汽车发动机维修细节详解
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2.2.3 活塞连杆组的检测与维修

细节一:活塞连杆组结构

如图2-55所示,活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等部件。

图2-55 活塞连杆结构组成

细节二:活塞

(1)活塞的功用及工作条件 活塞的功能是承受燃烧气体压力,并将此力通过活塞销传递给连杆以推动曲轴旋转。另外,活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

工作条件:活塞在高温、高压、高速及润滑不良的条件下工作。活塞直接和高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上。所以,受热严重,而散热条件又非常差,因此活塞工作时温度很高,顶部高达600~700K,且温度分布极不均匀;活塞顶部承受气体压力很大,尤其是做功行程压力最大,汽油机高达3~5MPa,柴油机高达6~9MPa,这就造成活塞产生冲击,并承受侧压力的作用;活塞在气缸内以极快的速度(8~12m/s)往复运动,且速度在不断地变化,这就产生了较大的惯性力,使活塞受到很大的附加载荷。

根据上述工作条件,活塞所用材料需满足下列要求。

①要有足够的刚度与强度,传力可靠。

②导热性能良好,要耐高压、耐高温、耐磨损。

③质量轻,尽量减小往复惯性力。

(2)活塞材料 铝合金材料基本可以满足以上要求,因此,活塞一般都采用高强度铝合金,但在一些低速柴油机上应用高级铸铁或耐热钢。

(3)活塞的构造 具体如下。

①活塞的分类如图2-56和图2-57所示。

图2-56 汽油机活塞类型

图2-57 柴油机活塞类型

②活塞的基本结构如图2-58所示。活塞包括活塞顶部、活塞头部、活塞裙部三部分。活塞顶部是燃烧室的组成部分,直接承受气体压力。活塞顶部的形状各异,以满足不同的目的和要求。汽油机活塞顶部多数选用平顶,其优点是制造工艺简单,吸热面积小。为改良混合气形成、燃烧或调节压缩比,有些汽油机活塞选用凹顶活塞。二冲程汽油机常采用凸顶活塞以提高换气效率。

图2-58 活塞的基本结构示意图

1—活塞顶;2—活塞头;3—活塞环;4—活塞销座;5—活塞销;6—活塞销锁环;7—活塞裙;8—加强肋;9—环槽

第一道活塞环槽和活塞销孔之间的部分为活塞头部,如图2-59所示。用于安装活塞环,与活塞一同密封气缸,防止可燃混合气漏到曲轴箱内,将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传递给气缸壁。

图2-59 活塞实物图

活塞头部以下的部分是活塞裙部。裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到很好的导向,气缸与活塞之间在任何工况下均需保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大,活塞敲缸;间隙过小,活塞有可能被气缸卡住。此外,裙部需有足够的实际承压面积,以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称为主推力面,承受压缩侧向力的一面称为次推力面,如图2-60所示。

图2-60 活塞裙部受力情况

发动机工作时,活塞在气体力与侧向力的作用下发生机械变形,而活塞受热膨胀时还产生热变形。这两种变形的结果都会造成活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大。所以,为使活塞工作时裙部接近正圆形和气缸相适应,在制造时应将活塞裙部的横断面加工成椭圆形,并使其长轴和活塞销孔轴线垂直。现代汽车发动机的活塞都是椭圆裙部。

此外,沿活塞轴线方向,活塞的温度是上高下低,活塞的热膨胀量自然是上大下小。所以,为使活塞工作时裙部接近圆柱形,必须将活塞制成上小下大的圆锥形。

在活塞销座处镶铸恒范钢片的活塞称恒范活塞。因为恒范活塞在销座处只靠恒范钢片与活塞裙相连,且恒范钢的热膨胀系数仅为铝合金的1/10左右,所以当温度升高时,在恒范钢片的牵制下,裙部在活塞销孔轴线方向的热膨胀量很小。如果将普通钢片铸在销座处的铝合金层内侧形成双金属壁,则因为两种金属的热膨胀系数不同,当温度升高时双金属壁发生弯曲,而钢片两端的距离大致不变,进而限制了裙部的热膨胀量。由于这种控制热膨胀的作用随温度升高而增大,因此称这种活塞为自动热补偿活塞。

细节三:活塞环的作用与构造

活塞环按其主作用可分气环和油环两类,如图2-61所示。

图2-61 活塞环的分类

活塞环在高温、高压、高速及润滑极其困难的条件下工作,是发动机上寿命最短的零件。活塞环的优点为弹性好、强度高、耐磨损、耐热、冲击韧性好、导热性能好等。目前广泛应用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素),第一道是镀铬环,其余环一般为镀锡环或磷化环。

(1)气环 气环开有切口,具有弹性,在自由状态下外径大于气缸直径,它与活塞一同装入气缸后,外表面紧贴在气缸壁上,形成第一密封面,气环密封效果通常与气环数量有关,汽油机一般采用2道气环,柴油机一般采用3道气环。发动机工作时,活塞和活塞环等机件都会发生热膨胀。而活塞环在气缸、活塞环槽内的运动相对比较复杂,既要与活塞一起在气缸内做上下运动,径向胀缩,还要在环槽内做些微的圆周运动,以保证气缸的密封性,并防止环卡死在缸内或胀死在环槽中。

气环的密封原理如图2-62所示。

图2-62 气环的密封原理

活塞环在自由状态下不是正圆形。将活塞环装入气缸后,在其自身的弹力作用下环的外圆面和气缸壁贴紧形成第一密封面,气缸内的高压气体无法通过第一密封面泄漏。高压气体可能通过活塞顶岸和气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙中。进入侧隙中的高压气体使环的下侧面和环槽的下侧面贴紧形成第二密封面,高压气体也无法通过第二密封面泄漏。进入径向间隙中的高压气体使环的外圆面与气缸壁更加贴紧。这时活塞环的开口端隙即为漏气的唯一通道。如果几道活塞环的开口相互错开,则形成了迷宫式漏气通道。由于侧隙、径向间隙及端隙都很小,气体在通道内的流动阻力很大,导致气体压力p迅速下降,最后漏入曲轴箱内的气体就非常少了,一般仅为进气量的0.2%~1.0%(质量分数)。活塞环随活塞一同装入气缸后,便产生弹力而紧贴在气缸壁上,形成密封面,使燃气无法通过环与气缸的接触面之间的间隙。环密封的效果和气环数目有关。气环数目通常为2~3道(汽油机2道,柴油机3道)。第一道工作条件最为恶劣,要求具有耐热、耐磨、高强度和冲击韧性等特性。

(2)气环分类及特点 具体如下。

①按气环的开口形状不同分,如图2-63所示。

图2-63 气环开口形状分类

a.直开口 工艺性好,但密封性较差。

b.阶梯口 密封性好,但工艺性较差。

c.斜开口 密封性与工艺性介于前两者之间,斜角通常为30°或40°。

②按气环的断面形状不同分,如图2-64所示。

图2-64 气环的断面形状

a.矩形环 断面呈矩形的气环。形状简单,加工方便,与气缸壁接触面积较大,有利于活塞散热。但磨合性差,而且在与活塞共同作往复运动时,在环槽内上下窜动,将气缸壁上的机油不断地挤入燃烧室中,产生“泵油作用”,使机油消耗量增多,活塞顶及燃烧室壁面积炭。

b.锥形环 环的外圆面是锥角很小的锥面。理论上锥面环和气缸壁为线接触,磨合性好,增大了接触压力及对气缸壁形状的适应能力。当活塞下行时,锥面环能产生向下刮油的作用。当活塞上行时,因为锥面的油楔作用,锥面环能滑过气缸壁上的油膜而不会将机油带入燃烧室。锥面环传热性差,因此不用作第一道气环。由于锥角很小,通常不易识别,为避免装错,在环的上侧面标有向上的记号。

c.梯形环 断面呈梯形,其主要优点是抗黏结性好。当活塞头部温度较高时,窜入第一道环槽中的机油容易结焦并将气环粘住。当侧向力换向活塞左右摆动时,梯形环的侧隙、径向间隙均发生变化,将环槽中的胶质挤出。楔形环的工作特点和梯形环相似,且由于断面不对称,装入气缸后也会发生扭曲。梯形环适用于柴油机的第一道气环。

d.桶面环 环的外圆面为外凸圆弧形,其密封性、磨合性以及对气缸壁表面形状的适应性都非常好。桶面环在气缸内不论上行或下行均能形成楔形油膜,将环浮起,减轻环和气缸壁的磨损。

e.扭曲环 断面不对称的气环。装入气缸后,因为弹性内力的作用使断面发生扭转,所以称扭曲环。扭曲环断面扭转原理:将活塞环装入气缸之后,其断面中性层以外产生拉应力,而断面中性层以内产生压应力。拉应力的合力F1指向活塞环中心,压应力合力F2的方向正好相反。由于扭曲环中性层内外断面不对称,使F1和F2不作用在同一平面内而形成力矩M。在力矩M的作用下,使环的断面产生扭转。

如果将内圆面的上边缘或外圆面的下边缘切掉一部分,整个气环将扭曲成碟子形,则称这种环为正扭曲环;如果将内圆面的下边缘切掉一部分,气环将扭曲成盖子形,则称其为反扭曲环。在环面上切去部分金属称为切台。发动机工作时,在进气、压缩及排气行程中,扭曲环发生扭曲,其工作特点一方面和锥形环类似,另一方面因为扭曲环的上下侧面与环槽的上下侧面相接触,从而避免了环在环槽内上下窜动,消除了泵油现象,减少了环对环槽的冲击而引起的磨损。在做功行程中,巨大的燃气压力作用在环的上侧面和内圆面,足以克服环的弹性内力使环不发生扭曲,整个外圆面与气缸壁接触,这时扭曲环的工作特点和矩形环相同。

f.开槽环 在外圆面上加工出环形槽,在槽内填充可以吸附机油的多孔性氧化铁,有利于润滑、磨合及密封。

(3)油环 通常活塞上装有1~2道油环。采用两道油环时,下面一道多安装在活塞裙部的下端。无论活塞下行还是上行,油环都可以将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。常见的油环形式如图2-65所示。目前广泛应用的是组合式油环。组合式油环通常由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成,轴向衬环夹装在第二与第三刮油钢片之间,径向衬环使三片刮油钢片紧贴在气缸壁上。

图2-65 油环的两种结构形式

1—上刮片;2—衬簧;3—下刮片;4—活塞

细节四:活塞销

活塞销的结构形状很简单,外观是一个厚壁空心圆柱,其内孔形状有圆柱形、组合形或两段截锥形,如图2-66所示。

图2-66 活塞销的结构类型

活塞销材料通常用低合金渗碳钢(15Cr或16MnCr5),高负荷发动机则应用渗氮钢。圆柱形孔加工容易,但活塞销的重量较大;两段截锥形孔的活塞销重量较小,且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大,所以接近于等强度梁,但锥孔加工不容易。

通常活塞销可分为全浮式和半浮式两类,如图2-67所示。

图2-67 全浮式和半浮式活塞销结构特点

(1)全浮式 活塞销能在连杆衬套与活塞销座中自由摆动,使销磨损均匀。

(2)半浮式 活塞销中部与连杆小头使用坚固螺栓连接,活塞销只能在两端销座内做自由摆动,多应用于轿车。

细节五:连杆

如图2-68所示,连杆由小头、杆身和大头组成。连杆小头与活塞销连接,与活塞一同做往复运动;连杆大头与曲柄销连接,与曲轴一同做旋转运动。

图2-68 连杆结构组成

(1)连杆小头 小头的结构形状由活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方式决定。在汽车发动机中连杆小头和活塞销的连接方式有两种,即全浮式和半浮式。

全浮式活塞销工作时,在连杆小头孔和活塞销孔中转动,能够保证活塞销沿圆周磨损均匀。为避免活塞销两端刮伤气缸壁,在活塞销孔外侧装配活塞销挡圈。

半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内,此时活塞销只在活塞销孔内转动,在小头孔内不转动。小头孔不安装衬套,销孔中也不装活塞销挡圈。

(2)连杆杆身 杆身断面是工字形,刚度大、质量轻、适于模锻。工字形断面的Y-Y轴位于连杆运动平面内。有的连杆在杆身内加工了油道,用于润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者,必须在小头顶部加工出喷油孔。

(3)连杆大头 连杆大头除必须具有足够的刚度外,还应外形尺寸小、质量小,拆卸发动机时能从气缸上端卸下。连杆大头是剖分的,连杆盖用螺栓或螺柱紧固,为能够使接合面在任何转速下都能紧密接合,连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。接合面和连杆轴线垂直的为平切口连杆,而接合面和连杆轴线成30°~60°夹角的为斜切口连杆。平切口连杆体大端的刚度较大,所以大头孔受力变形较小,并且平切口连杆制造费用较低,汽油机均采用平切口连杆。柴油机连杆不但有平切口的,还有斜切口的。一般柴油机由于曲柄销直径较大,因此连杆大头的外形尺寸相应较大,想要在拆卸时能从气缸上端取出连杆体,必须采取斜切口连杆。连杆盖装合到连杆体上时应严格定位,以防止连杆盖横向位移。平切口连杆利用连杆螺栓上一段精密加工的圆柱面和精密加工的螺栓孔来实现连杆盖的定位。斜切口连杆的连杆螺栓因为承受较大的剪切力而容易发生疲劳破坏。为此,应该选择能够承受横向力的定位方法,如图2-69所示。

图2-69 连杆大头结构形式

细节六:活塞连杆组的拆卸

(1)活塞连杆组的拆卸步骤如下。

①转动曲轴将准备拆卸的连杆对应的活塞旋转到下止点。

②拆卸连杆螺母,取下连杆轴承盖,同时按照顺序放好。

③用橡胶锤或锤子木柄推出活塞连杆组(事先应除去气缸上的台阶,以免损坏活塞环),注意不得硬撬、硬敲,以免损伤气缸。

④取出活塞连杆组后,需将连杆轴承盖、螺栓、螺母按原位装回,同时注意连杆的装配标记,标记应朝向带轮,在活塞、连杆与连杆轴承盖上打上对应缸号。

(2)活塞连杆组的分解步骤如图2-70所示。

图2-70 活塞连杆组的分解示意图

1,2—活塞环;3—油环刮片;4—油环衬簧;5—活塞;6—活塞销;7—活塞销卡环;8—连杆组;9—连杆衬套;10—连杆;11—连杆螺栓;12—连杆盖;13—连杆螺母;14—连杆轴承

①将已拆下缸盖、油底壳的发动机置于工作台上(或在发动机翻转架上平置),以方便分解。

②拆下连杆螺栓的螺母,卸下连杆轴承盖。

③用活塞环卡钳拆下活塞环。

④拆下活塞销卡环。

⑤拆下活塞销。

⑥取下活塞。

⑦拆下连杆小端的衬套。

细节七:活塞组的选配

(1)活塞的检测 操作如下。

①活塞的磨损主要包括活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损。

②活塞的刮伤主要是由于活塞与气缸壁的配合间隙小,润滑条件变差以及较大机械杂质进入摩擦表面而引起的。

③活塞的烧蚀是由于发动机长期超负荷或爆燃工作而引起的。

④活塞的脱顶,其原因为活塞环的开口间隙过小或侧隙过小,使活塞运动时,活塞头部和裙部产生断裂。活塞常见缺陷如图2-71所示。

图2-71 活塞常见缺陷

⑤检验活塞椭圆度。大多数的活塞制成椭圆形,其短轴在活塞销方向上。活塞椭圆度的检验,可以在椭圆度检验仪上进行,也可以在活塞裙部距底边缘10~15mm处测量,椭圆度的值是0.40mm,如图2-72所示。

图2-72 活塞裙部椭圆度检测

(2)选配活塞的注意事项 在选配活塞时应注意以下几个要点。

①依照气缸的修理尺寸选用同一级修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。活塞的修理尺寸级别代号通常打印在活塞的顶部(如“00”、“50”等)。

②活塞应成套选配,即同一台发动机必须使用同一品牌的活塞,以保证其材料和性能一致。

③在选配的成组活塞中,其尺寸差通常为0.01~0.15mm,质量差为4~8g,销座孔的涂色标记应相同。如果活塞的质量差过大,可适当车削活塞裙部的内壁或重新选配。车削后,活塞的壁厚不得低于规定值,车削的长度一般不得超过15mm。桑塔纳发动机活塞与缸套的修理尺寸分组如表所示。

表2-4 桑塔纳发动机活塞与缸套的修理尺寸分组

(3)活塞环选配 在发动机进行大修或小修时,活塞环是作为易损件来更换的。活塞环无修理尺寸,不因气缸和活塞的分组而分组。

活塞环的技术要求如下。

①活塞环的弹力需符合技术标准的规定,其检验方法如图2-73所示。

图2-73 活塞环弹力检验

1—秤杆;2—活动量块;3—活塞环;4—底板;5—检验仪;6—重锤

活塞环的弹力要求:

活塞环弹力过大——发动机的磨损增加;

活塞环弹力过小——发动机燃润料消耗增加,动力性、经济性降低。

活塞弹力检验标准:

第一道气环8.5~12.8N;

第二道气环7.5~11.3N。

②活塞环的端隙、侧隙、背隙需符合技术标准的规定,如图2-74~图2-76所示。

图2-74 测量活塞环侧隙

图2-75 测量活塞环开口间隙

图2-76 测量活塞环背隙

活塞环端隙是为了避免活塞环受热膨胀卡死在缸内。活塞环侧隙主要是为了确保机件的可靠工作,如果间隙过大泵油作用将加剧;过小则活塞环容易卡死在环槽内,环的弹力极度减弱,则易断。背隙是为了建立背压,储存积炭,以免活塞受热膨胀过大挤断活塞环。一般判断背隙是否合适的方法,是将环装入环槽内,环通常应低于环岸,并在槽中滑动自如无松旷感。

③漏光度的检查。如图2-77所示,活塞环开口处左右30°范围内,不得漏光。每处漏光弧长所对应的圆心角不超过25°,同一环上漏光弧长所对应的圆心角总和不大于45°。漏光处的间隙不大于0.03mm。

图2-77 活塞环漏光度的检查

常见车型活塞环的装配间隙见表2-5。

表2-5 常见车型活塞环的装配间隙

(4)活塞环的安装操作规程及技术要求 如图2-78所示。

图2-78 活塞环安装方法

①操作规程如下。

a.将活塞环槽彻底清洗干净。

b.装配活塞环从上到下的顺序:第一道气环、第二道气环、油环。

②技术要求如下。

a.在安装时应避免活塞和活塞环受损。

b.安装时有记号一面朝上。

c.装好后,活塞环应能够自由转动。

d.顶环与第二道环的位置不得颠倒。

e.将活塞环开口相互隔开120°(对3道气环而言)或180°(对2道气环而言),不可重合,且避开活塞的裙部长圆与活塞销座部分。

f.安装油环时,一般先安装隔圈,然后安装侧轨。

(5)活塞销选配 发动机正常运转时,全浮式活塞销与活塞销座和连杆衬套存在微小的间隙。所以,活塞销可以在销座和连杆衬套内自由转动,使得活塞销的径向磨损比较均匀,磨损速率也较慢。发动机大修时,通常需更换活塞销,此时应选用标准尺寸的活塞销,为以后调修留有余地。常见车型活塞销的装配规格如表2-6所示。

表2-6 常见车型活塞销的装配规格

选配活塞销的原则:同一台发动机应使用同一厂牌、同一修理尺寸的成组活塞销;活塞销表面应没有任何锈蚀和斑点,表面粗糙度Ra≤0.2μm,圆柱度误差不超过0.0025mm,质量差在10g的范围内。

活塞销与活塞销座和连杆衬套的配合一般是经由铰削、镗削或滚压来实现的,其配合要求是在常温下,汽油机的活塞销与销座配合间隙是0.0025~0.0075mm,与连杆衬套的间隙是0.005~0.010mm,且要求活塞销与衬套的接触面积超过75%;柴油机活塞销与销座的过盈较大,过盈量通常为0.02~0.05mm,与连杆衬套的间隙也比汽油机大,通常为0.03~0.05mm。

细节八:连杆组的检修

(1)连杆检测 检测内容和步骤如下。

①检测内容:主要包括连杆变形的检验和校正及连杆小端衬套的铰削。连杆变形后,使活塞在气缸中倾斜,引起活塞与气缸、连杆轴承与连杆轴颈的偏磨、敲缸或拉缸等。

检测连杆变形要使用三点规。若三点规的三个测点都与校验仪的平板接触,则说明连杆无变形。若上测点与平板接触,两个下测点不接触但却与平板的间隙一致,或两个下测点与平板接触而上测点不接触,则表明连杆弯曲,可用塞尺测出测点和平板之间的间隙,即为连杆在100mm长度上的弯曲度。若只有一个下测点和平板接触,另一下测点和平板不接触,且间隙为上测点与平板间隙的两倍,这时下测点与平板的间隙就是连杆在100mm长度上的扭曲度。

②检测步骤:如图2-79所示,连杆变形是在连杆校正仪上进行检验。

图2-79 连杆变形检测

a.根据被检连杆轴承孔径,选择恰当的标准芯轴及半圆键,然后将芯轴装进校准台基准孔,用锁紧手柄固定。

b.装上连杆下盖,按规定力矩拧紧,将活塞销穿入连杆衬套至中间部位。

c.将连杆大端套在连杆校正仪的可调芯轴上,然后用调整螺钉固定连杆,使之直立,不得松动。使连杆大端轴线和芯轴轴线平行。

d.用三点规的V形槽贴合活塞销,然后将其上的三个测量基准点(游标头)轻轻推向连杆检验仪的基准平面。检查三个测量基准点和基准平面的间隙,并做记录。如以δnδu1δu2分别表示上测量基准点、下左测量基准点及下右测量基准点与基准平面的间距。

e.用同样方法从正反多次检验,然后用粉笔在变形部位上标出变形的形式和方向,将连杆变形的检验数据填入实验报告册中。

(2)连杆变形的校正 当连杆弯和扭变形并存时,应先校扭后校弯。在校正连杆时,首先要记下连杆向哪边弯曲或扭曲以及弯曲度和扭曲度的数值。

①校扭:校正扭曲时,先将连杆下盖按规定装配和拧紧,然后在台虎钳口垫上软金属垫片,夹紧连杆大端侧面,最后使用专业扳钳装卡在连杆杆身的上下部位,图2-80中安装方法可用于校正连杆逆时针的扭曲变形。校正顺时针的扭曲时,只要将上下扳钳交换即可,如图2-80所示。

图2-80 连杆校扭操作示意图

②校弯:将弯曲的连杆放进专用的压器中,弯曲的凸起部位朝上,在校正丝杠的位置加入垫块,扳转丝杠使连杆产生反向变形并停留一定时间,等到金属组织稳定后再卸下,检查连杆的回位量,直到连杆校正合格为止,如图2-81所示。

图2-81 连杆校弯操作示意图

③连杆小端衬套的铰削:更换新活塞、活塞销时,必须更换连杆衬套。衬套外径和小端轴承孔的过盈量为0.10~0.20mm;衬套压入连杆小头后,进行铰削。铰削的配试:每铰削一次均要用相配的活塞销试配,当活塞销推入衬套约1/3~1/2时,停铰,用木锤打入衬套,压出后根据压痕修刮,如图2-82所示。

图2-82 连杆的衬套修复

(3)活塞连杆组的装合 步骤与注意事项(以桑塔纳车型为例)如下。

①活塞连杆组的检验如下。

a.活塞椭圆度的检验 大量活塞被制成椭圆形,其短轴在活塞销方向上。活塞椭圆度的检验在椭圆度检验仪上进行。椭圆度的值为0.40mm。

b.活塞环的检验。用塞尺检查活塞环和环槽的侧隙,如表2-5所示为活塞环侧间隙和端口间隙值;3道环顺序不得装错,3道环的开口要错开120°。

②彻底清洗各零件,并用压缩空气吹干净。

③活塞销是全浮式时,活塞销与连杆衬套及活塞销座之间均应间隙配合。活塞销与销座装配时有点紧,可以将活塞在水中加热到60℃(即略比手烫,但长时间接触也不觉烫手),这时用大拇指应可压入,否则即为部件配合不满足要求。

④装上活塞销锁环(锁环和活塞销端面应有0.15mm的间隙,以满足活塞销与活塞热胀冷缩的需要)。

⑤安装活塞环。第1道环为矩形环,第2道环为锥形环,第3道为油环(组合环),要用活塞装卸钳按照顺序装好。注意:“90P”标记朝向活塞顶。

⑥将第1缸曲柄旋转到下止点位置,取第1缸的活塞连杆总成,在轴瓦、活塞环处注入少许机油,转动各环使机油进入环槽,同时检验各环开口是否处于规定方位。

⑦用夹具收紧各环,按照活塞顶箭头方向将活塞连杆总成从气缸顶部装入缸筒,用手引导连杆使其对齐曲轴轴颈,用木槌柄将活塞推入。

⑧取第1缸的连杆轴承盖(带有轴瓦),使标记朝前安装在连杆上,并按规定力矩交替拧紧连杆螺母,拧紧力矩:M9×1为45N·m,M8×1为30N·m。

⑨按照上述方法,将其余各缸活塞连杆组件装入相应气缸。注:M8×1的连杆螺栓是预应力螺栓,在按规定力矩拧紧连杆螺母时,连杆螺栓在弹性变形范围内被拉长,螺栓与螺母之间有较大而稳定的摩擦力,因此螺母不需要防松装置。但在修理过程中只要拆过连杆螺母,就必须更换。

特别注意以下事项。

①拆卸、安装活塞时一定要注意各缸记号,如果没有记号则必须做标记。

②安装活塞销时应用专用工具或加热到60℃进行。

③活塞销挡圈开口应和活塞销孔上的缺口错开。

④3道环的开口要错开。

细节九:活塞连杆组常见故障的诊断与排除

活塞连杆组常见故障的原因与征兆见表2-7。

表2-7 活塞连杆组常见故障的原因与征兆

活塞敲缸声故障诊断及排除方法如下。

(1)现象 发动机在怠速或低速运转时,在气缸的上部发出清晰且明显的“嗒嗒嗒”的金属敲击声,而中速以上运转时响声减弱或消失;发动机温度变化时响声也变化:多数情况下响声冷车时明显,热车时减弱或消失,但个别原因导致的活塞敲缸声反而在温度升高后加重;响声严重时,负荷愈大响声也愈大,但机油压力不下降;单缸断火,响声减弱或消失。

(2)原因 有以下几点。

①活塞与气缸壁配合间隙过大。

②活塞与气缸壁间润滑条件太差。

③活塞在常温时反椭圆或椭圆度过小。

④活塞销与活塞销座孔装配太紧。

⑤活塞销与连杆小头衬套装配太紧。

⑥连杆轴承装配太紧。

⑦活塞圆柱度误差太大。

(3)诊断方法 按下列方法诊断,其流程如图2-83所示。

图2-83 活塞敲缸声故障诊断流程