第二节曲柄连杆机构维修

第二节曲柄连杆机构的维修常见故障及诊断常见故障：气缸压力异常和异响。其中气缸压力异常包括压力过低和过高两种。一、气缸压力过低1）故障现象：发动机起动困难，怠速不稳，动力不足，机油和燃油消耗增加2)主要原因：空气滤清器过脏或堵塞活塞、气缸、活塞环磨损过大，密封不严气门和气门座磨损过大，气缸垫片损坏气缸盖变形气门间隙不当3）诊断流程如图所示二、气缸压力过高1)故障现象爆震.因为燃烧室内油气点火后，火焰波尚未完全扩散，远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃，其火焰波与正常燃烧的火焰波撞击而产生极大压力，使得引擎产生不正常的敲击声。2)主要原因燃烧室容积变小。包括积炭和气缸盖加工过度等。①蓄电池存电量充足(蓄电池亏电，会造成发动机转速过低)，发动机水温在正常工作温度(80℃以上)。②卸下全部火花塞，逐缸测量各缸的缸压，如拆一个测一个，就会出现越往后测量其缸压越高。③测量前将汽缸压力表的软管接头与火花塞孔拧紧，不得泄漏，每次测量前还需将汽缸压力表的指针回零，测量时，一边用启动机旋转曲轴，一边将加速踏板完全踩到底，节气门在全开位置保持3～5s(发动机转速在2500r/min以上，发动机转速过低，缸压就会过低)。曲柄连杆机构的主要检查和测量

(1)汽油机汽缸压力的检查

1)汽油机汽缸压力检查方法和注意事项

2)平均缸压差的计算方法3)测试结果分析及处理①单缸缸压低，通常是该缸气门关闭不严；需要研磨该缸气门或予以更换。②相邻两缸缸压都低，通常是两缸之间缸盖垫密封不良；按规定力矩和拧紧顺序拧紧缸盖螺母或更换汽缸垫。③所有缸的缸压都低，通常是活塞环和汽缸壁间密封不良，视需要更换活塞环和活塞等。④发动机的平均缸压不得低于75%，否则需修理。⑤发动机部分缸缸压高，有可能是燃烧室内积炭过多，使压缩比发生变化；或排气门开启量过小(通常是因为排气门杆的弯曲造成)，排气量不够，会造成该缸不工作，或工作不良。⑥发动机所有的缸缸压都很高，通常是排气不畅造成的，如三元催化转化器被积炭堵塞，或消声器内部开焊造成堵塞。(2)未解体时，活塞环密封性检查(3)汽缸磨损的测量方法1)汽缸的测量基数2)安装量缸表3)测量的方法及注意事项4)汽缸圆柱度和圆度的确定5)汽缸的修理标准(4)活塞和活塞环的检查1)活塞的检查2)活塞环间隙检测3)活塞环的装配角度4)活塞环在安装时的注意事项(5)活塞销的检查2.1.3主要部件的检修和安装(1)曲轴的检修1)曲轴裂纹的检查方法2)曲轴轴颈磨损的检查3)曲轴弯曲的检查(2)曲轴的安装1)安装基本要求2)安装顺序3)拧紧主轴承螺母(螺栓)4)装配注意事项(3)活塞销的安装1)铰削活塞和连杆上的活塞销座孔2)活塞销的装配(4)活塞连杆组装配注意事项1)连杆和连杆轴承盖不具有互换性，不得换位。装配时需注意不要装错位置。2)活塞顶部、连杆前部和连杆轴承前部均有标记，装配时需注意不要装错方向。3)装配前再一次清洁所有零部件，并在汽缸内壁上薄薄地抹一层机油。4)活塞连杆组组装好后，从汽缸体上部，将连杆和活塞装入，活塞环用活塞环钳夹紧，使其顺利进入汽缸，用手锤把推活塞顶，使活塞连杆组到位。5)国产轻型汽车同一组活塞质量差不得大于3g，一台发动机各缸活塞连杆组质量差不得大于8g。6)按安装主轴承方式将连杆轴承放入座槽，扣好所有的轴承盖从中间向两边逐一按规定力矩拧紧全部连杆轴承盖螺母(螺栓)。2.1.4主要部件的常见故障诊断(1)活塞偏缸故障的危害及诊断1)检查活塞是否偏缸时，若发现各缸活塞在上止点和下止点改变偏斜方向，说明是曲轴上的连杆轴颈失圆度超差。应更换或重新磨削曲轴的连杆轴径。2)若某缸活塞上、下止点始终偏于一侧，说明连杆弯曲。3)选活塞时要同一厂家、同一尺寸、同一组的(即统一质量的)。

(2)拉缸故障的原因和预防1)选择合适的发动机润滑油，对于那些汽缸活塞配合间隙小、活塞环开口间隙小、压缩比大、转速高的发动机，必须选择级别高的多级汽机油，如5W/40或10W/40。2)在寒冷地区时最好待发动机温度正常后再行驶，冷车时不要随意加大油门。3)发动机冷却液充足，不要在缺水甚至无冷却液的情况下强行驾驶。4)正确装配。5)磨合期内正确使用。6)保持润滑油清洁。7)选择正品的活塞环。(3)连杆故障的诊断与修理1)连杆弯曲后会使该缸活塞从上止点到下止点始终偏于一侧。2)连杆扭曲的检查方法。图2.4连杆弯曲的检测曲柄连杆机构主要零件的检修一气缸体与气缸盖的检修

气缸体是发动机的基础部件，气缸盖是发动机的主要部件，它们是燃料燃烧作功的基件。通常气缸体和气缸盖都由灰铸铁或铝合金铸成，结构复杂，工作条件恶劣，使用或修理不当易产生如下损伤：

（1）气缸体及气缸盖的破裂损伤。

（2）气缸磨损损伤。

（3）各结合面的翘曲变形或其他部件的变形。

所有这些损伤都会影响发动机的技术性能指标、工作可靠性和耐久性。因此在修理过程中应认真检验，发现问题及时解决。一、气缸体、气缸盖破裂损伤检查与修理1、破裂的原因：气缸体与气缸盖常因工作温度不均匀，导致热应力产生，在结构薄弱环节因刚度不足而产生破裂，在交变和脉动应力作用下导致疲劳裂纹的出现，或在冬季未放冷却液，造成冻裂。发动机过热时，突然添加冷却液，或者因冲击、撞击、过度拧紧或对中不好而导致零件变形等不规范操作，使缸体、缸盖产生裂纹甚至断裂。因此在大修开始前，修补裂缝后，镶装气缸套、气门座圈及气门导管后均应进行裂纹检查的工作。2、检查方法：在维修行业中，气缸体、气缸盖破裂常用到的检测方法有：水压法、磁力探伤法、荧光粉检查法、染色渗透剂检查法和气雾探伤检查法。3、缸体、缸盖上裂纹的修理：缸体、缸盖上的裂纹基本上分为内部的（如燃烧室部位）和外部的（即可从外部看到的）两种。修理缸体、缸盖上裂纹，通常采用有机粘接、气焊、氩弧焊、铸铁销接等方法。二、气缸体、气缸盖变形的检修

1、气缸体与气缸盖变形的原因：气缸体和气缸盖的变形，直接影响修理质量。大修时只需对零件清洗、检查，必要时更换损坏的零件。除此以外，有时因下述原因，也会使缸体、缸盖变形：（1）在制造时进行的时效处理不足，因此零件内应力较大。在高温条件下工作时，内应力重新分配，达到新的平衡，使零件产生过大的翘曲变形，破坏各部位之间的位置精度，因此换装新的零配件，效果也是很不理想的。（2）由于装配、维修过程中，不按工艺规程操作，气缸盖螺栓紧固扭力不均匀，不按规定顺序装卸缸盖螺栓而引起缸盖变形，或装配过程中缸盖螺栓的拧紧力矩过大，使螺孔四周因受螺栓拉力作用而凸起。（3）在高温下拆卸缸盖，使缸盖发生拱曲，或缸体、缸盖因裂纹损伤而采用热焊补修理法发生受热变形。（4）由于气缸垫不平引起漏水、漏气使平面形成腐蚀、斑点，或修理工作平面采用环氧浇灌引起不平。

在这些变形中，往往缸盖变形较大，缸体变形较小。2、缸体和缸盖平面的不平度检查与修理：缸体和缸盖的不平度可用长度大于待检缸体最大长度的刀口尺或光轴和厚薄规检查，使用光轴时其径向全跳动应不大于0.02mm，粗糙度Ra为0.48μm（如图2-1所示）。观察平面与刃口线或光轴母线漏光部位，并用厚薄规塞检漏光处。如果，中间凸起，应将两端间隙调成等值后再进行测量，所测得的最大间隙即为该平面的平面度误差。

图2-1气缸体平面度的检查三、气缸磨损的检查与修理发动机大修与否主要取决于气缸磨损程度，气缸磨损超过允许标准时，发动机的其他机件，如曲轴、凸轮轴、气门等摩擦副也都接近修理条件。

1、气缸磨损的原因：（1）润滑不良造成的机械磨损：发动机在工作中，气缸上部的润滑条件较差，因为润滑油不易溅到气缸壁上部。（2）高压造成的机械磨损：发动机工作时，活塞环在自身弹力和气体压力作用下，压紧在气缸壁上。

（3）腐蚀造成的磨损：通常汽油中含硫量为0.12％，由于燃烧，生成二氧化硫（SO2），其中一部分生成三氧化硫（SO3），SO3同燃烧生成物中的水结合成硫酸（H2SO4）蒸气，存在于燃气中。（4）磨料造成的磨损：磨料是由机油中渗和的金属杂质和空气中带进的尘土拌合形成的。2、气缸的修理：（1）气缸的测量：测量时，必须在每一个缸中三个不同高度上和相互垂直的两个平面上进行测量，见图2-2。此时，应摆动表杆，当表针指到最小刻度时，表示测杆垂直于气缸中心。此时的读数为标准读数。通常可以测得最大的磨损量、圆度和圆柱度。

图2-2气缸孔内径检查的位置图2.2量缸的方法和主要测量点(a)表杆与缸筒垂直，表盘与测杆成90°，朝向测量人员(b)表杆晃动方向(c)高度上的3个测量点（2）气缸的修理声尺寸：在确定发动机修理尺寸时，应以磨损最大的气缸为标准。一般发动机前、后两缸磨损较大，测量时可重点测量这两只气缸。以磨损最大的缸径尺寸作为选取修理尺寸的依据。几种车型发动机活塞与气缸的装配间隙（见表2-1）。表2-1几种车型活塞和气缸的配合间隙（3）气缸镗磨中应注意的问题：在镗磨气缸时还需注意如下几点：（1）镗削速度，要根据气缸壁硬度和气缸直径确定，硬度高、直径大的宜用低转速。（2）镗缸时应隔缸进行镗削，以减小热变形的影响。（3）镗削时第一刀进刀量应小，约为0.022～0.02mm，因第一刀时气缸表面较硬，同时由于气缸失圆造成进刀不均匀，进刀小，可以减少残留量及刀杆的变形量。中间各刀可加大到0.07～0.08mm。最后一刀为了保证光洁度，进刀量应减小为0.022～0.020mm。（4）磨缸是为了降低气缸表面粗糙度，同时使缸壁形成网状螺旋形的“花纹"，以便发动机工作时，在其中有适当存油。通常磨缸分粗磨和细磨。磨缸后的圆度偏差应不大于0.002mm，圆柱度偏差不大于0.072mm，表面粗糙度Ra值不大于0.6μm，并形成与水平线成22°～32°夹角的交叉纹线。二活塞连杆组的检修一、活塞和活塞环的磨损

1、活塞的磨损：活塞在工作中的最大磨损部位是活塞环槽，主要原因是气缸压力的作用，使活塞环对活塞环槽的单位面积之压力很高，同时活塞在高速往复运动中，活塞环对活塞环槽的冲击很大。尤其是第一道环槽，所承受的压力最大，周围的温度最高，且润滑条件差，因此磨损最为严重，以下逐渐减轻。环槽的磨损主要是下平面，上平面磨损较少，这是因为活塞环在工作过程中大部分时间在下平面与活塞槽平面相接触、摩擦。环槽磨损后，引起活塞环侧隙增大，使气缸漏气和窜油，润滑油进入燃烧室，燃烧产生大量积碳、结胶，使活塞环过热，失去弹性或卡死，造成发动机工作冒黑烟，经济性能下降。活塞工作时，由于气体压力和惯性力的作用，活塞销与销座孔之间产生磨损。其最大磨损在上下方向。磨损使配合松旷，严重时，在工作中会出现不正常响声。以往采用绞削活塞销孔，更换加大活塞销来解决，目前大多采用更换活塞解决。2、活塞环的磨损：常见活塞环磨损有磨料磨损和拉毛磨损。在使用不当时，也可能出现环失去弹性或断裂以及活塞烧顶等现象。表2-2标致发动机活塞尺寸二、活塞和活塞环的选配1、活塞的选配：活塞的选配，关键是保证活塞与气缸壁的间隙应达到标准。活塞的选组应根据测得的气缸直径，选配对应的组别，选配的活塞其寸应按表2-2所列的标准值范围，活塞的组别标于活塞顶部。

测量活塞直径时，应在活塞裙部长轴方向，距活塞最下端约12~22mm处测量（如图2-3）。此外，同组活塞的质量差不得超过2g，否则在运转中将引起发动机抖动。一般采用车削裙部内部或重新选配。图2-3活塞直径的测量1、活塞的选配（1）活塞的损伤形式活塞的损伤主要是磨损。包括活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损、活塞销座孔的磨损。其次活塞刮伤、顶部烧蚀和脱顶属于非正常的损伤形式。（2）活塞的选配当气缸的磨损超过规定值及活塞发生异常损坏时，必须对气缸进行修复，并且要根据气缸的修理尺寸选配活塞。选配活塞时要注意以下几点：①选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。活塞裙部的尺寸是镗磨气缸的依据，即气缸的修理尺寸是哪一级，也要选用哪一级修理尺寸的活塞。由于活塞的分组，只有在选用同一分组活塞后，才能按选定活塞的裙部尺寸进行镗磨气缸。②同一发动机必须选用同一厂牌的活塞。活塞应成套选配，以保证其材料和性能的一致性。③在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求。成套活塞中，其尺寸差一般为0.02mm～0.022mm，质量差一般为4g～8g，销座孔的涂色标记应相同。（3）活塞裙部尺寸的检测

镗缸时，要根据选配活塞的裙部直径确定镗削量，活塞裙部直径的测量方法如图2.39所示。在活塞下部离裙部底边约12mm、与活塞销垂直方向处用千分尺测量活塞裙部直径。（4）配缸间隙的检测

活塞与气缸壁之间的间隙称为配缸间隙。此间隙应符合标准。检测时可用量缸表测量气缸的直径，用外径千分尺测量活塞的直径，两者之差即为配缸间隙。也可如图2.40所示，将活塞（不装活塞环）放入气缸中，用塞尺测量其间隙值。2、活塞环的选配（1）活塞环的损伤形式活塞环的损伤主要是磨损，随着磨损的加剧，活塞环的弹力逐渐减弱，端隙、侧隙、背隙增大。此外，活塞环还可能折断。（2）活塞环的选配除有标准尺寸的活塞环以外，还有与各级修理尺寸气缸、活塞相对应的加大尺寸的活塞环。发动机修理时，应按照气缸的标准尺寸或修理尺寸，选用与气缸、活塞同级别的活塞环。在大修时，优先使用活塞、活塞销及活塞环成套供应配件。对活塞环的要求除了与气缸、活塞的修理尺寸一致外，还应具有规定的弹力，环的漏光度、端隙、侧隙、背隙符合原厂规定。图2-4

活塞环开口间隙的检测2、活塞环的选配：活塞环与活塞一样，分标准尺寸和加大尺寸的。在选用时环的尺寸级别应与活塞的尺寸级别一致。选用活塞环后，应进行如下检查修正：

（1）活塞环与缸壁的漏光检查：（2）活塞环开口间隙的测量：（如图2-4所示）（3）活塞环侧隙的测量：该侧隙可用厚薄规测量（如图2-2）。侧隙过大影响活塞环的密封作用，过小会使其卡死在环槽内。图2-2活塞环侧隙的检查图2-6活塞销与活塞压力法装置三、活塞销和活塞连杆组的修配1、活塞销与活塞销座的修配：（1）活塞销的选配：活塞销的作用是连接活塞与连杆并在两者之间传递压力和推力。（2）活塞与活塞销的装配方法：具体要求如下：

·热装法是将活塞放在水中加热，当水沸腾后，将活塞迅速取出，并立即把活塞销压入活塞销座孔内。

·压入法及其夹具如图2-6。

2、活塞销和连杆衬套的修配：对于全浮式结构的活塞销，在发动机大修时，在更换活塞与活塞销的同时必须更换连杆衬套，以恢复其正常配合，否则在运转中会产生异响，引起冲击。

（1）连杆衬套的选配：新衬套的外径与座孔应有0.06~0.12mm的过盈量，以保证衬套在工作时不走外圆。过盈量过大会造成衬套压装困难，甚至压坏衬套。过盈量的测量如图2-7，其差值就是衬套的过盈量。图2-7

活塞销与活塞压力法装置

（2）衬套的压入：衬套压入可在台虎钳上进行。压入前检查连杆小头内孔是否有损伤和毛刺，如有损伤和毛刺应进行修整。压入时，衬套倒角端应朝向连杆小头内孔倒角端，并放正。（3）连杆衬套的修配：

将活塞销穿过研磨或滚压的连杆衬套夹在虎钳上，沿活塞销轴线方向扳动连杆，应无间隙感觉。加入机油扳动时无“气泡”产生。把连杆置于水平面成72°角时应能停住，轻拍连杆徐徐下降，如图2-8。图2-8连杆衬套修配质量的检验图2.3连杆衬套的铰削及活塞销装配间隙检测(a)连杆衬套的铰削(b)检测活塞销和连杆衬套的配合(c)检测活塞销和连杆衬套的配合间隙（1）连杆的损伤形式连杆的损伤有杆身的弯曲、扭转变形；小头孔和大头侧面的磨损。其中变形最为常见。（2）连杆变形的检验连杆变形的检验在连杆检验仪上进行，如图2.44所示。检验仪上的棱形支撑轴能保证连杆大端承孔轴向与检验平板垂直。测量工具是一个带V形槽的“三点规”，三点规上的三点构成的平面与V形槽的对称平面垂直，两下测点的距离为100mm，上测点与两下测点连线的距离也是100mm。4、连杆的检修（3）、连杆的弯曲和扭转检查和校正：连杆的弯曲变形和扭转变形，将会使发动机在工作中产生活塞的偏缸现象，严重时会导致拉缸，降低发动机输出功率，在检修中应加以重视。常用连杆检验器来检查连杆的弯曲、扭转和弯扭并存的故障，如图2-9。图2-9连杆弯扭的检查和校正第三节曲轴飞轮组的检修一、曲轴的检修1、曲轴的弯曲变形与检查：造成曲轴变形的原因是曲轴主轴颈与缸体上主轴承磨损的不均匀，各档磨损的方位不同，使曲轴在工作过程中沿着曲线运转，受到额外的弯曲力。曲轴弯曲的检查：（如图2-10所示）。图2-10曲轴弯曲的检查图2-11曲轴弯曲的校正

曲轴的校正：可在压力机上进行（如图2-11）。在校正时，应在压力机的压杆与曲轴轴颈之间垫铜片，以免损伤轴颈表面。在校正过程中，要使校正量比原弯曲量稍大，以消除弹性变形的影响，校正量的大小与曲轴材料和弯曲强度有关，铸钢和中碳钢弯曲变形在0.1mm时，校正量为3～4mm，保压一两分钟即可。2、曲轴轴颈磨损的检验和修理：（1）曲轴轴颈的检验：（如图2-12）用外径千分尺测量外径尺寸。在轴颈的同一横断面最大直径与最小直径之差（即圆度偏差），超过0.01mm或0.03mm，就应进行修理。图2-12曲轴主轴颈直径的检测（2）曲轴轴颈的修理：曲轴轴颈的修理，采用缩小直径的方法来恢复几何形状和配合间隙。轴颈伤痕磨去后，为提高轴颈光洁，应先将磨料清洗，涂上一层润滑油，再进行抛光处理（如图2-13所示）。图2-13曲轴轴颈的修理工二、曲轴轴承与连杆轴承的修理

轴瓦在工作中承受较大冲击载荷和高速的摩擦，工作时产生大量的热量，所以轴承在使用中的损坏，主要是磨损、疲劳、剥落和烧