淺析汽油機曲軸燒瓦抱軸的原因與預防

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州 545005）

2010年上半年，某個汽車品牌的多個汽車用戶反映有發(fā)動機異響的狀況發(fā)生，且伴隨機油報警燈常亮的現象，平均行駛故障里程為4 000~5 000 km，為了查明故障原因，通過拆機檢查，發(fā)現曲軸多道連桿瓦、軸瓦嚴重磨損，甚至出現燒蝕，曲軸軸頸不同程度的拉傷或抱死，連桿大頭發(fā)藍等現象。

1 曲軸軸承的材料

軸承的襯背層為鋼層，故稱鋼背，其厚度為軸承總厚度的75%~90%；襯層為合金層，合金材料的品種主要有白合金、銅基合金、鋁基合金等。在強化程度較高的內燃機中，曲軸軸承的襯層材料抗疲勞強度為首要因素，所以多為較硬的高強度合金，為了改善其表面性能，需要在硬合金材料上鍍一層十分柔軟的表面涂層，其厚度一般為0.015~0.030 mm，常用的材料有鉛錫合金、鉛錫銅合金、鉛錫銦合金、鉛銦合金和鉛錫銻合金等。

曲軸軸承一方面承受氣體壓力和活塞連桿組往復慣性力這些交變載荷作用，處于疲勞應力狀態(tài)，其最高比壓可達16~60 MPa；另一方面，軸承與軸頸之間的相對潤滑動速度可達10 m/s以上，加上潤滑油腔中不可避免地存在固體顆粒，造成邊界摩擦磨損，所以軸承是內燃機中易損零件。

曲軸軸承的承載能力除了與本身的材質、結構等因素密切相關外，還與加工精度及運行條件有關，如軸承與軸頸的同軸度，表面形貌和間隙，油孔與油槽的形狀和位置，潤滑油的品質及進油溫度和壓力等。

2 曲軸燒瓦抱軸原因分析

2.1 曲軸清潔度不合格

曲軸清潔度差，孔內有臟雜物、顆粒就容易引起拉瓦現象，如曲軸的某一個油孔內有細小鐵屑，當發(fā)動機裝機后，如果這種鐵屑隨機油流動與軸瓦接觸將會引起拉瓦現象。從拉瓦情況來看，絕大部份都是從油孔口中部上側邊緣開始拉起，所以不會是軸頸碰傷或毛刺引起。經對比油孔修整情況，大部份拉瓦油孔倒角均勻無尖角，所以因油孔倒角不良引起的可能性也較低。

除去以上原因，可能造成拉瓦狀況的原因是由于油孔清潔度不合格，孔內有臟雜物而引起拉瓦的。經對清洗后準備裝機的曲軸油孔進行抽樣（抽樣50件）檢查，發(fā)現其中兩件曲軸分別有一個油孔內有細小鐵屑，這種鐵屑在裝機后會隨著機油的流動與軸瓦接觸引起拉瓦狀況。經攻關小組討論分析并通過驗證，認為造成今年以來1 000公里以內拉瓦現象異常的狀況是由于油孔清潔度不合格造成。

2.2 曲軸與軸瓦配合間隙不當

根據曲軸軸承工作比壓大、相對滑動速度高的特點，保證軸承與軸頸之間能夠形成良好的油膜條件，是提高其承載能力、滿足工作可靠性和使用壽命要求的關鍵。潤滑理論分析和試驗研究的結果表明：在影響潤滑油膜形成的重要因素中，除了軸承的工作轉速、負荷及軸承長徑比之外，還有軸承工作表面的形狀與軸頸之間的間隙。

軸承間隙過小或過大都不利于潤滑油膜的可靠形成，間隙過大則難以建立穩(wěn)定的油膜壓力，而且工作表面之間的沖擊也大；間隙過小，則難以形成足夠避免工作表面直接接觸的油膜厚度，且不利于工作表面及時散熱，有時會導致“抱瓦”和卡死。因此，一般就在保證足夠潤滑油流量，使軸承得以及時散熱和形成必須的油膜厚度的前提下，盡量減小軸承間隙。尤其是隨著內燃機轉速的不斷提高，以及對其噪聲控制的日益嚴格，減小軸承間隙已成為一種技術發(fā)展趨勢。

2.3 潤滑系統(tǒng)堵塞

潤滑油道、機油集濾器等被臟物堵塞，會造成潤滑油供應中斷。潤滑油中斷將使發(fā)動機失去潤滑與重要的冷卻手段，并造成重大事故。即使部分中斷潤滑油，也將使發(fā)動機有些摩擦偶件出現干摩擦，造成局部軸與軸頸被燒毀、軸頸與軸瓦咬死等嚴重的隱患事故。

2.4 機油泵性能下降

機油泵是發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中最主要部件，其任務是將油底殼中的機油以強制的方式壓入發(fā)動機各個需要潤滑的摩擦副中進行潤滑與冷卻。當出現機油泵早期磨損，機油泵泵油能力下降現象時，大量的熱量就傳不出來，以致發(fā)動機過熱。潤滑壓力不足，潤滑油擠不進曲軸與軸承之間，使曲軸與軸承處于半干或干摩擦狀態(tài)，導致軸承溫度升高而使減磨合金熔化。

2.5 使用的機油不符合要求

不同的發(fā)動機要求不同種類的機油。發(fā)動機速度高，運動副間隙小、軸承承載比較輕的發(fā)動機，選用粘度比較低的潤滑油。為了降低摩擦消耗的功，高速發(fā)動機應在保證可靠潤滑的前提下，盡可能選用粘度低的潤滑油，使發(fā)動機發(fā)出最大功率。在服務過程中，我們經常遇到曲軸軸頸燒損的情況，這是由于使用不符合技術要求的潤滑油造成的，導致潤滑不良產生的嚴重粘著磨損。粘著磨損發(fā)生的同時，軸承合金將有一部分涂抹粘著在軸頸表面，或使軸頸表面形成部分燒痕。

2.6 潤滑油量不足

潤滑油不僅起到潤滑的作用，而且還起動冷卻、清洗、密封、防銹等作用；潤滑環(huán)境差，曲軸軸承等摩擦副得不到充分的潤滑，磨損加??；潤滑油量不足，降溫作用差，熱量不能從高溫零部件充分帶走，曲軸軸承高溫過熱而疲勞、合金層熔化燒蝕脫落；潤滑油量不足，清洗能力變差，油道及曲軸軸承等摩擦副產生的各種微小磨損顆粒及其它雜質顆粒無法帶到油底殼，容易造成軸承拉傷、粘結磨損。

2.7 油底殼或機油泵漏油

油底殼或機油泵漏油，其后果都是使發(fā)動機機油供油量減少或中斷。由于發(fā)動機失去或減少機油的冷卻作用，發(fā)動機各個摩擦副的熱量傳不出來，以致發(fā)動機過熱，最終也會容易造成軸承拉傷、粘結磨損。

2.8 其它原因

曲軸軸頸的圓度超差，在潤滑的過程中因軸頸不圓難以形成一定的油膜（軸承間隙時大時小，油膜時厚時?。瑵櫥涣?；由于機體變形或軸承加工誤差，或因曲軸彎曲等使各主軸承的中心線不重合，造成曲軸轉動時，各軸承的油膜厚薄不均甚至變成干摩擦狀態(tài)而燒熔軸承；經常不良的駕駛習慣，汽車突然加速或急加速，發(fā)動機瞬時超速運轉，負荷突然加大，也是燒軸承的原因之一。

3 改善與預防措施

3.1 清潔度改善

要求制造商改進控制計劃，規(guī)定曲軸清洗油孔每孔連續(xù)刷洗兩次，按規(guī)定要求進行清潔后，油孔清潔度檢查不能有鐵屑雜質，清潔度達≤3.6 mg。

3.2 曲軸潤滑油孔品不良

要求制造商改進控制計劃，在檢查外觀工序增加檢查曲軸軸頸臺肩毛刺；規(guī)定操作工在修整曲軸潤滑油孔口時，先將油孔口放置到最高點；檢查外觀工序增加檢查油孔口倒角是否均勻不能有尖角。

3.3 軸頸碰傷

要求制造商按工藝要求，先執(zhí)行曲軸軸頸擦除碰傷和軸頸拋光工序，再執(zhí)行檢查外觀工序。曲軸的運輸與存放要求，在連桿頸與定位面之間使用銅片進行保護，防止出現碰傷。

3.4 其它注意事項

在安裝發(fā)動機總成前，應注意曲軸潤滑油道的清潔和檢查，消除堵塞集濾器的雜物。駕駛員應隨時觀察發(fā)動機的水溫溫度、潤滑油壓力，察聽發(fā)動機有無異響等。出車前應檢查潤滑油量和油質，確保油底殼內潤滑油量充足，發(fā)現被水、汽油稀釋的潤滑油必須及時更換，更不能使用了劣質或牌號不符的潤滑油。同時，應加強對汽車進行維護和保養(yǎng)。

4 結束語

通過對發(fā)動機曲軸磨損、燒瓦的原因的闡述分析，結合本人在維修服務過程中的經驗總結，認為按時對汽車發(fā)動機進行維護保養(yǎng)，如經常在沙塵多等惡劣環(huán)境使用的汽車更應適當縮短保養(yǎng)時間，使汽車處于良好的工作狀態(tài)。同時在汽車使用過程中，養(yǎng)成良好的檢查和保養(yǎng)習慣，特別注意對潤滑油的檢查與選用，就完全可以避免造成曲軸及軸瓦早期磨損，甚至是曲軸燒瓦抱死等故障。

[1]朱仙鼎.中國內燃機工程師手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，2000.

[2]薛建宏.汽車故障與檢修實用手冊[M].北京:金盾出版社，2006.

[3]方心明,羅俊杰，李礦理.新編汽車維修實用手冊[M].北京:金盾出版社，2007.

[4]王敏智，周恒昌，等.微型汽車構造與維修：發(fā)動機輯[M].北京：人民交通出版社，1993.