口卷边周围。

图2－41　AJR型发动机气缸垫及其安装向上标记

因此，气缸垫要耐热、耐蚀，具有足够的强度、一定的弹性和导热性，从而保持可靠的密封性。另外，还要求气缸垫能较方便地拆装和有较长的使用寿命。

4)油底壳

油底壳用薄钢板冲压而成，它用来储存润滑油并封闭曲轴箱，所以也叫下曲轴箱，如图2－42所示。油底壳装有挡油板，用以减轻因汽车颠簸时而引起油面震荡的剧烈程度。此外，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深。靠底部一侧的下面装有放油螺塞，螺塞带有磁性，可以吸引机油中的铁屑。机油集滤器及机油泵位于油底壳内。

图2－42　AJR型发动机油底壳

2．机体组故障产生的原因

气缸体和气缸盖是发动机的基础零件，在使用过程中，气缸体和气缸盖产生变形，气缸产生磨损，均会影响发动机的正常工作。下面就对上述故障产生的原因作一讲解:

1)气缸体和气缸盖变形的原因

气缸体在使用过程中发生变形的现象是普遍存在的。气缸体和气缸盖的变形主要是由于拆装螺栓时力矩过大或不均、缸盖螺栓拆装顺序不当、高温下拆卸气缸盖、长期高速大负荷工作，装配时螺栓孔内有污物或拧紧力矩过大、使用过程中由于润滑不良出现烧瓦抱轴等因素引起气缸体与气缸盖的结合平面翘曲变形。气缸体上、下平面在螺纹孔口周围凸起，通常是由于装配时螺栓拧紧力过大，或装配时螺纹孔中未清理干净;曲轴轴承座孔同轴度偏差增大，或是受到整个气缸体变形的影响;或是由于曲轴轴承座孔处厚薄不均，铸造后残余应力不均衡，在使用中引起变形。

气缸体与气缸盖的变形，致使气缸体与气缸盖平面度误差扩大，将造成气缸密封不严、漏水、漏气，甚至燃气冲坏气缸垫(俗称:冲床)，从而严重影响发动机的性能。此外，气缸体与气缸盖的变形还会影响离合器和变速器的正常工作。

2)气缸的磨损

气缸体在使用磨损后，使得气缸失去正确的几何形状，会影响到发动机动力性和经济性，如图2－43所示。所以在汽车修理时，我们要对气缸体的磨损进行检验，以此来判断发动机是否需要大修。

图2－43　气缸的磨损

气缸磨损的规律:

发动机在使用中，气缸表面在活塞环运动区域内磨损较大且不均匀。从气缸的纵断面看磨损最大部位一般在当活塞到达上止点时，第一道环所对应的气缸壁处，使气缸磨损后形成了上大下小的形状，呈不规则的椭圆形，最大磨损一般发生在气缸的前后方向或左右方向。因此，在测量气缸的磨损时，通常是取上、中、下三个截面，并在气缸的前后和左右两个方向进行测量，检测时称为圆柱度或圆柱度误差。

从气缸横断面看，气缸磨损后失去了原来的正圆形状，一般在进气门的对面磨损较大，称为圆度或圆度误差。

从气缸纵断面看，气缸上口活塞环不接触的部位几乎没有磨损，形成一明显台阶，俗称“缸肩”。在特殊情况下，气缸可能出现中部磨损最大，俗称“腰鼓形”。

气缸磨损超过一定限度后，将破坏与活塞、活塞环的正常配合，造成气缸漏气窜机油，使发动机动力下降、油耗量增加，可靠性降低甚至不能正常的工作。

任务实施

1．考核标准

(续表)

2．相关设备

桑塔纳时代超人发动机、直尺、厚薄规、外径千分尺、量缸表等。

3．注意事项

(1)在进行拆装作业时，必须按正确的顺序和合理的方法进行操作，以免造成人为损坏;拆卸后，各零件应按结构连接关系及材质分类存放。气缸盖螺栓等重要螺栓应按规定顺序进行拆卸;装配时，应按顺序及力矩进行拧紧。

(2)配合精度要求较高的零件(如气缸盖螺栓)拆装时，应核核对和做好装配标记，并按顺序进行摆放。

(3)装配之前，应将各零件彻底清洗干净。

4．实施步骤

1)拆卸与安装的步骤

(1)拆卸步骤

①拆下同步带后上护罩，从外向内、交叉逐渐松开气门罩盖紧固螺母，如图2－44所示。

图2－44　取下同步带后上护罩和压条

②取下压条、支架和气门罩盖。

③取下气门罩盖衬垫和机油反射罩，如图2－45所示。

图2－45　取下气门罩盖及机油反射罩

④旋下同步带后护罩的螺栓、取下同步带后护罩。

⑤如图2－46所示，从①～⑩的顺序松开气缸盖螺栓。

图2－46　气缸盖螺栓拆卸顺序

图2－47　气缸盖螺栓的拆卸

⑥将气缸盖与气缸垫一起拆下，如图2－48所示。

图2－48　取下气缸盖和气缸垫

⑦将发动机支座旋转一圈，使油底壳朝上，将油底壳上的螺栓按顺序拆卸下来。

⑧取下油底壳及其密封垫圈，如图2－49所示。

图2－49　拆卸油底壳和密封垫圈

⑨将机油泵与下曲轴箱的连接螺栓拧松取下，如图2－50所示。

⑩旋松机油泵与曲轴上油泵驱动齿轮相连的链条，取下机油泵如图2－51所示。

图2－50　拆卸机油泵

图2－51　取下机油泵链条

(2)安装步骤

按照与拆卸相反的顺序安装气缸盖，但应注意以下几点事项:

①在安装气缸盖之前，要将曲轴转动到第一缸上止点位置。

②安装气缸垫时，有标号(配件号)的一面必须向上摆放。

③按照如图2－52所示的顺序以40N·m的力矩拧紧气缸盖螺栓，然后再用扳手再拧紧180°。

图2－52　气缸盖螺栓拧紧顺序

④对角拧紧气门罩盖与气缸盖的紧固螺母，拧紧力矩为10N·m。

2)气缸体和气缸盖的检修

(1)气缸体与气缸盖平面度的检修

①先观察在相邻两个燃烧室之间的平面上，不允许有明显的划痕。对于气缸体上平面与气缸盖下平面的平面变形，可以用直尺和厚薄规检查，如图2－53所示。

②气缸体上平面已发生变形的可用直尺沿两条对角线和纵轴线贴靠在气缸体上平面上，并用厚薄规测量直尺与平面间的间隙，塞入厚薄规的最大厚度值即平面度误差，如图2－54所示。

图2－53　气缸盖平面度的检查

③当平面度误差小于0．15mm时，可用磨削修平。

图2－54　气缸体平面度的检查

④将气缸盖翻过来，用直尺沿两条对角线和纵轴线贴靠在气缸盖下表面上，用厚薄规测量直尺与平面间的间隙，塞入厚薄规的最大厚度值即平面度误差。

⑤气缸盖的平面度最大不得超过0．1mm。如超过最大极限值，应予以修理或更换。

(2)气缸盖厚度的检修，如图2－55所示

图2－55　气缸盖的修复尺寸

①将气缸盖平放在平台上。

②用高度游标卡尺测量缸盖的厚度。

③若气缸盖厚度仍在规定范围中，可对气缸盖进行修磨，若过小应更换，修理后的气缸盖高度不得低于a=133mm。

(3)气缸磨损程度的测量

气缸的磨损通常用量缸表进行测量，气缸测量的目的是通过测量气缸的磨损程度，根据气缸的磨损量确定发动机的技术状态。若磨损未达到大修标准，即可确定汽车继续行驶的里程，若需要进行发动机大修，即可确定气缸的修理尺寸。

基本测量步骤如下:

①先选择合适量具。根据气缸的磨损情况，选用使用刻度范围在75～150mm的量缸表(也称内径百分表)来测量缸体的直径，得出磨损量。

内径百分表的组成有:百分表、表杆、接杆座、活动测杆、接杆、支持架、固定螺帽和加长杆组成，如图2－56所示。

②将百分表装入表杆上端孔内，当表针稍有摆动，即可用锁紧螺母将百分表固定紧，一般表面与活动测杆在同一方向。

③根据游标卡尺所测气缸直径(AJR发动机应有81．01mm左右)，选择长度合适的接杆。旋上固定螺母，将接杆装入量缸表杆下端的接杆座内。

④用外径千分尺校对量缸表，量缸表应校对到被测气缸标准尺寸，并使其有2mm的预压量。

⑤根据气缸的磨损规律，分别测量离上止点下面10cm左右的位置、缸体中间部位的位置、距下止点上面10cm左右的位置，这三个位置在每个截面上沿发动机的横向(A向)和纵向(B向)分别测量出气缸的直径，如图2－57所示。在每次的测量中，记录所测得的数据。

图2－56　量缸表的组件

⑥测量时要使表杆垂直于气缸轴线，测量才能准确(前后摆动量缸表，表针均指示到某一最小值时，即表示测杆已垂直于气缸轴线)。

⑦在读数的时候，要注意指针的位置。摆动表杆看百分表的指示，当指针沿顺时针方向旋转到一个位置后忽然反向移动，就要读取这个截面位置上的刻度。因为在测量时，只有在直径处它的尺寸是最小的，其他倾斜位置都会使尺寸变大;而量缸表的活动测头在压缩时，尺寸是变小的，所以要读取最小值为正确数据。

图2－57　气缸磨损的测量部位

图2－58　量缸表测量法

⑧计算气缸的圆度误差，每个横截面上所测得的两个直径之差的一半即为该截面的圆度误差，如图2－58所示。

圆度误差:同一截面的两个尺寸相减的一半。

D_y=(D_s1－D_s2)/2

对于三个截面所测得并计算出的圆度误差进行比较，取其最大值为该气缸的圆度误差。

⑨同一气缸中所测得的所有直径中的最大与最小直径差值之半即为被测气缸的圆柱度误差。

圆柱度误差:同一缸体的最大尺寸与最小尺寸相减的一半。

D_z=(D_max－D_min)/2

⑩气缸磨损最大处的直径与标准尺寸的最大偏差为0．08mm，超过时可用镗缸的方法或加大一挡尺寸的活塞相配。

(4)确定修理尺寸

气缸的修理尺寸通常有4～6级，它是在标准直径的基础上，每加大0．25mm为一级，最大不超过1．00mm或1．50mm。

气缸修理尺寸的确定方法:修理尺寸=磨损最大气缸的最大直径+加工余量。

加工余量的大小应对照修理尺寸表，选出合适的气缸修理尺寸，在保证加工精度和粗糙度的前提下应尽可能小些，一般取0．10～0．20mm，然后选择与气缸同级修理尺寸的活塞，量出活塞最大直径，根据该尺寸进行镗缸。

例如:测得发动机气缸磨损的最大直径为81．22mm，加工余量选0．20mm，则81．22mm+0．20mm=81．42mm，已超过第一修理尺寸，因此镗缸修理尺寸应选定第二级修理尺寸，加大二级，即气缸直径加大0．50mm。修理后，气缸直径为81．51mm，再选择同级别修理尺寸的活塞与之相配。

任务报告

理论习题

1．气缸体有哪几种结构形式?各有什么优缺点?

2．发动机的气缸盖有哪几种类型?它们的优缺点是什么?

3．发动机的气缸有哪几种排列方式?适用于哪些情况?

4．什么是湿式缸套?什么是干式缸套?

5．气缸盖的作用是什么?

6．气缸体和气缸盖变形的原因是什么?

7．气缸磨损的原因有哪些?

实训报告

实训题目:_______________________________________

实验时间:_______________________________________

实训人员姓名:___________________________________

仪器、设备准备:_________________________________

实训过程:_______________________________________

实训成果及分析:________________________

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实训体会或实训建议:____________________

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任务评价

教师签名：__________学生签名：___________

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