汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障研究

武 震

(阜新高等?？茖W(xué)校，遼寧 阜新 123000)

1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的常見現(xiàn)象

發(fā)動(dòng)機(jī)“拉缸”表示活塞或活塞環(huán)接近或縮回汽缸壁空間。實(shí)際上，“拉缸”是活塞或活塞環(huán)與汽缸壁之間的局部熱粘附和磨損過程。當(dāng)活塞和汽缸壁之間的油膜被堵塞時(shí)，2個(gè)金屬表面直接接觸，保持汽車高速移動(dòng)。當(dāng)摩擦溫度升高以沖擊熔融金屬零件時(shí)，活塞或活塞環(huán)和汽缸壁會(huì)發(fā)生微熔。隨著活塞的移動(dòng)，雙面焊縫被拉入并折斷以形成“拉缸”故障。在維修發(fā)動(dòng)機(jī)之后，“拉缸”發(fā)動(dòng)機(jī)可以更好地工作。典型事件是：

1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“八”字形和“‖”形“拉缸”

在每個(gè)拉缸型缸壁上畫有2個(gè)沿“拉缸”兩側(cè)的活塞軸承壓力方向呈“八”或“‖”形狀的凹口。“八”字形出現(xiàn)在“‖”形的早期，很輕，因此發(fā)生故障的聲音不清晰，通常很難聽到。維修人員可以仔細(xì)聽聲音，并用聽診器或簡單的綁帶檢查發(fā)動(dòng)機(jī)，查找是否有零件損壞。

1.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)活塞裙部承壓面“拉缸”

“拉缸”在整個(gè)活塞裙部承壓面帶有“拉缸”標(biāo)記，在相應(yīng)的汽缸壁上具有相同的標(biāo)記，這是一個(gè)更嚴(yán)重的“拉缸”故障，由于出現(xiàn)了初始的“拉缸”故障，因此不會(huì)及時(shí)通知。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于非活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，“拉缸”將清晰地發(fā)出異常的“喀噠”聲，并且將連續(xù)發(fā)生包括發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障現(xiàn)象在內(nèi)的各種碰撞問題。

1.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“抱缸”和活塞斷頭

“抱缸”是最重要的“拉缸”故障，這表明活塞“卡在”汽缸中，并且活塞已損壞。此時(shí)，可以清楚地聽到汽缸敲擊聲和爆炸聲。同時(shí)，可以看到隨著水溫升高、液壓下降以及發(fā)動(dòng)機(jī)軸的振動(dòng)和加速度停止[1]。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的故障機(jī)理

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸表示在汽缸內(nèi)壁上的活塞環(huán)的工作范圍內(nèi)存在機(jī)械垂直刮擦和擦傷。在嚴(yán)重的情況下，故障是通過融合發(fā)生的，發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障的出現(xiàn)是困難的。拉缸故障是發(fā)動(dòng)機(jī)的大事故，主要原因是，在內(nèi)缸壁、活塞環(huán)和活塞之間很難形成油膜，這會(huì)導(dǎo)致潤滑不良，甚至干摩擦。

拉缸的故障原因很多，但根據(jù)事件分析和拉缸機(jī)理，通常是由于損壞活塞和汽缸周壁上的局部油膜引起的。摩擦力矩表面上釋放的熱量決定了它的相對(duì)速度、工作壓力和摩擦系數(shù)(摩擦力)的乘積。摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)升高環(huán)境溫度，并引起局部膨脹或撞擊等現(xiàn)象。如果在此階段可以實(shí)現(xiàn)潤滑和冷卻，則可以安裝新形成的膨脹組件，局部熱量繼續(xù)增加，并且熱量會(huì)導(dǎo)致氣缸隨時(shí)間消散。當(dāng)活塞加熱時(shí)，薄膜被完全破壞，并且當(dāng)溫度超過金屬裝置的臨界溫度時(shí)，在塊莖尖端的球體中形成的固體金屬顆粒會(huì)磨損，從而加速旋轉(zhuǎn)，然后劇烈分解。

拉缸可以分為輕拉缸和重拉缸。輕拉缸有條形，通常應(yīng)用于大約2mm深的條。圓柱形壁在靠近燃燒室10μm的較大空間上密集地標(biāo)記，僅局部應(yīng)力痕跡保留在活塞環(huán)的外表面上。重拉缸汽缸套工作面上會(huì)出現(xiàn)大面積的張力痕跡，從而使聲音非常清晰。在活塞裙的外側(cè)沒有足夠的寬敞空間，也沒有明顯的故障痕跡。在這種情況下，汽缸故障可能會(huì)導(dǎo)致汽車故障，并導(dǎo)致嚴(yán)重的事故[2]。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸故障的具體原因

3.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻不足導(dǎo)致溫度過高

發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸由于風(fēng)扇變形而變形，從而進(jìn)氣口變得非常小，影響了冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行。由于散熱器的主管太長或冷水回流管被堵塞會(huì)影響冷卻水的循環(huán)，并且無法散熱。在主溫度窗口中，僅少量的冷卻劑參與循環(huán)，并且由于水泵的冷卻故障，而不能排除強(qiáng)制冷卻回路，特別是汽缸套的外部供水。由于汽缸的形成，容易被加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)鋼表面的熱導(dǎo)率大大降低，特別是不缺少制冷劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如果在北方冬季使用防凍劑后，車輛的蒸發(fā)率將降至警告水平，請(qǐng)立即加滿蒸餾水，切勿使用自來水或河水。使用時(shí)，由于水道的污染而降低了冷卻能力，內(nèi)部溫度發(fā)動(dòng)機(jī)太高。如果溫度傳感器和溫度讀數(shù)顯示不正確，或者反應(yīng)變遲鈍，則有時(shí)溫度計(jì)上顯示的溫度與實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不匹配，操作員可以進(jìn)行檢查并進(jìn)行相應(yīng)處理，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫下工作。機(jī)油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)活塞冷卻噴嘴，如果冷卻或損壞了冷活塞噴嘴，則發(fā)動(dòng)機(jī)故障將是致命的。噴嘴的主要材料是增強(qiáng)壓強(qiáng)，從噴嘴噴出的油通常是高壓的。噴嘴會(huì)隨著時(shí)間的流逝而容易磨損，并且由于活塞拉缸端部的加熱而使活塞的頂部損壞或凹陷[3]。

3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑不良，磨擦生熱，溫度過高

由于潤滑劑不良和燃料噴射的霧化不足，發(fā)動(dòng)機(jī)是有缺陷的。燃油無法在汽缸中燃燒，可能通過汽缸壁進(jìn)入油箱，從而釋放出機(jī)油，并降低潤滑效果，導(dǎo)致拉缸故障。配備發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)料泵時(shí)，密封安裝在泵軸正時(shí)齒輪上，并且隨著老化而保持性能。柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的小型活塞泵掉落，柴油可以及時(shí)流入機(jī)油中，發(fā)動(dòng)機(jī)型外殼的下部也會(huì)過熱。如果潤滑系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械故障，機(jī)油不能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。如果壓力控制閥損壞，則機(jī)油泵將被密封并隔離。如果選擇了不良的潤滑劑，并且長時(shí)間未將其換成發(fā)動(dòng)機(jī)，則發(fā)動(dòng)機(jī)油會(huì)損壞。液壓不足，并且汽缸和活塞之間的潤滑減弱，這將導(dǎo)致摩擦和熱量增加。因此，發(fā)動(dòng)故障機(jī)看起來像拉缸故障，潤滑油鏈被阻塞或潤滑油系統(tǒng)太低而無法提供潤滑。

3.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)間隙方面原因

3.3.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與缸套配合間隙

汽缸和活塞之間的鑄造標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的定義。如果車輛在冷啟動(dòng)期間“加熱”，則表明間隙太大，導(dǎo)致機(jī)油著火并爆炸。隨著活塞級(jí)旋轉(zhuǎn)距離的增加，汽缸碰到活塞級(jí)和裙邊，汽缸內(nèi)的壓力增加，并顯示拉缸與氣密點(diǎn)的距離應(yīng)盡可能短，如果過短，則操作發(fā)動(dòng)機(jī)后汽缸內(nèi)的溫度會(huì)急劇升高，這將導(dǎo)致活塞環(huán)熱膨脹，引起拉缸故障。由于膨脹大于其它2個(gè)部分，因此在高溫下將變得大于活塞膨脹的汽缸套，汽缸套和活塞之間的油膜破裂，并顯示拉缸故障。

3.3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)間隙

在真空方面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)快速移動(dòng)，碳會(huì)大量積累，存放于活塞環(huán)上的間隙減小了活塞環(huán)的背面和側(cè)面之間的距離。通過在高溫下拉伸活塞來增加尺寸，減小了側(cè)面空間，并且限制了活塞環(huán)的移動(dòng)空間，這在活塞環(huán)上施加了更大的壓力，從而在汽缸和活塞環(huán)的內(nèi)壁之間產(chǎn)生了碰撞或摩擦。

4 減少汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障的措施

4.1 根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)異響進(jìn)行診斷

如果發(fā)動(dòng)機(jī)故障，通常會(huì)有奇怪的異響，會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部的中心聽到清晰的“喀噠”聲，這是活塞緊貼汽缸的基本聲音，類似于活塞銷松動(dòng)的聲音。當(dāng)汽車行駛時(shí)，噪音會(huì)變大，但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高，噪音會(huì)逐漸減小；如果增加油門，則音量會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的升高而增加；當(dāng)汽缸被打開以進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，異響就會(huì)消失。

4.2 駕駛員必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程

由于車輛長時(shí)間不啟動(dòng)，那么在駕駛之前，請(qǐng)根據(jù)相關(guān)說明檢查冷卻液是否足夠，如果冷卻液不足，則應(yīng)在此期間進(jìn)行觀察。啟動(dòng)汽車后，尤其是在北方寒冷天氣，不需要踩油門踏板即可充電，我們建議在出發(fā)前幾分鐘關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。如果水溫高而液壓壓力低，則發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)出奇怪的聲音，需要立即停止分離。在操作過程中，請(qǐng)注意面板的各種參數(shù)，并密切注意水溫和水壓是否異常，及時(shí)評(píng)估和解決問題。

4.3 根據(jù)排氣煙色進(jìn)行診斷

拉缸通常伴隨著排氣管中的藍(lán)煙和由于機(jī)油燃燒引起的異常機(jī)油消耗。要確定錯(cuò)誤，需要檢查液壓油、機(jī)油等的流量，以確保車輛正常行駛。如果排氣管的顏色是藍(lán)色的，聞起來像燃燒的機(jī)油，則排氣管發(fā)粘、濕滑，需要檢查諸如發(fā)動(dòng)機(jī)容量之類的條件，通?？梢哉_檢查出故障原因。

4.4 在修理裝配方面，必須嚴(yán)格遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求

新零件的更換應(yīng)按順序進(jìn)行，卸下不符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的零件。安裝圓柱形襯套時(shí)，需要保持圓柱形襯套水平，并向汽缸襯套的中心施加壓力，以緩慢增加壓力，而不會(huì)產(chǎn)生影響。安裝完成后，檢查汽缸和活塞是否在指定的標(biāo)準(zhǔn)距離內(nèi)，必須仔細(xì)檢查并校正連接活塞和曲軸活塞的安裝位置，以使其符合規(guī)格。因?yàn)槭袌錾腺徺I的品牌各有優(yōu)缺點(diǎn)，建議在安裝之前將其安全鎖定。在安裝前，釋放張力，穩(wěn)定活塞并在70°油中旋轉(zhuǎn)活塞6h，運(yùn)行測(cè)試。組裝完成后，插入溫度計(jì)，進(jìn)入測(cè)試時(shí)，應(yīng)先以低速然后以中速進(jìn)行，注意噪音、液壓壓力、水溫等，并確保沒有異常[4]。

4.5 根據(jù)水溫表進(jìn)行判斷

由于發(fā)動(dòng)機(jī)不能充分冷卻并且由于摩擦?xí)?dǎo)致溫度升高，因此通常會(huì)出現(xiàn)異常的工作臺(tái)堵塞跡象和冷水循環(huán)不良的跡象。為了確定原因，有必要集中精力進(jìn)行綜合分析，例如測(cè)量水溫、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和水箱內(nèi)的波紋。

5 結(jié)語

本文從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的常見現(xiàn)象、拉缸的故障機(jī)理、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸故障具體原因以及改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障的措施等方面對(duì)本課題進(jìn)行了研究。綜上所述，有必要調(diào)查形成拉缸故障的具體原因，實(shí)行科學(xué)管理，正確使用發(fā)動(dòng)機(jī)，并遵循適當(dāng)?shù)墓ぷ鞑襟E，以最大程度地減少或避免汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸故障的發(fā)生，必須采取有效的預(yù)防措施，以確保可以持續(xù)使用車輛。