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浅谈发动机拉缸的原因及预防措施

  
评论: 更新日期:2014年03月01日

        2.3活塞敲缸异响
        所谓活塞敲缸异响,是指活塞侧面拍打气缸壁产生的异响。一般来讲,当活塞顶部产生轴向力的方向随着活塞从压缩冲程变为作功冲程时,就会产生活塞敲缸异响。换句话说就是每次当活塞经过上止点向下运动时,活塞都将被迫撞击缸壁,导致活塞敲缸故障发生。而活塞敲缸与否的决定因素在于活塞与缸壁之间的间隙,也就是我们通常所说的活塞间隙。至于活塞间隙对敲缸的具体影响,主要表现出以下特点:当活塞间隙过大时容易发生敲缸,之所以会出现这种现象,是由活塞的材质及其工作特性所决定的。它给人的直观表现是发动机冷态时,活塞间隙大敲击声较大,但随着发动机温度的升高,活塞间隙相应会变小,敲缸声也会随之减轻。  随着汽车技术的不断发展,为了降低发动机噪声及延长发动机的维修周期,发动机敲缸无疑成了人们必须要解决的问题。因此,为了减少发动机发生敲缸的机会,有些发动机采用了将活塞销中心与活塞中心线偏离少许的设计,使活塞推力方向在活塞受到燃烧压力时改变,以减轻活塞敲击缸壁压力,从而达到减少敲缸发生机会的目的。  
        2.4活塞异常的原因
        活塞选用不当在选配活塞时,如果选用的活塞硬度与气缸壁硬度配合不当,就容易引起拉缸事故的发生。特别是随着进口汽车数量不断增加,配件的需求量迅速增加,由于市场上的活塞配件不足,有时只能选用国产代用活塞。代用活塞与原车型发动机活塞相比,往往在精度和表面粗糙度上不符合原厂规定要求。如果活塞质软,热膨胀系数大,高温时强度差,当发动机在高速运转、机温升高、机油稀薄的情况下,活塞受力面的合金极易熔化而形成粘缸,最后发生拉缸。
        (1)发动机冷起动后活塞敲缸异响严重,热车后响声减轻。之所以出现这种现象,是由于活塞间隙过大或活塞变形所致。因为冷态下活塞间隙较大,敲缸异响自然严重一些,而当发动机温度升高后,活塞会产生膨胀,从而使得活塞间隙变小,敲缸异响声当然也就随之减轻。  
        (2).发动机冷车时基本正常,热车加速时敲缸  提到这种故障,可能有人会觉得与第一种活塞敲缸异响有些矛盾,其实仔细分析一下就清楚了。我们知道,随着发动机温度的升高,混合气燃烧速度也会相应加快。如果点火时间过早,气缸燃烧压力最高点将会提前,敲击气缸壁的力增加出现敲缸异响。对于此类故障的检查内容及方法如下。  1).查所用燃油标号,低标号汽油易产生爆燃。  2).检查发动机温度。如果发动机温度过高,燃烧室内燃烧速度和燃烧压力都将上升,从而造成爆燃现象的发生。 3).检查点火正时,过早的点火时间会使燃烧压力点提前,造成敲缸。对于电子控制点火系统,应重点检查控制点火正时的相关信号,如节气门位置传感器、进气压力传感器、爆震传感器、空气流量传感器及水温传感器等,同时还应用正时灯和电脑检测仪检查点火正时角度。这里我们重点强调一下对爆震传感器信号的检查。众所周知,装有爆震传感器的发动机,在加速时,爆震传感器要根据爆燃情况将及时传送爆震信号给发动机电脑,电脑将依据爆震信号,进行相应的点火正时调节。如果爆震传感器失效或没有及时将发动机爆震信号反馈给电脑,发动机点火时间就会超前,从而产生爆震异响。 4).检查发动机混合气空燃比,即排气中CO含量。因为,如果发动机混合气过浓,在同样工况下,点火时间会相对过早,混合气在气缸中燃烧速度加快,气缸燃烧室压力上升过快,也会产生爆震异响。这种情况下应着重检查氧传感器、空气流量计、进气压力传感器及油压调节器。 5).检查发动机负极接地线连接是否良好。有些型号的发动机爆震传感器及氧传感器是靠外壳接地,当发动机接地线接地不良时,这2个信号不能正常地传送,也会造成发动机爆震异响。
        2.5活塞装配间隙过小
        活塞与气缸的装配间隙有严格规定,间隙大,冷车时会“敲缸”,同时可能造成窜气、烧机油等现象;间隙小,热车时可能会“拉缸”。因此装配活塞时应严格控制其配缸间隙。不同的车型有不同的间隙要求,如富康轿车发动机气缸套与活塞的配合间隙为0.08~0.10mm,切诺基轿车为0.023~0.043 mm,而上海桑塔纳轿车为0.03~0.08 mm。检测配缸间隙时,可将不装活塞环的活塞倒置在气缸内,用规定厚度、长度、宽度的塞尺夹在活塞的长轴与缸壁之间,然后用弹簧秤将塞尺向上缓缓拉起,拉力应符合规定。
        活塞环的开口间隙太小活塞环在气缸内受到高温影响会膨胀,而环的膨胀受气缸限制不能自由伸展,只有向活塞环的开口间隙处伸展。如果活塞环的开口间隙太小,便会发生轧环或断环的现象,最后形成拉缸。不同车型发动机活塞环端隙技术要求不一样,上海桑塔纳轿车发动机活塞环的端隙一般为0.30~0.45 mm,而北京切诺基汽车发动机活塞环端隙为0.25~0.65 mm。装配活塞环时要注意检查其端隙是否符合技术要求。检查活塞环端隙的工艺要求是:将被检查的活塞环放入气缸中,用活塞顶部将活塞环顶人气缸内,使活塞环的平面与缸口平面平行,然后用厚薄规测量环的端隙。检查时应注意在活塞行程内最小缸径处测量,不能在磨损最严重的上部测量,否则活塞环有可能在行至最小位置时因端隙过小或端隙消失而卡死;也不能在活塞行程区域以外测量,否则会使活塞环端隙在工作时过大,造成气缸漏气。从一些发动机拉缸的实际情况看,环的端隙过小是造成拉缸的不可忽视的原因。
        活塞销与活塞装配过盈量过大活塞销与活塞装配过盈量过大,会使活塞变形。由于活塞在销座孔方向受到压力,造成与销座孔平行的活塞裙部尺寸缩小,与销座孔垂直方向的裙部尺寸胀大,致使活塞受热后无膨胀余地,卡死在气缸内。如果活塞销与销座孔的配合间隙过大,会使其在配合时松旷,继而会出现敲击声。因此,装配活塞销时应检查其配合间隙,方法是:用测微器和内径量表测量连杆衬套和活塞销座孔的内径及活塞销外径,用衬套及座孔内径尺寸减去活塞销外径尺寸,即为配合间隙。活塞销与销座孔的配合要求:在常温下应有微量过盈,一般为0.002 5~0.007 5 mm,当活塞处于75℃~85℃时,又有微量间隙,约为0.005~0.008 mm。
        活塞销卡环漏装或弹力不足漏装活塞销卡环的作用是卡住活塞销,防止活塞销轴向窜动。若装配时忘记装此卡环,则工作中活塞销就会因轴向位移而刮伤气缸壁,形成拉缸。另外,如果活塞销卡环失去弹力后继续使用,卡环就不能靠其弹力紧紧贴合在卡环槽内,容易脱落,最终导致活塞销损伤气缸套而拉缸。
        2.3修理装配错误
        修理装配错误时,漏装活塞销卡环或未完全装入槽内,发动机在工作时活塞销窜出刮伤缸套造成拉缸。安装时清洁工作差,把金属屑或硬物碎粒带进缸里,也会引起拉缸。另外,活塞环装错、装反、漏装均可造成拉缸。活塞环有油环和气环之分,油环主要是用来刮油,并使润滑油均匀分布在缸套内表面上,改善缸套润滑条件。气环主要是保证活塞与缸套的密封,气环一般又设置一、二、三道。根据工作条件以及承受压力的不同,各道气环在材料选用和结构设计方面有所不同,如果把活塞环装错、装反或漏装,均有可能造成密封不严或是没有刮油作用,使缸套内表面润滑条件恶化,造成缺油引起拉缸。
        机油压力过低机油量不足或主油道压力过低,均可能造成机件表面失油、润滑油膜中断,造成各部位严重磨损,发生拉缸、烧瓦等严重事件。引起机油压力过低的2个主要原因:一是发动机修理时一些线毛粘附在零件上,工作中被机油冲洗下来后吸附在滤清器的滤网上;二是机油滤清器在更换密封垫时,粗心大意将油道孔堵住。在行车中要经常观察机油压力表或机油压力指示灯,如果发现比规定的压力低,特别是压力突然急剧下降,要及时停车,妥善处理后再行驶。
        驾驶员操作不当发动机在过低温度下起动,易导致拉缸事故。通常发动机冷起动后不应猛轰油门,发动机起动时,至少需经15~30 s才能在润滑系中形成油流和油压,但在大油门下起动,2s便可达到最高转速。这就意味着摩擦表面将有一段时间处于无润滑的状态,如以很高的速度和负荷运转,极易引起拉缸和烧瓦。为了避免在起动时拉缸烧瓦,节气门应处于怠速位置起动。至少在起动30 s后发动机转速才允许超过1 000 r/min。一个素质良好的优秀驾驶员在驾驶操作过程中,经常采用冷摇慢转、预热升温、轻踏缓抬、均匀中速、平稳行驶、及时换挡、正确滑行、控制温度等一系列正确合理的操作方法。
       
        三 :防止发动机拉缸的措施
        1:司机操作必须严格遵守操作规程
        (1).起动前,必须按规定检查润滑油,冷却水是否符合规定,不足时需补足,检查判断润滑油是否变质,润滑油呈乳白色一般是进水所致,润滑油变稀且有柴油味说明进了柴油,润滑油变质应查明原因,排除后更换润滑油。
        (2).要严格执行保养制度,按期进行例保、一级保养和二级保养。 不超负荷作业。起动后不猛加油门,尤其在寒冷的冬季,需经低速运转几分钟后再起步运行。
        (3). 遇有异常情况,如机油压力低,水温高,有异常响声等,应及时排除,坚持不带病作业。
        2:在修理装配方面,必须严格遵守技术标准和工艺要求
        (1).对换新用的零配件必须逐个进行检测,把不符合标准的零配件剔除出去,不能认为新产品就是合格的产品。 安装缸套时,缸套要放平,压力要作用在缸套正中,且慢慢加压,勿用冲击力。安装完后进行检测,检测缸套与活塞装配间隙是否符合规定的标准间隙。同样,检测活塞环与槽的边隙、背隙、活塞环的端隙以及活塞销与活座孔的装配间隙是否符合规范要求,检查活塞环是否有裂缝以及环的弹力是否符合要求,装好环后能自由活动,不得有卡滞现象。 
        (2).活塞环三隙(端隙、背隙、侧隙)的检查是组装活塞连杆组的一个重点,特别是端隙大小尤为重要,稍有不慎就可能造成拉缸,环端隙的检查要按工艺要求进行,检查活塞环端隙的工艺要求是:将环放入缸套中,用活塞顶部将活塞环顶入缸套里,把环顶到在活塞行程内最小直径处测量,这样测量的数据才准确。
            (3).认真检查活塞、连杆与曲轴安装位置偏差情况、要求校正到符合技术规范标准。
        (4).在市场上购买的活塞,难辨优劣,在装配前最好进行消除应力处理,即将活塞放在60-80度的机油中加温6小时,以消除应力,使活塞稳定后再装配使用。
        (5).活塞环时各道环必须装准位置,不能装错、装反、漏装,注意方向性,扭曲环内圆切口朝上,外圆切口朝下,有标记的一面朝上,同时,在装入缸套时必须清洁和加一定的润滑油,各道环口应按规定错开,第一道环开口与曲轴轴线成45度,余下各道的开口按90度、180度一一错开。或按照使用说明书的要求,正确选配活塞裙部与气缸套之间的间隙、活塞环的开口间隙。同时要保证气缸套的尺寸精度
        (6). 对新的和大修后的发动机,一定要先经过磨合,即在保持良好润滑的条件下,按照转速从低到高,负荷由小到大的原则,认真按磨合规范操作,磨合时间为15小时左右,同时应注意响声、机油压力、水温等情况,在确定无异常后才能投入正式的负荷运转。
        (7)保持冷却水正常工作温度,避免发动机过热。冬季发动机启动前应采取预热措施。
        合理操作使用发动机,不要超负荷作业,不要乱轰油门。
        (8)维护好润滑系统,机油选用符合要求,防止机械杂质和积炭混入机油内而加剧气缸磨损。
         结束语
        本论文的价值主要体现在现实生活中的防止发动机拉缸的措施:活塞的异常,发动机的异常以及驾驶人员应注意哪些问题。只要我们掌握造成拉缸的原因,科学地管理和正确使用,严格遵守操作规程,落实预防措施,就一定能减少甚至避免拉缸的发生。在这个交通繁忙的时代,能意识到爱车的问题,多多注意车子的保养,对自身也节省了一笔不菲的开销,更重要的是对自己的人身安全负责。
         参考文献:
        [1] 工程机械修理学.                         北京:人民交通出版社,1986.6.
        [2].内燃机磨损可靠性技术                    北京:人民交通出版社,1992.6
       
       

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