發(fā)動機(jī)汽缸磨損原因及創(chuàng)新維修實(shí)踐總結(jié)

楊敏堅(jiān) 黃劍

摘 要：汽缸的狀態(tài)直接決定了發(fā)動機(jī)的性能，在汽車使用過程中，汽缸會因?yàn)槎喾N因素的影響而產(chǎn)生磨損問題，嚴(yán)重的磨損會直接影響汽車的動力性能及排放質(zhì)量。通過介紹汽缸磨損的危害，分析了磨損問題產(chǎn)生的原因，并說明了汽缸磨損的檢測方法與維修實(shí)例，總結(jié)了預(yù)防汽缸磨損的相關(guān)方案。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；汽缸；磨損；原因；維修

中圖分類號：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： The state of cylinder directly determines the performance of engine. In the process of automobile use， the cylinder will be worn because of many factors. Serious wear will directly affect the power performance and emission quality of automobile. By introducing the harm of cylinder wear， the causes of wear problems are analyzed， the detection methods and maintenance examples of cylinder wear are explained， and the relevant schemes for preventing cylinder wear are summarized.

Keywords： engine； cylinder； wear； cause； maintenance

發(fā)動機(jī)作為汽車的主要動力來源，在長期的使用中，很容易因?yàn)榕浜细敝g的反復(fù)摩擦而產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作性能的降低。發(fā)動機(jī)的汽缸組是由多個(gè)成對摩擦副組成的運(yùn)動體，其工作中要不停承受高溫、高壓及交變載荷的作用，在這種復(fù)雜多變的環(huán)境下，汽缸的磨損程度直接影響到了發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及使用壽命。因此，在發(fā)動機(jī)的檢查過程中，汽缸的磨損程度是決定發(fā)動機(jī)是否需要大修的重要標(biāo)準(zhǔn)，對發(fā)動機(jī)汽缸的合理化維修也是發(fā)動機(jī)使用性能的重要保證，分析、研究、總結(jié)發(fā)動機(jī)的汽缸磨損原理與修復(fù)技巧，對于延長發(fā)動機(jī)壽命和提高汽車使用的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

1 汽缸磨損的危害

當(dāng)汽缸出現(xiàn)相對嚴(yán)重的磨損，會引起汽缸壁與活塞的配合間隙變大，導(dǎo)致汽缸在傳動過程中的密封能力下降，從而出現(xiàn)動力性能下降和油耗增加的問題。同時(shí)，因?yàn)槟p導(dǎo)致了汽缸的密封能力降低，使汽油無法在汽缸中得到充分的燃燒，不充分的燃燒會導(dǎo)致一氧化碳及氮氧化物等有害物質(zhì)的排放量增加，導(dǎo)致汽車的排放性能降低[1]。

由于汽缸壁與活塞的配合間隙增大，可能會出現(xiàn)油氣混合氣透過間隙進(jìn)入發(fā)動機(jī)油底殼的現(xiàn)象，容易引發(fā)機(jī)油變質(zhì)，發(fā)動機(jī)潤滑質(zhì)量下降，多個(gè)部位的零件磨損情況加劇，嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的使用壽命。同理而言，潤滑所使用的機(jī)油也會通過汽缸壁與活塞間隙進(jìn)入到燃燒室中，引發(fā)發(fā)動機(jī)燒機(jī)油的問題，從而使汽缸內(nèi)的積碳增多，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的性能下降。

2 汽缸磨損的常見原因

2.1 工作條件引發(fā)的磨損

發(fā)動機(jī)在長期使用過程中，由于周邊環(huán)境和內(nèi)部條件的共同影響，會出現(xiàn)以下幾種形式產(chǎn)生磨損：

（1）潤滑條件不均衡引發(fā)的磨損。由于發(fā)動機(jī)汽缸結(jié)構(gòu)的限制，使得更靠近燃燒室的汽缸上部長期處于溫度高、潤滑質(zhì)量低的工作環(huán)境下，由于未蒸發(fā)的燃料和空氣共同稀釋了汽缸壁上的潤滑機(jī)油，容易使汽缸上部處于半干摩擦狀態(tài)，從而引發(fā)較為嚴(yán)重的磨損。

（2）受力不均恒引發(fā)的磨損。在活塞運(yùn)行時(shí)，由于汽缸由上至下所受的壓力逐漸下降，導(dǎo)致其對汽缸壁的擠壓力也逐漸降低，在汽缸上部，由于擠壓力過大，潤滑油膜很難形成，也就加劇了汽缸磨損不均衡的問題，使汽缸的磨損出現(xiàn)上重下輕的現(xiàn)象，汽缸徑向磨損規(guī)律如圖1所示[2]。

（3）表面腐蝕產(chǎn)生的磨損。混合氣體在汽缸內(nèi)燃燒后，會因?yàn)楫a(chǎn)生的水蒸氣和酸性物質(zhì)相溶而形成礦物酸，從而引發(fā)缸體表面的磨損。隨著汽缸的往復(fù)運(yùn)動，被腐蝕的汽缸表面逐漸被剝離，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的磨損問題。

（4）磨料磨損產(chǎn)生的影響。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部生成的或是外部吸入的雜質(zhì)，會以顆粒物的形式存在于潤滑系統(tǒng)中，在活塞與汽缸相對運(yùn)動的過程中，會因汽缸運(yùn)行速度的快慢而對汽缸壁造成不同程度的磨損，由于在汽缸中部時(shí)活塞的運(yùn)行速度最快，因此易導(dǎo)致汽缸中部的嚴(yán)重磨損。

2.2 駕駛習(xí)慣引發(fā)的磨損

（1）低溫運(yùn)轉(zhuǎn)引發(fā)的燃燒不良問題。發(fā)動機(jī)長期在怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)，由于溫度較低，容易造成汽油的燃燒不良，導(dǎo)致積碳的增多，由于積碳的存在，導(dǎo)致汽缸內(nèi)部潤滑不良，磨損問題加劇。

（2）機(jī)油質(zhì)量不合格或機(jī)油濾清器老化失效。使用不合格的機(jī)油，不僅難以達(dá)到規(guī)定的潤滑效果，還容易引起汽缸內(nèi)部的腐蝕。同時(shí)，若機(jī)油濾清器長期使用而得不到更換，很容易因機(jī)油濾清器的失效而無法對雜質(zhì)進(jìn)行有效的過濾，導(dǎo)致大量顆粒物同機(jī)油一同進(jìn)入汽缸，引起嚴(yán)重的磨損問題[3]。

（3）空氣濾清器失效引發(fā)的磨損。當(dāng)空氣濾清器因失效或老化而出現(xiàn)對空氣中的塵土和沙粒過濾失效時(shí)，會導(dǎo)致汽缸的磨損加快6～8倍之多，因此，應(yīng)注意對空氣濾清器的保養(yǎng)與更換。

2.3 其他問題引發(fā)的磨損

除上述問題外，在汽車維修保養(yǎng)過程中若出現(xiàn)汽缸套或曲軸連桿等配合零件安裝不到位，也可能因偏磨損或沖擊載荷過大而引起汽缸內(nèi)部的非正常磨損，此外發(fā)動機(jī)高溫或長時(shí)間超負(fù)荷工作，可能會導(dǎo)致汽缸表面出現(xiàn)拉傷的痕跡，如圖2所示，從而引發(fā)局部位置的間隙變大，影響發(fā)動機(jī)的使用性能。

3 發(fā)動機(jī)磨損的檢測方法

發(fā)動機(jī)汽缸磨損情況的測量，是維修工作的基礎(chǔ)保障，測量過程需按照標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)流程進(jìn)行，通常需要使用量缸表實(shí)現(xiàn)對缸徑的多點(diǎn)測量、圓度測量和圓柱度測量[4]。

3.1 缸徑測量

對于缸徑的測量通常在汽缸的軸向方向取上中下三個(gè)位置，上部位置的測量通常在活塞的上止點(diǎn)位置，在首道氣環(huán)所處的汽缸壁處，通常位于汽缸上端10 mm位置，當(dāng)量缸表與汽缸軸線垂直時(shí)，在同一高度的不同位置測量并記錄2組磨損情況，如圖3所示。汽缸中部的測量主要用來判斷是否存在磨料磨損問題，若經(jīng)上中下三位置對比，汽缸具有明顯的“腰鼓形”，則可能存在較明顯的三濾失效問題，應(yīng)認(rèn)真檢查并處理。汽缸下部的測量通常只做輔助參考，由于底部的磨損最為輕微，通常修復(fù)的必要性較小，對于底部的測量通常位于汽缸套下端以上10 mm位置。

3.2 圓度測量

在徑向截面內(nèi)，汽缸的磨損通常會出現(xiàn)不規(guī)則的橢圓形。這種情況根據(jù)使用條件的不同而不同，通常來說進(jìn)氣門對附近缸壁磨損最為嚴(yán)重。當(dāng)缸徑測量后確定了磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域，可取磨損嚴(yán)重的某一平面進(jìn)行圓度測量，測量磨損的最小位置，此時(shí)，量缸表指針極限位置與“0”位之差的一半即為汽缸的圓度偏差，汽缸的徑向磨損常見形式如圖4所示。

3.3 圓柱度測量

對于圓柱度的測量，通常以磨損最嚴(yán)重的一個(gè)汽缸為準(zhǔn)，汽缸的圓柱度偏差以量缸表進(jìn)行多位置測量中指針極限點(diǎn)與“0”位之差的一半為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算單位缸徑內(nèi)的偏差值判斷圓柱度。發(fā)動機(jī)汽缸的圓柱度偏差標(biāo)準(zhǔn)為每100 mm缸徑內(nèi)不超過0.20 mm，當(dāng)發(fā)動機(jī)汽缸的圓度偏差值超過0.05～0.06 mm時(shí)，必須對發(fā)動機(jī)汽缸進(jìn)行維修。

4 發(fā)動機(jī)汽缸的維修

4.1 燒機(jī)油問題的排查與修理

在汽車使用的過程中，會不同程度地存在燒機(jī)油的問題，只是在新車購置的初期，由于密封性能良好，機(jī)油的損耗量幾乎可以忽略不計(jì)。而在汽車使用較長時(shí)間后，可能會出現(xiàn)相對明顯的燒機(jī)油問題，這可能是活塞組或氣門組出現(xiàn)磨損而導(dǎo)致的，對于引發(fā)燒機(jī)油問題的故障原因排查，如圖5所示。

當(dāng)汽缸存在較明顯的燒機(jī)油問題時(shí)，應(yīng)按照圖5的流程逐一進(jìn)行排查，進(jìn)而確定導(dǎo)致燒機(jī)油故障的原因，再逐一進(jìn)行解決。

（1） 當(dāng)出現(xiàn)氣門密封失效問題時(shí)，首選應(yīng)將汽缸蓋拆下，檢查進(jìn)氣門背部是否產(chǎn)生濕潤的油垢，若存在油垢，則可確定是氣門密封失效，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換氣門油封，并檢查和更換導(dǎo)管。

（2）若汽缸壁或活塞裙產(chǎn)生拉傷問題，容易出現(xiàn)某個(gè)或幾個(gè)汽缸壓力偏低及竄氣故障，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換活塞和活塞環(huán)，并對汽缸壁進(jìn)行修復(fù)加工或更換汽缸套。

（3）活塞環(huán)間隙過大，出現(xiàn)活塞環(huán)與環(huán)槽的不匹配問題，常會伴隨著排氣冒黑煙或冒藍(lán)煙的現(xiàn)象，且隨著發(fā)動機(jī)溫度的升高而使問題變得更為嚴(yán)重，此時(shí)應(yīng)更換活塞及活塞環(huán)。

4.2 汽缸體的機(jī)械加工修復(fù)

發(fā)動機(jī)的汽缸在長期的使用中，很容易導(dǎo)致汽缸的上下平面失去原有的平面度基準(zhǔn)，在修復(fù)的過程中，不能單純以上下平面作為基準(zhǔn)進(jìn)行車削或磨削加工。在汽缸體修復(fù)過程中，為提升加工精確度，提升汽缸軸線與主軸承座孔的垂直度，應(yīng)合理的選擇定位基準(zhǔn)，通常情況下以汽缸體主軸承座孔中心線或汽缸體底平面作為基準(zhǔn)加工更為合理。

在進(jìn)行平面磨削修復(fù)時(shí)，應(yīng)將汽缸體垂直置于磨床平臺的兩塊墊鐵上，并保證墊鐵分別對第一道和最后一道軸承蓋的結(jié)合面進(jìn)行支承，使其貼合好并裝卡牢固之后才能開始磨削加工。修復(fù)過程中總磨削量應(yīng)嚴(yán)格控制，通常將磨削量控制在0.24～0.50 mm范圍內(nèi)，磨削量過大可能導(dǎo)致汽缸壓縮比的變化量過大。當(dāng)以汽缸體下平面作為鏜缸定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對汽缸的下平面進(jìn)行檢驗(yàn)和修整。當(dāng)下平面的變形量不大，則可通過鏟削對底面進(jìn)行修平。通過鏟刀將凸出部分去除，并在修平的過程中進(jìn)行多次檢查與多次加工，直到下平面的平面度達(dá)到加工基準(zhǔn)要求。若汽缸體的磨損較為輕微，可以在平面上涂抹研磨膏，并將汽缸蓋與汽缸體裝配后研磨修復(fù)。

4.3 拉缸故障的維修

拉缸故障主要是由于潤滑油膜失效導(dǎo)致金屬之間直接接觸摩擦產(chǎn)生的，潤滑油膜失效主要由兩方面原因組成，一是供油量不足，使油膜過薄，二是存在竄氣或局部壓力過大等問題，使原本形成的油膜產(chǎn)生破壞。此外散熱效果不佳和磨粒磨損也可能導(dǎo)致拉缸故障。

對于拉缸這一類的磨損問題，可嘗試使用金屬磨損自修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，首先將損壞的氣門和活塞環(huán)拆卸下來，并為發(fā)動機(jī)氣門處更換新的油封，將活塞環(huán)中的殘余積碳徹底清除。使用細(xì)砂紙對汽車發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁表層附著的各種雜質(zhì)進(jìn)行清除。將活塞調(diào)整到下止點(diǎn)，并使用自修復(fù)材料對汽缸表層進(jìn)行均勻涂抹。涂抹完成后將汽缸蓋裝回，然后由火花塞孔向汽缸內(nèi)部加入修復(fù)材料，當(dāng)修復(fù)材料添加完成后，關(guān)閉供油系統(tǒng)，啟動馬達(dá)，按照每隔10 s啟動0.5 s的方式進(jìn)行3～5組，汽缸內(nèi)的修復(fù)材料在強(qiáng)制潤滑的作用下，將修復(fù)粒子輸送到較為嚴(yán)重的局部磨損處，利用活塞作業(yè)受力不均勻的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)汽缸壁磨損處修復(fù)。

5 結(jié)束語

對汽缸磨損的修復(fù)技術(shù)和方法很多，專業(yè)技術(shù)人員通過合理的技術(shù)手段能夠?qū)崿F(xiàn)對汽缸的妥善修復(fù)，能有效避免更換新發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械資源的高效利用。但汽車駕駛?cè)藛T也應(yīng)注意養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣，按照廠家要求定期保養(yǎng)車輛，避免汽缸等機(jī)械零件的早期損壞，并使汽車發(fā)動機(jī)長期處于優(yōu)質(zhì)的狀態(tài)下工作。

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