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汽车发动机气缸套的装配与检测技术

 气缸是发动机中燃料燃烧和气体膨胀的地方,活塞在其中运动压缩气体做功。相对于活塞来讲我们称其为气缸,如果单独拿出来作为一个零部件,一般称作气缸套。气缸上部内表面是燃烧室的组成部分,发动机工作时受到高温高压燃气的冲刷和腐蚀;气缸中间部分是活塞组件运动的导向面,承受着推压力和摩擦作用,使气缸表面产生磨损、刮伤和细微裂纹。湿式气缸套外圆表面与气缸体内壁组成冷却水腔,受到穴蚀和电化学腐蚀作用而损伤。这些缺陷使气缸的工作性能变差,需要修理或更换。为了提高修理质量,延长气缸套的使用寿命,我们必须了解气缸套的结构特点,掌握气缸套的检测技术与气缸套的正确装配方法。
1 气缸套的结构及特点
    根据气缸套是否与冷却液接触,将气缸套分为干式和湿式两种。
    (1)干式气缸套的特点:气缸套外表面不与冷却液接触。为了获得与缸体间足够的实际接触面积,保证散热效果和缸套的定位,干式缸套外表面和与其相配合的气缸体承孔内表面都有较高的加工精度,而且一般都采用过盈配合。另外,干式缸套壁薄,有的只有1 mm厚。干式缸套外圆下端制有不大的锥角,以便压入气缸体。其顶部(或缸体承孔的底部)有带凸缘和不带凸缘两种。带凸缘的过盈配合量较小,因为凸缘可帮助其定位。干式缸套的优点是不易漏水、缸体结构刚度大、不存在穴蚀、缸心距小、机体质量小;缺点是修理更换不便、散热效果差等。在缸径小于120 mm的发动机中,由于其热负荷较小而得到广泛应用。
    (2)湿式气缸套的特点:湿式气缸套下部有1~3个耐热、耐油橡胶密封圈密封。其密封形式有涨封式和压封式两种。随着柴油机强化程度的日益提高,湿式缸套的穴蚀已成为一个突出的问题,所以某些柴油机缸套有三道密封圈,最上一道上半部分与冷却液接触,既能防止配合面生锈,便于拆装,又能借其吸振,减轻穴蚀。湿式缸套的优点是缸体铸造较容易,便于修理更换,且散热效果较好。缺点是缸体刚度较差,易产生穴蚀,且易漏水。它主要用于大负荷的发动机(缸径在140 mm以上的柴油机几乎全部采用)和铝合金缸体发动机。
  2 气缸套的技术检验
    气缸套在修理前和修理后都必须进行技术检验。修理前的检验是为了确定缸套是否需修或报废,需修时采用哪级修理尺寸。修后检查是为了鉴定其修理质量,确认缸套与活塞配合间隙、圆度、圆柱度误差等是否符合技术要求。
    气缸套修理的主要目的是消除几何形状误差,恢复缸套与活塞裙部的配合间隙。因此,气缸与活塞裙部的配合间隙是衡量机械技术状况和修理质量的重要技术指标。缸套与活塞配合间隙的检验按下面三个步骤进行:
    (1)用外径千分尺测量活塞裙部垂直于活塞销的位置。测后锁紧,放在千分尺架上。
    (幻安装好内径量表,并将内径量表插人要测的气缸内,使测量杆处在活塞在上止点时裙部的位置,并与曲轴轴线垂直。来回摆动内径量表,转动表盘,使大指针的极限摆动位置对“0”。气缸与活塞的配合间隙一般不会大于0. 1 mm,故不需要记小指针位置。
    (3)将内径量表从被测气缸中取出,插入上述固定了的千分尺内。此时内径量表大指针的读数即为该缸与活塞裙部的配合间隙。
    3 气缸套的装配
    3.1干式缸套
    (1)选择缸套。第一次镶套选用标准尺寸的气缸套,其外径表面粗糙度不高于Ra3. 2,圆柱度不超过0. 02 mm;如有倒锥形时,其圆柱度不超过0. 005 mm,圆度不超过0. 05 mm,下口外圆方向有10×5的倒角。
    (2)干式气缸套安装的技术要求基本与湿式气缸套相同,所不同的是干式气缸套紧装在气缸体的座孔中,外表面不与冷却水直接接触。因此,在安装时应注意的是,要把气缸套和气缸体座孔表面擦拭干净,不要涂以机油,以防影响气缸套散热。根据气缸套的外径尺寸进行试缸,要保证座孔表面粗糙度不高于Ra3. 2,并留有适当的压人过盈量。
    (3)压人气缸套。将气缸套放正,用压力机徐徐压人,或用其他器具压人,其压力为103 N为宜。为保证气缸套正直地压人,在压人前应用直角尺在气缸套各方向上进行测量。气缸套确实垂直于气缸体上平面时,再缓慢施加压力压入。气缸套压入后,应与气缸体平面平齐。
    (4)在压人气缸套后,应对气缸体进行水压试验。
    3.2湿式缸套
    (1)拆去旧缸套,并清除气缸体内的沉积物时,这些物质很坚硬,须用砂纸打磨,将各个接合面处的铁锈、污物全部除去,直至露出金属光泽为止,特别是与密封圈接触部位必须光滑,以防止不平而漏水。如在气缸套下凸肩有硬质沉积物,由于四周不均匀,会造成气缸套安装倾斜,使凸肩处出现空隙,压紧气缸盖后出现一个回正力矩,使气缸套发生变形,容易发生早期磨损、活塞环折断、活塞偏磨、窜油等故障。
    (2)气缸套安装后要突出机体平面一段距离,各类型发动机要求不同,一般为0.07~0. 1 8 mm,以保证压装气缸盖后,能更好地密封燃烧室。所以在未正式安装前,要先将没有装阻水圈的气缸套装人气缸体内,检查气缸套高出机体平面的距离是否符合要求。如不符合尺寸要求,可调整气缸套台肩下的纯铜垫片。取出气缸套后,检查支承台肩与承孔接合面是否接合良好。
    (3)装人气缸套。在装人气缸套前,把阻水圈套在缸套凹槽上,要注意不要让阻水圈扭曲,并使阻水圈周围粗细均匀,张力相等,防止压人时破损以保证阻水圈的密封作用,然后涂以肥皂水或薄机油装人气缸体内,再次检查各道阻水圈与气缸体的接触是否平整。在压人气缸套时,应稍加用力即可装人。如装不进去,应取出查明原因,不可强行压人。
    (4)安装后要检查气缸套内表面的圆度和圆柱度,有条件的,要用量缸表重新测量缸套的内径、圆度和圆柱度(不应超过0.03~0. 04 mm),缸套内径小于150 mm时,气缸套的圆度和圆柱度误差均不得大于0. 025 mm;缸套内径大于150 mm时,气缸套的圆度和圆柱度误差均不得大于0. 03 mm;检查缸套是否有变形,检查缸套是否有偏斜;检查多缸柴油机各缸气缸套凸缘高度是否在标准规定范围内,及缸套台肩凸出缸体的高度是否一致,位于同一个气缸盖下的几只气缸套的凸出量偏差不得大于0. 03 mm。其次,向水箱内加满冷却水,最好用0.15~0. 20 MPa(兆帕)的压力作5 min的水压试验,观察装配接合处是否有水渗漏,不出现渗漏,说明气缸套密封良好;若有渗漏则重新安装。
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