下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1．能够对活塞连杆组零部件进行检修
2．能够对活塞连杆组的故障进行分析判断
3．掌握活塞连杆组主要部件的结构
4．培养爱国主义精神
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等零件组成，如图2-19所示。其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用于活塞上的力转变为扭矩对外输出。
图2-19 活塞连杆组
1—气环；2—油环衬簧；3—油环刮片；4—活塞；5—活塞销；6,8—卡环；7,9—连杆衬套；10—连杆；11—连杆螺栓；12—连杆轴瓦；13—连杆盖；14—连杆螺母。
（1）活塞的功用及工作条件
活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。
活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。作用在活塞上的有气体力和往复惯性力，其中燃气压力汽油机为3~5 MPa，柴油机6~9 MPa，增压柴油机达14~16 MPa，同时引起侧压力增大，增加了变形和磨损。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度高达600~700 K。高温使活塞材料机械强度下降，热膨胀量增大。活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，平均速度达8~12 m/s。由于润滑条件差，因此，摩擦损失大，磨损严重。
（2）活塞材料
现代汽车发动机不论是汽油机，还是柴油机，广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。如共晶铝硅材料含12%硅，过共晶铝硅含18%~23%硅。增加硅含量可以提高耐磨性，加镍、铜等可以提高热稳定性，确保活塞高温下良好的机械性能。
铝合金与铸铁相比，导热性好3倍，重量轻50%~70%，但热膨胀大，强度低。
（3）活塞构造
活塞由顶部、头部和裙部等3部分构成，如图2-20所示。
图2-20 活塞结构
①活塞顶部。如图2-21所示，汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。顶部打有各种记号（如图2-22，）用以显示活塞及气缸的安装和选配要求，应严格按要求进行。
图2-21 活塞顶部形状
图2-22 活塞顶部标记
②活塞头部。活塞头部是最下一道活塞环槽以上的部分，分为火力岸和环带两部分。其作用是承受气体压力，并将力通过活塞销座、活塞销传给连杆；同时与活塞环一道实现气缸的密封；将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁（70%~80%的热量）。
活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽，一般有2~3道气环槽和1道油环槽，随着发动机高速化，气环数有减少的趋势。气环槽一般具有同样的宽度，油环槽比气环槽宽度大，且槽底加工有回油孔，油环刮下的润滑油从回油孔回到油底壳。
活塞环槽的宽度和深度略大于活塞环的高度和厚度，以保证发动机工作时，活塞环可在环槽内运动，以除去环槽内的积碳和保证密封。这样，活塞环槽的磨损常常是影响发动机使用寿命的一个重要因素，特别是第一道环槽温度高，使材料硬度下降，磨损更为严重。为了保护环槽，有的发动机在环槽部位铸入用耐热材料制成的环槽护圈，以提高活塞使用寿命，如图2-23所示。
图2-23 活塞环槽护圈
③活塞裙部。活塞裙部是油环槽下端以下的部分，其作用是为活塞在气缸内往复运动做导向和承受侧压力。活塞裙部要有一定的长度和足够的面积，以保证可靠的导向和减磨。裙部基本形状为一薄壁圆筒，圆筒完整的称为全裙式；许多高速发动机为了减轻活塞质量，在活塞不受侧向力的两侧，即沿销座孔轴线方向的裙部切去一部分，形成拖板式裙部，这种结构裙部弹性较好，可以减小活塞与气缸的装配间隙，如图2-20所示。
活塞裙部的销孔用于安装活塞销，为厚壁圆筒结构。销座孔内接近外端面处加工有安放弹性锁环的锁环槽，锁环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。
（4）活塞的变形规律及应对措施
活塞工作时，由于机械负荷和热负荷的影响，会使活塞产生变形。在圆周方向，其裙部直径沿活塞销座轴线方向增大，使裙部变成长轴在活塞销座轴线方向上的椭圆，如图2-24所示。这是由于气体压力和侧压力的作用，同时活塞销座附近金属堆积，受热后膨胀量大，使得活塞径向产生了椭圆变形。在高度方向，由于顶部压力作用、活塞温度分布和质量分布不均匀，则使活塞头部变大。
图2-24 活塞工作时的变形
为了保证活塞在工作时与气缸壁间保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或引起局部磨损，必须在结构上采取各种措施。
①冷态下将活塞制成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆，轴线方向为上小下大的近似圆锥形，如图2-25所示。
②在活塞裙部受侧压力小的一侧开“П”形槽或“Τ”形槽，如图2-26所示。其中横槽称隔热槽，可减少从活塞头部向裙部的传热，使裙部膨胀量减少；纵槽称膨胀槽，使裙部具有弹性，这样冷态下的间隙可减小，热态下又因切槽的补偿作用，使活塞不致卡死在气缸中。通常柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。
③采用双金属活塞。有些铝合金活塞在活塞销座孔处嵌入线膨胀系数小的“恒范钢片”或“筒形钢片”，其作用是牵制活塞裙部的膨胀量。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机活塞就嵌入了恒范钢片，如图2-27所示。
图2-25 活塞裙部形状
图2-26 活塞裙部开槽
1—隔热槽；2—膨胀槽。
图2-27 恒范钢片活塞
④活塞销孔偏置结构（如图2-28。）有些高速汽油机的活塞销孔中心线偏离活塞中心线平面，向做功行程中受侧压力的一方偏移了1~2 mm。这种结构可使活塞在压缩行程到做功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时要注意，活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。
图2-28 活塞销孔偏置结构
采用上述措施后，活塞裙部与气缸壁之间的冷态装配间隙便可减小，使发动机不产生冷“敲缸”现象。
（5）活塞的冷却
高强化发动机尤其是活塞顶上有燃烧室凹坑的柴油机，为了减轻活塞顶部和头部的热负荷而采用油冷活塞。如图2-29所示，用机油冷却活塞的方法有：
图2-29 活塞的冷却
1—喷油孔；2—喷油嘴；3—环形油槽；4—冷却油道。
①自由喷射冷却法从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的喷油嘴向活塞顶内壁喷射机油。
②振荡冷却法从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油槽中，由于活塞的运动使机油在槽中产生振荡而冷却活塞。
③强制冷却法在活塞头部铸出冷却油道或铸入冷却油管，使机油在其中强制流动以冷却活塞。强制冷却法广为增压发动机所采用。
（6）活塞的表面处理
根据不同的目的和要求，进行不同的活塞表面处理，其方法有：
①活塞顶进行硬模阳极氧化处理，形成高硬度的耐热层，增大热阻，减少活塞顶部的吸热量。
②活塞裙部镀锡或镀锌，可以避免在润滑不良的情况下运转时出现拉缸现象，也可以起到加速活塞与气缸的磨合作用。
③在活塞裙部涂覆石墨，石墨涂层可以加速磨合过程，可使裙部磨损均匀，在润滑不良的情况下可以避免拉缸。
（1）活塞环的功用及工作条件
活塞环分气环和油环两种，如图2-30所示。
图2-30 活塞环
气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。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。
（2）活塞环材料及表面处理
根据活塞环的功用及工作条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带等。第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理。多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，可以改善润滑减轻磨损。钼的熔点高，也具有多孔性，因此，喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性。
（3）气环
①气环的间隙 发动机工作时，活塞、活塞环都会发生热膨胀，并且活塞环随着活塞在气缸内做往复运动时，有径向胀缩变形现象。为防止环卡死在缸内或胀死在环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙，如图2-31所示。
图2-31 活塞环的间隙
1—气缸；2—活塞环；3—活塞；Δ 1 —端隙；Δ 2 —侧隙；Δ 3 —背隙。
端隙 Δ 1 又称为开口间隙，是活塞环在冷态下装入气缸后，该环在上止点时环的两端头的间隙，一般为0.25~0.50 mm。
侧隙 Δ 2 又称边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙。第一道环因工作温度高，间隙较大，一般为0.04~0.10 mm，其他环一般为0.03~0.07 mm。油环侧隙较气环小。
背隙 Δ 3 是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.50~1.00 mm。油环背隙较气环大，以增大存油间隙，利于减压泄油。
②气环的密封原理 活塞环在自由状态下不是正圆形，其外廓尺寸比气缸直径大。如图2-32所示，当活塞环装入气缸后，在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面，高压气体不能通过第一密封面，便通过活塞环与气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙中。一方面把环压到环槽下侧面，形成第二密封面，另一方面，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用。这时漏气的唯一通道就是活塞环的开口端隙。如果几道活塞环的开口相互错开，那么就形成了迷宫式漏气通道。由于侧隙、径向间隙和端隙都很小，气体在通道内的流动阻力很大，致使气体压力 P 迅速下降，只有极少气体漏入曲轴箱，一般仅为进气量的0.2%~1.0%。
图2-32 气环的密封原理（做功的前半冲程）
1—第一密封面；2—第二密封面；F j —环的惯性力；F—环与缸壁的摩擦力。
③气环开口形状 开口形状对漏气量有一定影响。直开口工艺性好，但密封性差；阶梯形开口密封性好，工艺性差；斜开口的密封性和工艺性介于前两种开口之间，斜角一般为30°或45°。
④气环的断面形状 气环的断面形状多种多样，根据发动机的结构特点和强化程度，选择不同断面形状的气环组合，可以得到最好的密封效果和使用性能。常见的气环断面形状如图2-33所示。
图2-33 气环的断面形状
矩形环断面为矩形，形状简单，加工方便，与气缸壁接触面积大，有利于活塞散热，但磨合性差，而且在与活塞一起做往复运动时，在环槽内上下窜动，如图2-34所示，把气缸壁上的机油不断地挤入燃烧室中，产生“泵油作用”，使机油消耗量增加，活塞顶及燃烧室壁面积炭。
图2-34 活塞环的泵油现象
锥面环外圆面为锥角很小的锥面。理论上锥面环与气缸壁为线接触，磨合性好，增大了接触压力和对气缸壁形状的适应能力。当活塞下行时，锥面环能起到向下刮油的作用。当活塞上行时，由于锥面的油楔作用，锥面环能滑越过气缸壁上的油膜而不致将机油带入燃烧室。锥面环传热性差，所以不用作第一道气环。由于锥角很小，一般不易识别，为避免装错，在环的上侧面标有向上的记号。
扭曲环的断面不对称，气环装入气缸后，由于弹性内力的作用使断面发生扭转，故称扭曲环。扭曲环断面扭转原理如图2-35所示，活塞环装入气缸之后，其断面中性层以外产生拉应力，断面中性层以内产生压应力。拉应力的合力 F 1 指向活塞环中心，压应力合力 F 2 的方向背离活塞环中心。由于扭曲环中性层内外断面不对称，使 F 1 与 F 2 不作用在同一平面内而形成力矩 M 。在力矩 M 的作用下，使环的断面发生扭转。当发动机工作时，在进气、压缩和排气行程中，扭曲环发生扭曲，其工作特点一方面与锥面环类似，另一方面由于扭曲环的上下侧面与环槽的上下侧面相接触，从而防止了环在环槽内上下窜动，消除了泵油现象，减轻了环对环槽的冲击而引起的磨损。在做功行程中，巨大的燃气压力作用于环的上侧面和内圆面，足以克服环的弹性内力使环不再扭曲，整个外圆面与气缸壁接触，这时扭曲环的工作特点与矩形环相同。
梯形环断面为梯形，其主要优点是抗黏结性好。当活塞头部温度很高时，窜入第一道环槽中的机油容易结焦并将气环黏住。在侧向力换向活塞左右摆动时，梯形环的侧隙、径向间隙都发生变化将环槽中的胶质挤出。楔形环的工作特点与梯形环相似，且由于断面不对称，装入气缸后也会发生扭曲。梯形环多用作柴油机的第一道气环。
桶面环，环的外圆面为外凸圆弧形。其密封性、磨合性及对气缸壁表面形状的适应性都比较好。桶面环在气缸内不论上行或下行均能形成楔形油膜，将环浮起，从而减轻环与气缸壁的磨损。
（4）油环
油环有两种结构形式：整体式和组合式，如图2-36所示。
图2-35 扭曲环的作用原理
图2-36 油环
1—上刮片；2—衬簧；3—下刮片；4—活塞。
整体式油环用合金铸铁制造，其外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或缝隙。
组合油环由上、下刮片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。这种环环片很薄，对气缸壁的比压大，刮油作用强，质量小，回油通道大，在高速发动机上得到广泛应用。
无论活塞上行或下行，油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。油环的刮油作用如图2-37所示。
图2-37 油环的刮油作用
（1）活塞销的功用
活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此，润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏。
（2）活塞销材料及结构
活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。这样既提高了表面硬度和耐磨性，又保证有较高的强度和冲击韧性。
活塞销的结构形状很简单，如图2-38所示，基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。
图2-38 活塞销
连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件，如图2-39所示。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。
图2-39 连杆组
1—杆身；2—连杆衬套；3—连杆轴瓦；4—连杆大头；5—连杆螺母；6—连杆螺栓。
连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆小头与活塞销连接，同活塞一起做往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起做旋转运动，因此，在发动机工作时连杆做复杂的平面运动。连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现在做功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组做平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形。
连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模锻或辊锻而成。连杆螺栓通常用优质合金钢40Cr或35CrMo制造。一般均经喷丸处理以提高连杆的强度。纤维增强铝合金连杆以其质量轻、综合性能好而备受注目。在相同强度和刚度的情况下，纤维增强铝合金连杆比用传统材料制造的连杆要轻30%。
连杆结构
（1）连杆小头
小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方式。在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式。全浮式活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞销两端刮伤气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈。半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内，这时活塞销只在活塞销孔内转动，在小头孔内不转动。小头孔不装衬套，销孔中也不装活塞销挡圈。
（2）连杆杆身
杆身断面为工字形，刚度大、质量轻、适于模锻。工字形断面的Y-Y轴在连杆运动平面内。有的连杆在杆身内加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者，须在小头顶部加工出喷油孔。
（3）连杆大头
连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时能从气缸上端取出。连杆大头是剖分的，连杆盖用螺栓或螺柱紧固，为使结合面在任何转速下都能紧密结合，连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。
结合面与连杆轴线垂直的为平切口连杆，而结合面与连杆轴线成30°~60°夹角的为斜切口连杆。平切口连杆体大端的刚度较大，因此，大头孔受力变形较小，而且平切口连杆制造费用较低。汽油机均采用平切口连杆。柴油机连杆既有平切口的，也有斜切口的。一般柴油机由于曲柄销直径较大，因此，连杆大头的外形尺寸相应较大，欲在拆卸时能从气缸上端取出连杆体，必须采用斜切口连杆。连杆盖装合到连杆体上时须严格定位，以防止连杆盖横向位移。平切口连杆利用连杆螺栓上一段精密加工的圆柱面与精密加工的螺栓孔来实现连杆盖的定位。斜切口连杆的连杆螺栓由于承受较大的剪切力而容易发生疲劳破坏。为此，应该采用能够承受横向力的定位方法，如图2-40所示。
图2-40 斜切口连杆的定位方式
连杆轴瓦（俗称小瓦）装在连杆大头内，保护曲轴连杆轴颈和连杆大头孔。由于其工作时承受较大的交变载荷，且润滑困难，要求它具有足够的强度、良好的减磨性和耐腐蚀性。
连杆轴瓦由钢背和减磨层组成，为两半分开形式。钢背由厚1~3 mm的低碳钢制成，是轴承的基体，减磨层是由浇铸在钢背内圆上厚为0.3~0.7 mm的薄层减磨合金制成，减磨合金主要有白合金（巴氏合金）、铜铅合金和铝基合金，具有保持油膜，减少摩擦阻力和易于磨合的作用，如图2-41所示。
图2-41 连杆轴承
1—轴承；2—连杆轴承盖；3—油槽；4—定位凸唇；5—减磨合金层；6—钢背。
连杆轴瓦在自由状态下并不是半圆形的，也就是说 R 1 > R 2 。当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上及连杆盖上，具有很好的承载和导热能力。为了防止连杆轴承在工作中发生转动或轴向移动，在两个连杆轴承的剖分面上，分别冲压出高于钢背面的两个定位凸唇。装配时，这两个凸唇分别嵌入在连杆大头和连杆盖上的相应凹槽中。在连杆轴承内表面上还加工有油槽，用以储油，保证可靠润滑。
工作时连杆螺栓承受交变载荷，因此，在结构上应尽量增大连杆螺栓的弹性，而在加工方面要精细加工过渡圆角，消除应力集中，以提高其抗疲劳强度。连杆螺栓用优质合金钢制造，如40Cr、35CrMo等。经调质后滚压螺纹，表面进行防锈处理，维修中不可用其他螺栓替代。
V型发动机左、右两个气缸的连杆安装在同一个曲柄销上，其结构随安装形式的不同而不同，如图2-42所示。
（1）并列连杆 两个完全相同的连杆一前一后并列地安装在同一个曲柄销上。连杆结构与上述直列式发动机的连杆基本相同，只是大头宽度稍小一些。并列连杆的优点是前、后连杆可以通用，左、右两列气缸的活塞运动规律相同。缺点是两列气缸沿曲轴纵向需相互错开一段距离，从而增加了曲轴和发动机的长度。
（2）主副连杆 一个主连杆一个副连杆组成主副连杆，副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。一列气缸装主连杆，另一列气缸装副连杆。主副连杆不能互换，且副连杆对主连杆作用以附加弯矩。两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同。采用主副连杆的V型发动机，其两列气缸不需要相互错开，因而也就不会增加发动机的长度。
图2-42 V型发动机连杆的布置形式
（3）叉形连杆 指一列气缸中的连杆大头为叉形；另一列气缸中的连杆与普通连杆类似，只是大头的宽度较小，一般称其为内连杆。叉形连杆的优点是两列气缸中活塞的运动规律相同，两列气缸无需错开。缺点是叉形连杆大头结构复杂，制造比较困难，维修也不方便，且大头刚度较差。
活塞连杆组的检修项目主要包括活塞、活塞环、活塞销的选配；连杆的检验与校正；活塞连杆组组装时的检验校正和装配。
活塞检测主要是裙部直径、活塞环槽高度和活塞销座孔尺寸的测量。
（1）活塞裙部直径检测
一种方法是用千分尺测量活塞裙部规定的测量位置。如图2-43所示，将在此位置测得的数据与气缸磨损最大部位的测量值相减，并用所得差值与配缸间隙值相比较，即可确定该活塞可否使用。
另一种是采用测量配缸间隙的方法来确定活塞可否使用。如图2-44所示，将活塞倒置于相关的气缸中，销座孔平行于曲轴方向，在活塞受侧压力最大的一面，用塞尺（宽13 mm，长200 mm）垂直插入气缸壁与活塞裙部之间（与活塞一起放入）。以30 N的力能拉动（感觉有轻微阻力时）即为合适。一般发动机的活塞配缸间隙为0.10~0.18 mm。
（2）活塞环槽测量
安装气环的环槽，用标准气环装入其内，用塞尺测量其侧隙，即可确定其是否符合要求，因磨损过多而超过装配间隙极限值的活塞，应更换，选用新活塞。
图2-43 活塞裙部尺寸的测量
图2-44 配缸间隙的检测
在同一系列发动机中，其活塞的结构不一定相同，因此，在选装活塞时，必须根据发动机的类型选用对应类型的活塞。否则，会引起发动机燃烧不良、工作粗暴、经济性和动力性下降等故障。
①活塞的选配应按气缸的修理尺寸来确定，通常加大尺寸数值标注在活塞顶上，保证配缸间隙在规定范围内。
②同一发动机上同一组活塞的直径差不得大于0.020 mm。
③同一台发动机内各活塞的重量差不得超过活塞重量的3%，如果同一组活塞仅重量不符合规定，可车削活塞裙部内壁下部向上20 mm的部位来修正。
随着活塞环磨损的加剧，活塞环的弹力将逐渐减弱，端隙、侧隙的增大，会使密封性能变差，造成高压气体下窜和润滑油上窜现象，降低发动机的动力性和经济性。
活塞环的弹力是建立背压的首要条件，也是保证气缸密封性的必要条件。弹力过大使环的磨损加剧；弹力过弱，气缸密封性能差，燃料消耗增加，积碳严重。如图2-45所示，利用活塞环弹力检测仪检测活塞环弹力，应在规定的范围内。
图2-45 活塞环弹力检查
新的活塞环与气缸壁在未磨合之前，环的外圆表面不可能与气缸壁完全贴合，不贴合处与缸壁形成间隙，此间隙可通过灯光进行检验，称之为漏光度检验，如图2-46所示，利用漏光检测仪进行检查。活塞环漏光度检验的技术要求是：
①同一环上漏光不大于两处，每处漏光弧长所对应的圆心角总和不大于45°。
图2-46 漏光度检验
1—盖板；2—活塞环；3—缸套；4—灯泡。
②活塞环开口两端各30°范围内不允许有漏光。
③漏光度的最大缝隙不大于0.03 mm。
活塞环的端面与活塞环槽的上下端面的贴合是环的第二密封面。此密封面不好，将造成漏气。检验活塞环端面的平面度的方法有两种：一种用专用设备检验，即采用表面粗糙度很小的两平行板，间距为被检环的厚度加上0.05毫米的允许翘曲范围，当被检环能无阻碍地通过此间距时表示合格。另一种是简易法，将环自由平放在平板上，观察其接触情况或平面漏光情况，决定是否采用。
温度最高的第一道环的端隙为0.25~0.45 mm，其余各道环温度较低，端隙为0.20~0.40 mm。检测方法如图2-47所示，先将活塞环平整地放在待配的气缸内，用活塞头将活塞环推平（对未加工的气缸应推到磨损最小处），然后用厚薄规插入活塞环开口处进行测量。
活塞环的侧隙过大，将使活塞环的泵油作用加剧，环易疲劳破碎，加速环的断裂，使润滑油消耗增加；侧隙过小，会使活塞环卡死在环槽内，环的弹力极度减弱，冲击应力加剧。测量的方法如图2-48所示，将环放在槽内，围绕槽滚动一周，应能自由滚动，既不能松动，又不能有阻滞现象。
图2-47 活塞环端隙检测
图2-48 活塞环侧隙检测
测量活塞和活塞环间隙
背隙一般为0.5~1 mm。为了测量方便，通常以槽深和环宽之差来表示。活塞环一般应低于环槽岸边0~0.35 mm，以免在气缸内卡死。
发动机大修应选用标准尺寸的活塞销。新活塞销表面应无锈蚀、斑点，锥体和圆度误差均不超过0.005 mm，以保证修配质量。活塞销采用热装法，将活塞放在水中加热，当水沸腾后，将活塞迅速取出，并立即将活塞销装入活塞销座孔内。装配前应检查装配情况。在80 ℃左右用拇指应能将活塞销推进活塞，如果在较低温度下，活塞销也能装入，应更换活塞销。
连杆的损伤有杆身的弯曲、扭转变形；小头孔和大头侧面的磨损，其中变形最为常见。
连杆变形检修
连杆变形的检验在连杆检验仪上进行，如图2-49所示。检验仪上的菱形支撑轴能保证连杆大端承孔轴向与检验平板垂直。测量工具是一个带V形槽的“三点规”，三点规上的三点构成的平面与V形槽的对称平面垂直，两下测点的距离为100 mm，上测点与两下测点连线的距离也是100 mm。
图2-49 连杆检验仪
1—量规；2—检验平板；3—菱形支承轴；4—调整螺丝；5—锁紧板杆。
①将连杆大头的轴承盖装好（不装轴承），按规定力矩把螺栓拧紧，检查连杆大头孔的圆度和圆柱度应符合要求，装上已修配好的活塞销。
②把连杆大头装在检验仪的支撑轴上，拧紧调整螺钉使定心块向外扩张，把连杆固定在检验仪上。
③将V形检验块两端的V形定位面靠在活塞销上，观察V形三点规的三个接触点与检验平板的接触情况，即可检查出连杆的变形方向和变形量。
Ⅰ．三点规的三个测点都与平板接触，说明连杆没有变形。
Ⅱ．若上测点与平板接触，两下测点不接触且与平板距离一致；或两下测点与平板接触而上测点不接触，表明连杆弯曲。用厚薄规测出测点与平板的间隙，即为连杆在100 mm长度上的弯曲度，如图2-50所示。
Ⅲ．若只有一个下测点与平板接触，另一个下测点与平板不接触，且间隙为上测点与平板间隙的两倍，这时下测点与平板的间隙即为连杆在100 mm长度上的扭曲度，如图2-51所示。
Ⅳ．如果一个下测点与平板接触，但另一个下测点与平板的间隙不等于上测点间隙的两倍，这时连杆弯扭并存。下测点与平板的间隙为连杆的扭曲度，上测点间隙与下测点间隙一半的差值为连杆的弯曲度。
图2-50 连杆弯曲检验
1—平板；2—连杆；3—弯曲值；4—量规。
图2-51 连杆扭曲检验
Ⅴ．测出连杆小头端面与平板的距离，然后将连杆翻转180°后再测此距离，若数值不相等，即说明连杆有双重弯曲，两次测量数值之差为连杆双重弯曲度。
经检验，如果弯、扭超过规定值，应记住弯、扭方向和数值，进行校正。
连杆弯曲的校正可在压床或弯曲校正器上进行，用弯曲校正器校正连杆弯曲的方法如图2-52所示。
连杆扭曲的校正可将连杆夹在虎钳上，用扭曲校正器、长柄扳钳或管子钳进行校正，用扭曲校正器校正连杆扭曲的方法如图2-53所示。
图2-52 连杆弯曲的校正
图2-53 连杆扭曲的校正
校正时注意：先校扭，再校弯；避免反复过校正。校正后要进行时效处理，消除弹性后效作用。
对于全浮式安装的活塞销，连杆小头内压装有连杆衬套。发动机在大修时，在更换活塞、活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以恢复其正常配合。
图2-54 连杆衬套外径的测量
连杆衬套与连杆小头应有一定量的过盈（如桑塔纳发动机为0.06~0.10 mm，）以保证衬套在工作时不走外圆。可通过分别测量连杆小头内径和新衬套外径（如图2-54）的方法求得过盈量。
活塞销与连杆衬套的配合，在常温下应有0.005~0.010 mm的间隙，接触面积应在75%以上。配合间隙过小，可将连杆夹到内圆磨床上进行磨削，并留有研磨余量。再将活塞销插入连杆衬套内配对研磨，研磨时可加少量机油，将活塞销夹在台虎钳上，沿活塞销轴线方向扳动连杆，应有无间隙感觉（如图2-55。）加入机油扳动时无“气泡”产生，把连杆置于与水平面成75°角时应能停住，轻拍连杆徐徐下降，此时配合间隙为合适。
经过加工的衬套，应能用大拇指把活塞销推入连杆衬套内，并有无间隙感觉，如图2-56所示。
图2-55 连杆衬套修配
图2-56 检验活塞销与连杆衬套的配合
①活塞与连杆的装配通常采用热装合法。将活塞放入水中加热至353~373 K，取出后迅速擦净，将活塞销涂以机油，插入活塞销座孔和连杆衬套中，然后装入锁环。
②装配时注意，活塞与连杆的缸序和安装方向不得错乱，按照装配标记进行安装，如图2-57所示。如标记不清或不能确认时，可结合活塞和连杆的结构加以识别。
③安装活塞环时，应采用专用工具，如图2-58所示。要特别注意各道环的类型和规格、顺序及安装方向，并按照维修手册的要求注意各道环的开口交错布置。
④总成装入气缸前，应在运动部位如活塞裙部、环槽处、连杆轴瓦处涂以润滑油。连杆螺栓按照规定顺序和力矩拧紧到位。
图2-57 活塞连杆组的正确安装
1—活塞；2—活塞顶部标记；3—活塞销；4—连杆标记；5—连杆轴承盖；6—活塞环；7—连杆；8—连杆螺栓。
图2-58 活塞环的正确安装
（1）现象
发动机在怠速、低速和从怠速向低速抖动节气门时，可听到清脆而又连贯的“嗒、嗒、嗒”的金属敲击声；响声严重时，随转速的升高而增大，随负荷的增大而加重；发动机温度变化时，对响声稍有影响或影响不大；机油压力不降低；单缸断火时响声明显减弱或消失，复火瞬间响声又出现或连续出现双响。
（2）原因
①活塞销与连杆小头衬套配合松旷；
②衬套与连杆小头承孔配合松旷；
③活塞销与活塞上的销座孔配合松旷。
（3）故障诊断与排除
①当发动机转速变化时，将听诊器触及气缸体上部，可听出清脆连续的响声。该缸断火后，响声减弱或消失，在恢复点火瞬间，响声会敏感地突然恢复并出现双响，详见图2-59。
②若活塞销与连杆小端衬套配合间隙过大，应更换新的活塞销和连杆衬套后重新铰销；若活塞销与活塞销座孔配合松旷，应更换新的活塞销和活塞。
（1）现象
发动机在怠速或低速运转时，在气缸的上部发出清晰而明显的“嗒、嗒、嗒”的金属敲击声，而中速以上运转时响声减弱或消失；发动机温度变化时响声亦变化：多数情况下响声冷车时明显，热车时减弱或消失，但个别原因造成的活塞敲缸响反而在温度升高后加重；响声严重时，负荷愈大响声也愈大，但机油压力不降低。
图2-59 活塞销异响诊断流程
（2）原因
①活塞与气缸壁配合间隙太大；
②活塞与气缸壁间润滑条件太差；
③活塞在常温时反椭圆或椭圆度太小；
④活塞销与活塞上销座孔装配过紧；
⑤活塞销与连杆小头衬套装配过紧；
⑥连杆轴承装配过紧；
⑦活塞圆柱度过大。
（3）故障诊断与排除
①用听诊器在气缸体上部听诊，声响明显。为进一步证明某缸活塞敲缸响，可向怀疑发响的气缸内注入少量机油，使机油附在气缸壁和活塞之间，再起动发动机察听，若敲击声减弱或消失，但运转一段时间后又出现，则判断是该缸活塞敲缸响，这是因为活塞与气缸壁间隙过大所致。详见图2-60。
②如果是连杆变形或连杆衬套与活塞销装配过紧而产生的响声，应重新校正连杆或修刮连杆衬套，当活塞与气缸壁的配合间隙过大时，若因活塞磨损过大而产生异响，可更换同一修理级别的新活塞，若因气缸磨损过大时，则应镗、磨气缸并配以相应修理级别的活塞。
图2-60 活塞敲缸响故障诊断
（1）现象
当发动机突然加速时，有“铛、铛、铛”连续明显、轻而短促的金属敲击声，是连杆轴承响的主要特征；轴承严重松旷时，怠速运转也能听到明显的响声，机油压力降低；发动机温度变化时，响声不变化；发动机负荷变化时，响声随负荷增加而加剧；单缸断火，响声明显减弱或消失，但复火时又能立即出现，即具有所谓响声“上缸”现象。
（2）原因
①连杆轴承盖的固定螺栓松动或折断；
②连杆轴瓦减磨，合金烧毁或脱落；
③连杆轴瓦或轴颈磨损过甚，造成径向间隙太大；
④机油压力太低、机油变质或曲轴内通连杆轴颈的油道堵塞。
（3）故障诊断与排除
①诊断流程见图2-61；
②检查连杆螺栓及预紧力，必要时更换连杆轴瓦并保证适当的配合间隙。
图2-61 连杆轴承异响诊断流程图