专业带头人培养讲座（二）主讲人：李成华

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发动机机械系统检测诊断与修复（汽车运用技术专业用）发动机机械系统检测诊断与修复（汽车运用技术专业用）

学习任务2　检修汽缸体

工作情境描述 维修人员检测了桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸压力，发现该发动机的汽缸压力已下降至0.9 MPa 左右，个别汽缸只有0.7 MPa，已低于原厂规定的0.75 MPa极限压力；进行湿式缸压测试后，基本可以判定汽缸压力下降的原因是汽缸与活塞或环之间密封不良，发动机必须解体进行检修。请通过检测判断汽缸体技术状况；若需要修复汽缸体，请制订汽缸体修复方法和工艺流程。

学习目标 通过本任务学习，应能： 1.叙述桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸体结构特点； 2.描述汽缸体常见损伤形式，分析损伤的成因及对发动机工作的影响； 3.描述汽缸体常见损伤的检测与修复方法； 4.根据维修手册，正确选用量具和密封性检测设备，在规定时间内，安全规范地进行汽缸体平面度和汽缸磨损的检测，制订修复方法和工艺流程。

学习引导

知识准备 1、桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸体结构特点汽缸体是发动机的主要基础件，与汽缸盖、下曲轴箱（油底壳）等构成机体组件。桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸体用合金铸铁铸造而成，为直列四缸、水冷、无缸套、龙门式（曲轴轴线在汽缸体下平面之上，龙门架深度为58mm）、曲轴全支承（五个主轴颈）结构。图2-1 发动机机体组件

2.汽缸体常见损伤形式及成因 1）裂纹常见汽缸体裂纹现象和产生裂纹的原因主要有：曲轴在高速转动时产生振动，在汽缸体的薄弱部位发生裂纹。发动机处于高温状态时突加大量冷水，或因水垢积聚过多而散热不良，使水道壁产生裂纹；在冬天及寒冷地区未加注防冻液，致使水道冻裂。汽缸体在镶换缸套时，过盈量选择过大或压装工艺不当造成汽缸局部裂纹。装配汽缸螺栓时拧紧力矩过大或孔内有异物，或镶螺纹套时过盈量选择过大等产生的螺纹孔裂损。汽缸体的裂纹将造成漏水、漏油和漏气，影响了发动机冷却和润滑系统工作，甚至使汽缸密封性变差。

2）变形 汽缸体在使用过程中发生变形是普遍存在的。汽缸体变形破坏了零件正确几何形状，影响发动机的装配质量和工作能力。常见汽缸体变形现象和成因有：拆装螺栓时力矩过大或不均，或不按顺序拧紧以及在高温下拆卸汽缸盖等原因，引起汽缸体与汽缸盖结合平面翘曲变形。装配时螺栓扭紧力过大，或装配时螺纹孔中未清理干净，引起汽缸体上、下平面在螺纹孔口周围凸起。汽缸体在制造时，时效处理不足而造成零件内应力很大且不均衡，或在长期使用中形成的内应力也可引起汽缸体变形。

3）磨损 磨损是汽缸的主要损伤形式。汽缸的磨损程度是衡量发动机是否需要大修的重要依据之一，因为汽缸磨损直接造成燃气压力下降，使发动机的动力性和经济性变差。（1）汽缸磨损的特点汽缸沿工作表面在活塞环运动区域内呈上大下小的不规则锥形磨损。汽缸沿圆周方向的磨损也是不均匀的，形成不规则的椭圆形。图2-2 汽缸磨损的特点

（2）汽缸磨损的原因 汽缸最大磨损位置在活塞上止点时第一道活塞环对应的缸壁部位。该部位磨损最大的主要原因是： ①由于活塞环换向，运动速度为零，环的布油能力最差，油膜不易建立。 ②可燃混合气燃烧产生的酸性物质对汽缸壁起腐蚀作用。 ③进气中的灰尘在此处缸壁上附着量较多，加剧了此处的磨料磨损。 ④燃烧产生高温、高压，使活塞承受侧向力加大且冷却不够，造成黏着磨损。图2-3 汽缸磨损的成因

3.汽缸体的检修 1）变形的检修汽缸体上平面发生变形可将直尺放在平面上，然后用厚薄规测量直尺与平面间的间隙，即为平面度误差。汽缸体上平面的平面度检测时，应分别沿着汽缸体上平面长度、宽度和对角线方向进行。螺孔、水道口、油道口及汽缸之间间隔处，也应检测平整程度。平面局部不平，用铲削方法修平。平面变形较大时，采用平面磨床磨削，切削量0.24mm～0.50mm，否则将影响汽缸的压缩比。图2-4 汽缸体平面度误差检测

有些发动机强调要用高度尺检查汽缸两端的高度，以确定汽缸体上、下平面的平行度；检查汽缸下平面至曲轴主轴承孔的距离，以确定主轴承孔与汽缸体下平面的平行度，这些平行度误差应符合原厂技术要求。有些发动机强调要用高度尺检查汽缸两端的高度，以确定汽缸体上、下平面的平行度；检查汽缸下平面至曲轴主轴承孔的距离，以确定主轴承孔与汽缸体下平面的平行度，这些平行度误差应符合原厂技术要求。因为在镗磨汽缸时，这些平面是主要的定位基准，将直接影响到汽缸中心线与主轴承孔中心线的垂直度。汽缸体与汽缸盖接合平面的平面度要求如表2-1所列。

2）汽缸磨损的检修 （1）汽缸磨损的检验首先用观察的方法检查汽缸表面有无明显的刮伤和裂纹；然后用量缸表（内径量表）进行测量，以确定汽缸磨损后的圆度和圆柱度误差，对照技术标准，确定发动机是否需要进行大修，以及确定修理级别。圆度误差是指同一横截面上磨损不均匀性。其数值为同一横截面上不同方向测得的最大与最小直径差值的一半。圆柱度误差是指沿汽缸轴线的轴向截面上磨损不均匀性。其数值为被测汽缸表面任意方向所测得的最大与最小直径差值的一半。

对多缸发动机，圆度和圆柱度误差应以误差最大的一个汽缸为准。对多缸发动机，圆度和圆柱度误差应以误差最大的一个汽缸为准。当汽缸圆度和圆柱度误差中的任何一个或同时达到发动机总成大修标准时（如表2-2所列），发动机应进行大修。

（2）汽缸的修复方法 汽缸磨损，其圆度或圆柱度误差超过公差限度时，对磨损的汽缸应进行机械加工，使其通过尺寸的改变，恢复汽缸正确的几何形状和配合性质，这种方法称为修理尺寸法。扩大后的尺寸叫修理尺寸。汽缸经多次修理，当直径超过最大修理尺寸，或汽缸壁上有特殊损伤时，可对汽缸作圆整加工，用过盈配合的方式镶上新的汽缸套，使汽缸直径恢复到原来的基本尺寸，这种方法称为镶套修复法。当汽缸磨损超过允许的限度时，应选择确定汽缸的修理尺寸，并选配与汽缸修理尺寸相对应的活塞和活塞环。

（3）汽缸修理尺寸的确定 汽缸的修理尺寸应按修理级别选择。修理级别一般分为4～6级（小型发动机一般为4级，大型发动机为6级），汽缸直径每加大0.25mm为一级，最大不超过1.00mm或1.50mm。由于汽缸可能产生偏磨损，因而采用定位镗缸时，每次修理的修理级差通常都要超过0.25mm，故常用+0.50mm、+1.00mm、+1.50mm三级修理尺寸，其余则为辅助级。汽缸的修理尺寸＝汽缸最大直径＋镗磨余量镗磨余量一般取0.10mm～0.20mm，在保证加工精度和粗糙度的前提下尽可能小些。

计算出的修理尺寸应与修理级别相对照。如与修理级别不相符，应圆整到下一个修理级别。同一台发动机的各汽缸应采用同一级修理尺寸。计算出的修理尺寸应与修理级别相对照。如与修理级别不相符，应圆整到下一个修理级别。同一台发动机的各汽缸应采用同一级修理尺寸。举例：桑塔纳 2000 AJR发动机，测得其中最大磨损汽缸的最大直径为81.25mm，镗磨余量取0.15mm。则：汽缸的修理尺寸＝汽缸最大直径＋镗磨余量＝81.25＋0.15＝81.40 mm 说明：桑塔纳 2000 AJR发动机修理尺寸只有81.51mm，所以应圆整到修理级别的尺寸为81.51mm。

任务实施 项目1 检测与修复汽缸体上平面变形 1.项目说明上海大众桑塔纳 2000 AJR发动机的汽缸体承受交变的机械负荷和较复杂的热负荷等，汽缸体易出现变形，引起汽缸体上平面的形位误差逾限，使发动机装配质量变差。因此应按技术标准对汽缸体上平面变形进行检测，并制订修复方法。

2.技术标准与要求 （1）每个学员独立完成此项目。（2）技术标准见表2-3。

3.设备器材 （1）桑塔纳2000 AJR 发动机汽缸体。（2）刀口尺（400mm和50mm）（3）厚薄规 4.作业准备（1）清洁汽缸体平面。（2）清洁量具。（3）准备作业单。

5.操作步骤 汽缸体上平面变形的检测工艺：（1）清洁汽缸体上平面。准备并清洁刀口尺、厚薄规等量具。（2）将400mm刀口尺轻轻斜放到汽缸平面上（待测量时再竖直，使刀口与平面接触）。选择适当厚度厚薄规。在刀口尺与汽缸体平面之间，沿着刀口尺的长度方向插试。提示：厚薄规正好插入刀口尺与缸体平面之间，该厚薄规厚度为汽缸体上平面平面度误差值。图2-5 准备并清洁量具图2-6 刀口尺和厚薄规的使用

（3）沿着汽缸体平面长度、宽度以及斜向分别检测汽缸体上平面的平面度误差值，填写工作单。 提示：若0.10mm厚度的厚薄规不能插入刀口尺与汽缸体平面之间，则该缸体的平面度误差值符合要求。图2-7 检测汽缸体上平面

（4）将50mm刀口尺轻放到汽缸体平面上，选择0.05mm厚薄规；在螺孔口、水道口以及汽缸口等部位检测平面度误差值，填写工作单。（4）将50mm刀口尺轻放到汽缸体平面上，选择0.05mm厚薄规；在螺孔口、水道口以及汽缸口等部位检测平面度误差值，填写工作单。提示：50×50mm范围内平面度误差检测方法同上所述。图2-8 螺孔口、汽缸口等检测（5）若汽缸体上平面的平面度误差超过技术标准，选择修复方法，制订修复工艺，小面积不平整可用铲削加工，平面变形较大时，应采用磨削加工。

6.记录与分析 检测与修复发动机汽缸体平面度，并填写表2-4。

项目2 检测与修复汽缸磨损 1.项目说明上海大众桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸磨损达到一定程度时，发动机的功率下降，燃、润料消耗明显增加，发动机排放变差。因此应按技术标准对发动机汽缸磨损量进行检测，并制订修复方法。

2.技术标准与要求 （1）每个学员独立完成此项目。（2）技术标准见表2-5。

3.设备器材 （1）桑塔纳 2000 AJR发动机汽缸体。（2）50～100mm量缸表。（3）75～100mm外径千分尺。（4）外径千分尺支架。 4.作业准备（1）清洁汽缸体各汽缸表面。（2）清洁量具。（3）调整外径千分尺。（4）校正量缸表。（5）准备作业单。

5.操作步骤 汽缸磨损的检测工艺：（1）清洁汽缸体各汽缸表面，检查汽缸表面是否有刮痕和拉伤。（2）清洁、检查和校准游标卡尺、外径千分尺、量缸表等量具。（3）用游标卡尺测量汽缸上口直径，确定汽缸修理级别。（4）将外径千分尺装入支架，调整千分尺至汽缸标准直径81.01 mm并锁紧。图2-9 清洁、检查量具图2-10 调整外径千分尺

（5）根据汽缸标准直径，在外径千分尺上校正量缸表。（5）根据汽缸标准直径，在外径千分尺上校正量缸表。 ①根据汽缸标准尺寸，选择合适的固定测量杆，并装入量缸表下端。 ②将百分表装入量缸表杆上端，并使其小指针对准零位，然后锁紧。推动并放松量缸表的活动测量杆，每次百分表的指针应能回到同一位置。 ③在外径千分尺上调整量缸表固定测量杆的长度，使百分表继续压缩1.0～1.5mm。图2-11 安装量缸表合适接杆图2-12 千分尺上调整量缸表

④在外径千分尺上，上下左右旋轻微摆动量缸表，使百分表的大指针顺时针摆动到最大位置，然后转百分表表盘，使其零位与大指针对齐。（6）将量缸表测杆伸入汽缸测量，测量时应在测杆与汽缸轴线保持垂直位置时，读取测量值。提示：摆动量缸表，其大指针指示到最小读数时，即表示测杆已垂直于汽缸轴线，记录测量读数。图2-13 调整量缸表的零位图2-14 读取量缸表测量值

（7）根据汽缸磨损规律，在汽缸的上部、中部和下部的三个截面上，进行横向（B-B′）和纵向（A-A′）的直径测量，填写工作单。 提示：量缸表测杆进出汽缸以及在汽缸内不同位置测量时，量缸表杆应向固定测量杆方向倾斜后移动。图2-15 汽缸测量部位（8）根据汽缸测量值计算圆度和圆柱度误差，判断汽缸技术状况。（9）若汽缸圆度和圆柱度超过技术标准，应计算并确定汽缸修理尺寸，选择修复方法，制订汽缸修复工艺。

6.记录与分析 检测与修复发动机汽缸，并填写表2-6。

拓展学习 1、汽缸体裂纹的检修汽缸体裂纹检查采用水压试验法。用盖板封住汽缸体水道口，用水压机将水压入缸体水道中，要求在0.3 MPa～0.4MPa的压力下，保持约5min，应没有任何渗漏现象。汽缸体裂纹的修理方法有黏结法、焊接法等几种。应根据裂纹大小、部位、损伤程度，及技术能力等，灵活适当地选择。图2-16 汽缸体裂纹检查

2、汽缸的镶套修复 汽缸体上可镶换新汽缸套，然后加工至原汽缸技术要求。干式汽缸套的镶配工艺：（1）选择缸套。汽缸套外经的修理尺寸一般分为四级。第一次镶套应选用标准尺寸的汽缸套。除去镶有旧缸套后，应选用大一级修理尺寸的汽缸套。（2）镗削缸孔。根据汽缸套的外经尺寸，将汽缸镗至所需用的尺寸，按照基轴制配合留有过盈量。（3）压入缸套。将汽缸套外壁涂以机油，放正汽缸套，用压床以20～50kN的力缓慢压入。为防止汽缸体的变形，应采用隔缸压入法。汽缸套压入后,应与汽缸体上平面平齐。镶换汽缸套后的汽缸体应进行水压试验。

湿式汽缸套的镶换工艺： （1）拆除旧套。轻敲汽缸套底部，拆去旧套，并清除汽缸体承孔结合面上的沉积物。（2）镶配新套。将镗磨好的汽缸套，在装水封圈的部位涂以密封胶，装妥水封圈并压紧在汽缸体承孔内。

3、汽缸的镗磨加工 汽缸的修理就是按修理尺寸法或镶套修复法，通过镗削和磨削加工，使汽缸达到原来的技术要求，延长使用寿命。 1）汽缸的镗削（1）确定汽缸的镗削量。汽缸的修理尺寸确定以后，选择同级修理尺寸的活塞，并依次测定每个活塞裙部的尺寸。结合必要的活塞与汽缸壁的配合间隙和镗磨余量，分别根据各缸的实际尺寸，计算确定各缸的镗削量。镗削量＝活塞裙部最大直径－汽缸最小直径＋配合间隙－磨缸余量配合间隙应根据各发动机技术要求确定。磨缸余量一般取0.01～0.05mm，在保证磨缸质量的条件下，尽可能取较小值。

（2）镗缸。目的是恢复汽缸正确的圆度、圆柱度和表面粗糙度，与曲轴主轴承座孔中心线在同一平面内且互相垂直。（2）镗缸。目的是恢复汽缸正确的圆度、圆柱度和表面粗糙度，与曲轴主轴承座孔中心线在同一平面内且互相垂直。常用镗缸设备有两种：固定式镗缸机和移动式镗缸机。固定式镗缸机是以汽缸下平面或以曲轴承孔轴线为基准。移动式镗缸机是以汽缸上平面为基准面。汽缸中心线位置的确定有同心定心法和偏心定心法两种。同心定心法是以汽缸磨损最小的部位作为基准来确定汽缸的镗削中心。偏心定心法是以汽缸磨损最大的部位作为基准。图2-17 固定式镗缸机镗削加工

2）汽缸的磨削 汽缸磨削的目的是去除镗削刀痕，降低表面粗糙度，提高汽缸表面加工质量，达到汽缸加工的最终尺寸要求。磨缸是用珩磨的方法加工汽缸表面。珩磨是一种高精度的加工方法，主要加工工具是带有砂条的珩磨头。珩磨头由磨缸机主轴带动旋转并做上下往复运动。珩磨头工作时是以汽缸孔本身进行定位的。汽缸磨削后，汽缸与活塞的配合间隙应符合要求。图2-18 汽缸的磨削加工

专业带头人培养讲座（二） 主讲人： 李成华