第三节　活塞连杆组的维修

一、活塞连杆组的结构

活塞连杆组是发动机的传动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆和连杆轴承等组成，如图2-18所示。

1 活塞

活塞的功用主要是承受气缸中气体的压力，并将此压力传给连杆，以推动曲轴旋转；此外，活塞的顶部还与气缸盖和气缸共同组成燃烧室。

活塞一般用铝合金材料铸造或锻造而成，个别柴油发动机的活塞采用高级铸铁或耐热钢制造。活塞的构造如图2-19所示，主要由活塞顶部、活塞头部和活塞裙部三部分组成，在活塞裙部的上部有活塞销座。

（1）活塞顶部　类型如图2-20所示，其形状与选用燃烧室有关。汽油机活塞的顶部一般采用平顶，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些发动机的活塞采用凹顶，凹坑的大小可以调节发动机压缩比。

（2）活塞头部　是活塞环槽以上部分。其作用是承受气体压力，并传给连杆；与活塞一起实现气缸密封；将活塞顶部所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。活塞头部切有若干道环槽用以安装活塞环，汽油机一般有2～3道环槽，上面1～2道用于安装气环，下面一道用于安装油环。

（3）活塞裙部　是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是为活塞在气缸内作往复运动导向并承受侧压力。活塞工作时，燃烧气体压力作用在活塞的顶部，而活塞销反力作用在头部的销座孔处，活塞由此产生的变形是裙部直径沿活塞销座轴线方向增大（受力变形）。侧压力使活塞裙部变形；活塞销座孔附近的金属堆积，致使裙部在受热变形时，活塞销座孔方向的膨胀量大，因此裙部是椭圆形状。活塞裙部变形示例如图2-21所示。

有的活塞在裙部开有隔热槽、膨胀槽，如图2-22所示。

（4）活塞销座孔　将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。销座孔通常有肋片与活塞相连，以提高其刚度。销座孔内有安装弹性卡环的卡环槽，卡环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。

2 活塞环

活塞环可分为气环和油环两种，如图2-23所示。

气环也称压缩环，用来密封活塞与气缸壁间的间隙，防止气缸内的气体窜入曲轴箱，以及将活塞头部的热量传给气缸壁来为活塞散热。另外，还可起到刮油、布油的辅助作用。一般发动机每个活塞装有2～3道气环。活塞环上有一切口，且自由状态不是圆形，其尺寸比气缸的内径大，所以它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴气缸壁，使混合气不能通过环与气缸壁接触面的间隙。

油环用来将气缸壁上过量的润滑油刮回油底壳去，防止其进入燃烧室，以及为气缸壁均匀地布油。另外，也兼起密封作用。发动机一般有1～2道油环。油环分为普通油环和组合油环。普通油环一般是由铸铁制成的，其外圆中间切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有许多排油孔。组合油环由两个刮片和一个弹性衬环组合而成，衬环夹装在上刮片和下刮片之间，如图2-24所示。

发动机工作时，活塞环和活塞都会发生膨胀。

3 活塞销

活塞销是用来连接连杆与活塞的零件。它将活塞承受的气体压力与惯性力传给连杆。

如图2-25所示，活塞销为空心管状结构，外表面为圆柱形，内孔形状有圆柱形、截锥形和组合形。

根据活塞销固定方式的不同，可分为全浮式或半浮式两种。

（1）全浮式　是指活塞销既不固定于活塞销座，又不固定于连杆小头，热态两者均为间隙配合，冷态为过盈配合。只在活塞销两端的活塞销座孔中的卡环槽中装两只卡环，防止活塞销滑出。全浮式活塞销磨损均匀，磨损量小，弯曲变形量小，采用比较广泛。

（2）半浮式　是指活塞销或者固定于活塞销座，或者固定于连杆小头，一处为间隙配合，一处为过盈配合。

4 连杆

连杆一般由小头、杆身和大头三部分组成。连杆的功用是连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，它是曲柄连杆机构中传递动力的重要组件。连杆组包括连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦、连杆小头衬套等零件，如图2-26所示。

连杆一般用中碳钢或合金钢压制而成。连杆小头与活塞销相连，工作时与销之间有相对运动，小头孔中有衬套（青铜）。在连杆的小头和衬套上钻有小孔（油道），用来润滑小头和活塞销。

连杆杆身通常制成工字形断面，以求增加其强度和刚度。在其中间有润滑油道。

连杆大头与曲轴的曲柄销相连，大头一般制成剖分式的，被分开的部分称为连杆盖，用特制的连杆螺栓紧固在连杆大头上。

大头孔表面有很高的光洁度，以便与连杆轴瓦紧密贴合。连杆大头还铣有定位坑及油孔。

连杆大头按剖分面可分为平切口和斜切口两种，如图2-27所示。一般汽油机连杆大头的直径小于气缸的直径，采用平切口；柴油机受力大，其大头直径较大，超过气缸的直径，采用斜切口，一般与连杆轴线成30°～60°夹角。

连杆螺栓是经常受交变应力作用的重要零件，安装时，必须牢固可靠，要符合工厂规定的拧紧力矩，分2～3次拧紧。

二、活塞连杆组的检修

1 活塞

活塞的常见故障是破损、烧蚀、磨损。活塞是易损零件，价格比较便宜，在汽车维修中一般不对活塞进行修理，而是直接更换。在更换新件前，应查明故障原因，并予以排除。

（1）活塞的清洁　活塞上的积炭主要沉积在活塞顶部，如图2-28所示。

活塞顶部积炭可用刮刀清除。若活塞环槽内有积炭，可用折断的旧活塞环磨制成合适的形状进行清除（图2-29），但应注意不要刮伤活塞环槽底部。

（2）活塞破损和烧蚀的检查与修理　活塞拆出后应检查其顶部有无异常，若有撞击造成的明显凹陷甚至是裂损，应及时查明故障原因，予以排除。发动机工作过程中，造成活塞受撞击损坏一般是气门间隙过小、配气相位失准、气门弹簧折断等原因导致活塞与气门相撞，或维修时气缸内掉入异物。对受损的活塞，若其顶部虽有凹陷但无裂损可继续使用，若发现有裂纹或孔洞必须更换新件。

破损的活塞如图2-30所示。

活塞烧蚀呈现在活塞顶部，轻者有疏松状麻坑，重者有局部烧熔现象。活塞烧蚀主要是由于气缸内温度过高所引起。烧蚀较轻的活塞，允许继续使用，烧蚀严重时必须更换。

（3）活塞环槽磨损的检查与修理　活塞环槽的磨损通常发生在高度方向上，第一道活塞环槽磨损最严重。活塞环槽磨损后使活塞环侧隙增大，如不及时修理或更换活塞，会导致发动机工作时烧机油和气缸压力下降等后果。

① 活塞环侧隙的检查。活塞环侧隙是指活塞环与活塞环槽在高度方向上的配合间隙。如图2-31所示，测量时，将一新活塞环放入环槽，用塞尺测量环的侧隙。

新装时侧隙一般为0.02～ 0.05mm，极限值为0.15mm，达到极限值时应更换活塞环。

② 活塞环端隙的检查。如图2-32所示，将活塞环放入气缸，使其水平停放在距上平面15mm的气缸内，用厚薄规进行测量，其磨损极限为1.00mm。

（4）活塞刮伤的检查与修理　活塞刮伤一般都有明显的痕迹，轻度刮伤的活塞，如果不影响与气缸的配合间隙，允许用细砂布研磨后继续使用，刮伤严重的活塞必须更换，并根据下述情况查明故障原因。

① 活塞裙部两侧同时出现刮伤，通常是新换活塞与气缸配合间隙过小所致。

② 活塞裙部垂直活塞销方向的一侧刮伤，通常是怠速转速过低使缸壁润滑不良或发动机长期大负荷工作，而导致活塞受侧压力较大的一侧刮伤。

③ 活塞裙部两侧销座处刮伤，通常是活塞销与座孔配合过紧，受热后沿活塞销方向膨胀量过大造成。

④ 活塞与气缸配合间隙过大，将会引起第一道环槽的上部磨损或刮伤。

⑤ 刮伤部位出现在一侧活塞销座的上方，通常是连杆变形造成的。

（5）活塞的测量

① 检查活塞裙部的磨损。在与活塞销垂直的方向，用外径千分尺测量活塞裙部直径，如图2-33所示。若测量值超过极限值时，在发动机大修时应更换全部活塞。

② 活塞更换时，只能用质量等级和尺寸相同的产品更换，其一台发动机上同组活塞的质量差不得大于标准规定。

（6）活塞的拆装　发动机工作过程中，活塞与气缸进行了良好的自然磨合，在拆装时不允许各缸活塞互换。

2 活塞环

（1）活塞环的拆装

① 从活塞上拆装活塞环时应使用专用卡钳，如图2-35所示；若手工拆装活塞环时，应先用布包住活塞环开口端部，然后用两手拇指使活塞环开口张大。

② 安装非矩形断面的气环时，应注意活塞环端面上是否有装配标记（如“TOP”等标记）。若有，有标记的一面应向上。

③ 组合式油环的安装顺序是衬簧、上刮油钢片、下刮油钢片，衬簧接头处不能重叠过多，安装后两刮油钢片开口应相对并与衬簧接头错开90°。

④ 活塞环开口方向的布置直接影响气缸的磨损和密封性，开口方向的布置形式很多，但最好按原车要求进行。常见的活塞环开口方向布置形式如图2-36所示。

⑤ 如图2-37所示，在将活塞连杆组装配到气缸内时，应使用专用工具（活塞环压缩器）将活塞环压紧。再按图2-38所示的方法，用锤子的木柄将活塞连杆组安装到气缸筒里。

（2）活塞环的选配

① 更换活塞环时，应选用与气缸和活塞同一修理尺寸级别的活塞环，同时还应检查其侧隙和开口间隙是否符合标准，以保证活塞环与环槽和气缸的良好配合。轿车发动机活塞环侧隙一般为0.03～0.07mm，开口间隙为0.10～0.50mm。

② 检查活塞环开口间隙时，将活塞环放入气缸内，使活塞倒置将活塞环推到气缸中部位置，然后用塞尺插入活塞环开口处检查其间隙值，如图2-39所示。活塞环开口间隙过小，可进行锉修；活塞环开口间隙过大或有其他损坏，则必须更换。

3 活塞销

（1）活塞销的拆装　采用半浮式连接的活塞销，必须在压床上拆卸或安装，在维修中若不更换活塞，就不必拆下活塞销。采用铝合金活塞时，活塞销在常温下与座孔为过渡配合，安装时先将活塞在温度为70～80℃的水中或油中加热，然后再将活塞销装入，如图2-40所示。

（2）活塞销与活塞销座孔的选配　发动机工作中，活塞销座孔一般比活塞销更容易磨损。活塞销座孔磨损后，因修理成本较高，一般都更换活塞，并同时更换活塞销和活塞环。

采用半浮式连接的活塞销，将活塞放置在销座孔处于垂直方向的位置上，在常温下活塞销应能用手推缓缓通过活塞销座孔。采用全浮式连接的活塞销，在活塞加热到70～80℃时，应能用手掌心将涂有润滑油的活塞销推入座孔。若不符合上述要求，过松或过紧均应重新选配活塞销，对采用全浮式连接的活塞销，允许通过铰削或镗削活塞销座孔的方法达到配合要求。

4 连杆

（1）连杆的拆装

① 连杆大头内孔是与连杆盖配对装合后加工的，而且连杆装配后的质量在出厂时都有较严格的控制。

② 连杆上的喷油孔和偏位连杆都有方向性，同时为保证连杆大头和连杆小头与配合件的配合位置，连杆的杆身上刻有朝前标记（图2-34），并在连杆大头侧面刻有缸位序号，装配时不可装反，也不可装错缸位。

③ 连杆螺栓必须根据不同发动机的要求按规定力矩拧紧。

（2）连杆变形的检查和校正

① 连杆变形主要是弯曲和扭曲，其主要危害是导致气缸、活塞和连杆轴承异常磨损。对采用全浮式连接的活塞销，连杆弯曲可能会引起活塞销卡环脱出。

② 连杆变形量的检查必须使用专用的连杆检测仪器。检查连杆变形时，将连杆轴承盖装好，活塞销装入连杆小头，再将连杆大头固定在检测仪器的定心轴上，然后把三点式量规的V形槽贴紧活塞销，用塞尺测量检测仪器平面与量规指销之间的间隙。三点式量规有三个指销，上面有一个，下面有两个，三个指销均与检测仪器平面接触，说明连杆无变形；若量规仅上面一个指销（或下面两个指销）与检测仪器平面有间隙，说明连杆有弯曲变形，如图2-41所示，间隙大小反映了连杆的弯曲程度；若量规下面的两个指销与检测仪器平面的间隙不同，说明连杆有扭曲变形，如图2-42所示，两指销的间隙差反映了连杆的扭曲程度。