学习任务3活塞连杆组的检修

学习任务3活塞连杆组一、学习情境的描述;二、教学内容的确定；三、资讯；四、维修计划的制定；五、实施维修计划；六、评估；七、知识巩固与拓展发动机机械系统检修精品课程一、学习任务描述发动机机械系统检修精品课程一辆丰田凌志ES300轿车，装用的是V6发动机，冷车启动发动机工作正常；暖机后，发动机就出现“嗒嗒嗒”敲击异响，怠速时异响明显，加速后声音嘈杂听不清。以确定检修方案。

二、教学内容的确定发动机机械系统检修精品课程选配活塞、活塞环、活塞销的具体要求及注意事项活塞、活塞环、活塞销、连杆检修的技术要领；活塞连杆如何拆装活塞的变形特征及防预措施；发动机工作原理修好该车需要哪些知识及技能？活塞、活塞环、活塞销、连杆的作用、结构及性能要求；活塞环有哪些性能要求活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要部件组成。活塞连杆组活塞活塞的功用是与气缸盖气缸壁等共同组成燃烧室，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。活塞是在高温、高压、高速及润滑和散热均困难的条件下工作的。活塞有如下要求：要有足够的强度和刚度，质量要尽量小，以保持最小的惯性力；导热性要好，有充分的散热能力；要有足够的耐热性；活塞与气缸壁间应有较小的摩磨系数；温度变化时、尺寸和形状变化要小；和气缸壁问耍保持最小的间隙。汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金。活塞的功用是与气缸盖气缸壁等共同组成燃烧室，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。活塞由三部分组成：顶部、头部、裙部活塞活塞的顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。为了提高刚度和强度，并加强散热能力，背面多有加强筋。根据不同的目的和要求，活塞顶部制成各种不同的形状平顶活塞结构简单，且受热面积小温度低，在汽油机上被广泛采用，凸顶活塞是顶部刚度最大，制造时可减轻顶部的厚度，因而质量轻但顶部温度较高，主要适用于二冲程发动机；凹顶活塞主要是高压缩比发动机为了防止碰气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。成型顶活塞一般适用于二冲程汽油机，特殊的顶部形状可满足燃烧过程中的不同要求。活塞头部是活塞环槽以上的部分。其主要作用是：承受气体的压力并传给连杆；与活塞环一起实现对气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。活塞头部切有若干道用于安装活塞环的环槽。汽油机活塞一般有3～4道环，上面2～3道用于安装气环，下面一道用以安装油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使得被油环从气缸壁上刮下的多余得机油经过这些小孔流回油底壳。

自油环下端面到活塞底面的部分称为活塞裙部。活塞的裙部是用来为活塞导向和承受侧压力的。因面裙部耍有一定的长度，以保证可靠的导向；又要有足够的面积，以防止活塞对气缸壁的单位面积压力过大，破坏润滑油膜、加大磨损。为了保证活塞的正常工作，活塞各部与气缸壁之间必须保持一定的间隙，其中起导向作用的裙部与气缸之间的间隙尤为重要，若间隙过小，将因活塞膨胀而出现拉缸、卡死等故障；间隙过大，又将出现敲缸、窜气、上机油等故障。活塞工作时的变形主要原因是热膨胀，其次是侧压力。⒈整个活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使活塞与气缸的配合间隙变小。这是由于活塞的温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；

⒉活塞头部的膨胀量大于裙部，自上而下膨胀且由大到小。这是由于温度上高下低，且活塞的壁厚是上厚下薄。

⒊裙部圆周方向向近似椭圆形变化，长轴沿着销座孔轴线方向。这是由于销座处金属多面膨胀量大和侧压力作用的结果。活塞变形的规律及具体原因为了使活塞各部分，特别是裙部，在各种工作情况下与缸壁的配合间隙都尽可能保持在一定范围内，不同的活塞在结构上采取了一些措施，与变形相适应或控制其尽可能小的变形。这些措施有：活塞头部的直径呈上大下小的阶梯形或锥形；活塞裙部呈上小下大的截锥形，在垂直于销座孔轴线方向上，裙部上瑞直径小于下端直径；活塞裙部沿圆周近似呈椭圆形，称为椭圆活塞。椭圆的长袖在垂直于销座孔轴线方向，即侧压力面方向；裙部开有绝热一膨胀槽；采用双金属活塞，即在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片．以减小活塞裙部的膨胀量，这是目前国内外所广泛采用的一种措施。一般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，由于侧压力瞬间换向，使活塞与缸壁的接触面突然由一侧平移至另一侧。便产生活塞对气缸壁的“拍击”(借称敲缸)，增加了发动机的噪声，因此，高速发动机将活塞销座朝向承受膨胀作功侧压力的一面偏移1mm一2mm，这样，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。然而在活塞越过上止点。侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转(不是平移)，完成换向。可见偏置销座使活塞换向延长了时间且分为两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。过渡应早于最高压力形成时刻，过早的点火引起敲缸。可见，正确的点火提前角是平稳过渡的保证。活塞销为什么要偏置

活塞环活塞环按其主要功用可分为气环和油环两类。油环用来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人燃烧室燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到密封的辅助作用。气环也叫压缩环用来密封活塞与气缸壁的间隙，防止气缸内的气体窜人油底壳，以及将活塞头部的热量传结气缸壁，再由冷却水或空气带走。另外还起到刮油、布油的辅助作用。活塞环的间隙发动机工作时，活塞、活塞环等都会发生热膨胀。活塞环既要相对于气缸上下运动，活塞又要相对于活塞环相对横向移动，因此活塞在安装时应留有端隙、侧隙、背隙三处间隙。以防止胀死于槽内，卡死于缸内，以保证其密封性能。气环可能有三条漏气的通道；环面与气缸壁间；环与环槽的侧面间开口端隙处。活塞环在自由状态下，其外因直径略大于缸径，所以装入气缸后，环就产生一定的弹力与缸壁压紧，形成了第一密封面。在此条件下，气体不能从环外圆与缸壁之间通过，便窜入侧隙和背隙。另外，活塞环在运动时产生惯性力，并与缸壁间产生摩擦力。因此，活塞环与环槽侧面密封的压紧力是气体压力、惯性力和摩擦力三个沿气缸轴线方向力的代数和。在作功和压缩形成时，气体压力一般起主导作用，使活塞环被压紧在环槽下侧面形成第二密封面。一般，排气冲程时第二密封面也在环的下侧，而进气冲程在环的上侧。活塞环的泵油作用由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油作用。环在气体压力、惯性力、摩擦力的作用下，反复地靠在环的上、下沿，其过程是：当活塞带着活塞环下行(进气行程)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；当活塞又带动活塞环上行(压缩行程)时，环又靠在环槽的下方，同时将油挤压到环槽的上方，如此反复运动，就将润滑油泵到活塞顶。（动画）活塞环的泵油作用，一方面对润滑困难的气缸部是有利的，另—方面随发动机转速的日益提高，泵油作用加剧，不仅增加了润滑油的消耗，面且可能使火花塞因沾油面不能产生电火花，并使燃烧室内积炭增多，甚至环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性。另外还加剧了气缸等件的磨损。活塞环的泵油作用为此，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法。如何安装活塞环扭曲环的安装注意：内上切口扭曲环一般装入第一道环槽上，切口方向向上。这是由于第一道环背压大，磨合快，接触面积变大，散热性好。外切口扭曲环一般装在第二、三道环槽上，切口方向向下，这是由于它的背压小，第—密封面面积变化小，可增加单位压力，有利于密封。油环的作用是刮油。无论活塞上行还是下行，油环都能将气缸壁上多余的润滑油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。目前汽车发动机采用的油环有整体式和组合式两种。活塞销活塞销用来连接活塞和连杆，并把活塞所受的力传给连杆。活塞销是在承受大小和方向都不断交化的冲击性载荷下工作的。同时，由于是作低速摆转运动，不易建立油膜，故润滑条件较差，因此要求有足够的刚度和强度，表面耐磨性、质量尽可能小。为此，活塞销通常制成空心圆柱体。活塞销的内孔形状有圆柱形、两段截锥形和两段截锥和一段圆柱的组合形等。圆柱形孔易加工，但活塞销的质量较大。两段截锥形的活塞销质量较小，又接近等强度梁的要求，但孔的加工较复杂。组合形介于两者之间。活塞销与活塞销座孔一般有两种连接方式：⑴全浮式在发动机正常工作温度时，活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动，因而增大了实际接触面积，减小了磨损且使磨损均匀，所以被广泛使用。由于销与销座孔在冷态下配合较紧，装配时为了防止损伤销座孔，采用热装合的办法装配，即将铝活塞放到热水或热油中加热，使销座孔胀大，然后迅速将销装入。全浮式活塞销会发生轴窜，应设有轴向限位装置，多在销座孔内装有卡簧。⑵半浮式半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处，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，将销装入，为过盈配合。为保证冷起动时转动，销与销座孔间必须有一定的装配间隙。这种连接方式是销座孔内无卡黄，小头处无衬套，省去了衬套的修理作业内容。结构的变化减轻了往复运动件的质量，适用于轻型高速发动机。连杆连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，习惯上常把整个连杆组(或除去连杆轴瓦)称作连杆。连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。连杆体与连杆盖用螺栓紧固为一体，在工作时承受气体压力和往复惯性力所产生的冲击性拉压交变负荷，以及连杆摆动时产生的横向惯性力使连杆承受弯曲交变裁荷，特别是当装配不当时，如两端轴孔轴线不平行或杆身本身已有弯曲等情况时，将使连杆在工作中产生越来越大的弯曲变形，从而导致整个曲柄连杆机构工作失常，加剧零件损坏，因而连杆应有足够的刚度和强度。为了满足上述要求，连杆体和盖一般用中碳钢或中碳合金钢制成，也有少数的用球墨铸铁制造。为了提击高强度，通常再进行表而喷九处理。杆身通常做成“工”字形断而，以求在强度和刚度足够的前提下减小质量。连杆大头是与曲轴的连杆轴颈相联的。为了便于安装，大头一般做成分开式的，一半为连杆体大头，一半为连杆盖，二者一般用螺栓装合。连杆盖与连杆大头是组合后镗孔，为防止装配错误，在同侧刻有记号。连杆大头的装合，必须严格定位，以保证内孔的正确形状，常见的定位方式有如下几种：连杆螺校定位，（动画）依靠连杆螺栓上的精加工圆径凸台式光圆径部分，与经过精加工的螺栓孔来保证的。这种定位方式精度较差．一般用于不受横向力的平切口连杆；止口定位（动画）

；锯齿形定位（动画）依靠接合面的齿形定位。这种定位方式的优点是贴合紧密，定位可靠，结构紧凑。大头销定位（动画）依靠套或销与连杆体(或盖)的孔紧配合定位。这种型式能多向定位，定位可靠。连杆轴承也称连杆轴瓦(俗称小瓦)，装在连杆大头孔内，用以使连杆轴颈和连杆大头间保持良好的油膜，减小摩擦阻力，加速磨合。现代发动机用连杆轴承是由钢背和减磨层组成的分开式薄壁轴瓦。钢背由厚1mm一3mm的低碳钢制成，是轴瓦的基体，既有足够的强度，以承受近似冲击性的载荷；又有合适的刚度，便于与承孔良好的贴合。减磨层是由浇铸在钢背内圆上厚为0.3mm—0.7mm的薄层耐磨合金制成，层质较软能保护轴颈。连杆轴瓦为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金，铜铝合金，高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。四、维修计划的制定发动机机械系统检修精品课程发动机为什么会出现“嗒嗒嗒”敲击异响？哪些原因可能导致发动机冒蓝烟？哪些原因可能导致发动机工作不稳定？需要进行哪些检修？先检修什么后检修什么？写出故障诊断与排除方案（最好能写出故障树）诊断方案的制定本着如下原则：发动机机械系统检修精品课程１、故障原因活塞磨损过量；活塞销松动；气门间隙过大；连杆变形；曲轴或连杆螺丝松动；活塞偏缸较重；发动机机械系统检修精品课程2故障诊断与排除步骤1、检查曲轴或连杆螺丝是否松动2、是，加紧3、没有，拆下连杆瓦盖检查轴承是否良好4、好，拆下活塞连杆组检查5、不好，更换6、检查活塞是否磨损过量7、检查活塞与活塞销连接是速合格8．检查连杆是速变形发动机机械系统检修精品课程五、实施维修计划1、就车（或台架）折下发动机副件；2、检查曲轴（连杆）瓦螺丝的松紧度（注意姿势力度要相同）；3、拆连杆轴承及止推垫片；4、检修活塞、活塞销；5、检修连杆；活塞环的什么时候更换活塞环常见的损坏有弹力减弱、断裂、端隙、侧隙、背隙增大，造成气缸密封性减弱，引起发动机动力性下降，油耗增加。在下列情况下要更换活塞环：①当气缸的磨损达到每100毫米缸径0.18-0.22毫米时，应更换活塞环；②当发动机出现动力不足、油耗增加和气缸窜机油现象严重时，应更换活塞环，以改善发动机的动力性和经济性。

活塞环端隙、侧隙和背隙的检查为了保证活塞环与活塞环槽、气缸的良好配合，在活塞环的选配中，应做好以下检查：1.端隙的检查：端隙是指活塞环装到气缸后，在开口处呈现的间隙。活塞环留有端隙，是为了防止活塞环受热膨胀后在气缸内卡死。测量时，将活塞环平正的放入气缸内，从活塞顶部把它推平，然后用厚薄规测量开口处的间隙。端隙大于规定时，应另选活塞环；小于规定时，应对环口的一端加以锉修。锉修时，应注意环口平整，锉后环口应去掉毛刺，以防锋利的环口拉伤气缸。活塞环端隙的检查端隙Δ1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm～0.50mm；背隙的检查

背隙是指活塞环安装在活塞上放入气缸中以后，活塞环因弹性而伸展贴紧气缸壁，此时活塞环背面与环槽底面之间的间隙。若背隙过大，应选配新环，以防漏气、窜机油；若背隙过小，可车深环槽，以防活塞在气缸内卡死。检验活塞环侧隙、背隙的经验方法是：将活塞环插入环槽内，如低于槽岸，能转动自如，又无松旷感觉为合适。背隙的检查侧隙Δ2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm～0.10mm；其它气环0.03mm～0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm～0.07mm；（3）背隙Δ3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。0.5mm～1mm；活塞漏光度的检验检验时，将活塞环平放在气缸内，用一盖板盖住环的内圆，在气缸下部放置灯光，以便观察活塞环与气缸壁的密合情况。

活塞环漏光检验的技术要求：

①

活塞环上漏光弧长所对应的圆心角，每处不得大于25°；同一道环上的漏光弧长所对应圆心角的总和不得大于45°。②

在靠近开口处两侧各30°范围内，不允许有漏光(开口附近易磨损漏气。活塞环的安装通过看视频我们要知道活塞环是怎样安装的.检查三隙;在安装扭曲环时，必须注意环的断面形状和方向，正扭曲环应将其内圆切槽向上，外圆切槽向下，不能装反。

用活塞环拆装钳将活塞环撑开，然后装入环槽内，将气环和油环一起装好；调整活塞环开口的方向，开口方向不可沿着活塞销的方向，也不可对着承受力的方向，并且要求三道环的开口方向相互错开，彼此错开90度~180度。活塞环的选配活塞环的选配活塞环选配时，以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环。当发动机气缸磨损后，也应选配与气缸同一级别的活塞环，严禁选择加大一级修理尺寸的活塞环通过锉端隙来配合。对活塞环的要求是：与气缸、活塞的修理尺寸一致；具有规定的弹力，以保证气缸的密封性；环的漏光度、端隙、侧隙和背隙应符合原厂规定。

连杆的检验与修理连杆在工作中，由于摆动和受力较大，常出现杆身弯曲和扭曲变形、大小端内孔失圆以及连接螺栓损坏等。当连杆大头内孔的圆柱度公差超过规定值时，可在轴承盖端面加垫片调整或堆焊修复。连杆的检验与修理连杆组的检修主要有连杆变形的检验与校正、连杆小端衬套的压装与铰削等。

连杆变形的检验在连杆校验仪上进行，如图2-36所示。连杆校验仪能检验连杆的弯曲、扭曲、双重弯曲的程度及方位。

连杆校验仪能检验连杆的弯曲、扭曲、双重弯曲等。

连杆变形的校正

在校正连杆时，首先要记下连杆弯曲与扭曲的方向和数值，用连杆校正器进行校正。通常是先校正扭曲，再校正弯曲。校正时，应避免反复的过度校正。连杆变形的校