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客户赵先生驾驶一辆2018款别克威朗轿车，在行驶过程中排气管会有冒蓝烟现象。维修技师检测及路试检查后发现活塞环损坏，因此造成烧机油，应更换活塞环。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
认识活塞连杆组
活塞的作用是承受气缸的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转并对外输出动力。活塞还与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室。
活塞在高温、高速和高压的环境下工作，因而，要求活塞应具有足够的刚度和强度；重量尽可能地轻；导热性好；要有足够的耐热、耐磨性；温度变化时，尺寸和形状的变化要小。汽车发动机活塞广泛采用铝合金制造，有的柴油发动机活塞采用高级铸铁或耐热钢制造。
活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部，如图2-3-1所示。
图2-3-1 活塞的结构
（1）活塞顶部 活塞顶部是组成燃烧室的主要部分，其形状与选用的燃烧室形式有关，主要有平顶、凹顶和凸顶等形式，如图2-3-2所示。汽油机活塞一般采用平顶活塞，其优点是吸热面积小、制造工艺简单。有些发动机为了改善混合气的形成而采用凹顶活塞，凹坑的大小可以调节发动机压缩比。
图2-3-2 活塞顶部的形状
（2）活塞头部 活塞头部是指第一道活塞环槽到活塞销座孔以上部分，其主要作用是安装活塞环，承受气体压力并传给连杆，与活塞环一起实现对气缸的密封，将活塞顶部所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
（3）活塞裙部 活塞裙部是指油环槽以下部分，包括装活塞销的销座孔。活塞裙部的作用是对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。
活塞环安装在活塞环槽内，用来密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止窜气，同时使活塞往复运动顺畅。活塞环包括气环和油环，如图2-3-3所示。
图2-3-3 活塞环
（1）气环 气环也叫作压缩环，其作用是保证活塞与气缸壁间的密封，另外还起到刮油和布油的辅助作用。为了加强密封、加速磨合，减少泵油作用以及改善润滑，除了合理采用材料和加工工艺外，在结构上气环还采用了不同的断面形状，主要有矩形环、锥形环、梯形环、桶形环、扭曲环等，如图2-3-4所示。其中，扭曲环又分为内切口和外切口两种。内切口扭曲环的切口在其内圆上边，而外切口则在其外圆下边。
图2-3-4 气环断面形状
（2）油环 汽车发动机采用的油环有整体式和组合式两种，如图2-3-5所示，目前广泛应用的是组合式油环。组合式油环由起刮油作用的上、下两个钢片（也称刮片）和产生径向、轴向弹力作用的衬簧组成。
图2-3-5 油环的类型
活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，并在润滑不良的条件下在气缸内高速滑动。由于气缸壁面的形状误差，使活塞环在上下滑动的同时还在环槽内产生径向移动，这不仅加重了环与环槽的磨损，还使活塞环受到交变弯曲应力的作用而容易折断。目前，活塞环广泛采用的材料是优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁。不少发动机的第一道活塞环，甚至所有的活塞环，其工作表面都进行了多孔镀铬或喷钼。由于多孔性铬层硬度高，并能储存少量的机油，可以减缓活塞环及气缸壁的磨损。还有的活塞环采用镀锡、磷化或硫化处理，以改善活塞环的磨合性。当活塞环磨损到失效时，将出现发动机起动困难，功率下降，曲轴箱压力升高，机油消耗量增加，排气冒蓝烟，燃烧室、活塞等表面严重积炭等不良状况。
发动机工作时，活塞和活塞环都会发生热膨胀。活塞环既要相对于气缸做往复运动，又要相对于活塞做横向移动。因此，活塞环在环槽内应留有3个间隙，即端隙、侧隙和背隙。
1）端隙：端隙又称开口间隙，是活塞环在冷态下装入气缸后开口处的间隙，如图2-3-6所示。
2）侧隙：侧隙又称边隙，是活塞环在环高方向上与环槽之间的间隙，如图2-3-6所示。
3）背隙：背隙是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部间的间隙，如图2-3-6所示。油环的背隙较气环大，目的是增加存油间隙，以利于减压泄油。
图2-3-6 活塞环的“三隙”
活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，把活塞承受的气体作用力传递给连杆，使连杆小头同活塞一起运动。
活塞销承受大的冲击载荷，其本身又做摆转运动，润滑条件很差。因此要求活塞销具有足够的刚度和强度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻等特性。所有活塞销一般都用优质合金钢制造，其结构形状基本是一个厚壁空心圆柱，内孔形状有圆柱形、截锥形和组合形，如图2-3-7所示。
图2-3-7 活塞销内孔形式
活塞销与活塞销座孔的连接方式有全浮式和半浮式两种。
（1）全浮式 全浮式是指活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动，如图2-3-8所示。全浮式活塞销的优点是增大了实际接触面积。在工作过程中，活塞销可以缓慢地转动，使磨损减轻，并沿圆周均匀分布，目前被广泛采用。
（2）半浮式 半浮式是指活塞销与活塞销座孔或连杆小头，一处固定，另一处浮动。大多数半浮式采用的是活塞销与连杆小头固定的方式，如图2-3-9所示。这种连接方式的销座孔内无卡簧，连杆小端处无衬套。
图2-3-8 全浮式活塞销连接方式
图2-3-9 半浮式活塞销连接方式
连杆是活塞与曲轴连接的部件，其作用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动。
连杆的性能要求是具有足够的刚度和强度，重量轻，一般使用中碳钢或中碳合金钢模锻而成，也有一些是采用球墨铸铁制造的。为提高连杆的疲劳强度，通常还采用表面喷丸处理。
连杆由连杆杆身、连杆轴承盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、连杆杆身和连杆大头3部分，如图2-3-10所示。
图2-3-10 连杆的结构
（1）连杆小头 连杆小头通过活塞销连接活塞。小头孔内压入有衬套，在连杆的小头和衬套上还钻有小孔，用来润滑连杆小头和活塞销。
（2）连杆杆身 连杆杆身通常做成“工”字形或“H”形断面，以提高其抗弯刚度。杆身内有纵向的压力油通道，以对活塞销进行压力润滑。
（3）连杆大头 连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，有整体式和分开式两种。多数发动机采用分开式连杆大头，被分开的部分称为连杆盖，用特制的连杆螺栓紧固在连杆大头上。根据连杆大头切口形式的不同，分开式连杆可分为平切口和斜切口两种，如图2-3-11所示。
图2-3-11 连杆大头的切口形式
（4）连杆螺栓 连杆螺栓是一个要承受很大冲击性载荷的重要零件，当其损坏时，将给发动机带来极其严重的后果，因此一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制成形。
（5）连杆轴承 连杆轴承也称为连杆轴瓦（俗称小瓦），装在连杆大头的孔内，用以保护连杆轴颈及连杆大头孔。如图2-3-12所示，连杆轴承由钢背和减摩合金层组成，钢背由厚1～3mm的低碳钢制成，在钢背的内圆面上浇注0.3～0.7mm厚的减摩合金层，用以减少摩擦阻力、加速磨合并保持油膜。同时，连杆轴承上还设置定位凸键和油槽。定位凸键的作用是使连杆轴承能装配在合理的位置，避免发生转动或轴向移动。油槽的作用是保证在最恰当的时段向活塞供油，保证活塞冷却良好，避免气缸磨损损坏。
图2-3-12 连杆轴承的结构
以2018款别克威朗轿车为例：
1）拆卸活塞连杆组前，需要预先把油底壳、前密封法兰和机油泵拆除。
2）拆装活塞连杆组前，需要预先将待拆活塞连杆组转动至下止点位置。
3）需要敲击活塞或连杆时，只能使用橡胶锤或木棒。用橡胶锤推出活塞连杆组时，注意不要倾斜，不要硬撬及硬敲，以免损坏气缸。
4）取出活塞连杆组后，应将连杆轴承盖、螺栓螺母及连杆轴承按原位装回，并检查连杆的装配标记及序号。
5）安装活塞环时，将活塞环开口相互错开120°，不要重合，且避开活塞销座及其垂直部分。
6）每安装完一个活塞连杆组后，需要转动曲轴观察活塞运动状况和曲轴转动阻力。
以2018款别克威朗轿车为例进行相关检查操作。
活塞常见的损伤形式有积炭、顶部烧蚀、刮伤、活塞环槽磨损、活塞裙部磨损和活塞销座孔磨损等。
（1）清洁活塞积炭 活塞上的积炭主要沉积在活塞顶部和活塞环槽内。活塞顶部积炭可用刮刀清除，如图2-3-13所示。若活塞环槽内有积炭，可用折断的旧活塞环磨制成合适的形状进行清除，如图2-3-14所示，但应注意不要刮伤活塞环槽底部。
活塞连杆组拆装与检查
图2-3-13 清除活塞顶部积炭
图2-3-14 清除活塞环槽内积炭
思考 是否可以用刮刀清除活塞环槽内的积炭？
（2）检查活塞的破损和烧蚀情况 活塞拆出后应检查其顶部有无异常，若有撞击造成的明显凹陷甚至是裂损，应及时查明故障原因，并予以排除。对烧蚀较轻的活塞，允许继续使用；若烧蚀严重，则必须更换。
（3）检查活塞环槽的磨损 高压燃烧气体的作用和活塞的高速往复运动，使活塞环对环槽冲击很大。尤其是第一环槽，由于活塞头部在工作过程中还受到高温、高压燃烧气体的作用，使其强度下降，从而造成第一道活塞环槽的磨损最为严重。活塞环槽磨损将会使活塞环与环槽侧隙增大，进而使气缸漏气、窜油，密封性下降等。
（4）检查活塞的刮伤 活塞刮伤一般都有明显的痕迹。轻度刮伤的活塞，如果不影响与气缸的配合间隙，允许用细砂布研磨后继续使用；刮伤严重的活塞必须更换，并根据下述情况查明故障原因。
1）活塞裙部两侧同时出现刮伤，通常是新换活塞与气缸配合间隙过小所致。
2）活塞裙部垂直于活塞销方向的一侧刮伤，通常是怠速转速过低使缸壁润滑不良或发动机长期大负荷工作，而导致活塞受侧压力较大的一侧刮伤。
3）活塞裙部两侧销座处刮伤，通常是活塞销与座孔配合过紧，受热后沿活塞销方向膨胀量过大造成。
4）活塞与气缸配合间隙过大，将会引起第一道环槽的上部磨损或刮伤。
5）刮伤部位出现在一侧活塞销座的上方，通常是连杆变形造成。
（5）测量活塞直径 活塞的主要磨损部位是裙部，测量时用外径千分尺在距离活塞顶部下面约30mm处，垂直于活塞销孔轴线方向测量，如图2-3-15所示。若直径不符合标准（标准直径：73.957～73.971mm），应更换活塞。
图2-3-15 测量活塞直径
（1）检测活塞环端隙 检测活塞环端隙时，将活塞环平正地放入气缸内，用活塞顶部将其推平，离气缸边缘约25mm的位置，然后用塞尺测量开口处间隙，如图2-3-16所示。如果间隙超出了规定值，则必须更换活塞环。别克威朗L3G发动机3道活塞环端隙标准值：第一道为0.25～0.40mm，第二道为0.40～0.60mm，第三道（油环）为0.25～0.75mm。
图2-3-16 检测活塞环端隙
（2）检测活塞环侧隙 检查活塞环侧隙时，将活塞环放入环槽内，用塞尺测量，如图2-3-17所示。如果侧隙过大，应重新选配活塞环；如果侧隙过小，可以把活塞环放在铺有砂布的平板上或专用设备上进行研磨。别克威朗L3G发动机3道活塞环侧隙标准值：第一道为0.03～0.08mm，第二道为0.03～0.07mm，第三道（油环）为0.05～0.19mm。
图2-3-17 检测活塞环侧隙
（3）检测活塞环背隙 活塞环背隙难以直接测量，通常背隙以槽深与环宽之差来表示，一般为0.5～1mm。如果测量值不符合规定，则应更换活塞。
1）检查活塞销衬套是否擦伤或损坏。
2）检查连杆杆身是否扭曲或弯曲。
3）检查连杆盖上是否存在由于相互干涉所造成的划痕或损坏。
4）检查连杆轴承座合面是否有擦伤或磨损。
1）使用外径千分尺在活塞销与连杆相接触部位测量活塞销外径，如图2-3-18所示。
2）使用内径千分尺，测量连杆小头孔径，如图2-3-19所示。
3）用连杆小头孔径减去活塞销外径即配合间隙。
4）将所得值与标准值（0.007～0.2mm）进行比较，如果间隙过大，则更换活塞销；如果新活塞销仍不能解决间隙问题，则更换连杆。
图2-3-18 测量活塞销外径
图2-3-19 测量连杆小头孔径
1）使用内径千分尺，测量连杆大头孔径。
2）将测量值与标准值（47.186～47.202mm）进行比较，如果测量值超出规定值，则更换连杆。
思考 连杆与活塞销分别发挥着什么样的作用？二者有怎样的配合关系？
在一汽解放大连柴油机有限公司有一位高级技师，现年53岁的他也是全国人大代表、全国劳动模范……众多头衔和荣誉中，他最看重的却是“中国工人”这个头衔。33年来，他在车间穿梭，在机器的轰鸣声中捕捉着蛛丝马迹，进而准确找出故障，为机器治疗疾病。他就是“发动机医生”鹿新弟。
1987年，20岁的鹿新弟以专业第一名的成绩，被分配到一汽解放大连柴油机有限公司产品工程部试验室工作。初出茅庐的他对发动机几乎一无所知，一切都是新的，从零开始对他来说挑战巨大。但是他没有退缩，在师傅宋成金的教导下，他很好地继承了师傅严谨的工作态度，为其今后的发展打下了良好的基础。
后来，公司引进了世界一流的道依茨柴油机，鹿新弟用3年的时间，每天忍受着柴油机高于100dB的噪声，不断试验并整理数据，最终在内燃机行业建立了首个“道依茨柴油试验方法”，自此我国终于拥有了自主知识产权的柴油机调试技术。
30多年来，鹿新弟获得国家、省级大奖无数，拥有国家专利20个，而这一切都是他忘我付出的结果。他说，“匠心”是他对自己的要求，作为中国工匠，一定不忘初心。
思考 如何理解“匠心独具”这个成语的呢？现代工匠是否有了“匠心”就足够了呢？
一、选择题
1.一般汽油机活塞顶部多采用（ ）。
A.平顶
B.凹顶
C.凸顶
D.成形顶
2.在保证连杆强度和刚度的前提下，为了减轻连杆的质量，连杆杆身通常采用（ ）字形截面。
A.工
B.Z
C.O
D.A
3.下列说法正确的是（ ）。
A.半浮式活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动
B.全浮式活塞销与活塞销座孔或连杆小头，一处固定，另一处浮动
C.半浮式活塞销销座孔内无卡簧，连杆小端处无衬套
D.全浮式活塞销的缺点是磨损严重
4.活塞环三隙不包括（ ）。
A.端隙
B.背隙
C.侧隙
D.两气环间隙
5.安装活塞环时，需将活塞环开口相互错开（ ）。
A.60°
B.90°
C.120°
D.180°
二、判断题
1.发动机工作中，活塞承受气缸中气体的压力，并将此压力传给连杆，以便推动曲轴旋转。（ ）
2.活塞销座以上的部分是活塞裙部。（ ）
3.活塞环槽的磨损通常发生在高度方向上，第一道活塞环槽磨损最严重。（ ）
4.活塞顶部积炭可用刮刀清除，活塞环槽内的积炭，可用折断的旧活塞环磨制成合适的形状进行清除。（ ）
5.一般发动机上装有二道油环和一道气环。（ ）