車用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生搗缸故障的多種原因分析

焦建華

摘 要：從零部件質(zhì)量、車輛使用和維檢修工藝等方面討論了發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸事故發(fā)生的多種原因，并提出了減少搗缸事故發(fā)生的有效預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：車用發(fā)動(dòng)機(jī)；搗缸故障；故障原因；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：U472.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0017-02

發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸是指發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生機(jī)械事故時(shí)，缸體被連桿、活塞、平衡塊等機(jī)件搗毀，出現(xiàn)缸體破損的現(xiàn)象。

發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸是一種重大的機(jī)械事故，輕則會(huì)使活塞、連桿、缸套損壞，重則將會(huì)損壞缸體、曲軸、缸蓋等零部件，使整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢。相關(guān)資料顯示，在全部發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)損事故中，發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸占事故的23.4%.

引起發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸事故的原因有很多，既有可能是發(fā)動(dòng)機(jī)本身零部件的缺陷造成的，也有可能是外來因素造成的，還有可能是駕駛員操作不當(dāng)造成的。本文就發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸事故的原因作一簡(jiǎn)單的分析。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸的常見原因分析

1.1 零部件質(zhì)量造成的搗缸事故分析

1.1.1 連桿質(zhì)量問題

此類故障主要是由于連桿材質(zhì)不良造成的。在鍛造連桿的過程中，有可能會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，例如，連桿桿身油道加工偏斜，使油道在連桿處形成臺(tái)階；連桿主要受力部分（連桿小頭與桿部結(jié)合部）存在制造缺陷（比如沙眼、氣泡）等。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，連桿承受交變應(yīng)力荷載，這些制造缺陷極易導(dǎo)致連桿斷裂，從而發(fā)生搗缸事故。

1.1.2 活塞銷制造質(zhì)量差

活塞銷制造質(zhì)量差或是有微裂紋，也會(huì)造成搗缸事故。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷承受較大的交變沖擊載荷，可能會(huì)因?yàn)榛钊N質(zhì)量差或是有裂紋而引起疲勞斷裂。活塞銷折斷后，活塞失位，將會(huì)使缸套或缸體搗穿。

1.1.3 缸套承孔加工精度差

氣缸套或氣缸體缸套承孔加工精度差，也容易造成搗缸事故。此類故障多見于干式缸套的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)短暫的非正常燃燒（比如噴油量過大、油質(zhì)不好、進(jìn)氣溫度過高等），導(dǎo)致活塞側(cè)壓力過大。由于缸體缸套承孔存在輕微變形，所以，缸套外壁不能完全和缸體的缸套承孔接觸，過大的側(cè)壓力相對(duì)形成一個(gè)高頻率的沖擊負(fù)荷（活塞沖擊缸套內(nèi)壁、缸套外壁沖擊缸套承孔內(nèi)壁）；又因?yàn)槠滋椎闹渭缡枪潭ǖ?，缸套在承受活塞上下往?fù)運(yùn)動(dòng)過程中的拉應(yīng)力的同時(shí)，附加的沖擊負(fù)荷在汽缸套的支撐肩退刀槽處形成剪切應(yīng)力。當(dāng)此力超過缸套的疲勞極限時(shí)，汽缸套便會(huì)在退刀槽處出現(xiàn)裂紋，隨之支撐肩出現(xiàn)斷裂。缸套在拉應(yīng)力的作用下下行，當(dāng)活塞下行時(shí)，活塞環(huán)卡在缸套的斷茬處，加快了汽缸套的下行速度。加速下行的汽缸套與曲軸的曲拐發(fā)生碰撞，在曲軸旋轉(zhuǎn)作用的帶動(dòng)下，汽缸套發(fā)生破損。當(dāng)汽缸套破損到一定程度時(shí)，活塞上行便會(huì)失去導(dǎo)向，在和破損的活塞殘塊發(fā)生碰撞后與汽缸體的缸套承孔發(fā)生擠壓，導(dǎo)致缸體出現(xiàn)擠壓性破損。

1.1.4 活塞銷卡環(huán)斷裂

活塞銷卡環(huán)斷裂，導(dǎo)致活塞銷在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中從活塞銷中脫出，將缸桶壁擊穿，直接導(dǎo)致?lián)v缸故障的發(fā)生。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)維修不當(dāng)造成的搗缸事故分析

1.2.1 裝配不當(dāng)或是漏裝零部件

例如，大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，如果漏裝了活塞環(huán)卡環(huán)，那么，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，活塞銷就會(huì)竄出，導(dǎo)致?lián)v缸。安裝活塞環(huán)時(shí)，如果側(cè)隙、背隙或開口間隙過小，活塞環(huán)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中容易卡死，有可能導(dǎo)致抱缸事故，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)v缸事故發(fā)生。

1.2.2 連桿螺栓不按規(guī)定扭矩扭緊

有些連桿的螺栓沒有按規(guī)定扭矩扭緊，如果扭矩過小，軸瓦則安裝不到位，間隙超標(biāo)，連桿螺栓會(huì)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，再加上受到?jīng)_擊載荷，容易折斷；如果扭矩過大，便會(huì)受力不均勻，就超過了連桿螺栓材料的屈服極限，強(qiáng)度因此而降低，使其出現(xiàn)拉伸變形，在沖擊載荷的作用下也容易折斷。另外，許多車型要求連桿螺栓不得重復(fù)使用，否則，螺栓強(qiáng)度下降，容易導(dǎo)致螺栓在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中斷裂。一旦連桿螺絲斷裂，將會(huì)使連桿與曲軸曲頸的連接斷開，活塞連桿組失去控制，從而導(dǎo)致?lián)v缸事故。

1.2.3 連桿彎曲未進(jìn)行校正

大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，連桿彎曲未進(jìn)行校正可能會(huì)導(dǎo)致?lián)v缸事故。校正連桿是否存在彎曲是發(fā)動(dòng)機(jī)大修工藝中一項(xiàng)重要的工作，也是很多維檢修作業(yè)人員經(jīng)常忽視的一項(xiàng)作業(yè)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，如果連桿發(fā)生彎曲，那么連桿受到的沖擊載荷將會(huì)產(chǎn)生偏向力，致使連桿極易折斷，從而導(dǎo)致?lián)v缸事故的發(fā)生。

1.2.4 氣門鎖片、彈簧未進(jìn)行更換

長期使用的氣門鎖片和氣門彈簧，在大修發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中未進(jìn)行更換，也極易導(dǎo)致?lián)v缸事故。氣門鎖片長期使用且磨損后，氣門彈簧會(huì)失效，氣門下沉。長期使用的氣門彈簧，彈性極易下降，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，氣門因無法及時(shí)關(guān)閉，當(dāng)活塞上行運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞直接撞擊氣門，引起氣門導(dǎo)桿彎曲或開裂，繼而疲勞斷裂。

1.2.5 安裝汽缸套過程中的不良操作

在安裝汽缸套（濕式氣缸）的過程中，有兩種情況容易導(dǎo)致?lián)v缸事故：①由于缸套阻水圈過緊，在安裝過程中用力壓下缸套，如果用力不均勻，將會(huì)使缸套圓角處或其他強(qiáng)度較差的地方產(chǎn)生微小裂紋，進(jìn)而使缸套在工作過程中產(chǎn)生脫缸，造成活塞、連桿等零部件損壞，從而導(dǎo)致?lián)v缸。②由于原裝阻水圈的作用、缸套臺(tái)肩下平面不平、缸體承孔上平面未處理干凈或是缸套與缸體接觸面有異物等原因，需要把缸套墊起，使缸套中心線與缸體承孔中心線不重合。在活塞工作過程中的側(cè)壓作用下，引起缸套縱向輕微擺動(dòng)，長時(shí)間受到交變載荷而導(dǎo)致脫缸，從而導(dǎo)致?lián)v缸事故發(fā)生。

1.3 零部件故障導(dǎo)致的搗缸事故分析

零部件故障導(dǎo)致的搗缸事故主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中突發(fā)的飛車故障，極易使曲軸、連桿折斷，活塞和缸套斷裂后導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸。②發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中突發(fā)的活塞在缸套內(nèi)燒死的故障，容易將連桿螺絲拉斷，從而導(dǎo)致連桿脫位，發(fā)生搗缸。③柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓泵、噴油嘴長期使用，未做檢查、調(diào)整和校正，關(guān)閉不嚴(yán)，有滴油現(xiàn)象，容易導(dǎo)致缸內(nèi)頻繁出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，使從噴油器噴出的霧化柴油被點(diǎn)燃形成火柱，活塞頂部燃燒室內(nèi)局部燒損；或是噴油器出現(xiàn)二次噴射、滴油等后燃現(xiàn)象，導(dǎo)致活塞頭部溫度過高，嚴(yán)重時(shí)活塞燒蝕破碎，從而導(dǎo)致?lián)v缸事故。

1.4 操作不當(dāng)引發(fā)的搗缸事故分析

1.4.1 超載和超負(fù)荷

超載和超負(fù)荷是搗缸事故發(fā)生的最大因素。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大扭矩指標(biāo)標(biāo)定了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大載荷和最大動(dòng)力輸出，如果發(fā)動(dòng)機(jī)長期超負(fù)荷運(yùn)載，必然會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件超負(fù)荷工作，加速各零部件的磨損，這樣極易導(dǎo)致?lián)v缸事故。

1.4.2 操作中猛轟油門

發(fā)動(dòng)機(jī)熄火前、起步前或平時(shí)操作過程中經(jīng)常猛轟油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速驟然增加或降低，使零部件各摩擦副表面潤滑條件急劇變差，增加了磨損程度，使曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)等零部件受到的沖擊載荷要比正常情況下大好幾倍，容易加劇零部件的疲勞老化。長此以往，極易導(dǎo)致?lián)v缸故障的發(fā)生。

1.4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)因缺水導(dǎo)致的溫度升高

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因水箱或水管漏水，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缺水，溫度升高且開鍋。此時(shí)，如果駕駛員盲目地填充冷卻液，可能會(huì)導(dǎo)致冷卻液進(jìn)入缸體，使缸筒壁兩側(cè)溫度溫差過大，致缸筒出現(xiàn)裂紋；如果駕駛員未發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，則極有可能導(dǎo)致缸筒破損（搗缸）。

1.5 車用油品導(dǎo)致的搗缸事故分析

1.5.1 長期使用不合格燃油

長期使用不合格燃油，也可導(dǎo)致?lián)v缸事故的發(fā)生。劣質(zhì)燃油的含硫量和膠質(zhì)量超標(biāo)，易產(chǎn)生積炭，長期使用會(huì)危害車輛零部件。同時(shí)，劣質(zhì)燃油中的十六烷值低，發(fā)火性差，備燃期過長，會(huì)使燃燒開始前燃燒室中積存的燃油過多，燃燒開始后，氣缸壓力升高過快，活塞承受了很大的沖擊力。這樣不但加劇了磨損，還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴，在局部主要是活塞頭部產(chǎn)生高溫，燒壞活塞頭部，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致活塞融化、破碎，從而導(dǎo)致?lián)v缸事故。

1.5.2 使用不合格的潤滑油

發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的主要功能是潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹、消除沖擊載荷等。使用不合格潤滑油的危害非常大，輕則導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降、燒機(jī)油、尾氣不達(dá)標(biāo)，重則可能使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件磨損加劇，導(dǎo)致包括瘤瓦、拉缸、搗缸在內(nèi)的多種發(fā)動(dòng)機(jī)事故的發(fā)生。

1.6 發(fā)動(dòng)機(jī)缸套穴蝕

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的穴蝕，是指水套內(nèi)的冷卻水因缸套受活塞側(cè)壓力作用而高頻振動(dòng)時(shí)所形成的“氣泡”，在爆破時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力波，猛烈沖擊缸套，使其表面產(chǎn)生麻點(diǎn)，進(jìn)而擴(kuò)展成泡沫或海綿狀穴蝕的一種腐蝕磨損現(xiàn)象。缸套穴蝕主要發(fā)生在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)承受壓力較大的一邊，并呈蜂孔狀穴群，有時(shí)也發(fā)生在水套間隙最窄處。在裝用濕式缸套的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，汽缸套穴蝕是一個(gè)較普遍且十分突出的問題。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，活塞在汽缸內(nèi)不停地運(yùn)動(dòng)，缸套將在活塞換向運(yùn)動(dòng)的撞擊作用下發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)缸套壁向內(nèi)振動(dòng)時(shí)，靠近缸套壁的冷卻容積增大，使壓力降低而產(chǎn)生真空氣泡；當(dāng)缸壁向外振動(dòng)時(shí)，這就會(huì)對(duì)剛剛產(chǎn)生的真空氣泡產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力，真空氣泡在這一壓力的作用下立即破滅，產(chǎn)生極大的壓力脈沖和高溫，缸套外壁在這種瞬時(shí)和連續(xù)不斷的高壓、高溫作用下，即會(huì)產(chǎn)生上述的穴蝕現(xiàn)象。穴蝕嚴(yán)重的情況下，缸套被擊穿，冷卻液進(jìn)入氣缸，導(dǎo)致缸桶潤滑條件惡化，進(jìn)一步導(dǎo)致黏缸、搗缸等事故的發(fā)生。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸故障的預(yù)防措施

預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸故障的措施主要有：①按照車輛使用說明書的規(guī)定，不超載、不超負(fù)荷、不超速使用車輛。②嚴(yán)格遵守車輛使用說明書的規(guī)定和車輛駕駛操作規(guī)程，熟悉掌握車輛的技術(shù)特點(diǎn)，做到手輕、腳輕，特別是要杜絕駕駛過程中猛加油、發(fā)動(dòng)機(jī)在空載情況下加油熄火的弊習(xí)。嚴(yán)格禁止柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在超載、超速或機(jī)油壓力低于規(guī)定標(biāo)值的情況下運(yùn)行，要養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣。③要按規(guī)定定期檢查、保養(yǎng)車輛，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)排除。每次進(jìn)行車輛二級(jí)保養(yǎng)時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行曲軸大小瓦間隙檢查和調(diào)整，同時(shí)要按規(guī)定更換連桿螺栓。日常使用中，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)存在運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、有異響、溫度突然升高、機(jī)油壓力下降嚴(yán)重的不正?，F(xiàn)象，必須及時(shí)停車，排除故障后才可繼續(xù)運(yùn)行。④使用合格的燃油、潤滑油和冷卻液，并定期更換潤滑油和冷卻液。⑤在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維檢修時(shí)，必須使用合格的零部件，對(duì)有規(guī)定使用期限的零部件，如連桿螺栓、氣門彈簧、氣門鎖片等，必須認(rèn)真檢查。對(duì)一些不易檢查的零部件損傷，還應(yīng)使用特種設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如連桿、活塞銷等零部件，應(yīng)進(jìn)行磁力探傷檢查，發(fā)現(xiàn)零部件存在缺陷的，必須予以更換。⑥在大修發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，必須按照維檢修規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。例如，必須按照規(guī)定進(jìn)行連桿彎曲校驗(yàn)；必須嚴(yán)格按照規(guī)程清洗干凈零部件；必須對(duì)零部件、螺栓、螺母進(jìn)行裝配前的檢查，檢查螺栓、螺母是否存在裂紋或脫扣，螺紋的牙齒和螺距是否正常；必須按規(guī)定次序和力矩，使用裝用工具擰緊螺栓、螺母，防止扭矩過大或過小等。

3 結(jié)束語

造成發(fā)動(dòng)機(jī)搗缸事故的原因有很多種，但它們都是可以預(yù)防的。只要明晰這些故障發(fā)生的機(jī)理，采取積極的應(yīng)對(duì)措施，例如，正確的操作駕駛、實(shí)施符合技術(shù)規(guī)范的保養(yǎng)維修、使用合格的零部件、按照規(guī)定數(shù)據(jù)進(jìn)行維修作業(yè)等，搗缸事故是完全可以避免的。

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〔編輯：曹月〕