1.气缸体的构造
气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，是发动机中最重要的一个部件。气缸体上部有一个或数个引导活塞在其中进行直线往复运动的圆柱形空腔，称为气缸；气缸体下部为支撑曲轴的曲轴箱。气缸体有水冷式气缸体和风冷式气缸体两种，水冷式气缸体一般与上曲轴箱铸成一体。
（1）工作条件和材料。在发动机工作时，气缸体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。因此，气缸体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，工作过程中应对气缸进行适当的冷却，以免气缸体损坏和变形。缸体的材料一般是灰铸铁，为提高气缸的耐磨性，有时在灰铸铁中加入少量合金元素如镍、钼、铬、磷等。但是，实际上除了与活塞配合的气缸壁表面外，其他部分对耐磨性要求并不高。为了材料上的经济性，广泛采用缸体内镶入气缸套来形成气缸工作表面。这样，缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长气缸使用寿命，而缸体可用价格较低的普通灰铸铁。有些发动机为了减轻质量，其气缸体采用铝合金，如图3-2-9所示。
图3-2-9 发动机气缸体
（2）气缸的排列形式。发动机气缸的排列形式一般有直列式、“V”形、“W”形以及水平对置等几种，如图3-2-10所示。
图3-2-10 气缸的排列形式
直列式发动机，它的所有气缸均按同一角度肩并肩排成一个平面，它的优点是缸体和曲轴结构十分简单，制造成本较低，尺寸紧凑。直列式发动机稳定性高，低速转矩特性好并且燃料消耗也较少，但缺点是功率较低，并且不适合6缸及以上的发动机采用。
“V”形发动机，将所有气缸分成两组，把相邻气缸以一定夹角布置在一起，使两组气缸形成有一个夹角的平面，从侧面看气缸呈“V”形，故称“V”形发动机。“V”形发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。“V”形发动机的缺点则是必须使用两个气缸盖，结构较为复杂、成本较高；另外其宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安放其他装置。
“W”形发动机，它是由两个小“V”形气缸组成一个大“V”形气缸。“W”形发动机与“V”形发动机相比，可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时质量也可轻些，但它的宽度更大。
水平对置发动机，它的最大优点是重心低。由于它的气缸为“平放”，因此降低了汽车的重心，同时又能让车头设计得又扁又低，这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。此外，水平对置的气缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运转平顺性比“V”形发动机还好，运行时的功率损耗也最小。
（3）曲轴箱的形式。曲轴箱的主要作用是保护和安装曲轴，曲轴箱的结构形式，见表3-2-1所示。
表3-2-1 曲轴箱的形式
（4）油底壳。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3-2-11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，且在壳内设有挡油板，防止汽车颠簸时油面波动过大。其底部设有放油螺栓，有的放油螺栓用磁性材料制成，能吸附机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。
图3-2-11 油底壳
2.气缸套的构造
气缸套有湿式气缸套和干式气缸套两种，如图3-2-12所示。缸体材料一般用优质灰铸铁，有的还采用表面淬火、镀铬等工艺。
图3-2-12 气缸套种类（单位：mm）
（a）（d）干式气缸套；（b）（c）湿式气缸套
干式气缸套不直接与冷却液接触，冷却效果较差，但其加工和安装都比较方便，壁厚一般为1～3 mm。
湿式气缸套与冷却液直接接触，冷却效果较好，便于修理更换。湿式气缸套安装后，一般其顶端高出气缸体上平面0.05～0.15 mm，以便使气缸盖将气缸垫压得更紧，从而提高气缸的密封性。湿式气缸套靠上支承定位带和下支承定位带保证径向定位，而轴向定位则是利用定位凸缘来保证，如图3-2-13所示。为保证水套的密封，湿式气缸套下端的密封带与座孔之间一般装有1～3道橡胶密封圈，有的在定位凸缘下面还装有铜垫片。湿式气缸套易产生点蚀、漏水和漏气，故其壁厚一般为5～9 mm。
图3-2-13 湿式气缸套结构
3.气缸体的修理
气缸体的主要耗损形式有裂纹、变形和磨损。
（1）裂纹。气缸体的裂纹通常采用目测法和水压试验法来检查，一旦检查出裂纹，首先用Ф4 mm的钻头在裂纹两端钻孔（止裂孔），防止裂纹的进一步延伸。然后可视情况进行焊修、胶粘等，必要时进行更换。
（2）变形。要想知道气缸体上平面是否变形可用检查上平面平面度的方法，具体做法是：在气缸体上平面六个方向上放置刀口形直尺，并用塞尺测量刀口形直尺与气缸体上平面之间的间隙，测得的最大值即为气缸体上平面的平面度误差，如图3-2-14所示。气缸体上平面的平面度误差若超过使用极限，可用磨削或铣削加工修理，但总加工量不能超过0.30 mm。
图3-2-14 测量气缸体的平面度
（3）磨损。气缸体的磨损主要发生在气缸、曲轴轴承孔等部位，其中气缸的磨损程度是衡量发动机是否需要大修的依据之一。
①气缸磨损的检查。清洁气缸壁上的油污和积炭后，在气缸的上、中、下三个不同的高度及气缸的纵向和横向两个方向的六个部位，用量缸表测量气缸直径，然后根据测量结果计算出气缸的最大磨损量、圆度误差和圆柱度误差。
圆度误差是指同一横截面上磨损的不均匀性，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度误差。
圆柱度误差是指沿气缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性，被测气缸表面任意方向所测得的最大与最小直径差值的一半作为圆柱度误差。
用量缸表测量气缸直径步骤如下：
第一步，用游标卡尺测量气缸内径，如图3-2-15所示。
图3-2-15 用游标卡尺测量气缸内径
第二步，把外径千分尺调到游标卡尺所测气缸内径值，并固定好，如图3-2-16所示。
图3-2-16 调整外径千分尺数值并固定好
第三步，选择合适测杆并安装量缸表，并保证有2 mm的预压缩量，如图3-2-17所示。
图3-2-17 安装量缸表
第四步，用外径千分尺给量缸表对零，如图3-2-18所示。
图3-2-18 用外径千分尺给量缸表对零
第五步，测量气缸，如图3-2-19所示。
图3-2-19 测量气缸直径
②气缸的维修。气缸磨损若未超过其使用极限，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法修复。
如图3-2-20所示为新发动机的气缸体，其中未镶入气缸套，气缸磨损超过使用极限后，可采用修理尺寸法修复。根据气缸的磨损情况和原厂规定的修理尺寸等级，确定其修理尺寸。修理级别一般分为4～6级，每级加大0.25 mm。气缸的修理尺寸确定后，选择同级别的活塞。若磨损后的尺寸已经接近或超过最后一级修理尺寸时，可采用镶套法（镶干式气缸套）进行修理或更换气缸体。
图3-2-20 无气缸套的气缸体
对镶有干式气缸套的气缸体，如图3-2-21所示。气缸磨损超过使用极限后，可采用修理尺寸法修复。若磨损后的尺寸已经接近或超过最后一级修理尺寸时，可采用镶套法修复。干式气缸套与承孔的过盈量一般为0.03～0.08 mm，新的气缸套压装后上端平面应与气缸体上平面平齐。
图3-2-21 镶有干式气缸套的气缸体
对镶有湿式气缸套的气缸体，如图3-2-22所示。气缸磨损超过使用极限后，可采用更换法修复。(www.xing528.com)
图3-2-22 镶有湿式气缸套的气缸体
三、气缸盖和气缸垫的构造与维修
1.气缸盖的构造
气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。气缸盖一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸造，也有用铝合金铸造的，如图3-2-23所示。气缸盖承受气体压力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为了保证气缸的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此气缸盖应具有足够的强度和刚度。为了使气缸盖的温度分布尽可能均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹，应对气缸盖进行良好的冷却。
图3-2-23 气缸盖材料
一般水冷式发动机气缸盖内铸有冷却水套，缸盖下端面与缸体上端面所对应的水套是相通的，利用水的循环来冷却燃烧室壁等高温部分。风冷式发动机气缸盖上铸有许多散热片，靠增大散热面积来降低燃烧室的温度。
气缸盖与气缸体接合平面上的凹坑是燃烧室的组成部分，如图3-2-24所示。在气缸盖上加工有气门座、气门导管孔、气道、摇臂轴安装座或凸轮轴安装座孔等。为保证气缸盖上运动件的润滑，在气缸盖内加工有油道。汽油发动机的气缸盖上还加工有火花塞安装座孔，柴油发动机气缸盖则加工有喷油器安装座孔。
图3-2-24 气缸盖结构
为了制造和维修方便，减少缸盖变形对气缸密封的影响，缸径较大的发动机多采用分开式缸盖，即一缸一盖、二缸一盖或三缸一盖。
2.气缸盖的修理
气缸盖的主要耗损形式是裂纹、变形和积炭。
（1）裂纹。气缸盖裂纹多发生在冷却水套薄壁处或气门座处，会导致漏水、漏油、漏气。气缸盖裂纹的检查和维修可参照气缸体裂纹进行。
（2）变形。气缸盖变形是指与气缸体的结合平面的平面度误差超限。气缸盖变形的原因一般是热处理不当、缸盖螺栓拧紧力矩不均、缸盖螺栓拆卸顺序错误或放置不当等。气缸盖变形的检查方法与缸体变形的检查方法相同，如图3-2-25所示。当气缸盖与气缸体的结合平面的平面度误差超过0.05 mm时，应对其进行铣削或磨削修理。
图3-2-25 测量气缸盖的平面度
（3）积炭。气缸盖上燃烧室积炭过多，会使燃烧室容积变小，改变发动机的压缩比，如图3-2-26所示。燃烧室积炭可采用机械法或化学法进行清理。用机械法清除积炭比较简单，清除时利用钢丝刷或刮刀清除积炭。化学法清除积炭是利用化学溶剂对积炭浸泡2～3 h，靠化学作用使积炭软化，然后用刷洗或擦洗法去除积炭。
图3-2-26 燃烧室积炭
3.气缸垫的构造与维修
气缸垫的作用是保证气缸体和气缸盖的密封，防止漏油、漏水、漏气。气缸垫安装在气缸盖和气缸体之间。
气缸垫承受拧紧气缸盖螺栓时造成的压力，并受到气缸内燃烧气体高温、高压的作用以及机油和冷却液的腐蚀。所以，气缸垫应该具有足够的强度，并且要耐压、耐热和耐腐蚀。另外，还需要有一定的弹性，以补偿气缸体顶面和气缸盖底面的表面粗糙度和不平度以及发动机工作时反复出现的变形。目前应用较多的是金属-石棉垫，如图3-2-27所示。
图3-2-27 金属-石棉气缸垫
气缸垫的常见故障是烧蚀击穿，如图3-2-28所示。其主要原因是气缸盖和气缸体的接合面不平、气缸盖螺栓的拧紧力矩不足等。气缸垫损坏后只需更换，不须修理。
图3-2-28 烧蚀的气缸垫
气缸垫安装时应注意将卷边朝向易修整的平面或硬平面。如气缸体和气缸盖同为铸铁时，卷边应朝向气缸盖（易修整）；而气缸盖为铝合金、气缸体为铸铁时，卷边应朝向气缸体（硬平面）。如图3-2-29所示为常见气缸垫的正反面形状。
图3-2-29 常见气缸垫的正反面形状
【任务实施】
拆装发动机机体组并检测
一、任务目的
（1）知道气缸体和气缸盖的检测部位和检测方法。
（2）学会测量平面度的方法。
（3）能正确安装和使用量缸表测量气缸直径。
（4）能识别气缸垫的正、反面。
（5）能积极主动参与任务，能与小组成员团结协作，能执行实训室“6S”规定。
二、任务准备
（1）知识准备：
完成任务一和任务二的学习。
（2）设备准备：
汽车发动机、汽车发动机拆装工量具、演示课件（或操作视频）。
三、任务步骤
（1）老师演示或播放视频：汽车发动机机体组的拆装与维修。
（2）学生练习汽车发动机机体组的拆装（或老师演示时同步练习），并完成本书实训工作页中实训三相应内容的填写。
拆装汽车发动机机体组，主要内容包括气缸盖罩、气缸盖、气缸垫和油底壳的拆装。
四、任务评价
任务评价内容及标准见表3-2-1。
表3-2-1 任务评价内容及标准
续表
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