2.2.2 机体组的检测与维修
细节一：气缸盖的构造及工作原理
气缸盖的作用是封闭气缸上部，并且与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。
（1）气缸盖的构造 具体如下。
①气缸盖通常采用优质灰铸铁或合金铸铁铸造，轿车用的汽油机则多使用铝合金气缸盖、其上加工有进、排气门座孔，气门导管孔以及火花塞安装孔（汽油机）或喷油器安装孔（柴油机）。在气缸盖内还铸有水套，进、排气道及燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。
②气缸盖的结构形式：分为整体式、分块式和单体式三种结构形式。
（2）气缸盖罩的作用 虽然某些气缸盖罩独具特色，但气缸盖罩均有一些通用功能。第一个且最基本的功能为遮盖并密封气缸盖，将机油保持在内部，同时将污垢与湿气等污染物隔绝于外。这听起来似乎简单，但往往是最难做好的一个方面。气缸盖罩的第二个功能是将机油和空气隔离。在发动机的运转过程中会形成油雾。气缸盖罩温度较低的内表面会聚集油雾，使机油冷凝并向下流回油底壳。
（3）燃烧室 汽油机的燃烧室主要位于气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑内。燃烧室的结构形式（以汽油机为例）有下列三种。
①半球形燃烧室如图2-33（a）所示，其结构紧凑，火花塞分布在燃烧室中央，火焰行程短，所以燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也可以气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在桑塔纳、夏利和富康等车型上被广泛应用。
②楔形燃烧室如图2-33（b）所示，其结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能确保混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有助于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构结构简单，但火花塞设置在楔形燃烧室高处，火焰传播距离长。切诺基轿车发动机应用了这种形式的燃烧室。
③盆形燃烧室如图2-33（c）所示，其气缸盖工艺性良好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室稍差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机均采用盆形燃烧室。
图2-33 汽油机的燃烧室的分类
细节二：气缸衬垫的构造及工作原理
气缸衬垫是机体顶面和气缸盖底面之间的密封件，其作用是保持气缸密封不漏气，保证由机体流向气缸盖的冷却液与机油不泄漏，发动机大修时应更换气缸垫，其实物如图2-34所示。气缸衬垫可分为金属型橡胶气缸衬垫、全金属型气缸衬垫、复合型气缸衬垫及黏结型气缸衬垫等多种，如图2-35所示。
图2-34 气缸衬垫实物图
图2-35 不同类型材料做成的气缸衬垫
细节三：气缸体的构造及工作原理
（1）基本结构与作用 气缸体上有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸，下部是支撑曲轴的曲轴箱。气缸体的材料通常采用优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和铝合金等。气缸体是发动机各个机构或系统的装配基本，并由它来维持发动机各运动件相互之间的准确位置关系，如图2-36和图2-37所示。气缸体有水冷式和风冷式两种。
图2-36 气缸体结构组成
图2-37 气缸体实物图
（2）气缸体分类 有以下几种分类方式。
①按气缸排列形式不同分类如下。
a.各气缸排成一直列的称为直列式气缸，通常只用于六缸以下的发动机，六缸直列式发动机的平衡性最佳，发动机工作时几乎不产生振动。直列式气缸体结构如图2-38所示。
图2-38 直列式气缸体
b.水平对置式气缸体是指两列气缸水平相对排列。其优点为重心低，平衡性好。水平对置式气缸体结构如图2-39所示。
图2-39 水平对置式气缸体
c.两列气缸排列成V形的称为V形气缸。目前有V4、V6、V8、V10、V12及V16等结构形式。优点为机体短，高度低，结构紧凑，运转非常平稳等。V形气缸体结构如图2-40所示。
图2-40 V形气缸体
d.呈两个V形结构排列的气缸体称为W形气缸。目前有W12、W16等结构形式。优点为机体短，高度低，结构紧凑，运转平稳，功率大等。W形气缸体结构如图2-41所示。
图2-41 W形气缸体
②按气缸结构形式不同分类如下。
a.无气缸套式气缸体的结构形式如图2-42（a）所示。
b.干气缸套式气缸体的结构形式如图2-42（b）所示。结构特点是外壁不直接与冷却液接触，壁厚1～3mm，强度与刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良，见图2-42（d）。
c.湿气缸套式气缸体的结构形式如图2-42（c）所示，结构特点是外壁直接与冷却液接触，壁厚5～9mm，散热性好，冷却均匀，加工容易。强度与刚度不如干式缸套，易漏水，见图2-42（e）和图2-42（f）。
图2-42 气缸套结构示意图及特点
1—气缸壁；2—气缸冷却水套壁；3—冷却水套；4—橡胶密封
③按曲轴箱结构形式不同分类如下。
a.油底壳安装平面与曲轴旋转中心在同一高度的气缸体称为平底式气缸体。平底式气缸体结构形式如图2-43所示。
图2-43 平底式气缸体
b.油底壳安装平面低于曲轴旋转中心的气缸体称为龙门式气缸体。龙门式气缸体结构形式如图2-44所示。
图2-44 龙门式气缸体
c.气缸体上曲轴的主轴承孔为隧道式的气缸体称为隧道式气缸体。隧道式气缸体结构形式如图2-45所示。
图2-45 隧道式气缸体
细节四：油底壳的构造及工作原理
油底壳的主要功用是储存机油和封闭气缸体或曲轴箱，如图2-46所示。油底壳使用薄钢板冲压或用铸铝制成。油底壳内设有挡板，用来减轻汽车颠簸时油面的振荡。油底壳底部设放油螺塞，有的放油螺塞带磁性，能够吸引机油中的铁屑，油底壳在安装时需更换密封垫，同时涂抹密封胶。
图2-46 油底壳结构示意图
细节五：气缸盖的拆检
（1）气缸盖螺栓的拆卸拆卸 顺序如图2-47所示。
图2-47 气缸盖螺栓拆卸顺序示意图
①卸下气门罩盖的螺栓，取下气门罩盖和挡油罩。
②拧下张紧轮螺母，取下张紧轮。
③拆下进、排气歧管。
④按照图2-47所示步骤，遵循“由外向内、左右交叉、前后交替”的操作规程，依照1→2→3→4→5→6→7→8→9→10顺序，依次旋松（通常分2～3次旋松）气缸盖螺栓，并取下气缸盖和气缸垫。
⑤拆下火花塞。
（2）气缸盖裂纹与变形的检修 气缸盖常见的故障是裂纹和变形。裂纹多发生在进气门座与排气门座之间，气门座装配过盈量过大或镶装工艺不当往往会引起断裂，断裂后应更换气缸盖。气缸盖变形将影响气缸盖的密封性，应进行修磨。
检查气缸盖有无裂纹，用染色渗透法。检查燃烧室、进气口、排气口、气缸盖表面及气缸盖顶部有无裂纹，若有裂纹，应更换气缸盖。
气缸盖平面度需在6个不同方向用精密钢直尺与塞尺进行检测，如图2-48所示。气缸盖翘曲变形，指的是气缸盖下平面的平面度误差逾限。气缸盖平面变形后，会造成气缸密封不严，可用铣削或磨削的方法修整，或更换新缸盖。
图2-48 检查气缸盖平面度的示意图
1—钢直尺；2—塞尺
气缸盖下平面最大翘曲误差不得大于0.05mm，使用限度为0.20mm。气缸盖长度L≤300mm时，平面度公差为0.05mm；L>300mm时，平面度公差为0.1mm。
（3）气缸盖的安装 操作步骤如图2-49所示。
图2-49 气缸盖螺栓紧固顺序
①安装气门、凸轮轴及油封等。
②安装气缸盖衬垫时，应检查其技术状况，注意安装方向，标有“OPENTOP”的字样应朝向气缸盖。
③将定位螺栓旋入8号和10号孔。
④放好气缸盖，用手拧入其他8个螺栓，再旋出两个定位螺栓，最后再旋入8与10号螺栓。
⑤按照图2-49所示顺序，遵循“由内向外、左右交叉、前后交替”的操作规程，依照1→2→3→4→5→6→7→8→9→10的顺序，依次按由小到大的转矩分四次拧紧到规定力矩。
⑥安装缸盖时，曲轴不得置于上止点（否则可能会损伤气门或活塞顶部），应在曲轴任意一个连杆轴颈处于上止点后，再倒转1/4转。
⑦安装气门罩盖，其紧固力矩为10N·m。
（4）气缸盖燃烧室容积的测量 操作步骤如下。
①测量前的准备工作。
a.彻底清洗待检验的气缸盖的燃烧室，清除积炭、结胶与油污等，清洗后要露出金属原色。
b.将火花塞拧入各缸火花塞螺孔，并根据规定力矩拧紧。
c.将进排气门组按照规定装在气门座上。
d.将气缸盖下平面朝上放置在工作台或平台上，并用水平尺调整至水平位置。
②测量气缸盖燃烧室容积。
a.在燃烧室周围平面上涂上机油，铺有带中心小孔的平板玻璃，使其能够与缸盖平面有效密合。
b.用注射器吸入200mL的煤油，从玻璃板中的小孔向燃烧室内注入煤油，直到液面同平板玻璃相接触时停止加注。
c.观察注射器内剩余的煤油，算出该燃烧室的实际容积。
d.依次测量并计算各缸燃烧室的实际容积。
e.将所有燃烧室容积测量数据填入实验报告册，并分析结果。
细节六：气缸体的拆检
（1）气缸体的拆卸 操作步骤如下。
①从外到内旋出气缸盖的10个固定螺钉，抬下气缸盖。
②取下气缸垫，注意气缸垫的安装方向。
③旋松油底壳的放油螺栓，放出油底壳内机油。
④翻转发动机，拆卸油底壳固定螺栓（注意螺栓也需从两端向中间旋松）。卸下油底壳和油底壳密封垫。
⑤旋松机油粗滤清器固定螺栓，拆下机油滤清器、机油泵链轮和机油泵。
（2）气缸体积炭清除积炭常常发生在气缸顶部、气缸盖底部，它会引起汽油机早燃，加快气缸磨损。机体组的积炭可以用眼睛直接观察。积炭清除有机械法与化学法两种，一般两种方法结合起来效果较好。机械法直接使用钢丝刷或刮刀清除（注意不要刮伤机体组）；化学法是采用化学溶剂（表2-1）对机体组积炭浸泡2～3h，加热浸泡效果更佳，使积炭软化，再用刷子刷洗去除。
表2-1 化学溶剂表
（3）气缸体基准面的检验 操作步骤如下。
①气缸体变形的检验。
②气缸体主轴承座孔、凸轮轴座孔的检验。
技术要求：曲轴主轴承座孔的圆度误差大于0.025mm或穴蚀面积超过250mm2时，必须修理。
（4）气缸磨损的检验 操作步骤如下。
①测量前的准备工作。
a.将被检验的气缸缸筒及其上平面清洗，擦干。
b.根据气缸直径大小选择恰当的接杆，旋入内径百分表下端。
c.根据被测气缸的标准尺寸使用外径千分尺校对内径百分表，并留出测杆伸长的合适数值（即预压约1mm）旋转表盘，使“0”位对正指针，记住小针指示毫米数，将接杆螺母固定，并复校。
d.测量时手应握住绝热套，将内径百分表斜向放入气缸被测处，轻微摆动内径百分表，使得指针左右摆动相等（气缸中心线和测杆垂直）。如果指针正好对准“0”处，则与被测缸径相同，当指针顺时针方向离开“0”，则缸径小于标准尺寸，如果逆时针方向离开“0”位，则缸径大于标准缸径，如图2-50所示。
图2-50 内径百分表
1—百分表头；2—表杆；3—接杆；4—表杆座；5—支撑架；6—活动测杆
②测量部位：在气缸轴向上选择三个横截面，即S1-S'1（活塞在上止点时，第一道环所对应的缸壁附近），S2-S'2（气缸中部），S3-S'3（距气缸下边缘约10～15mm处），在同一横截面上进行多点测量，测出其最大与最小直径。依次测出各缸的三个横截面上的最大和最小直径，将测量数据填入实验报告，如图2-51所示。
图2-51 气缸圆度与圆柱度测量
③圆度和圆柱度的计算：各个横截面上最大最小直径差之半的最大值代表被测气缸的圆度误差，各缸中的最大圆度代表被测气缸体的圆度误差。三个横截面上的最大最小的直径差之半代表被测气缸的圆柱度误差。
气缸体的圆柱度用最大圆柱度气缸的数值表示。发动机送修标志：如果被测量的气缸体有一个气缸的圆柱度大于0.165mm（汽油机）或0.25mm（柴油机）或圆柱度没有超过上述极限而圆度误差超过0.05mm（汽油机）或0.063mm（柴油机）时，发动机需要大修。气缸修理尺寸见表2-2。
表2-2 气缸修理尺寸
（5）气缸体的水压试验 S-SY10型手动试压泵可用于缸体的水压试验，主要由压力表、带橡胶水管的连接盘与一个盛水的水桶等组成。试验时，将具有300～400kPa的压力水，注入发动机缸体的水套内，在该压力下保持一定的时间，检查气缸体不应有渗漏，如图2-52所示。
图2-52 机体组水压试验
1—机体组件；2—发动机水泵；3—压力表；4—手柄；5—水压机水泵；6—储水槽
气缸体的水压试验操作步骤：
①将被检验的缸体放在专用工作台架上；
②把气缸盖连同气缸盖衬垫装合在缸体上，并且按规定力矩拧紧气缸盖螺栓；
③封闭气缸盖上的出水口，封闭处应密封，禁止渗漏；
④将试压泵上带橡胶水管的连接盘装在气缸体前部的进水口上，连接部位应密合，不得渗漏；
⑤按动试压泵手柄，将水压入气缸体内，观察压力表指针，压力表示数应为300～400kPa；
⑥以上述压力维持5min后，用手电筒或移动式照明灯检查气缸体各部，应无任何渗漏；
⑦若有渗水或水珠渗出，则说明该部位是隐伤处，在渗漏部位做好记号，待修补后再做水压试验。
机体组维修注意事项：
①修磨气缸体上平面时磨削量不得过多，以免缸体报废，最大加工量为0.15mm；
②禁止在发动机修理台架上测量气缸内径，以防因缸体被夹紧变形而测量不准；
③测量气缸时，一定要确保测杆与气缸中心线垂直；
④气缸磨损超过最大一级修理尺寸时，需镶配缸套；
⑤如只有一个气缸需镗、磨或更换缸套，其余各缸仍应一同更换，以保持发动机各缸一致性。
细节七：机体组常见故障原因与征兆
机体组常见故障原因与征兆见表2-3。
表2-3 机体组常见故障原因与征兆
细节八：汽油机点火有敲击声故障的诊断与排除
（1）故障现象 汽车运行中，当在常用挡由较低车速迅速加速运行时，可听到汽油发动机发出类似金属敲击的“嘎嘎嘎”的响声。这时，稍抬加速踏板响声立即减弱或消失，再踩加速踏板响声又重新出现；发动机温度愈高、负荷愈大时，响声愈强烈。
（2）故障原因 造成点火敲击声的主要原因为发动机爆燃，其次也可能是早燃。爆燃和早燃虽然发生的时间不同（前者发生在火花塞点火之后，后者发生在火花塞点火之前），但二者有许多共同特点，并且是相互助长的。爆燃可以引起早燃，早燃又进一步促进爆燃，所以很难进行区别。产生爆燃与早燃的原因主要包括以下几点。
①汽油的质量差，特别是辛烷值太低。
②在发动机使用、维修及改机中造成压缩比太高。
③发动机太热或负荷过大。
④燃烧室积炭。
⑤点火时间太早。
⑥混合气太稀。
⑦发动机在燃烧室形状、火花塞位置等结构设计上存在问题，导致火焰传播距离太长。
（3）故障诊断与排除 汽油机点火有敲击声的故障，依照图2-53所示步骤进行诊断。
图2-53 汽油机点火有敲击声的故障诊断与排除流程图
细节九：气缸有漏气声故障的诊断与排除
（1）现象 发动机运转时，从加机油口处可以听到曲轴箱内发出“嘣嘣嘣”的漏气声；负荷愈大时响声愈大，转速愈高时响声愈小；当节气门开度降低或单缸断火时，响声减弱或消失；随着响声的出现，加机油口处脉动地向外冒烟，冒烟次数和发声次数相同。
（2）原因 有以下几点。
①新换活塞环与气缸壁的漏光度过大。
②活塞环与气缸壁严重磨损。
③活塞环开口间隙过大或各环开口重合。
④活塞环弹力较弱或因其侧隙、背隙太小而使背压力建立不起来。
⑤活塞环卡死在环槽内。
⑥活塞环或活塞环岸折断。
⑦气缸壁拉伤，出现沟槽。
（3）诊断方法 按下列方法诊断，其流程如图2-54所示。
图2-54 气缸有漏气声的故障诊断与排除流程