《发动机机械系统检修项目三讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发动机机械系统检修项目三讲解（213页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目三 发动机异响 3.1 发动机机体组 3.2 发动机活塞连杆组 3.3 发动机曲轴飞轮组 3.4 发动机整车的维修 3.5 曲柄连杆机构的维修 3.1 发动机机体组 发动机机体组一般由气缸盖、气缸垫、气缸盖罩、气缸体、 曲轴箱、油底壳等组成。 3.1.1气缸盖、气缸垫和气缸盖罩 1)气缸盖(如图3-1所示) 气缸盖用螺栓固定在气缸体的上面。气缸垫安装在气缸盖与 气缸体之间，作为密封件。 气缸盖是由铝合金做成的。它的下表面与每一个气缸对应做 成一定的形状，作为燃烧室的一部分，可燃混合气要在这里 面燃烧。气缸盖上面还要安装凸轮轴、气门和配气机构。气 缸盖上面的进气口和排气口由进排气门进行开启和
2、关闭。 (1)功用:密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室 下一页返回 3.1 发动机机体组 (2)材料:灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 (3)工作条件:由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷 很大。 2)气缸盖罩和气缸垫(如图3-2所示) 气缸垫:保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水 和漏油。 3)燃烧室 汽油机的燃烧室由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。 汽油机常用燃烧室的形式有半球形、楔形和盆形等，如图3- 3所示。 (1)半球形:结构紧凑，火焰行程短，燃烧速率高，热损失小 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 热效率高。 (2)楔形:结构简单、紧凑，散热面积小，热损
3、失少;火花塞置 于燃烧室最高处，火焰传播距离长。 (3)盆形:工艺性好，成本低，进排气效果不如半球形燃烧室 3.1.2气缸体 气缸体是发动机的基础。它覆盖了底部所有旋转和往复运动 的部件并提供润滑和冷却。发动机缸体是铸造的;高温液态金 属灌人模子内，冷却凝固。这形成了缸体的结构。模子里用 沙子可以使孔周围形成水套，然后在缸体外部钻一个孔，使 铸造完成后沙子从这里漏出去。最后孔用塞子密封。 传统的缸体用灰日铸铁作材料，因为它的强度和抗扭曲能力 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 铸造完成后，它更易于加工，为活塞、曲轴和挺杆(如果应用 的话还有凸轮轴)提供刚性的孔径。缸体的顶部、底部和端部
4、都要加工来为气缸盖、油底壳驱动桥和定时端盖提供较好的 密封面。 1)气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体一 曲轴箱(如图3-4所示)。 气缸体是发动机里面最大的部件。其他的零件要不是安装在 发动机体上面就是附属在上面。在有些发动机里面，曲轴一 也是安装在气缸体上面的。 气缸和活塞位于气缸体的上部，曲轴位于机体的下部。 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 下面的部分叫做曲轴箱。曲轴箱有用于安装曲轴主轴颈的筋 板。 2)气缸体分类 (1)按气缸体与油底壳安装平面位置不同可分为一般式、龙 门式和隧道式(如图3-5所示)。 一般式(如492QA型发动机)气缸体。气缸体分界面
5、与曲 轴主轴线在同一平面上，机体高度小、质量轻、结构紧凑， 便于加工拆卸，刚度和强度差。 龙门式(如CA6102型发动机)气缸体。气缸体分界面在曲 轴主轴线以下，这种方式下缸体的刚度和强度较好， 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 工艺性差，结构笨重，加工困难。 隧道式气缸体。气缸体分解面远低于曲轴轴线，结构紧凑、 刚度和强度好，难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便，多用于 负荷较大的柴油机上。 (2)根据冷却方式不同可分为水冷式和风冷式(如图3-6所示) 水冷式发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，其上部有众多 加工精度很高的平面和孔，其内有油道和水套。工作室承受高 温、高压气体作用和机件的振
6、动，温差大时容易引起炸裂。发 动机下部为油底壳，油底壳底部有带磁性的放油螺栓 风冷式发动机的气缸体与曲轴箱分开铸造，通过螺栓连接 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 (3)根据气缸的排列方式可分为单列式、V型和水平对置式( 如图3-7所示)。 单列式气缸体:结构简单、加工容易，但发动机长度和高度 较大。 型气缸体:缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了 发动机质量;形状复加工困难。 水平对置式气缸体:高度小，总体布置方便。 3.1.3气缸套 气缸套可分为干式和湿式两种(如图3-8所示)。 (1)干式气缸套:外壁不直接与冷却水接触，壁厚13mm。 强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，
7、散热不良。 上一页 下一页返回 3.1 发动机机体组 (2)湿式气缸套:外壁直接与冷却水接触，壁厚59mm。散 热良好，冷却均匀，加工容易。强度和刚度不如干式气缸套 ，易漏水。 3.1.4油底壳 (1)功用:贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱(如图3-9 所示)。 (2)使用特点:油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上 装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨 损。 (3)材料及工艺特点:薄钢板冲压。 上一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 3.2.1活塞 活塞和连杆相连，它能将燃烧室中燃烧产生的力传给曲轴。 活塞必须能经受各种不同的工况条件。因为高温而产生的压 力和膨胀问题作用
8、在活塞顶上。另外，活塞的快速移动也会 产生高压。为了控制这种高压环境，大多数活塞是铝制的。 轻质的铝能在高转速的发动机中有效运转。 如图3-10所示，活塞分几个部分，包括: 1.活塞环槽 它限制和支撑活塞环使它们都在对应的槽内。 2.隔热槽 隔热槽被用于散发顶端环槽的热量。 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 活塞环槽顶端和活塞顶端之间切有一个窄槽，发动机工作时 ，碳填满窄槽来控制热量传递。 3.活塞座圈或活塞顶 活塞顶部要承受燃烧产生的气体推力。不同的顶部形状可以 实现制造商希望的不同结果。大多数发动机用的是平顶的活 塞。如果活塞接近了气门，凹式活塞可以提供一个额外的间 隙。不同类型的球形
9、或楔形活塞顶可以增大压缩比率。 4.活塞销 活塞销将活塞和连杆连接起来。通常有三种基本结构:活塞销 挂在活塞上，与连杆相固定;活塞销挂在连杆上，与活塞相固 定;活塞销与活塞和连杆固定。 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 5.活塞裙 活塞裙是活塞底部和较低位置与圈槽之间的区域，与活塞销 成900。活塞裙在和气缸壁连接处形成了一个容纳轴承的区 域)为了有效地减小活塞和连杆的重量，很多制造商选择使用 滑履式活塞裙。活塞裙表面的蚀刻帮助它存储油液，在活塞 裙跟随气缸一起移动时油液可以起润滑作用，降低活塞裙的 损害。 6.推力面 活塞裙的一部分承受了推力载荷，对气缸壁做功。 7.压缩环槽 上
10、面的两个环槽作压缩环。 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 8.油槽 底部的环槽通常作油环。 9.通气道 一些活塞在顶部压缩环附近会有一个孔用来在环后燃烧气体 ，使活塞环紧靠气缸壁，提高密封性(如图3-11所示)。 1)功用 承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2)工作环境 高温、散热条件差;顶部工作温度高达600700K，且分布 不均匀;高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 活塞顶部承受最高可达3-5MPa(汽油机)的压力，使之变形 ，破坏配合联结。 3)材料 铝合金:质量小，导热性好;灰铸铁。 4)工作要求 (1
11、)刚度和强度应足够大，传力可靠; (2)导热性能好，耐高压、高温、磨损; (3)质量较小，尽可能减少往复惯性力; (4)耐热的活塞顶及弹性的活塞裙; (5)活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数。 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 活塞的基本结构分为顶部、头部和裙部三部分(如图3-12所 示)。 1)活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，主要作用是承受气体压力。 活塞顶部的形状与选用的燃烧室的类型密切相关，活塞顶部 的常见形状有以下几种(如图3-13所示): (1)平顶活塞:结构简单，制造容易，受热面积小，应力分布 较均匀，多用在汽油机上。 (2)凸顶活塞:凸起呈球状，顶部强度高，起导向作
12、用，有利 于改善换气过程。 (3)凹顶活塞:凹坑的形状、 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 位置必须有利于可燃混合气的燃烧;提高压缩比，防止碰气门 2)活塞头部 第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分称为活塞头部(如图3- 14所示)，制作较厚。主要用于安装活塞环、与活塞环一起 密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还能将顶部 吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。 3)活塞裙部 从油环槽下端面起至活塞最下端，包括销座孔的部分称为活 塞裙部(如图3-15所示)。对活塞在气缸内的往复运动起导向 作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。很多制造商在设计铸 铝活塞时， 上一页 下一页返回 3.2 发动
13、机活塞连杆组 喜欢在裙AIS加一个钢的支柱(如图3-16所示)。这个支柱 可以控制和减小膨胀。支柱是在制造过程中浇铸在活塞上的 ，但是在相同温度下钢和铝的膨胀程度是不一样的，钢材使 得裙AIS的膨胀较小(如图3-17所示)。这种设计使得活塞 和气缸壁间有一个小的间隙，以减小活塞对气缸壁的冲击， 减小噪声。 石墨钼-二硫化涂层经常被用于现代活塞裙表面来减小摩擦 ，延长其使用寿命(如图3-18所示)。润滑涂层一也可以减小 摩擦，让活塞和气缸壁的间隙更小一些。 1.活塞变形分析与结构措施 活塞工作时，活塞顶部承受气体压力很大， 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 特别是做功行程压力最大，汽
14、油机高达35MPa,柴油机高 达69MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用 (如图3-19所示)。活塞在气缸内以很高的速度 (812m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了 很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。 为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运 动间隙，制造活塞时通常采取下列结构措施,如图3-20所示 (i)预先做成阶梯形、锥形。活塞沿高度方向的温度很不均匀 ，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、 下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形 ，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组
15、锥形(如图3-21所示)。 (2)预先做成椭圆形。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方 向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。 (3)活塞裙部开槽。有的汽油机活塞开有“n”形或“T”形槽， 横槽起绝热作用，减少热量向裙AIS传递，以减少裙部的膨 胀变性。横槽开在油环槽中间时，可兼做油孔。纵槽使裙部 更具有弹性，冷态下的装配间隙得以尽可能小，热态下又为 裙部膨胀留有余地，防止活塞卜滞(如图3-22所示)。 (4)为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞 在活塞裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的， 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 由于恒范钢为含镍33%36
16、%的低碳铁镍合金，其膨胀系 数仅为铝合金的1/10,而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵 制了裙部的热膨胀变形量(如图3-23所示)。 2.活塞在工作时的保护措施 (1)在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性; 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。 (2)在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换 向时的敲击声，且使裙部减小磨损(如图3-24所示)。 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的， 向做功行程中受主侧压力的一方偏移了12mm 3.2.2活塞环 上一页 下一页返回 3.2 发动机活塞连杆组 活塞环是具有弹性的开日环，分为气环和油环两种。其工作 条件为高温、高压、高速、极难润滑的条件。 1.气环 作用:保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部 吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。 气环的断面形状
