原创《4100A型发动机恢复压缩比修复技术》
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项德俊
（芒市农机技术推广站,云南芒市 678400）
摘 要：4100A型柴油机是70系列拖拉机普遍装配的发动机,其工作性能好与否,与气缸燃烧室的压缩比有着直接关系.分析了造成这种发动机压缩比变化的原因,并用实例阐述了恢复压缩比的修复工艺技术.
关键词：发动机；压缩比；修复工艺
1 气缸盖下平面（与气缸体结合面）加工对压缩比的影响
由于安装缸盖时不按规定顺序旋紧螺栓,或扭力大小不均和在高温下拆卸气缸盖,气缸盖下平面发生凹陷和拱曲,这部分气缸盖要恢复到技术条件符合整个平面（铸铁材质）相差不大于0.12mm的要求,一般需要磨削0.2～0.5mm才能使这些超差可以修复的气缸盖不再作报废处理.这部分气缸盖约占修理量的30%～40%,约占整台大修费的10%.磨削厚度的变化引起的燃烧室容积的变化,经实测或计算可知,气缸盖平面每磨削0.1mm,将使燃烧室容积减少0.65 ml.每次大修约磨去0.2～0.5mm,则燃烧室容积减小1.3～3.25ml,致使发动机压缩比提高.
2 缸体上平面加工对压缩比的影响
当在整个上平面的平面度误差超过0.25mm的技术规范时,必须进行磨削加工.这时,活塞顶将超出缸体上平面,占据了燃烧室部分空间,使燃烧室容积变小,如要保持压缩比不变,则燃烧室容积须相应加大,一般来说,活塞顶高出气缸体上平面0.1mm,就要求燃烧室容积增加0.78ml左右,才能保持压缩比不变.
需要磨削的缸体上平面磨削量一般在0.2～0.4mm.实际燃烧室容积减少1.6～3.14ml.这部分旧件约占整个批量的20%～30%.磨削气缸体上平面时还应关注到与主轴瓦座孔的高度尺寸,原厂标准尺寸为300+0.15-0.15,经过二次磨削可接近或达到300+0.00-0.40,此高度已接近“技术条件”规定的极限.若在大修中碰到缸体主轴瓦座孔需要镗削的情况,主要是曲轴工作时,使主轴瓦座瓦垂直方向受力受损严重,并使其圆度超差所至.这时应首先铣削主轴瓦座孔上、下结合面,并考虑留有加工余量使主轴瓦座孔中心与镗床中心重合.一次装上后将全部座孔镗削好,除注意该中心与气缸中心垂直度要求及其它相关形位公差要求外,还需注意主轴瓦座孔中心可能发生上、下位移情况,也同样给气缸工作容积和燃烧室容积引起极微量变化,导致压缩比发生变化.一般主轴瓦座孔中心向缸体上平面位移时,引起工作容积增大,燃烧容积减小,反之亦然.
3 加大气缸直径的级别,对压缩比的影响
发动机大修中,一般需将气缸加大2～3级修理,从而使气缸工作容积增加,如果不相对加大燃烧室,也将使发动机压缩比提高.而增大燃烧容积的机械加工修复,只有当燃烧室壁较厚如CA10B发动机,且便于切削加工才行.而4100A型发动机气缸燃烧室壁最薄处仅5mm,不能用机械加工方法来加大燃烧室容积达到恢复其压缩比,只有用加厚气缸垫来达到上述目的.
在大修发动机时,一般都要更换烧蚀、磨损、腐蚀严重的气门座圈.由计算可知：每薄1mm气门座圈厚度,排气门燃烧室容积增大1.52ml,进气门燃烧室容积增大1.93ml.但应控制气门座圈最大减薄量应符合原厂大修技术条件不得大于2mm的要求.
4 恢复压缩比修复新工艺的应用实例
某一4100A型发动机大修,经过解体后分类检验,确定气缸径应加大0.5mm级修理,气缸体上平面及气缸盖下平面均需磨去0.2mm,气门座圈应换新；中间一道主轴瓦座孔不圆度达0.5mm,且分布在垂直方向,座孔上方为0.2mm,座孔下方为0.3mm,用恢复压缩比修复工艺方法计算出燃烧室容积的减少量和恢复燃烧室容积需降低的气门座圈厚度.
1）气缸盖下平面磨去0.2mm,燃烧室容积减少量为1.3ml.
2）缸体上平面磨去0.2mm,燃烧室容积减少量为1.5ml.
3）缸径加大0.5mm级,燃烧室容积减少为1.51ml；燃烧室容积总的减少量为4.31ml；当遇该主轴瓦座孔镗削有上、下位移引起的容积变化也应列入.
4）通过改变气门座圈方法,达到恢复燃烧室容积.由计算可知,进、排气门座圈每减薄1mm,将增大燃烧室容积3.45ml.要将燃烧容积加大到4.3ml,才能压缩比不变.这时,进、排气门座圈的减薄量为4.31/3.45等于1.2mm.
经过以上步骤,最终只能将进、排气门座圈毛坯按此计算的减薄量加工（比标准薄1.2mm）就能保证发动机压缩比达到规定标准.
就4100A型发动机而言,压缩比16.5：1,燃烧室容积为137.2&plun;3ml,并规定大修后的燃烧室容积不小于原设计最小极限值的95%.一般说来,上述讨论的三因素的变化绝对值,由于采取了人为技术控制,使其压缩比完全可以达到大于设计最小极限值,而小于最大极限值的技术规范.
在发动机大修“技术条件”中对因缸径修理带来的工作容积的变化,因其变化量小,没有明确的规范要求,实际也会对提高压缩比产生影响.对某一型号的发动机来说,其压缩比的设计是确定的,严谨的.但从最近国外发动机工作容积设计要求精确到小数点右边四位数看,上述三因素的变化结果虽然仍未超出“技术条件”范围,但对为此精确设计的工作容积要求来说,就显得对压缩比变化是一个不小的数字了.
而对恢复压缩比不变的修复工艺编制,只需技术人员在制订修复工艺时,通过对影响压缩比各因素的分析、计算,调整相关零件（这里指气门座圈）的加工尺寸即可,但并丝毫没有增加修复工艺的复杂性,就能达到保证大修“技术条件”理想范围要求,并得到发动机大修后动力性能良好的结果.
参考文献
[1] 彭政华.上海4100A型发动机异响故障一例[J].山东农机化,2002,（14）：21.
发动机论文参考资料：
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