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客户赵先生驾驶一辆2018款别克威朗轿车，近段时间内，发现机油消耗量明显增加。经4S店维修技师检测及路试检查，发现气缸盖与气缸体结合位置有漏油现象，可能是气缸垫损坏导致机油泄漏。为了确定故障原因，需对机体组做进一步检测。作为汽车维修技师，请仔细查看服务顾问提供的汽车问诊表，并针对故障进行后续处理。
接车问诊表
机体组主要由气缸盖罩、气缸盖、气缸垫、气缸体、曲轴箱、油底壳等零件组成，如图2-2-1所示。镶有气缸套的发动机，其机体组还包括干式或湿式气缸套。
图2-2-1 机体组结构
气缸盖罩安装在气缸盖上面，用于遮盖和密封气缸盖，通常采用塑料制成，以减轻汽车重量。气缸盖罩上设有机油加注孔，便于添加机油。有的气缸盖罩内部还装有油气分离器，用于分离机油和废气，废气通过气缸盖罩的曲轴箱通风管及进气道进入气缸。气缸盖罩结构如图2-2-2所示。
图2-2-2 气缸盖罩结构
气缸盖的主要作用是封闭气缸体上部，并与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。气缸盖工作在高温、高压条件下，一般采用灰铸铁、合金铸铁、铸铝等材料制造。
气缸盖的结构如图2-2-3所示，气缸盖由进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔（汽油机）或喷油器安装孔（柴油机）等组成。气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴轴承座及其机油油道。
图2-2-3 气缸盖的结构
水冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式3种。在多缸发动机中，全部气缸共用一个气缸盖的，则该气缸盖为整体式气缸盖；若两缸一盖或三缸一盖，则该气缸盖为分块式气缸盖；若每缸一盖，则为单体式气缸盖，如图2-2-4所示。风冷发动机均为单体式气缸盖。
图2-2-4 整体式、单体式气缸盖
气缸垫安装在气缸盖与气缸体之间，它的作用是保证气缸盖与气缸体间的密封，防止漏气、漏水和漏油。气缸垫安装位置及外形如图2-2-5、图2-2-6所示。
图2-2-5 气缸垫的安装位置
图2-2-6 气缸垫外形结构
气缸垫在使用中接触高温、高压气体和冷却液，很容易被烧蚀，特别是缸口卷边周围，因此要求气缸垫要有良好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形，要有一定的弹性和导热性。
气缸体是发动机的主要骨架，其上部使用螺栓连接气缸盖，下部安装油底壳，中部是发动机的主要部分，即气缸，内部有供机油通过的油道和供冷却液循环的水套等。一般发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，统称气缸体，如图2-2-7所示。
图2-2-7 气缸体结构
气缸体承受较大的机械负荷和较复杂的热负荷，所以要求气缸体具有足够的强度、刚度以及良好的耐热性和耐蚀性。根据其工作条件和结构特点，气缸体一般采用灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制成。有些发动机为了减轻重量，采用铝合金材料。
根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，通常把气缸体分为一般式、龙门式、隧道式3种，如图2-2-8所示。
图2-2-8 气缸体形式
1）一般式。曲轴的主轴承座孔中心线位于曲轴箱的分界面上，制造方便，但刚度小，与油底壳接合面的密封较困难，维修不便。
2）龙门式。主轴承座孔中心线高于曲轴箱分界面，结构刚度较大，其密封简单、可靠，便于维修。
3）隧道式。主轴承座孔不分开，结构刚度最大，主轴承同轴度易保证。
气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种，如图2-2-9所示。其中，干式气缸套外表面不直接与冷水接触，其壁厚一般为1～3mm。气缸套外表面与其装配的气缸体内表面采用过盈配合；湿式气缸套外表面直接与冷却液接触，冷却效果好。其壁厚比干式气缸套厚，一般为5～9mm。目前，气缸套常用的材料有球墨铸铁、高磷铸铁和合金铸铁，有的还采用表面淬火、镀铬等工艺。
图2-2-9 气缸套形式
油底壳的主要作用是储存机油并封闭曲轴箱。由于油底壳受力不大，一般用薄钢板冲压而成，如图2-2-10所示。为了保证发动机在纵向倾斜的情况下，机油泵仍能吸到机油，油底壳后部一般较深，并且在壳内设有挡油板，防止汽车颠簸时油面波动过大。油底壳底部设有放油螺塞，有的放油螺塞用磁性材料制成，能吸附机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。
图2-2-10 油底壳
拆卸气缸盖和气缸垫
安装气缸和气缸盖
以2018款别克威朗轿车为例：
1）拆卸气缸盖前，需要预先把相关电气元件的插接器脱开。
2）拆卸气缸盖前，需要预先把进气、排气歧管拆除。
3）拆卸气缸盖前，需要预先把正时带、凸轮轴和挺柱拆除。
4）在拆卸和安装气缸盖螺栓时，必须严格按照维修手册上的拆卸与紧固顺序进行操作，如图2-2-11、图2-2-12所示。
图2-2-11 气缸盖螺栓拆卸顺序
图2-2-12 气缸盖螺栓紧固顺序
5）在紧固气缸盖螺栓时，必须严格按照维修手册上要求的紧固力矩和角度来紧固气缸盖螺栓（第一遍紧固至30N·m，最后一遍用EN-45059量表再紧固240°）。
6）安装气缸垫时要特别小心，防止损坏气缸垫导致机油和冷却液泄漏。
7）操作完毕后，需要按照环保要求处理使用过的汽油和废旧零件。
以2018款别克威朗轿车为例进行相关检查操作。
发动机机体组的主要损伤形式有气缸盖及气缸体裂纹、各接合面的翘曲变形或其他部件的变形、气缸磨损、气缸垫烧蚀击穿等。所有这些损伤都会影响发动机的技术性能指标、工作可靠性和耐久性，因此，在检修过程中应认真检验，及时发现问题并解决问题。
在检查气缸盖、气缸体裂纹之前，应先将需要检查的气缸清洗干净，清除累积在气缸内的污垢，然后用目视法、染色法或水压法检查气缸盖、气缸体表面是否有裂纹，一旦检查出裂纹可视情况进行焊修、胶粘等，必要时进行更换。
1）目视法检查。清洁气缸盖、气缸体，仔细观察气缸盖、气缸体表面，查看有无明显的裂纹。
2）染色法检查。将染色渗透剂喷于被检查的部位，片刻之后将其擦干。如果染色渗透剂渗入机件内部，则说明该处有裂纹存在。
3）水压法检查。将气缸垫和气缸盖装在气缸体上，在气缸体前壁进水的地方装上盖板，连接水管、水压机，封死其他通道，然后注入足够量的水，如图2-2-13所示。如果气缸有渗漏，则说明渗漏处有裂纹。目前水压法检查应用较少。
图2-2-13 气缸体水压试验
（1）气缸盖变形的检修 气缸盖变形是指气缸盖与气缸体的接合平面的平面度误差超限。其变形的原因一般是热处理不当、气缸盖螺栓拧紧力矩不均或放置不当等引起的。检修方法如下：
1）使用抹布清洁刀口尺和塞尺。
2）将刀口尺对角放置在气缸盖下平面。
3）用塞尺测量刀口尺与气缸盖下平面之间的间隙，记录测量值。
4）如图2-2-14所示，以同样的方法测量气缸盖下平面其余几个方向上的间隙值。测得的最大值即为气缸盖下平面的平面度误差。
检查气缸盖和气缸垫
图2-2-14 气缸盖下平面测量部位
5）如果测得值小于0.05mm，则气缸盖下平面不需要表面修整；如果测得值在0.05～0.20mm之间，或出现可能妨碍气缸盖衬垫正常密封的缺陷或擦伤，可用磨削或铣削加工的方式修整气缸盖下平面表面，但总加工量不能超过0.25mm。如需要的磨削量超过0.25mm，则必须更换气缸盖。
（2）气缸体变形的检修 气缸体变形的主要原因有以下几点：
①气缸体工作时受热不均匀。
②装配时气缸盖螺栓拧紧力矩不均匀。
③拧紧顺序不符合规定。
④螺纹孔中有污物。
⑤气缸衬垫不平。
⑥各工作零部件的冲击载荷。
气缸体变形的检修方法和气缸盖变形的检修方法相同，其检测位置如图2-2-15所示。
图2-2-15 气缸体上平面测量部位
气缸体平面度的检测
气缸的磨损程度是衡量发动机是否需要大修的依据之一。气缸磨损的测量主要是确定气缸磨损后的圆度、圆柱度和最大直径。气缸磨损的检测主要是确定气缸磨损后的圆度误差和圆柱度误差。
圆度误差=（同一截面上的最大直径-最小直径）/2
圆柱度误差=（不同截面上的最大直径-最小直径）/2
检修方法如下：
1）清洁气缸，目测气缸有无明显损坏。
2）使用游标卡尺测量气缸内径。
3）将外径千分尺调到游标卡尺所测的气缸内径值，并固定好。
4）选取适合气缸直径的测量接杆安装到量缸表上，并保证有2mm的预压缩量。
5）使用外径千分尺对量缸表进行校零，如图2-2-16所示。
图2-2-16 量缸表的校准
6）沿气缸体纵向将量缸表插入气缸，前后摆动量缸表找出百分表最小读数值，即气缸直径位置，转动表壳使百分表的指针指回到0刻度线位置。
7）沿气缸体纵向将量缸表取出，转动量缸表90°再放入气缸，前后摆动量缸表找出气缸直径位置的读数。此时，量缸表读数的一半即为此断面圆度值。
8）如图2-2-17所示，分别测出上、中、下三个截面的圆度，该气缸的圆度以三个截面中圆度的最大值表示。计算该气缸的圆柱度，并将测量值与标准值（圆度误差不超过0.05mm，圆柱度误差不超过0.175mm）进行比较。若气缸磨损未超过其使用极限，可更换活塞环继续使用；若气缸磨损超过使用极限，可采用修理尺寸法或镶套修复法进行修复。
图2-2-17 气缸内径的测量
思考 测量气缸内径时，为什么要对量缸表进行校准，其作用是什么？
气缸垫的常见故障是烧蚀击穿，其主要原因是气缸盖与气缸体的接合平面不平、气缸盖螺栓的拧紧力矩不足等。气缸垫损坏后只需更换，不需修理。
思考 如果继续使用损坏后的气缸垫会产生什么样的后果？
人类历史上很多发明的灵感都来源于生活。例如，春秋时期的鲁班在一次攀山时，不小心被小草划伤，于是模仿草叶制成伐木的锯。美国人比斯特因为儿子调皮打破了他的眼镜，他从破碎的镜片中得到灵感，发明了隐形眼镜。再比如，我们今天汽车上用的气缸，其实也是受到大炮的启发而发明的。
1680年，荷兰科学家霍因斯仿照大炮发射原理，同样使用火药作为燃烧爆炸物，将炮弹和炮筒分别改造成“活塞”与“气缸”，同时配置有一个单向阀。他将火药注入气缸内并点燃，火药爆炸燃烧的能量会推动活塞向上运动，进而产生动力。与此同时，气缸内因火药爆炸产生的巨大压力还会推开单向阀，使得废气排出“气缸”。当然，并不是所有废气都能一次性排出，残留的废气会逐渐冷却，同时“气缸”内的气压会降低，此时“气缸”内外会产生压差，外界的大气压会再次推动活塞向下运动，从而为下一次爆炸做准备。
霍因斯当年是想将大炮的发射原理用于推动其他机械。但是由于这项发明中机械做功行程过长，效率低，最终没能面世。然而，他的努力也为后人留下了宝贵的经验财富，正是因为他提出的“内燃机”的想法，后来才有了汽车发动机的发明。
思考 你还知道有哪些发明是从生活中获取的灵感？
一、选择题
1.机体组主要由（ ）、气缸盖、气缸垫和油底壳等零件组成。
A.发动机支架
B.气缸体
C.活塞连杆
D.曲轴
2.铝合金气缸体的特点是（ ）。
A.重量轻
B.耐磨损
C.散热性差
D.强度及刚度好
3.下列说法正确的是（ ）。
A.干式气缸套外壁直接与冷却液接触
B.干式气缸套壁厚比湿式气缸套薄
C.干式气缸套安装后比湿式气缸套强度和刚度好
D.干式气缸套比湿式气缸套散热好
4.以下哪项不是描述油底壳的功用？（ ）。
A.储存机油
B.吸附金属杂质
C.形成燃烧室
D.封闭曲轴箱
5.气缸盖螺栓的拧紧顺序为（ ）。
A.从左到右
B.从右到左
C.由中间到两端逐个对称拧紧
D.由两端到中间逐个对称拧紧
二、判断题
1.气缸盖罩上设有机油加注孔，便于添加机油。（ ）
2.气缸垫应具有足够的强度，并且要耐压、耐热和耐腐蚀。（ ）
3.风冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式三种。（ ）
4.根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，通常把气缸体分为一般式、龙门式、隧道式三种。（ ）
5.对于气缸的磨损检测，用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作为圆柱度误差。（ ）