3.2 曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力，在气缸内做往复直线运动，通过连杆及曲柄转换成曲轴的旋转运动，并通过曲轴对外输出动力。而在进气压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的往复直线运动。
3.2.1 曲柄连杆机构的组成
1.机体组
机体组主要由气缸体、气缸盖、曲轴箱、油底壳和气缸垫组成，如图3-2-1所示。机体组是发动机各机构、各系统装配的基体，其本身的许多部分又是曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。
图3-2-1 机体组
V形发动机
水平对置发动机
直列发动机
气缸体是发动机的主体，是安装活塞、曲轴及其他零件和附件的支承“骨架”，其内部引导活塞做往复直线运动的圆柱形空腔称为气缸。
气缸盖的主要功用是封闭气缸体上部，并与活塞顶和气缸壁一起构成燃烧室。它是发动机中除气缸体外最复杂的零件。
气缸垫位于气缸盖与气缸体之间，用来填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙，保证两者结合面处有良好的密封性，进而保证燃烧室的密封，防止气缸盖漏气和漏液。
发动机气缸垫有金属石棉衬垫、金属复合材料衬垫和全金属衬垫等多种类型。气缸垫上面一般标有朝向标记，安装气缸垫时要保证有标记的一面朝上。
油底壳的主要功用是储存机油并封闭曲轴箱，一般采用薄钢板、铝合金、塑料等材料加工而成。
2.活塞连杆组
活塞连杆组包括活塞组和连杆组两部分。在发动机做功行程中，活塞组把气缸内高压气体产生的作用力通过连杆组传递给曲轴，将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动。活塞连杆组的结构如图3-2-2所示。
图3-2-2 活塞连杆组
活塞的主要功用是在做功行程中承受气体作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，再由连杆传给曲轴，以带动曲轴旋转。活塞顶与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。
活塞环有气环和油环两类。
气环也称压缩环，它的功用是与活塞一起密封气缸，防止燃气下窜入曲轴箱，并将活塞头部的热量通过气缸壁传给冷却液或空气，同时辅助油环刮掉气缸壁上多余的机油。
油环的主要功用是刮掉气缸壁上多余的机油，使气缸壁上的机油均匀分布，并辅助气环密封。
活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并将活塞承受的气体作用力传给连杆。
连杆组连接着活塞组与曲轴飞轮组，其作用是将活塞承受的力传给曲轴，将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动。
3.曲轴飞轮组
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮，以及其他不同功用的零件和附件组成，如图3-2-3所示。其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。
图3-2-3 曲轴飞轮组
曲轴的作用是把活塞的往复运动转化为自身的旋转运动，并对外输出动力，用以驱动汽车的传动系统、发动机配气机构及其他附属装置。曲轴是发动机曲柄连杆机构的重要组成部分，也是发动机内部主要的旋转部件。
飞轮是转动惯量很大的盘形零件，其主要功用包括：存储做功行程的能量，保证发动机运转平稳；通过飞轮上的上止点记号校准发动机的点火时刻或喷油时刻，以及调整气门间隙；起动机通过飞轮上压装的齿圈起动发动机；将发动机产生的动力传递给传动机构等。
3.2.2 曲柄连杆机构的维修要点
1.曲柄连杆机构拆装要点
（1）气缸盖和气缸垫拆装要点
拆卸气缸盖螺栓时，应按照图3-2-4所示的由两边向中间以对角顺序拧松。
用橡胶锤轻敲气缸盖边缘，以便拆下气缸盖。将气缸盖放在干净的工作台面上。从气缸体上拆下气缸垫，安装时应更换新的气缸垫，如图3-2-5所示。
图3-2-4 气缸盖螺栓的拆卸顺序
图3-2-5 气缸垫的更换
安装时，先将气缸垫安装到气缸体上（带标识一面朝上），再将气缸盖对准气缸体定位销，然后平放。使用新的气缸盖螺栓预拧紧，再使用扭力扳手按照图3-2-6所示的顺序将气缸盖螺栓拧紧到规定力矩，规定力矩可查阅相关车型维修手册。
图3-2-6 气缸盖螺栓的拧紧顺序及力矩
（2）活塞连杆组拆装要点
拆卸连杆轴承瓦盖前应在其上做与气缸对应的标记，复装时注意不能装反，如图3-2-7所示。曲轴的主轴承上标有相应气缸的标记，复装时不能互换。
图3-2-7 连杆轴承瓦盖
使用木棒轻轻敲击连杆，在另一面取出活塞，如图3-2-8所示。
活塞安装时应注意安装方向标记。箭头指向发动机前部（即1缸方向），如图3-2-9所示。
图3-2-8 拆卸活塞
图3-2-9 活塞安装标记
使用干净机油润滑活塞和活塞环，并将活塞环安装到活塞上。安装活塞环时，应将有标记的一面朝上。为减少气缸泄压，应将活塞环开口错开，使活塞环开口之间成一定角度，一般为120°或90°，如图3-2-10所示。
图3-2-10 活塞环的安装
使用活塞安装工具抱住活塞和活塞环，注意安装工具应刚刚夹住第三道活塞环。使用橡胶锤轻轻敲击活塞顶部，将其装入气缸，如图3-2-11所示。
将连杆下轴瓦与对应的连杆轴承盖安装在一起，并在轴瓦表面涂抹机油。注意将轴瓦上的缺口与连杆轴瓦盖上的缺口对齐，如图3-2-12所示。
图3-2-11 活塞安装
图3-2-12 连杆轴瓦的安装
（3）曲轴拆装要点
拆卸曲轴主轴承瓦盖时应注意其标记，复装时不得混装，如图3-2-13所示。另外，第三道主轴承瓦盖的两端有推力垫片，安装时需要注意，如图3-2-14所示。
图3-2-13 曲轴主轴承瓦盖安装标记
图3-2-14 第三道主轴承瓦盖上的推力垫片
2.活塞连杆组的检查
（1）活塞的检查与选配
1）活塞裙部直径的检测。常用方法是用千分尺测量活塞裙部直径，如图3-2-15所示。
在活塞销的90°方向，活塞裙部从下往上10mm的位置测量其直径，具体数据参考相应维修手册。
图3-2-15 测量活塞裙部直径
2）活塞的选配。在同一系列发动机中，其活塞的结构不一定相同，因此选配活塞时，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。选配活塞时应注意以下问题：
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部，如图3-2-16所示。
②同一发动机上同一组活塞的直径差不得大于0.020mm。
③同一发动机内各活塞的质量差不得超过活塞质量的3%。
图3-2-16 活塞尺寸代码位置
（2）活塞环的检查
1）活塞环端隙的检查。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，并推入气缸约10cm处，然后用塞尺插入活塞环开口处进行测量，如图3-2-17所示。吉利帝豪4G13TB发动机第一道气环端隙为0.2～0.32mm，第二道气环端隙为0.30～0.50mm。
2）活塞环侧隙的检查。将活塞环放在环槽内，围绕环槽转动一周，应能自由转动，然后用塞尺测量其侧隙，如图3-2-18所示，即可确定其是否符合要求。吉利帝豪4G13TB发动机油环侧隙为0.04～0.15mm，第一道气环侧隙为0.04～0.08mm，第二道气环侧隙为0.03～0.07mm。
3）活塞环背隙的检查。分别测量活塞环槽的深度和活塞环的宽度，计算两者的差值，得出活塞环背隙。活塞环背隙一般为0.5～1mm。
图3-2-17 活塞环端隙的检查
图3-2-18 活塞环侧隙的检查
3.机体组的检修
（1）气缸体的检查
1）气缸体表面变形量的检查。在如图3-2-19所示的七个方向，使用直尺和塞尺测量气缸体上表面的变形量。吉利帝豪4G13TB发动机气缸体表面变形量最大允许值为0.06mm。
图3-2-19 气缸体表面变形量的检查
2）气缸直径的测量。如图3-2-20所示，在A和B两个方向上，在顶端表面以下10mm处测量气缸直径。
（2）气缸盖的检查
1）气缸盖平面度的检查。如图3-2-21所示，使用塞尺和直尺测量气缸盖表面的平面度。吉利帝豪4G13TB发动机气缸盖平面度必须在0.04mm以内。
2）歧管接触表面的平面度。分别使用直尺和塞尺测量气缸盖进气歧管和排气歧管接触面的平面度。
吉利帝豪4G13TB发动机气缸盖进气歧管接触面平面度最大值为0.05mm，排气歧管接触面平面度最大值为0.05mm。
图3-2-20 气缸直径的测量
图3-2-21 气缸盖表面的平面度
4.曲轴的检查
（1）曲轴弯曲变形的检查
检查曲轴是否弯曲变形时，应将曲轴的两端用V形块支承在检测平板上，然后用百分表的触头抵在中间主轴颈表面，转动曲轴一周。百分表上指针的最大与最小读数之差即为中间主轴颈对两端主轴颈的径向圆跳动误差（一般不超过0.06mm），如图3-2-22所示。
（2）曲轴磨损及轴向间隙的检查
首先检查曲轴轴颈划痕，划痕是轴颈常见的损伤，通常出现在曲轴轴颈的中央位置。
然后检查曲轴轴向间隙，曲轴轴向间隙可以使用塞尺或百分表来检查。安装好曲轴后，首先前后撬动曲轴若干次，使上、下推力轴承在同一平面，然后测量曲轴的轴向间隙。曲轴的轴向间隙一般在0.020～0.300mm之间，如图3-2-23所示。如果轴向间隙太大，则需要更换加厚的推力轴承或主轴瓦，加厚推力轴承需要维修技师自己加工。
图3-2-22 曲轴弯曲变形的检查
图3-2-23 曲轴磨损及轴向间隙的检查
3.2.3 曲柄连杆机构常见故障诊断与排除
1.气缸压力过高
（1）故障现象
①发动机急加速或大负荷运转时出现爆燃声。
②发动机工作粗暴。
③活塞烧顶和火花塞烧蚀。
（2）故障原因
气缸压力增高的原因是燃烧室容积减小，具体包括以下几点：
①燃烧室积炭过多。
②气缸垫过薄。
③活塞不合格。
④气缸体或气缸盖接合平面磨削过度。
（3）处理方法
①在燃油箱中按比例加入发动机积炭清除剂，使汽车正常运行1～2天，对气缸进行清洗或拆开气缸盖清除积炭。
②测量气缸垫厚度，不合格的更换。
③检测活塞顶部至活塞销的尺寸是否合格，不合格的更换活塞。
④咨询车主是否光磨过气缸盖或测量过气缸垫厚度，不合格的更换气缸盖或增加气缸垫厚度。
2.气缸压力过低
（1）故障现象
①发动机动力不足。
②发动机怠速不稳。
③发动机起动困难。
④发动机油耗过高。
（2）故障原因
气缸压力过低是气缸漏气引起的，气缸漏气的主要原因如下：
①气缸与活塞环和活塞磨损过大。
②活塞环对口、卡死、折断。
③气缸壁拉伤。
④进、排气门与气门座密封不良。
⑤气缸垫烧蚀、松动、漏气。
（3）处理方法
①各气缸压力均低。各气缸压力基本一致，但普遍低于原车该地区规定标准的80%，主要是活塞环与气缸壁磨损过度造成的。
②个别气缸压力低。个别气缸压力低于标准，其主要原因有气缸壁拉伤、气门密封不严、气缸垫损坏等。
③相邻两缸压力低。相邻两缸压力低于标准，而且两缸压力相等或相近，其原因是两缸之间的部分气缸垫损坏或气缸盖螺栓没有按规定的力矩拧紧。
用气缸压力表测量气缸压力并记录，然后向相应缸火花塞孔内注入20～30mL浓机油，旋转曲轴数圈后，重测气缸压力并记录。
④压力不变
a.如果重测的气缸压力比第一次高，接近标准压力，则表明是气缸、活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂，以及气缸壁拉伤等原因造成气缸密封不良。
b.如果重新测量的气缸压力与第一次基本相同，即仍比标准压力低，则表明进、排气门或气缸垫不密封。
c.如果两次检测相邻两缸压力都相近，说明两缸相邻处的气缸垫烧损窜气。
采用测量气缸压力的方法，可粗略地对气缸活塞组不密封部位的故障进行分析与推断，但不能精确确定具体故障部位。要精确确定漏气部位，还需要根据发动机的运行状况分析：
a.若进气管有回火或“冲、冲”的响声，则通常是进气门漏气。
b.若排气管有放炮或“叭、叭”的响声，则通常是排气门漏气。
c.若加机油口有强烈的窜气，则通常是气缸和活塞环磨损过度。
d.若加机油口有脉冲状窜气，则通常是活塞环折断或对口。
e.若冷却液剧烈地沸腾冒泡，则通常是气缸垫烧蚀。
3.气缸垫密封状态的判断
打开散热器盖，将散热器加满冷却液，使发动机保持中速运转，此时观察散热器内的情况，如有气泡不断涌上，则说明气缸垫密封不良。气缸垫损坏严重时，可在气缸盖与气缸体结合处抹上机油。若接合处也有气泡冒出，则说明气缸垫密封失效，应换新气缸垫。
4.气缸垫损坏的原因
1）发动机经常超负荷工作，长时间产生爆燃，由于气缸内的局部压力和温度过高，容易冲坏气缸垫。
2）紧固气缸盖螺栓时没有按规定要求进行操作，各螺栓的拧紧力矩不一致，致使气缸垫没有平整地贴在气缸体与气缸盖的结合面上。
3）长时间点火过早（柴油发动机则为供油过早），发动机工作时常产生爆燃。
4）气缸垫质量差。
5）气缸盖翘曲变形。