浅谈发动机拉缸的原因及预防措施

汽车维修技师 专业论文 课课 题题 浅谈对汽车发动机拉缸的研究浅谈对汽车发动机拉缸的研究 工作单位 工作单位 临沂阳光汽贸公司临沂阳光汽贸公司 撰写人撰写人 杜念坤 杜念坤 提交日期 提交日期 2012 10 28 浅谈对汽车发动机拉缸的研究浅谈对汽车发动机拉缸的研究 摘要摘要 发动机拉缸是一种常见的现象 由此酿成的事故也不少 因此研究发动机拉缸的意义也 非常重大 了解水温过高 润滑系工作不良与燃油供给系工作不良的危害与成因 重视发动 机的检查 使我们避免发动机事故 提高汽车使用寿命的根本 简述发动机拉缸的机理 分析造成发动机拉缸的原因 并提出了防止拉缸的措施 发动机在 工作过程中常常遇到发动机拉缸现象 所谓拉缸 就是发动机的活塞环或活塞与缸套的工作 表面出现拉伤 拉毛 拉成沟槽的现象 拉缸具有相当的危害 拉缸时缸套的的磨损率很高 关键词 发动机 拉缸 预防措施关键词 发动机 拉缸 预防措施 引言引言 汽车拉缸是指活塞 活塞环与气缸套表面由于高温而 熔接 拉伤 即活塞不与气缸 套之间由于油膜中断产生干磨擦 炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着 并将附近的金 属质点扯断 产生拉缸的最根本的原因是油膜中断 根据气体密封的要求 活塞环与气缸套 之间的间隙应尽可能小 这就使它们的润滑条件十分不利 缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的弹力 工作温度 滑动速度 油膜分布 零件的质 量及磨合情况等 当由于接触表面超负荷 使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触 而剧烈磨擦 产生大量的磨擦热 使工作表面的温度急剧上升 其后果是两个磨擦表面熔接 粘附而造成拉伤 因此 掌握拉缸形成的机理 认真分析造成拉缸的原因 研究预防措施 对避免拉缸的产生具有重要的指导意义 一 发动机拉缸的机理一 发动机拉缸的机理 发动机拉缸 是指在活塞环的运动范围内气缸内壁出现明显的纵向机械划痕和刮伤 严 重时发生活塞脱顶或 胀缸 事故 拉缸是发动机的一种重大事故 应引起驾驶和维修人员 的高度重视 拉缸的磨损机理 发动机拉缸的机理 直观地说是由于两个摩擦表面之间没有油膜存在 而产生的一种局部金属熔着现象 这种形式的金属表面损坏是粘着磨损 气缸壁 活塞和活 塞环的表面都具有一定的硬度和表面粗糙度 三者在一定温度条件下相互配合工作 机油起 着润滑 减摩 冷却 清洗和密封的作用 若由于某种原因 活塞与缸壁之间的润滑油膜受 到局部破坏 气缸与活塞组在润滑不良的情况下滑动时 两者有微小部分金属面直接接触 两种金属由原来的液体摩擦变成固体问的干摩擦或半干摩擦 产生局部高温 导致接触点处 发生组织变化 软化 甚至熔融 撕脱 逐步扩展造成粘着磨损 如果油膜能及时恢复 可 起到清洗和冷却作用 温度下降 微小熔着部分脱落而不会扩展 如果油膜恢复迟缓 熔着 扩展将导致大范围异常磨损 缸壁 活塞 活塞环快速受到严重损伤 在缸壁表面上呈现熔 融流动状态 显出不均匀 不规则边缘的沟痕和皱褶 就会形成拉缸 产生拉缸的最根本的原因是油膜中断 根据气体密封的要求 活塞环与气缸套之间的间 隙应尽可能小 这就使它们的润滑条件十分不利 缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的 弹力 工作温度 滑动速度 油膜分布 零件的质量及磨合情况等 当由于接触表面超负荷 使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦 产生大量的磨擦热 使工作表 面的温度急剧上升 其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤 因此 掌握拉缸形成的机 理 认真分析造成拉缸的原因 研究预防措施 对避免拉缸的产生具有重要的指导意义 二 二 发动机拉缸的原因发动机拉缸的原因 1 1 发动机异常发动机异常 1 1 超负荷 新机械或刚大修出厂的机械都存在一个合理的磨合期 磨合期内不能全速运转 转速不 应大于标定转速的 80 由于在磨合阶段 各配合面最有利的工作表面和润滑油膜还未形成 在这个阶段就以大负荷工作 将造成过热 局部产生高温熔蚀粘附 形成拉缸 严重超载如果车辆超载行驶 就要求发动机输出功率增大 节气门开度增大 气缸内平 均指示压力增加 易引起水温 油温升高 机油粘度下降 气缸壁上的油膜因缸壁温度的升 高和机油的变稀而受到破坏 从而加剧气缸的磨损 因此汽车应避免超载行驶 以免发生拉 缸事故 1 2 活塞与缸套配合间隙过小 从密封角度来讲 活塞与缸套配合间隙越小越好 但如果太小 发动机工作时 产生的 高温使活塞 活塞环 缸套受热膨胀 由于活塞的膨胀系数比活塞环 缸套的膨胀系数大 因此 活塞受热后的膨胀量比缸套膨胀量大 这样将破坏活塞与缸套之间的油膜 导致拉缸 1 3 发动机温度过高 由于发动机温度过高 使活塞膨胀量过大 消除配合间隙 造成拉缸 造成发动机温度 过高的原因主要有 1 冷却系漏水 缺水 气缸垫水道口冲坏或湿式缸套突出量不符合要求 以及湿式缸套水封圈老化或损坏都会 造成冷却水内泄漏 散热器遭腐蚀或破损 水管老化碰坏 水管接头松动 水泵水封损坏等 都会引起冷却水外泄漏 另外 气缸盖本身铸造有缺陷或使用不当产生裂纹也会造成漏水 从而引起发动机温度过高 2 长时间超负荷使用 发动机长时间超负荷使用 将使发动机产生大量的热能 冷却系统不能散去多余的热量 这样就维持不了发动机正常的工作温度 使发动机产生高温 3 节温器失效 无大循环 节温器的作用是控制水温在一定范围 在水温较低时 节温器关闭 水从节温器直接经 旁通管流回冷却水泵 不经过散热器 这就是冷却水的小循环过程 当水温升到一定程度时 节温器自动打开 水经过散热器循环 这就是冷却水的大循环 如果节温器失效 冷却水无 大循环 发动机工作产生多余的热量就不能通过散热器散发出去 使发动机温度过高 4 冷却水泵损坏 强制冷却水在发动机水套和散热器之间进行循环靠的是冷却水泵 冷却水泵损坏 冷却 水就不能循环 发动机产生产热量也就没法通过水循环散发到大气中去 从而引起发动机温 度过高 5 水道或散热器通风受堵 水道受阻必将造成循环水量减少 从而影响到散热量 散热器通风受堵 影响散热器的 有效散热面积 有效散热面积减少 散热能力就下降 这些原因都会使发动机的多余热量得 不到散发而造成发动机温度过高 6 喷油提前角过小或喷油量过大 喷油提前角过小 使燃烧推后 造成补充燃烧量增加 喷油量过大使燃烧产生的热量增 加 这两种情况都会使发动机温度过高 发动机工作时 冷却水的正常温度应保持在 80 90 左右 此时发动机可发出最大 功率 燃油消耗最经济 机件磨损也不大 如果冷却水的温度过高 发动机金属零件长时间 在高温作用下 强度 弹性和耐磨性会下降 同时高温使活塞热膨胀量超过限值 将配缸间 隙完全消除 造成活塞在气缸内卡死 此外 润滑油在高温下粘度变小 使气缸壁上不能形 成可靠油膜 使活塞环与气缸壁问形成干摩擦或半干摩擦而拉缸 造成发动机水温过高的主 要原因有 冷却系中水量不足 节温器工作失灵 散热器和水套内壁水垢过多 水泵泵水效 能欠佳等 1 4 机油不足 不按规定检查机油量 或在工作过程因机油管松动造成机油外漏 均可造成润滑油膜中 断 活塞与缸套表面失油 造成严重磨损 发生拉缸 烧连杆轴承等严重事故 特别是工作 过程因机油外漏 没有及时发现 将产生严重后果 造成活塞与缸套表面机油供油不足的原 因还有以下几个主要方面 1 润滑油路堵塞 当润滑系长期使用 没有定期进行清洗时 过多的杂质会堵塞油路或机油滤清器 使循 环油量不足 2 活塞环与活塞边缘刮油能力太强 刮油能力太强会把润滑油刮掉 造成润滑油不足 1 5 机油变质 发动机润滑油变质造成活塞与缸套之间的润滑条件恶化 磨损加快 引起拉缸 造成润 滑油变质的主要原因有 1 冷却水 燃油因泄漏进入下曲轴箱 2 尘埃过多混入下曲轴箱 3 润滑油使用不当 一般车用发动机热负荷大 温度高 工作条件苛刻 应按规定选用合适的润滑油 如果 不按规定要求选用润滑油或粘度不合适 将会导致发动机拉缸烧瓦 这是因为润滑油粘度过 大 其流动性差 特别是在低温起动时 不易快速到达摩擦表面 加速了发动机的磨损 润 滑油的粘度过小 易造成润滑油自摩擦面流失 不能形成可靠的油膜 也会加剧气缸的磨损 因此 要求润滑油的粘度选择要恰当 另外 在更换润滑油时 同时更换机油滤清器 否则 将直接影响和破坏油质 使润滑油的润滑效果降低 造成拉缸事故 2 2 活塞异常活塞异常 2 1 活塞销与活塞装配过紧 活塞销与活塞装配过紧 使活塞产生变形 形成反椭圆 改变了正常的标准间隙 形成 局部间隙过小破坏油膜 引起干磨擦过热拉缸 2 2 活塞环折断 活塞环折断卡死在环槽内 将使环失去弹性 加速缸套的磨损 引起拉缸 造成环折断 卡死的原因主要是环的开口间隙过小 活塞在缸套中偏斜 燃烧不良 使发动机经常处于爆 燃的状况下运行 爆燃的高压振动冲击力超过了环的材料的抗冲击强度 引起活塞环折断 其折断一般发生在第一道环 其次是第二道环 活塞环卡死是由于燃烧时生成的积炭 尤其 是窜机油或尘土 磨屑等堵塞在活塞环与环槽之间 使活塞环卡死在环槽中所致 此外 活塞 活塞环 缸套的质量及材料对拉缸也有一定的影响 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 三三 防止发动机拉缸的措施 防止发动机拉缸的措施 1 1 司机操作必须严格遵守操作规程 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 2 在修理装配方面 必须严格遵守技术标准和工艺要求 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