一、活塞偏缸的检查方法
以 NJ2045 越 野 车 装 备 的SOFIM8142 四缸柴油发动机为例,在检查活塞偏缸现象时,将不装活塞环的活塞连杆组,装入相应的气缸内,各缸连杆螺栓扭到 50N·m,然后再转动扭力扳手 60°~66°。转动曲轴数圈后,用厚薄规逐缸检查活塞在上止点、下止点和气缸中部时,其头部前后两个方向的间隙,当间隙差值超过0.10mm 时, 即可判断该缸活塞偏缸。此时,应查明原因,进行校正。
二、活塞偏缸的原因分析
从发动机曲柄连杆机构主要零件的形位公差和装配公差的角度分析,造成活塞偏缸的原因主要有五个方面:一是气缸轴线与曲轴主轴承轴线的垂直度超差,二是活塞轴线与活塞销孔轴线垂直度超差,三是曲轴主轴颈轴线与连杆轴颈轴线平行度超差,四是连杆大端孔轴线和小端孔轴线平面度超差,五是连杆大端孔轴线与小端孔轴线共面平行度超差。这五种因素,对活塞偏缸的影响程度各不相同,有的比较明显,有的则不太明显。多数情况下活塞的偏缸现象是综合 因 素 造 成 的 , 根 据 对 18 台SOFIM8142 四缸柴油发动机活塞偏缸的拆检结果统计,当间隙差大于0.10mm 时,主要零件的形位公差均超过标准值(见表 1)。从表 1 中可以看出,连杆弯曲或扭曲、曲轴弯曲和曲轴的轴向间隙超标,对偏缸的影响程度较大。
一般情况下,为判断造成活塞偏缸的具体结构因素,要结合检查偏缸的过程中活塞偏缸的方向和大小。
1. 活塞在气缸内的上、中、下部始终偏向一个方向。多是由以下几个方面的原因造成的:
(1)因长期使用低辛烷值燃油、点火正时过早以及积碳过多等,使发动机工作时爆燃严重,活塞连杆组所受冲击负荷增大,或因连杆机械强度过低,造成连杆弯曲变形。
(2)在校正连杆弯曲时,没有注意零件的弹性后效,或校正过量;在镗铰连杆大小端孔时工艺选择不当等,造成连杆大小端孔中心线平行度超标较大。一般情况下的技术要求,共面平行度在 100mm 长度上不超过0.03mm。SOFIM8142 四缸柴油发动机维修手册规定,在距连杆纵向轴线125mm 处测量,最大公差为 0.07mm,如超过此值,则应更换连杆。
(3)因活塞产品质量差,或在铰削活塞销座孔时工艺不当,使活塞销座孔铰偏,造成活塞中心线与活塞销中心线不垂直。
(4)在镗缸或加工曲轴主轴承座孔时,因各种原因的影响,引起缸孔轴心线与曲轴主轴承座孔轴心线垂直度超差。虽各承孔都是标准尺寸,但组装后才能发现此缺陷。
(5)曲轴轴向间隙过大,使曲轴在高速运转和踩离合器踏板时,前后窜 动 引 起 活 塞 与 气 缸 的 偏 磨 。SOFIM8142 四缸柴油发动机维修手册规定,曲轴的轴向间隙为 0.045~0.32mm。
2. 活塞在上、下止点位置时居中,运动到气缸中部时倾斜量最大,并在活塞向上和向下行程中改变偏缸的前后方向。
当活塞在上、下止点位置时,因活塞顶平面与曲轴轴心线纵剖面相垂直,故在上、下止点位置只是扭转一个角度,不会产生偏缸。当活塞下行到缸套中点附近时,连杆与曲轴轴线纵剖面产生一个夹角,这时活塞顶平面产生前低后高现象(面对发动机前端,由上向下看,活塞销轴线顺时针扭转一个角度,称为正扭曲),活塞向前偏缸。经分析可知,正扭曲时,活塞从上止点向下止点运动,偏缸方向朝前;而活塞从下止点向上止点运动时,偏缸方向朝后,偏缸量的最大部位是在活塞位于上、下止点的中间位置。如活塞发生反向扭曲,偏缸方向与上述相反。为了在实际修理作业中方便判断活塞扭曲方向,也可以认为,活塞在上、下止点时,如无偏缸现象,而在活塞从上止点向下止点运动时,偏缸方向朝前,从下止点向上止点运动时,偏缸方向朝后,可断定是活塞发生正扭曲。当活塞在同样运动情况下偏缸方向相反,则可断定活塞反扭曲。SOFIM8142 四缸柴油发动机维修手册规定,活塞连杆总成在装进气缸前,要检查垂直度。