發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸墊燒損和壓縮系漏氣故障的探討

劉毅鵬

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸墊燒損和壓縮系漏氣是經(jīng)常發(fā)生的故障。氣缸墊燒損后會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況嚴(yán)重惡化，以至不能工作，還有可能造成某些相關(guān)零部件或部位的損傷；在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮和作功行程中，必須保證活塞上部空間的密封完好，不得漏氣。結(jié)合氣缸墊燒損后和壓縮系漏氣時(shí)出現(xiàn)的征兆現(xiàn)象，分析判斷致使故障征象發(fā)生的原因，指出防止故障產(chǎn)生和有效排除故障的操作方法。

關(guān)鍵詞：氣缸墊燒損；壓縮系漏氣 ；原因分析；防止和排除

中圖分類號(hào)：TK403 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.039

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)上的氣缸墊和壓縮系的零部件都是在經(jīng)常處于高溫高壓和高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的劇烈條件下工作的，因此，氣缸墊和相關(guān)的零部件很容易燒傷和產(chǎn)生較快的機(jī)械磨損。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處在完好的技術(shù)狀態(tài)下工作，延長其使用壽命，就必須對(duì)其進(jìn)行合理的使用，正確維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障征兆時(shí)，要迅速找出產(chǎn)生故障的原因，研究出解決辦法后將故障予以排除。

1 氣缸墊燒損后的征兆

由于氣缸墊燒損的位置不同，所表現(xiàn)出的故障征兆也各不一樣：

（1）相鄰兩缸之間竄氣。在不打開減壓的前提下，搖轉(zhuǎn)曲軸，感覺到兩個(gè)缸的壓力都不夠足，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)有冒黑煙的現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯下降，顯現(xiàn)功率不足。

（2）被壓縮的高壓氣體竄入氣缸蓋螺栓孔或由缸蓋和機(jī)體的結(jié)合面處泄漏出。漏氣處顯現(xiàn)有淡黃色的泡沫存在，漏氣嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)出“呲呲”的響聲，有時(shí)還會(huì)伴有漏水或漏油，拆卸檢查時(shí)可以看到所對(duì)應(yīng)的氣缸蓋平面處和其附近的缸蓋螺栓孔處有明顯的積碳。

（3）高壓氣體竄入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體與氣缸蓋相通的潤滑機(jī)油油道中。油底殼機(jī)油溫度在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)一直偏高，機(jī)油粘度變稀、壓力降低、變質(zhì)快，送往氣缸蓋上部潤滑配氣機(jī)構(gòu)的機(jī)油中明顯帶有氣泡。

（4）高壓氣體竄入冷卻水套。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度低于50 ℃時(shí)，打開水箱蓋，可以看到水箱中有較明顯的氣泡上升冒出，同時(shí)伴有大量的熱氣從水箱口散發(fā)出，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的逐漸升高，從水箱口散發(fā)出的熱氣也陸續(xù)增多。在此情況下，若把水箱溢水管堵住，給水箱加滿水至蓋口處，便會(huì)看到氣泡上冒的現(xiàn)象更加明顯，嚴(yán)重時(shí)還將會(huì)出現(xiàn)如同沸騰的現(xiàn)象。

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸與冷卻水套或潤滑油通道竄通。會(huì)在水箱內(nèi)冷卻水的上表面飄浮有黃黑色的機(jī)油泡沫或油底殼內(nèi)機(jī)油中明顯有水，當(dāng)這兩種竄氣現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使排氣中帶有水或機(jī)油。

2 氣缸墊燒損的原因分析

（1）氣缸蓋螺栓、螺母的拉長或松動(dòng)。由于氣缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體接合面的擠壓變形，氣缸墊的壓縮變形，高壓氣體的壓力對(duì)氣缸蓋螺栓、螺母引起的偶然過載，氣缸蓋螺栓擰入深度不夠，螺紋表面的微觀不平度被壓平以及由于扭矩過大造成螺栓出現(xiàn)縮頸等，都能造成氣缸蓋螺栓螺母的拉長或松動(dòng)，因而致使氣缸蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)合面壓力不足和各處壓力不均等，導(dǎo)致高溫高壓氣體從局部壓力較小的部位竄出而燒壞氣缸墊。

（2）氣缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體接合面變形。這兩個(gè)接合面若變形，就不能保證氣缸墊被均勻壓緊，因而造成漏氣致使氣缸墊燒損，這也是引起氣缸墊燒損的主要原因。

（3）安裝不符合技術(shù)要求。安裝時(shí)，氣缸墊接合面不干凈，擰緊氣缸蓋螺栓螺母時(shí)順序不對(duì)，扭矩不夠大或不均勻，各氣缸套上端面高出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上平面的尺寸不夠或不等，造成漏氣而燒損氣缸墊。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系工作不正常，供油時(shí)間過晚，長期超負(fù)荷工作等都會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，特別是在氣缸蓋的進(jìn)排氣門座口與渦流室通道出口之間的部位溫度更高，由于高溫的作用，使氣缸墊失去了原有的彈性而變脆，最后被燒損。

（5）氣缸墊本身的質(zhì)量不合格。如薄厚不均，卷口不平整，彈性不足，材料不好，表面不平整等，或拆裝中不注意使氣缸墊受到損傷，都容易造成氣缸墊燒損。

3 防止氣缸墊燒損的方法

（1）在安裝前應(yīng)嚴(yán)格檢查氣缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體兩個(gè)接合面的翹曲度。

（2）檢查各氣缸套上端面在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上平面上的凸出高度是否夠高、均勻。

（3）檢查氣缸墊的質(zhì)量是否合格。

（4）安裝過程中，按要求均勻擰緊螺栓螺母，并達(dá)到規(guī)定的扭矩。

（5）換用新氣缸墊后，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作10～15 h后，應(yīng)按規(guī)定順序和扭矩逐一檢查和擰緊氣缸蓋螺栓螺母。以后發(fā)動(dòng)機(jī)每工作240～250 h，就應(yīng)該檢查一次氣缸蓋螺栓螺母的緊度，松動(dòng)時(shí)及時(shí)擰緊。

（6）安裝前在氣缸墊的兩面涂刷上專用的石墨膏，涂層厚度在0.03～0.05 mm之間，用以增加貼合的嚴(yán)密性，同時(shí)有利于下次氣缸蓋和氣缸墊的拆卸。在氣缸墊的兩面涂一薄層黃油也可以增加安裝后的嚴(yán)密性，但不宜經(jīng)過較長時(shí)間的工作，否則會(huì)造成氣缸墊與接合面之間緊密粘合，拆卸時(shí)容易損壞。

（7）在氣缸墊經(jīng)常發(fā)生燒損的部位均勻墊上一薄層石棉線或加一塊形狀適宜的厚度小于或等于0.2 mm的薄銅皮，使所墊的部位接合更緊密，用以防止氣缸墊燒損。

4 壓縮系漏氣的征兆

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)各缸壓縮力不等，工作運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。

（4）排氣管冒白煙或藍(lán)煙，或兩種顏色的煙都有。

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量增加，耗油率提高。

（6）冷卻水的溫度和潤滑機(jī)油的溫度偏高，氣缸蓋、排氣管等零部件的溫度過熱。

由于其它故障有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)上述的某一個(gè)或某幾個(gè)征兆，所以給故障的判斷造成了一定的難度。目前在實(shí)際生產(chǎn)中，普遍采用使用氣缸壓力表測(cè)定氣缸壓力的方法來檢查判斷壓縮系的技術(shù)狀態(tài)好壞，就是利用在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮終了時(shí)所測(cè)得的最大壓力來準(zhǔn)確可靠地掌握壓縮系的技術(shù)狀態(tài)，對(duì)分析判斷故障十分有利，同時(shí)對(duì)加強(qiáng)壓縮系的維護(hù)保養(yǎng)和做好維修計(jì)劃提供可靠的依據(jù)。

5 造成壓縮系漏氣的部位及檢查方法

5.1 壓縮系漏氣的部位

（1）氣缸套與活塞之間漏氣、活塞環(huán)漏氣。

（2）進(jìn)、排氣門與氣門座之間漏氣。

（3）氣缸墊漏氣。

（4）噴油嘴安裝孔漏氣。

（5）由于氣環(huán)邊間隙過大，扭曲環(huán)或錐形環(huán)裝反、油環(huán)磨損、氣缸套與活塞間隙過大以及油底殼機(jī)油加入量過多等因素，致使機(jī)油大量竄入燃燒室而燃燒，使活塞環(huán)特別是第一道環(huán)嚴(yán)重積碳而膠結(jié)在環(huán)槽中，失去了彈性，致使密封性大大減弱而向氣缸下部竄氣。

（6）由于發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于高溫狀態(tài)下工作，使活塞環(huán)的彈性減弱或消失，因活塞環(huán)安裝不正確或在工作中因刮擦等原因使活塞環(huán)出現(xiàn)自身轉(zhuǎn)動(dòng)，造成相鄰的兩環(huán)或多環(huán)出現(xiàn)端口重合，致使密封不嚴(yán)而嚴(yán)重向曲軸箱漏氣。

5.2 壓縮系漏氣部位的檢查方法

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在50 ℃以上時(shí)，不減壓搖轉(zhuǎn)曲軸，感到各缸壓縮力不等，壓縮力較小的缸把曲軸搖轉(zhuǎn)到單缸壓縮行程一半時(shí)停留20 s左右，當(dāng)再搖轉(zhuǎn)曲軸時(shí)，感到后半個(gè)壓縮行程無壓縮力或很小，此時(shí)可判斷該缸漏氣。

在搖轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)某缸處于壓縮行程時(shí)，傾聽發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加油口處，若聽到有氣體的吹噓聲，就在該缸噴油器安裝孔處注入少量機(jī)油，再搖轉(zhuǎn)曲軸時(shí)，傾聽氣體的吹噓聲明顯減弱或消失，氣缸內(nèi)的壓力明顯增高，則說明漏氣部位發(fā)生在該氣缸套與活塞之間或活塞環(huán)漏氣。當(dāng)漏氣嚴(yán)重時(shí)，可在曲軸箱通氣孔處感覺到有明顯的氣體冒出。若在排氣管口或進(jìn)氣歧管處聽到有清晰的“呲呲”漏氣聲，說明該缸氣門與氣門座之間漏氣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，從排氣管口或進(jìn)氣歧管處分別聽到有明顯的漏氣聲音。

噴油嘴安裝孔、氣缸墊邊緣等表面處漏氣可直接觀察到，漏氣較輕時(shí)有細(xì)小氣泡冒出，嚴(yán)重時(shí)有較大的氣泡并伴隨有呲氣的聲音。

6 氣缸套、活塞及活塞環(huán)的磨損

6.1 磨損規(guī)律

氣缸套與活塞及活塞環(huán)在工作中處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，因而必不可免地會(huì)出現(xiàn)正常的磨損，其規(guī)律為：

氣缸套的磨損是上大下小，呈現(xiàn)錐形，且在垂直于活塞銷的方向大，沿著活塞銷的方向小，從氣缸套的上方向下看體現(xiàn)為橢圓形。

活塞的磨損是裙部大、身部小，裙部在垂直于活塞銷的方向大，沿著活塞銷的方向小，還有就是上邊第一道活塞環(huán)槽很容易磨損。

活塞環(huán)的磨損發(fā)生在圓周外側(cè)表面和上下端面，其中第一道氣環(huán)磨損最重，向下各環(huán)依次磨損漸輕。

6.2 后果

當(dāng)上述零部件出現(xiàn)磨損后，就會(huì)造成氣缸與活塞的間隙、活塞環(huán)的邊間隙和端間隙增大，因而使密封性變差，造成漏氣。

7 使用維修保養(yǎng)不當(dāng)造成的缸塞磨損

（1）由于拖拉機(jī)工作環(huán)境的空氣質(zhì)量污濁，進(jìn)氣中夾帶的塵土和機(jī)油中混入的雜質(zhì)進(jìn)入氣缸套與活塞及活塞環(huán)之間，隨活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成磨料磨損，所以當(dāng)空氣濾清器和機(jī)油濾清器的工作狀態(tài)不正常時(shí)，就會(huì)使上述零部件的磨損加劇。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)在水溫較低的狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)，燃燒混合氣體中的水蒸氣凝結(jié)成水滴，與其燃燒生成物作用而形成酸性物質(zhì)（如硫酸等），對(duì)上述零部件特別是氣缸壁產(chǎn)生腐蝕氧化作用，降低強(qiáng)度和耐磨性。

（3）活塞環(huán)折斷、活塞銷卡環(huán)和活塞銷竄出，就會(huì)刮傷氣缸壁。