發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙

1、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸的配缸間隙是極為重要的技術(shù)參數(shù)。不同車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是現(xiàn)代強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)，由于其各自的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及其他各種技術(shù)參數(shù)不同，活塞與氣缸的配缸間隙也不盡相同。    不管何種發(fā)動(dòng)機(jī)，其合理的配缸間隙都是同制造廠(chǎng)家根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)材質(zhì)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)屢次試驗(yàn)而確定的隨車(chē)的使用說(shuō)明己和維修手冊(cè)，是指導(dǎo)使用和維修的大綱。在未能吃透發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用機(jī)理之前，不可隨意減小配缸間隙，相反，對(duì)于使用后的發(fā)動(dòng)機(jī)，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零部件的變形及其他因素，在大修鏜磨氣缸時(shí)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠(chǎng)家提供的維修數(shù)據(jù)，配缸間隙還應(yīng)選取上偏差，以免由于未能糾正發(fā)動(dòng)機(jī)零部

2、件的變形因素引起的位置精度的偏差，導(dǎo)致不易發(fā)現(xiàn)的偏缸等故障。    1 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，材質(zhì)等不同，配缸間隙亦不同。    發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸必須有一定的配缸間隙，首先是由于活塞與氣缸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的摩擦副之一，如缸套與活塞及環(huán)組間的摩擦力小，發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功耗也小，反之，將造成相當(dāng)大的功耗；而且活塞與氣缸的摩擦外表保持一定的間隙，是考慮活塞裙部的熱變形、彈性變形及氣缸壁與活塞裙部接觸之間的載荷和速度等的影響，以保證活塞裙部有足夠的潤(rùn)滑油膜，否那么，將導(dǎo)致缸套一活塞環(huán)組的急劇磨損。    其次，由于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是由鋁合金制造的，鋁合金的膨

3、脹系數(shù)稍小一些，但與鑄鐵相比還是有較大的區(qū)別，盡管目前大多采用的硅鋁合金相對(duì)其他鋁合金的膨脹系數(shù)稍小一些，但與鑄鐵相比還是有較大的區(qū)別。如果配缸間隙太大，會(huì)引起“敲缸密封不良漏氣、竄油、動(dòng)力下降；太小，那么會(huì)使活塞裙部沒(méi)有膨脹的余地，接觸壓力超過(guò)活塞和氣缸之間的油膜所能承受的擠壓強(qiáng)度一般4.9MPa-9.8MPa潤(rùn)滑油膜將被破壞，引起粘著磨損拉缸故障，不同材料的活塞其配缸間隙亦不相同表 1。表 1  不同材料活塞的配缸間隙活塞材料    配缸間隙/mmY合金    0.001 6DLo Ex合金    0.001 4D過(guò)共晶

4、合金    0.001 1D注：表中D為氣缸直徑/mm。     此外，還由于活塞的特殊結(jié)構(gòu)，不同的發(fā)動(dòng)機(jī)也有不同的配缸間隙，如桑塔納的活塞材料為ALSi共晶Al12SiCuNiMg并通過(guò)磷變質(zhì)處理。以防止出現(xiàn)偏析和粗大晶粒。桑塔納活塞內(nèi)壁靠活塞銷(xiāo)座孔處，鑄入膨脹系數(shù)很小的鋼圈或鋼片，以阻止裙部的熱膨脹，并在活塞裙部加工有環(huán)形槽，以便貯存潤(rùn)滑油，用以改善活塞與氣缸的磨合并減少摩擦損耗。由于桑塔納活塞的特殊結(jié)構(gòu)，從而保證了桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與氣缸間隙較小0.019mm-0.039mm而不發(fā)生拉缸。但其維修數(shù)據(jù)配缸間隙為0.025mm-0.045mm

5、。    根據(jù)減小配缸間的間隙的計(jì)算公式計(jì)算。桑塔納轎車(chē)JV 1.8發(fā)動(dòng)機(jī)配缸間隙的正確值為0.024mm-0.028mm。雖然該值尚在桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊(cè)提供的修理數(shù)據(jù)中、下偏差范圍內(nèi)，但公差范圍實(shí)在太小僅為0.004mm，對(duì)多數(shù)維修廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，加工難度很大。    應(yīng)當(dāng)指出的是，目前我國(guó)的不少車(chē)型是從國(guó)外引進(jìn)開(kāi)發(fā)的，國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)進(jìn)口車(chē)型的活塞時(shí)，沒(méi)有條件在活塞上鑲整體防脹鋼圈而將其取消國(guó)外大局部活塞都鑲有整體防脹鋼圈或鋼片，并相應(yīng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)尺寸作合理修正，同時(shí)將其配缸間的間隙相應(yīng)加大如原蘇聯(lián)的拉達(dá)2105發(fā)動(dòng)機(jī)以此來(lái)滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求。&

6、#160; 2 配缸間隙對(duì)整機(jī)裝配尺寸和質(zhì)量的影響    發(fā)動(dòng)機(jī)是由許多的零部件的組成的，其所有尺寸構(gòu)成尺寸鏈，某一零件尺寸的變動(dòng)，將會(huì)影響整機(jī)的裝配尺寸的裝配質(zhì)量。    如長(zhǎng)安機(jī)器廠(chǎng)生產(chǎn)的462Q型發(fā)動(dòng)機(jī)，為獲得較高的配缸精度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的缸孔與活塞裙部有良好的貼合面，裝配時(shí)把活塞與缸孔分組裝配，以保證活塞與氣缸的配合間隙均在0.04mm-0.05mm的范圍內(nèi)，如表 2所示。  如按照公式計(jì)算，其最小的配缸間隙僅為0.0186mm-0.0217mm。按此配缸間隙算出鏜磨氣缸直徑與制造廠(chǎng)分組中缸孔的最小極限尺寸62.005mm相差0.025m

7、m左右；與最大極限尺寸62.02mm相差0.04mm左右。眾所周知，活塞環(huán)在標(biāo)準(zhǔn)的缸孔內(nèi)的開(kāi)口間隙為0.15mm-0.30mm。這樣鏜磨缸孔相對(duì)小了0.025mm-0.04mm，相應(yīng)圓周亦小了0.0785-0.126mm，如果碰上開(kāi)口間隙為下偏差的活塞環(huán)裝配進(jìn)缸孔內(nèi)，其開(kāi)口間隙最小的僅為0.024mm-0.0715mm遠(yuǎn)小于0.15mm-0.30mm開(kāi)口間隙的要求發(fā)動(dòng)機(jī)工作后，勢(shì)必引起活塞環(huán)卡死在活塞環(huán)槽中，導(dǎo)致活塞環(huán)密封失效，燒機(jī)油，“熄火滯缸，嚴(yán)重的發(fā)生拉缸故障。須知目前的氮化鋼質(zhì)環(huán)，由于其硬質(zhì)層硬度高達(dá)HV 1000-HV 1200，須修整開(kāi)口間隙到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，用一般的銼刀難以銼得動(dòng)，

8、只有用金鋼銼或水磨砂紙滴上機(jī)油，細(xì)心修磨，并且要觀(guān)察活塞環(huán)在缸筒中圓周貼合情況，是否漏光等，否那么，必然會(huì)出現(xiàn)上述故障。而且，由于活塞環(huán)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣缸缸徑制造的，其開(kāi)口間隙，彈力、漏光度等諸多參數(shù)的變化，導(dǎo)致活塞環(huán)使用性能指標(biāo)下降，甚至失效。    更重要的是，462Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與桑塔納有很大的不同，該活塞的膨脹系數(shù)大，必須留有較大的配缸間隙維修尺寸為0.04mm-0.06mm。    目前 ，國(guó)內(nèi)汽配市場(chǎng)的狀況還不標(biāo)準(zhǔn)。汽配零件的材質(zhì)、尺寸等難盡人意，維修廠(chǎng)汽車(chē)零配件的進(jìn)貨渠道又不如制造廠(chǎng)可靠。有不少人購(gòu)置的活塞直徑偏小，鏜磨氣缸又是根據(jù)

9、活塞編號(hào)對(duì)應(yīng)進(jìn)行鏜磨的，在未能吃透其內(nèi)在品質(zhì)包括化學(xué)成份等貿(mào)然采取減小配缸間隙的作法并非恰當(dāng)對(duì)于內(nèi)鑲有防脹鋼片的或鋼圈的特殊結(jié)構(gòu)的活塞，實(shí)際上是減小配缸間的公差；對(duì)一般的共晶硅鋁合金的活塞 ，那么誤差較大，易產(chǎn)生拉缸的嚴(yán)重的后果。所以對(duì)材料不詳?shù)幕钊?，裝配時(shí)必須將活塞加熱到80-100°C的狀態(tài)下進(jìn)行，否那么，在實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有間隙的情況。    3 配缸間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形位精度的影響    由于發(fā)動(dòng)機(jī)的使用后會(huì)引起零件的扭曲變形以及裝配質(zhì)量的影響，如果減小配缸間隙將更直接影響其形位精度。    隨著現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化，采

10、用新材料、新工藝新結(jié)構(gòu)，提高了制造水平和裝配質(zhì)量，大大延長(zhǎng)了車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，如進(jìn)口柴油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的大修間隔里程達(dá)50萬(wàn)km以上，汽油機(jī)大修間隔里程也達(dá)30萬(wàn)km以上。但經(jīng)過(guò)大修的發(fā)動(dòng)機(jī)，盡管裝用原廠(chǎng)同一品牌純粹零部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命也大為縮短，一般不超過(guò)20萬(wàn)km，僅為原車(chē)的20%-30%。究其原因，是使用后的氣缸體、曲軸、連桿等的彎曲、偏缸等難以校正的恢復(fù)到原有精度，氣缸鏜磨質(zhì)量難到達(dá)原廠(chǎng)的加工精度要求；磨合質(zhì)量差或受條件限制無(wú)磨合設(shè)備；裝配質(zhì)量難達(dá)制造廠(chǎng)的水平包括清潔度，各緊固件的擰緊力矩等。    在多年的實(shí)踐中，我們根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用的技術(shù)狀況、年限可估算其變形

11、量以及季節(jié)氣溫不同，較新發(fā)動(dòng)機(jī)，在夏季時(shí)配缸間隙取小一些下偏差；冬季時(shí)取大一些上偏差。并且在裝配時(shí)，嚴(yán)格按照廠(chǎng)家提供的維修數(shù)據(jù)，檢測(cè)活塞環(huán)的開(kāi)口間隙和側(cè)隙，防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作后，由于活塞環(huán)開(kāi)口間隙和側(cè)隙過(guò)小，導(dǎo)致端口頂死或活塞環(huán)卡死在環(huán)槽中，引起擦傷，“拉缸等惡性故障發(fā)生。微型車(chē)、轎車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)這樣維修后，活塞環(huán)的使用壽命大大延長(zhǎng)了，多在8萬(wàn)km-10萬(wàn)km以上。應(yīng)當(dāng)指出，發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況和整體質(zhì)量不僅取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、零件的材質(zhì)及加工精度，而且還取決于裝配質(zhì)量等。而裝配間隙是保證裝配質(zhì)量的重要因素之一，其中包括活塞和缸孔的裝配間隙，直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、質(zhì)量及壽命，在未能吃透其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用機(jī)理之前，切不可隨意減小或變更發(fā)動(dòng)