柴油機汽缸磨損形式與檢測方法

郎禹菲

摘 要：對柴油機汽缸五種主要的磨損形式，以圖示的方法進行了分析，并講述了汽缸磨損的外部表現(xiàn)和檢測方法，以提醒使用者注意使用方法，減少汽缸磨損，提高柴油機使用性能。

關(guān)鍵詞：柴油機；汽缸磨損；檢測方法

中圖分類號：S218.5 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.12.048

柴油機在工作過程中，磨損是最常見的故障現(xiàn)象?；钊h(huán)與汽缸之間過度磨損，可導(dǎo)致缸內(nèi)壓力下降達不到工作壓力、機油被燃油稀釋、油膜變薄、活塞環(huán)與缸套之間形成邊界潤滑或干摩擦。汽缸嚴重磨損，會造成柴油機的動力性、經(jīng)濟性和可靠性下降，甚至影響柴油發(fā)動機的正常運行。汽缸磨損程度是決定發(fā)動機是否需要進行大修的主要依據(jù)，同時汽缸修理質(zhì)量對發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和可靠性都有很大的影響。

1 汽缸磨損的標志

（1）柴油機功率不足：當(dāng)汽缸壁磨損到一定程度后，使柴油機壓縮比降低，明顯感到動力不足。由于柴油機為后燃式發(fā)動機，汽缸壓力直接影響到燃燒過程，因此功率下降表現(xiàn)比汽油機更為明顯。同時可能還會發(fā)生啟動困難故障。

（2）柴油機排氣冒藍煙：汽缸壁間隙加大，可能會有機油竄入燃燒室中，在燃油燃燒過程中不能將其完全燃燒，不完全燃燒的機油由排氣管排出，表現(xiàn)為排氣冒藍煙；藍煙滲漏入曲軸箱中，打開曲軸箱通風(fēng)管，會有大量藍煙冒出。同時伴有機油量消耗過多和逐漸增多的現(xiàn)象。

（3）汽缸壓力降低：當(dāng)懷疑超常磨損時，可以拆下柴油機的噴油器，測量汽缸的壓縮壓力，可以測到汽缸壓力明顯降低。檢查噴油器端頭和噴油嘴也能看到燃燒室燒機油的表現(xiàn)。

2 汽缸套磨損形式

（1）正常磨損：活塞組件在汽缸中，由于在邊界潤滑條件下不斷地做往復(fù)運動，將會引起活塞環(huán)與汽缸套之間金屬的摩擦磨損。其磨損規(guī)律是上部磨損大，下部磨損小。而磨損量最大的是在活塞處于上止點時第一道活塞環(huán)附近，此處溫度較高，潤滑條件惡劣，因此磨損最大。但是活塞在下止點時第一道活塞環(huán)附近磨損也較為嚴重，其主要原因是此處活塞環(huán)運動速度為零，油膜潤滑的條件較差所致。汽缸套沿中心線方向的磨損規(guī)律如圖1所示，正常磨損的圖形如圖1a所示。

a.正常磨損圖形；b.空氣塵埃的磨料磨損圖形；c.機油中雜質(zhì)的磨料磨損圖形；d.空氣塵埃和機油雜質(zhì)的混合磨料磨損圖形；e.粘著磨損圖形；f.燃料腐蝕磨損圖形；g.冷卻水腐蝕磨損圖形

圖1 汽缸沿中心線方向的磨損規(guī)律圖

（2）磨料磨損：在柴油機工作中，由于空氣濾清器過臟或失常，使空氣中的大量塵埃被吸入汽缸，或者燃燒不良在汽缸套上部積碳嚴重，形成磨料，導(dǎo)致汽缸套上部磨料磨損嚴重。典型的吸入塵埃的磨料磨損規(guī)律及圖形如圖1b所示。機油中含有很多金屬屑等雜質(zhì)，可形成較多的磨料。因機油是靠飛濺從下向上進入汽缸內(nèi)潤滑的，加之金屬屑的重力作用，故汽缸套的下部磨料磨損最大，典型的機油含雜質(zhì)的磨料磨損如圖1c所示。吸入塵埃和機油含雜質(zhì)兩種磨料的混合磨料磨損圖形，為上述兩種情況磨損圖形的組合，如圖1d所示。

（3）粘著磨損：柴油機在運行中，活塞環(huán)與汽缸套之間，在燃氣的高溫高壓作用下，潤滑條件極差，潤滑油膜很容易被破壞，處于半干摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致金屬之間直接接觸，產(chǎn)生局部高溫。當(dāng)潤滑油膜不能及時恢復(fù)，溫度達到金屬材料的熔點時，兩者局部金屬就會相互擴散，熔合在一起發(fā)生粘著，造成粘著磨損，發(fā)展下去就會引起柴油機“拉缸”等嚴重故障。粘著磨損一般發(fā)生在汽缸套上部，以活塞在上止點第一道環(huán)附近的磨損量為最大，比正常磨損要大好幾倍，磨損的圖形如圖1e所示。

（4）腐蝕磨損：燃油中含有硫，燃燒后的燃燒產(chǎn)物中含有三氧化硫（S03）和二氧化硫（S02）。二氧化硫遇到燃氣中的水蒸氣時，便生成硫酸氣，當(dāng)硫酸氣達到露點，冷凝在缸壁上，致使汽缸套產(chǎn)生腐蝕磨損。隨著柴油機工作時間的延長，腐蝕作用不斷加劇。被腐蝕的汽缸表面形成較疏松的細小洞穴，腐蝕產(chǎn)物與機體金屬結(jié)合較弱，容易脫落。在壓縮沖程中，活塞環(huán)的機械作用使這些腐蝕產(chǎn)物與汽缸套機體金屬脫落，而成為磨料，加劇磨損。在活塞上止點第一道環(huán)處，其磨損量比正常磨損大1～2倍，而汽缸套中部腐蝕磨損則比正常磨損值大4～6倍，腐蝕磨損的圖形如圖1中的f和g所示。圖1g是腐蝕磨損的圖形，它主要是柴油機冷卻水溫度過低所致，是汽缸套最嚴重的磨損（與燃料腐蝕磨損相比）部位移向下部。

3 檢測方法

（1）檢查汽缸內(nèi)壁的磨亮情況。在活塞環(huán)移動的區(qū)域內(nèi)，有超過20%的嚴重磨亮部分，應(yīng)更換汽缸。嚴重磨亮是指磨損區(qū)域光亮度如鏡面一樣，看不到珩磨加工的痕跡。

（2）汽缸磨損檢測。利用內(nèi)徑表（內(nèi)徑千分表）和千分尺測量汽缸磨損量、圓度、圓柱度。在汽缸的上、中、下三個位置測量缸套內(nèi)徑，在每個測量部位互相成90°的兩個位置測量。上、中、下三個部位的確定，以第一道活塞環(huán)所在位置為準。當(dāng)活塞處于上止點時，第一道環(huán)附近為上部；第一道環(huán)行程的1/2處為中部；活塞在下止點時，第一道環(huán)附近為下部。測量后記錄結(jié)果，算出磨損量、圓度、圓柱度。汽缸的圓度和圓柱度，對于小型柴油機來說，一般不大于0.02～0.03 mm。如果汽缸磨損沒有超過使用限度，在沒有重新鏜磨前汽缸套不應(yīng)再次使用。

（3）汽缸法蘭處磨損檢查。檢查汽缸法蘭的外沿和底平面處是否有磨損?？捎萌庋壑苯佑^察上述區(qū)域是否有磨亮的小塊面積，如果看到機械加工的痕跡區(qū)域在長度上超過13 mm時，缸套必須更換。endprint