汽缸盖汽缸垫及油底壳的结构

模块二曲柄连杆机构课题一机体组的结构与检修课题二活塞连杆组的检修和选配课题四曲柄连杆机构的拆装课题三曲轴飞轮组的结构与检修课题一机体组的结构与检修1.汽缸体与汽缸盖的检修2.汽缸套和汽缸垫的检修1.机体组的功用和组成2.汽缸体、汽缸盖、汽缸垫及油底壳的结构•有一桑塔纳300型发动机，经过较长一段使用，发现发动机动力有严重不足现象，这就需要对发动机进行检修。首先要对机体组进行检修。图2－1机体组的组成部件•修机体组时，主要包括检查汽缸体和汽缸盖的裂纹、变形等常见损伤，校正汽缸盖变形，镗缸，镶套等内容，注意检修步骤和方法，并且能够正确使用检修工具。任务分析一、汽缸体•水冷发动机的汽缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体－曲轴箱，汽缸体一般用灰铸铁铸成，汽缸体上部的圆柱形空腔称为汽缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间，如图2－2所示。图2－2汽缸体一、汽缸体•1．汽缸体的形式•根据汽缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把汽缸体分为以下三种形式：一般式汽缸体、龙门式汽缸体和隧道式汽缸体，如图2－3所示。一、汽缸体•（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；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。桑塔纳、捷达、奥迪汽车用发动机属于这种结构。一、汽缸体•（3）隧道式汽缸体。这种形式的汽缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从汽缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。多用于主轴承采用滚动轴承的组合式曲轴，如黄河JN1181C13型汽车6135Q型发动机。一、汽缸体•2．汽缸体的材料和加工方法•汽缸工作表面由于经常与高温、高压燃气相接触，且有活塞在其中作高速往复运动，故必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足以上的要求，通常从汽缸材料、加工精度和结构型式等方面来予以保证。例如采用优质合金铸铁作为汽缸体的材料，汽缸内壁按2级精度加工并经珩磨，使其工作表面的粗糙度、形状和尺寸的精度要求都比较高。一、汽缸体•3．汽缸体的冷却方式•按冷却介质的不同，可分为水冷和风冷两种，如图2-4所示。汽车发动机上采用较多的是水冷却。•发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套，汽缸体和汽缸盖上的水套是相互连通的。利用水套中的冷却水流过高温零件的周围而将热量带走。•发动机用空气冷却时（风冷式），在汽缸体和汽缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分。一般风冷式发动机的汽缸体与曲轴箱是分开铸造的。一、汽缸体图2－4水冷式和风冷式发动机一、汽缸体•4．汽缸的排列方式•汽车发动机汽缸排列方式有三种：单列式、V型和对置式如图2—5所示。图2－5多缸发动机汽缸排列方式一、汽缸体•单列式一般用于六缸以下发动机，如桑塔纳、捷达、富康、一汽奥迪100型等汽车的发动机；V型多用于六缸以上发动机，它缩短了发动机的长度，降低了发动机的高度，增加了汽缸体的刚度，重量也有所减轻，但加大了发动机的宽度，且形状复杂、加工困难；对置汽缸式发动机的高度比其他型式的小得多，在某些情况下，使得汽车（特别是轿车和大型客车）的总布置更为方便。一、汽缸体•5．汽缸套的结构形式图2－6汽缸套一、汽缸体•汽缸套有两种结构，如图2－6所示。•干式汽缸套不直接与冷却水接触，壁厚一般为1～3mm。•湿式汽缸套则与冷却水直接接触，壁厚一般为5～9mm。•汽缸套装入座孔后，通常汽缸套顶面略高出汽缸体上平面0.05～0.15mm。这样当紧固汽缸盖螺栓时，可将汽缸盖衬垫压得更紧，以保证汽缸的密封性，防止冷却水和汽缸内的高压气体窜漏。•湿式汽缸套的优点是在汽缸体上没有封闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果较好。其缺点是汽缸体的刚度差，易于漏气漏水。二、汽缸盖•1．汽缸盖的功用与组成•汽缸盖的主要功用是封闭汽缸上部，并与活塞顶部和汽缸壁一起构成燃烧室。•汽缸盖安装在汽缸体的上面，它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的汽缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。二、汽缸盖•汽缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的汽缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的汽缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的汽缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。二、汽缸盖•图2－7所示为上海桑塔纳轿车发动机的汽缸盖分解图。图2－7桑塔纳3000型发动机的汽缸盖二、汽缸盖•2．汽缸盖的类型•在多缸发动机的中，只覆盖一个汽缸的汽缸盖，称为单体汽缸盖；能覆盖部分（两个以上）汽缸的称为块状汽缸盖；能覆盖全部汽缸的汽缸盖则成为整体汽缸盖。•汽缸盖由于形状复杂，一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸成，目前，铝合金铸造的缸盖，正在逐步推广，有取代铸铁的趋势。二、汽缸盖•3．汽油机燃烧室的形状•汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室有如下基本要求：•一是结构尽可能紧凑，面容比要小，充气效率要高，以减小热量损失及缩短火焰行程；•二是使混合气在压缩终了时具有一定涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分的燃烧；•三是表面要光滑，不易积炭，排气净化好。•汽油机常用燃烧室形状如图2－8所示，共有三种。二、汽缸盖图2－8汽油机的燃烧室形状半球形楔形盆形二、汽缸盖•（1）半球形燃烧室结构较前两种更紧凑。但因进排气门分别置于缸盖两侧，故使配气机构比较复杂。但由于其散热面积小，有利于促进燃料的完全燃烧和减少排气中的有害气体，对排气净化有利。富康轿车发动机就采用了这种燃烧室。•（2）楔形燃烧室结构较简单、紧凑。在压缩终了时能形成挤气涡流，因而燃烧速度较快，经济性和动力性较好。红旗7560型轿车发动机采用楔形燃烧室。•（3）盆形燃烧室结构也较简单、紧凑。捷达EA113型发动机采用了这种燃烧室。二、汽缸盖•4.汽缸盖的安装的要求•汽缸盖用螺栓固紧在汽缸体上。拧紧螺栓时，必须按由中央对称地向四周扩展的顺序分几次进行。最后一次要用扭力扳手按制造厂规定的拧紧力矩值（如EQ6100－1型发动机此值为170～190N·m）拧紧，以免损坏汽缸衬垫和发生漏水现象。如果汽缸盖由铝合金制成，则最后必须在发动机冷态下拧紧，这样在热机状态时能增加密封的可靠性，因为铝制汽缸盖的膨胀程度比钢制螺栓的大；铸铁汽缸盖则应该在发动机热机时最后拧紧。三、汽缸垫•汽缸盖与汽缸体之间置有汽缸垫，以保证燃烧室的密封。汽缸盖衬垫应满足如下主要要求：•1．在高温、高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏；•2．耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气或有压力的机油和冷却液的作用下不烧损或变形；•3．具有一定弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封；•4．拆装方便，能重复使用，寿命长。四、油底壳•油底壳的主要功用是贮存机油并密封曲轴箱。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成如图2－9所示。油底壳的形状决定于发动机的总体布置和机油的容量。有些发动机上，为了加强油底壳和机油的散热，采用了铝合金铸造的油底壳，在壳的底部还铸有相应的散热肋片。图2－9油底壳a)薄钢板油底壳b)轻金属油底壳四、油底壳•为了保证在发动机纵向倾斜式机油泵能经常吸到机油，油底壳后部一般做得较深。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波动过大。油底壳底部装有放油塞。有的放油塞是磁性的，能吸集机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。五、发动机的支撑•发动机一般通过汽缸体和飞轮壳或变速器壳支承在车架上，发动机的支承方式，一般有三点支承和四点支承两种，如图2－10所示。•发动机在车架上的支撑是弹性的。图2－10发动机支撑a)三点支撑b)四点支撑•汽缸体与汽缸盖的主要损坏形式有：•汽缸体上下平面的翘曲变形•汽缸体和汽缸盖裂纹•汽缸的磨损•汽缸体上螺纹孔的损坏以及水道孔边缘处的腐蚀等。一、汽缸体与汽缸盖的检修1．汽缸体与汽缸盖翘曲变形的检修汽缸体与汽缸盖的翘曲变形可用平板做接触检验，或者用直尺和塞尺检测。用直尺和塞尺检测缸盖平面翘曲的方法为在长宽和对角线方向上进行测量，求得其平面度误差，如图2－11所示。图2－11汽缸体和汽缸盖平面度的检测一、汽缸体与汽缸盖的检修•汽缸体平面局部不平可用铲削的方法修平；平面变形较大时，可采用平面磨床进行磨削加工修理。总切削量约为0.24～０.50mm。在任意位置上，汽缸体平面度每50mm×50mm范围内均应不大于0.05mm。•汽缸盖可根据情况采用磨削等方法修平。汽缸盖的平面度要求：全长上不大于0.10mm,在100mm长度上不大于0.03mm。一、汽缸体与汽缸盖的检修•2．主轴承座孔同轴度的检测•以汽缸体前、后两主轴承承孔为测量基准，用专用检验仪进行检测，如图2－12所示。要求：所有主轴承座孔的同轴度误差不大于0.15mm，相邻两个主轴承座孔的同轴度误差不大于0.10mm。图2－12主轴承座孔同轴度误差检验仪一、汽缸体与汽缸盖的检修•3．汽缸轴线与主轴承座孔轴线垂直度的检测•用垂直度检验仪对汽缸与主轴承座孔轴线的垂直度进行检验，如图2－13所示。要求：汽缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03／100mm；在全长范围内不大于0.05mm。图2－13汽缸轴线与主轴承座孔轴线垂直度检验仪二、汽缸体与汽缸盖裂纹的检修•汽缸体与汽缸盖容易产生裂纹，原因：•与其结构有关；•与工作条件和使用不当有关。•常见的裂纹有：曲轴箱的共振裂纹；水套的冰冻裂纹；汽缸套承孔因型芯偏移，加上修理尺寸级数过多和镶装汽缸套过盈量过大，压装工艺不当等造成的裂纹。二、汽缸体与汽缸盖裂纹的检修•裂纹的检查通常采用水压试验，如图2-14所示。•镶配气门座圈、气门导管和汽缸套时，若过盈量大时可能造成新的裂纹，因在这些工序后再进行一次水压试验。•对曲轴箱等应力大的部位的裂纹采取加热减应焊进行修理，对水套及其应力小的部位的裂纹可以采用胶粘修复。图2－14汽缸体、汽缸盖的水压试验三、汽缸的磨损与检修•1．汽缸的磨损•汽缸磨损程度是决定发动机是否需要大修的主要依据。所以，掌握汽缸磨损规律，分析汽缸磨损原因，提高检测和维修质量，并在使用中减轻汽缸磨损，是延长发动机使用寿命的重要措施。三、汽缸的磨损与检修•（1）汽缸磨损规律•磨损特点如图2－15和图2－16所示。•（2）汽缸磨损的检测•汽缸的检查一般包括两项内容：一是外观检查，检查汽缸的机械损伤、表面质量和化学腐蚀程度等；二是用内径量缸表检测汽缸的最大磨损量、圆度误差和圆柱度误差，如图2-17所示。•汽缸的磨损程度一般用圆度和圆柱度表示，也有以标准尺寸与汽缸磨损后的最大尺寸的差值来衡量的，如桑塔塔、捷达等汽车。三、汽缸的磨损与检修图2－15汽缸轴线方向的磨损1－纵向2－横向图2－16汽缸断面上的磨损三、汽缸的磨损与检修图2－17用量缸表测量汽缸磨损三、汽缸的磨损与检修•汽缸的技术要求如下：•(1)汽缸的圆度误差达到0.050mm～0.063mm;圆柱度误差达到0.175mm～0.250mm；最大磨损量有修理尺寸的汽缸达到0.2mm；无修理尺寸的汽缸（薄型缸套）达到0.4mm.；其中一项达到限值时必须修理或更换汽缸（套）。•（2）汽缸的圆度误差和圆柱度误差均小于限值，而磨损量小于0.15mm时，可更换活塞及活塞环。三、汽缸的磨损与检修•2．汽缸的修理•当发动机中磨损量最大的汽缸,其圆度和圆柱度超过规定标准时(如汽油机,圆度超过0.05mm,或圆柱度超过0.175mm;柴油机，圆度超过0.063mm,或圆柱度超过0.25mm,或桑塔纳、捷达汽车，其标准尺寸和最大磨损尺寸超过0.08mm),则应进行修理。•汽缸的修理通常通过镗削和磨削加工完成。三、汽缸的磨损与检修•（1）汽缸的镗削。目前常用的镗缸设备为固定式镗磨缸机和移动式镗磨缸机。•1)以汽缸体上平面作基准。（应用较少）•2）以汽缸体下平面为基准。（应用较广泛）•3）以两端曲轴轴承承孔的公共轴线为基准。•4）汽缸修