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1、项目二 柴油机曲柄连杆机构,2.1概述 2.2机体组的构造与检修 2.3活塞连杆组的构造与维修 2.4曲轴飞轮组 2.5曲柄连杆机构异响的诊断,返回,2.1概述,曲柄连杆机构是发动机最主要的机构之一。曲柄连杆机构的功用，是将燃气作用于活塞顶上的压力转变成曲轴的转矩，通过飞轮向传动系统输出动力，从而驭动发动机其他机构与装置工作。 2.1.1柴油机工作条件 与汽油机相比，柴油机汽缸内的工作温度更高，气体燃烧产生的压力更大，由于柴油机机件的体积与质量更大，产生的惯性力也更大，因此柴油机的热负荷、机械负荷大，振动与噪声也大。,下一页,返回,2.1概述,2.1.2曲柄连杆机构的受力情况 (1) 气体压力
2、 发动机在燃烧过程中，气体对活塞顶的压力通过连杆作用于曲轴连杆轴颈，所产生的力矩使曲轴旋转。压力会使曲轴各轴颈与轴承压紧，不但使曲轴产生摩擦与磨损，还使活塞与汽缸之间产生摩擦与磨损。 (2)往返运动惯性力与旋转运动离心力 活塞和连杆小头在汽缸中做往复直线运动时，平均速度很高，而且数值在不断发生变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速度变化规律是:从零开始，逐渐增大，临近中间达到最大值，然后又逐渐减小至零。也就是说，当活塞向下运动时，前半行程是加速运动，惯性力向上;后半行程是减速运动，惯性力向下。同理，当活塞向上运动时，前半行程惯性力向下，后半行程惯性力向上。,上一页,下一页,返回,2.1概述,
3、偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转，也要产生惯性力，俗称离心力。其方向沿曲柄半径向外，其大小与曲柄半径、旋转部分的质心位置及曲轴转速有关。曲柄半径愈长，旋转部分质心离曲轴轴线愈远，曲轴转速愈高，则惯性力愈大。 (3)摩擦力 曲柄连杆机构互相摩擦的零部件很多，摩擦产生的摩擦力不但增大机构的运动阻力，还会造成零部件的磨损，影响发动机的使用寿命。,上一页,下一页,返回,2.1概述,2.1.3曲柄连杆机构的整体布置与结构 曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成，如图2-1所示。 机体组包括汽缸体、汽缸盖和油底壳，形成汽缸、燃烧室和曲轴箱，用来安装活塞、连杆，支撑曲轴，形成发
4、动机的外壳。同时，机体组还是发动机其他零部件的装配基体，是发动机各机构的机架。 活塞连杆组由活塞、活塞环、连杆和用来连接活塞与连杆的活塞销组成。活塞位于汽缸内，活塞环安装在活塞头部的环槽内，用来封闭活塞与汽缸之间的间隙。连杆用来连接活塞与曲轴，传递动力，在直线往复运动与旋转运动的转换中起重要作用。活塞销用来连接活塞与连杆。 曲轴飞轮组由曲轴、飞轮及其他零部件组成。曲轴支承于发动机曲轴箱内，飞轮固定于曲轴后端，对外输出动力。,上一页,返回,2.2机体组的构造与检修,机体组由汽缸体、曲轴箱、油底壳、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫组成。 2.2.1汽缸体与曲轴箱 2. 2.1.1构造 通常将汽缸体与曲轴箱铸
5、为一体，笼统地称为汽缸体。汽缸体内引导活塞做往复运动的圆筒就是汽缸，汽缸外面置有水套以散热。曲轴箱上由主轴承座孔，还有主油道和分油道。 汽缸体的构造如图2-2所示。,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2.2.1.2汽缸体的排列形式 (1)直列式 发动机的各个汽缸排成一列，一般是垂直布置的。单列汽缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下的发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式汽缸体，如图2-3 (a)所示。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(2)V型 汽缸体排
6、成两列，左右两列汽缸中心线的夹角180，称为V型发动机。V型发动机与直列式发动机相比，缩短了机体的长度和高度，增加了汽缸体的刚度，减轻了发动机的重量;但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难。一般用于八缸以上的发动机，六缸发动机也有采用这种形式的汽缸体，如图2-3 (b)所示。 (3)对置式 汽缸排成两列，左右两列汽缸在同一水平面上，即左右两列汽缸中心线的夹角 =180，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种汽缸应用较少，如图2-3 (c)所示。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2. 2. 1.3汽缸体的形式 (1)平分式汽缸体 其特点是油底壳安装平面
7、和曲轴旋转中心在同一高度。这种汽缸体的优点是机体高度小，质量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便;缺点是刚度和强度较差。平分式汽缸体如图2-4 (a)所示。 (2)龙门式汽缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷;缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。龙门式汽缸体如图2 -4 (b)所示。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(3)隧道式汽缸体 这种形式汽缸体的特点是曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从汽缸后部装入。其优点是结构紧凑，刚度和强度好;缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。隧道式汽
8、缸体如图2-4 (c)所示。 2. 2. 1.4汽缸体的维修 (1)汽缸体的清洗 油污用清洗液进行热清洗，油道用专用清洁刷和热肥皂水清洗。注意:铝合金汽缸体不能使用碱性清洗液清洗;清洗后用清水冲刷，以免残留清洗液腐蚀机件;汽缸体清洗后，在加工表面涂润滑油，以防止生锈;油道清洁后，将油堵装好，以防止污染。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(2)汽缸体裂损的检查与修理方法 用目视或5倍放大镜检查较大裂纹;用水压或气压试验检查细小裂纹，水压或气压试验压力为0. 3-0. 4 Mpa。 气焊修理适用于铸铁汽缸体，裂纹较深(6 mm以上)时需开焊接坡口。 电焊修理适用于铸铁汽缸体，焊前在
9、裂纹走向前方钻 3mm止裂孔。 黏结修理适用于铝合金汽缸体，较大裂纹开V形槽灌注黏结剂;较小裂纹使用黏结剂贴加布层。 螺钉填补修理用于钻止裂孔，用专用铜制螺钉。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(3)汽缸磨损的检查与修理 1)汽缸磨损规律与原因 一般会磨成上大、下小倒锥形。 a.润滑不良造成磨损:发动机工作时汽缸上部润滑条件较差，这是因为润滑油不易喷到汽缸壁上部，而其上部温度又高，从而使进入汽缸的润滑油钻度下降，不能形成良好油膜，甚至可能被烧掉。实验证明，当温度超过250时，完整的油膜很难形成;而接近燃烧室的汽缸壁处，工作温度高达350 ;另外进入汽缸的可燃混合气中的细小颗粒不
10、断冲刷缸壁，也破坏了油膜，使汽缸上部活塞环形成干摩擦或半干摩擦，加快了汽缸磨损。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,b.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在汽缸壁上。当活塞在汽缸中往复运动时，活塞环与汽缸壁相对运动而产生摩擦磨损，程度决定于活塞环作用在汽缸壁上正压力的大小。正压力越大，润滑油膜的形成和保持越难，机械磨损越严重。在做功行程中，活塞下行汽缸容积增大，这个压力将随之降低，这样汽缸磨损不均匀，使其形状呈上大、下小的倒锥形。 最前端第一缸和最后端第四缸、第六缸，磨损大于其他缸，原因为: a.温度造成的酸腐蚀，即第一缸、第四缸、第六缸散热条件好
11、，温度低于其他缸，易造成酸性磨损。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,b.第一缸和第四缸、第六缸，受惯性力影响，是负荷输出端，所以磨损大于其他缸，且径向磨损大于轴向，形成椭圆形。 径向小于轴向的椭圆形。 发动机做功行程，连杆下行会对汽缸产生一个侧向冲击，加大了主推力面磨损;在压缩行程时，会有一个侧向力，产生同样侧向冲击，也加大了磨损，不过小于做功行程，这样就会磨损形成径向大于轴向的椭圆形。 腰鼓形。由于吸入尘土之类的杂质，中间的磨损速度最快，行成腰鼓形。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2)磨损检查 用量缸表从三个高度位置，沿纵、横两个方向，共在6个部位进行检查。
12、最大磨损量最大测量直径与标准直径之差;圆度误差同一高度、不同方向测量的两个直径之差的一半;圆柱度误差不同高度、同一方向测量的两个直径之差的一半。不允许超过使用极限，否则应锁磨或镶套。例如，EQ6100发动机规定汽缸圆度误差若超过0. 075 mm ,圆柱度误差若超过0. 15 mm，则需进行修理。 使用量缸表测量时，先将量缸表调“0”;(与标准缸径相对应)，再测量: 如果指针正好处在零位，说明被测缸径与标准尺寸的缸径相等; 当指针顺时针方向离开零位，表明缸径小于标准尺寸的缸径; 当指针逆时针方向离开零位，表明缸径大于标准尺寸的缸径。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,汽缸径向的最
13、大磨损基本上是处于垂直曲轴轴线平面内(对侧置气门，一般是面对进气门缸壁侧);汽缸径向的最小磨损，是在平行轴轴线平面内。 汽缸轴向磨损，上部大于下部形成圆柱度，最大磨损部位在第一道活塞环对应的上止点处。 缸口活塞环没触到的地方儿乎没有磨损(形成缸肩)。 汽缸镶套。汽缸镶套包括干缸套和湿缸套。 a.干缸套:用专用工具，过盈量0. 03-0. 08 mm。 b.湿缸套:高出缸体上平面0. 05-0. 15mm。 缸体上平面的检查: 工具:直尺和塞尺 方法:在图2-5中所示的6个方向上检查。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2.2.2油底壳 (1)功用 油底壳用于储存和冷却机油并封闭曲
14、轴箱。 (2)构造 油底壳用薄钢板冲压而成，内部设有稳油挡板，以防汽车振动时油底壳右面产生较大的波动;最低处有放油塞;曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。其构造如图2-6所示。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2.2.3汽缸套 解决成本与寿命之间的矛盾。汽缸可内镶耐磨高级铸铁材料制成的汽缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了材料。 (1)干式汽缸套 其特点是汽缸套装入汽缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和汽缸体的壁面直接接触。壁厚一般为1-3 mm。它具有整体式汽缸体的优点，强度和刚度都较好;但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工
15、，拆装不方便，散热不良。其结构如图2 -7 ( a)所示。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(2)湿式汽缸套 其特点是汽缸套装入汽缸体后，其外壁直接与冷却水接触，汽缸套仅在上、下各有一圆环地带与汽缸体接触，壁厚一般为5-9 mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易(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;但缺点是强度、刚度都不如干式汽缸套好，而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。其结构如图2 -7 ( b)所示。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,(3)湿式缸套的安装固定 缸套外圆柱面上下各有一个凸缘，与座孔圆柱面配合，起到径向定位的作
16、用。缸套上端面凸缘与缸体上端面贴合，被缸盖压紧，起到轴向定位和固定缸套的作用。缸套外圆柱面的下端开有密封槽，里面装有橡胶密封圈，用来对缸套与座孔之间的间隙进行密封。由于汽缸套直接与冷却液接触，故冷却效果好。湿式缸套产生磨损变形后，只能进行更换修理。,上一页,下一页,返回,2.2机体组的构造与检修,2.2.4汽缸盖 (1)汽缸盖结构 汽缸盖用缸盖螺栓固定在缸体上面，用来封闭汽缸。汽缸盖下平面的凹坑，与活塞顶一起形成燃烧室。由于汽缸盖的热负荷很大，而且形状复杂，容易产生热变形和开裂，故必须对汽缸盖进行可靠的冷却。汽缸盖内部为中空结构，形成缸盖水套，水套主要位于燃烧室周围。缸盖水套通过缸盖与缸体之间的小孔与缸体水套相通，缸体水套内的冷却液从小孔进入缸盖水套进行冷却。缸盖水套设有出水口，与出水管相连。 汽缸盖上有进排气道，气道口镶嵌有气门座圈。缸盖上还镶嵌有气门导管，用来安装进、排气门。配气机构的摇臂总成也安装在汽缸盖上端面，并用气门室罩封闭。汽缸盖有喷油器座孔，用螺栓将喷油器固定在汽缸盖上。其结构如图2-8所示。,上一页,下一页,返回,2
