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淺析發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸和判斷經(jīng)驗(yàn)
發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，由此釀成的事故也不少。因此研究發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸意義重大，了解水溫過(guò)高、潤(rùn)滑系工作不良與燃油供給系工作不良的危害與成因，重視發(fā)動(dòng)機(jī)的檢查，是我們避免發(fā)動(dòng)機(jī)事故，提高汽車(chē)使用壽命的根本。發(fā)動(dòng)機(jī)有些故障，如汽車(chē)行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)突然被抱死或活塞嚴(yán)重?zé)g，究竟是由水溫過(guò)高引起，潤(rùn)滑系工作不良引起，還是燃油供給系工作不良引起，有時(shí)—下子不易界定清楚。
下面本人根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高、潤(rùn)滑系工作不良與燃油供給系工作不良形成拉缸的原因分析和判斷經(jīng)驗(yàn)。
一、問(wèn)題的提出
2003年2月某日，廣州港某交管總站主管汽車(chē)維修工作的管理人員拿著四套上海495柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及缸套零件來(lái)我校，要求我協(xié)助查找事故原因，分析事故責(zé)任，以便港口交管部門(mén)進(jìn)行調(diào)解仲裁。港口交管部門(mén)向我提供的情況：
1、該車(chē)在一次常規(guī)維護(hù)中，僅換了第一缸和第三缸的活塞環(huán)，沒(méi)過(guò)幾天便出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不如維護(hù)前，同時(shí)有耗機(jī)油現(xiàn)象。
2、駕駛員自報(bào)在使用中沒(méi)有缺油、缺水，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸不能負(fù)責(zé)；但中途曾發(fā)現(xiàn)汽車(chē)機(jī)油警告燈亮 ，并加過(guò)機(jī)油。
3、修理部門(mén)認(rèn)為修理中沒(méi)有鏜缸、換活塞和活塞銷(xiāo)，只進(jìn)行了更換活塞環(huán)的作業(yè)．不會(huì)影響氣缸與活塞間的配合間隙，至于拉缸，最可能的原因是活塞環(huán)的材質(zhì)有問(wèn)題；供應(yīng)活塞環(huán)的材料配件部門(mén)認(rèn)為。活塞環(huán)是從正宗廠(chǎng)家購(gòu)進(jìn)的活塞環(huán)，不存在品質(zhì)問(wèn)題；
4、除拉缸外，連桿與曲軸軸承沒(méi)有損傷。
對(duì)四套活塞與缸套初步檢查：氣缸活塞頂部嚴(yán)重?zé)g，第1、2道活塞環(huán)被卡死在活塞環(huán)槽內(nèi)，在氣缸的上止口處粘結(jié)有活塞燒蝕后的金屬殘余物，缸壁有嚴(yán)重的藍(lán)色拉缸拉痕，其余幾缸活塞、缸套未見(jiàn)異常。從上述跡象，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)是拉缸。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸原因分析
拉缸是指氣缸壁，活塞和活塞環(huán)三零件不正常粘熔痕跡，是對(duì)氣缸故障的總稱(chēng)。氣缸壁，活塞環(huán)及活塞的表面都有一定的硬度和表面粗糙度，三者在一定溫度條件下相互配合工作，機(jī)油起著潤(rùn)滑、減摩冷卻，清洗和密封的作用。若兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面由于滑動(dòng)部位的潤(rùn)滑油膜受到局部的破壞，就會(huì)出現(xiàn)故障，形成拉缸。發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的成因很多，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系的冷卻效能、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的數(shù)量與質(zhì)量、供給系的工作性能等，往往是造成發(fā)動(dòng)機(jī)致命損傷。為縮小分析范圍，我們主要從水溫過(guò)高、潤(rùn)滑系工作不良與燃油供給系工作不良入手，分析事故原因。根據(jù)司機(jī)提供中途曾發(fā)現(xiàn)汽車(chē)機(jī)油警告燈亮，并加過(guò)機(jī)油這一情況來(lái)看，似乎拉缸是由潤(rùn)滑系工作不良引起的。但種種跡象表明，這種理由不成立，為慎重起見(jiàn)，我們細(xì)致討論了發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高、潤(rùn)滑系工作不良與燃油供給系工作不良三個(gè)方面形成拉缸的原因。
1、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高的形成拉缸的原因分析
柴油機(jī)工作時(shí)，冷卻水的正常溫度應(yīng)保持在80℃~90℃，此時(shí)柴油機(jī)可發(fā)出最大功率，燃油消耗最經(jīng)濟(jì)，機(jī)件磨損也不大。如果冷卻水的溫度過(guò)高，柴油機(jī)的金屬零件在長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用下，強(qiáng)度、彈性和耐磨性會(huì)下降；同時(shí)，高溫使零件膨脹變形，嚴(yán)重地影響配合零件的正常間隙，甚至卡死。冷卻系水溫過(guò)高形成拉缸的主要原因有：
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)水量不足：冷卻系缺水，使冷卻水不能循環(huán)散熱，造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。冷卻系缺水的原因有兩種可能：一是冷卻水在正常消耗中沒(méi)有及時(shí)給予補(bǔ)充；二是冷卻水嚴(yán)重滲漏。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，冷卻水溫度應(yīng)在80℃~90℃之間，此時(shí)會(huì)有部分冷卻水被蒸發(fā)，若長(zhǎng)時(shí)間不作補(bǔ)充，一旦水泵泵不上水，就會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)因缺水而發(fā)生高溫。如果冷卻系密封性能遭受破壞，使冷卻水嚴(yán)重漏失，造成缺水高溫，如水泵水封處磨損過(guò)度、缸體出現(xiàn)裂紋。也能造成發(fā)動(dòng)機(jī)高溫。
（2）水循環(huán)不良（節(jié)溫器工作失靈）：節(jié)溫器是自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水的大小循環(huán)，使柴油機(jī)保持在最佳工作溫度范圍內(nèi)。495柴油機(jī)采用蠟式節(jié)溫器，安裝在氣缸蓋右前端出水口處的節(jié)溫器殼體內(nèi)。節(jié)溫器主閥開(kāi)啟溫度為76±2℃，全開(kāi)溫度為86℃，閥門(mén)升程為8毫米。當(dāng)柴油機(jī)走熱后，水溫達(dá)到76℃±2℃而大循環(huán)出水管無(wú)水流出時(shí)，說(shuō)明節(jié)溫器已發(fā)生故障，如果還處于小循環(huán)工作狀態(tài)的話(huà)，水溫會(huì)造成過(guò)高。
（3）風(fēng)量不足:風(fēng)扇傳動(dòng)帶過(guò)松或風(fēng)扇裂損，使皮帶打滑或斷裂,造成風(fēng)量不足而引起水溫過(guò)高；
（4）水質(zhì)差：冷卻水中若含有鈣、鎂和硫酸鹽，容易在冷卻系熱傳導(dǎo)的裝置表面上沉積成水垢，若氣缸水套內(nèi)壁上沉積的水垢過(guò)多，就會(huì)變成水套的隔熱層。此時(shí)，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速提高、溫度上升、負(fù)荷加重而需要迅速散熱時(shí)，水垢不但不能迅速傳熱，反而起到保溫的作用。因此，柴油機(jī)氣缸的熱量不能迅速傳遞到循環(huán)水中去，缸壁表面溫度便會(huì)急劇上升，潤(rùn)滑油在高溫下粘度下降使活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦系數(shù)增大，表面粗糙度受到破壞而拉缸。
2、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系工作不良形成拉缸的原因分析
柴油機(jī)工作時(shí)，潤(rùn)滑系統(tǒng)是讓活塞、活塞環(huán)與氣缸套、活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座、各軸與軸承、正時(shí)齒輪等部位形成油膜，實(shí)現(xiàn)液體摩擦，達(dá)到減小摩擦阻力、清洗接觸面、散熱冷卻、密封防腐等目的。如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)潤(rùn)滑系工作不良，加速機(jī)件表面得不到潤(rùn)滑，使機(jī)件處于高溫狀態(tài)而燒毀，燒了軸瓦抱了軸和形成拉缸等現(xiàn)象發(fā)生，因此，潤(rùn)滑油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，稍有不慎，會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
潤(rùn)滑系工作不良形成拉缸的主要原因有：
（1）機(jī)油油量不足
若機(jī)油油量不足，會(huì)使機(jī)油泵的泵油量減少而泵不上油，致使機(jī)油壓力下降，曲軸與軸承會(huì)失去正常的潤(rùn)滑條件；另外，缸套與活塞也因飛濺的機(jī)油減小而造成干摩擦而拉缸。
（2）機(jī)油變質(zhì)
由于高溫與氧化的作用，即使在正常情況下，機(jī)油也會(huì)生成氧化物或氧化聚合物；機(jī)油若含有酸性化合物，不但使機(jī)油顏色變黑，粘度下降，而且對(duì)零件摩擦表面具有腐蝕作用，使各零件得不到正常的潤(rùn)滑而加大機(jī)件磨損。
（3）機(jī)油粘度過(guò)低
油膜容易破壞，在高溫摩擦面上，不易形成足夠厚度的油膜，機(jī)件得不到正常的潤(rùn)滑會(huì)增大磨損；同時(shí)密封作用不好，易使氣缸漏氣，降低功率，還易使廢氣竄入曲軸箱，機(jī)油受到稀釋和污染。另外，加大了潤(rùn)滑油消耗量，粘度小的油密封不好，蒸發(fā)性又大，這樣就容易使氣缸壁上(特別是氣缸壁上部的高溫區(qū))的機(jī)油竄入燃燒室造成燒機(jī)油，不但增大了潤(rùn)滑油的耗量，還造成燃燒不完全，排氣冒黑煙的現(xiàn)象發(fā)生。
（4）機(jī)油油溫度過(guò)高
當(dāng)潤(rùn)滑油溫度高于正常工作溫度90℃以上時(shí)，潤(rùn)滑油溫度升高而變得過(guò)稀、機(jī)油壓力變低，使機(jī)油消耗加快，而且在機(jī)油上竄至燃燒室被燒掉的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量的積炭和膠狀混合物，竄入燃燒室的機(jī)油增多，使氣環(huán)的開(kāi)口處被膠結(jié)而張不開(kāi)，從而導(dǎo)致機(jī)油上竄更加劇烈，機(jī)油消耗得更快，由于積炭而使燃燒室的有效工作容積減�。徊裼蜋C(jī)各潤(rùn)滑部位油膜易被破壞，運(yùn)動(dòng)副表面將出現(xiàn)半干摩擦甚至干摩擦；由于氣缸的溫度太高，缸壁上的潤(rùn)滑油容易燒焦、積炭，促使零件磨損加快，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成拉缸、抱軸和燒瓦等事故。
3、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系工作不良形成拉缸的原因分析
柴油機(jī)燃料供給系的作用是根據(jù)柴油機(jī)的工況要求，燃料供給系應(yīng)能定時(shí)、定量、定壓地將柴油按一定的噴油規(guī)律噴入燃燒室且霧化質(zhì)量良好并使其與燃燒室內(nèi)的高溫、高壓空氣迅速而良好地混合，邊混合邊燃燒膨脹，并且及時(shí)的把燃燒后的廢氣排出。如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)燃料供給系工作不良，會(huì)不易熄火、工作粗暴、冒黑煙、機(jī)件過(guò)熱嚴(yán)重時(shí)形成拉缸等現(xiàn)象的發(fā)生。
（1）噴油泵工作不良形成拉缸的原因
1）供油時(shí)間過(guò)早：燃油幾乎在壓縮行程中全部噴入燃燒室，隨著活塞上行，當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度達(dá)到燃料的自燃溫度時(shí)，燃料幾乎同時(shí)發(fā)火燃燒，而部分燃油蒸氣被廢氣包圍著得不到氧氣，在排氣過(guò)程中遇到氧化而二次燃燒，過(guò)后燃燒容易使柴油機(jī)過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成拉缸等事故；
2）供油時(shí)間過(guò)遲：燃油燃燒作功時(shí)間縮短，燃料在著火前，活塞己開(kāi)始下行，又使氣缸內(nèi)的溫度和壓力下降，增加了著火延遲，燃燒在膨脹行程中進(jìn)行，排氣溫度增高，冷卻水熱損失增加，引起功率下降，同時(shí)引起柴油機(jī)過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成拉缸等事故；
3）供油量過(guò)大：噴油泵必須向噴油器供給相當(dāng)高壓力與燃油，以保證噴霧性能良好。如果噴油泵調(diào)節(jié)拉桿行程過(guò)大，會(huì)引起供油量過(guò)大而導(dǎo)致燃燒不完全，噴入氣缸的柴油無(wú)法充分燃燒，并總有一部分柴油滯留至氣缸的下一個(gè)壓縮行程,油耗增大，冒黑煙，燃燒室內(nèi)嚴(yán)重積炭，加速氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱和出現(xiàn)敲擊聲響。
（2）噴油器工作不良形成拉缸的原因
①?lài)娪推鲏毫^(guò)�。簢娪推鲏毫](méi)有調(diào)試好（低于標(biāo)準(zhǔn)的壓力9.8MPA—12MPA）、彈簧變軟或折斷、噴油器油嘴針閥卡死在不能停油的位置，噴的柴油無(wú)法霧化，噴油時(shí)間拖長(zhǎng)。這樣，噴入氣缸的柴油無(wú)法充分燃燒，從而產(chǎn)生粗暴敲缸聲并引起柴油機(jī)過(guò)熱。
②霧化不良：噴霧質(zhì)量表示燃料噴散霧化的程度，一般是指噴散的細(xì)度和噴散的均勻度，噴散得越細(xì)，越均勻，說(shuō)明噴霧質(zhì)量越好。如果噴油嘴軸針和噴孔的磨損則引起油流截面積不規(guī)則擴(kuò)大，導(dǎo)致噴油器的噴霧質(zhì)量變壞。噴霧中夾有多條未霧化的細(xì)油流，將使燃油噴入氣缸后不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完全燃燒，形成過(guò)多的積炭，使柴油機(jī)啟動(dòng)性、動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)都隨之惡化。
③噴霧錐角不對(duì)：噴霧錐角過(guò)小時(shí),由于燃油直接噴射到活塞頂面上，并仍保持液態(tài)流動(dòng)，這樣火焰擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)不活潑，火焰難以達(dá)到凹坑外面間隙區(qū)域，外圍的空氣利用率差，使性能下降；噴霧錐角過(guò)大時(shí)，油束噴到活塞頂隙部分，則凹坑里空氣又不能充分利用，從而造成溫度過(guò)高，所以應(yīng)該有合適的噴霧錐角（495柴油機(jī)為4°）。
三、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高、潤(rùn)滑系工作不良與燃油供給系不良形成拉缸的特點(diǎn)比較
為什么水溫過(guò)高會(huì)拉缸呢？這主要原因是活塞直接與高溫高壓氣體接觸，工作條件十分惡劣，冷卻高效能稍有變化，反應(yīng)十分明顯。2000多度的高溫，常常把活塞頭部燒熔；活塞的過(guò)度膨脹，潤(rùn)滑條件又變壞，是造成活塞拉缸的根本原因。
至于潤(rùn)滑系工作不良，發(fā)動(dòng)機(jī)一般有壓力潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑兩種潤(rùn)滑方式，一些要求潤(rùn)滑可靠性高的機(jī)件都采用壓力潤(rùn)滑，如曲軸軸承和連桿軸承等。另一些要求潤(rùn)滑可靠性不十分高的機(jī)件，如活塞與氣缸采用飛濺潤(rùn)滑的。一旦失油，首先先燒曲軸軸瓦和連桿軸瓦，再燒缸。
那么燃油供給系工作不良呢? 一般對(duì)曲軸軸承和連桿軸承沒(méi)有直接的影響,因?yàn)樗鼈冸x熱源遠(yuǎn),又受到機(jī)油的冷卻作用,實(shí)踐證明只要機(jī)油足夠, 燃油供給系工作不良不會(huì)引起燒瓦和燒軸的，而會(huì)造成工作粗暴、冒黑煙、機(jī)件過(guò)熱嚴(yán)重時(shí)形成常常把活塞頂部燒熔。
四、分析的結(jié)果與初步認(rèn)定的責(zé)任
從上述分析結(jié)合汽車(chē)“拉缸”和拆卸后的檢查，我的診斷是；
1、導(dǎo)致拉缸和氣缸壁上止口粘結(jié)物是活塞頂部燒蝕后產(chǎn)生的；
2、活塞頂部的燒蝕和缸壁有嚴(yán)重藍(lán)色拉缸拉痕是高溫造成的；
3、如活塞環(huán)材質(zhì)有問(wèn)題，不會(huì)導(dǎo)致活塞頂部燒蝕，更不會(huì)造成氣缸上止口處有金屬物粘結(jié)；
4、從其他氣缸活塞環(huán)與環(huán)槽的配合間隙，檢測(cè)出活塞環(huán)的開(kāi)口均勻錯(cuò)開(kāi)、側(cè)隙、開(kāi)口間隙、背隙、彈力等檢測(cè)數(shù)據(jù)均在原廠(chǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；
5、如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高形成拉缸的，4個(gè)氣缸均應(yīng)會(huì)不同程度地出現(xiàn)高溫，由于其他氣缸的氣缸壁無(wú)受高溫變色現(xiàn)象，所以第3缸活塞頂燒蝕不是缺冷卻液所致。
6、是否潤(rùn)滑系工作不良形成拉缸的，從曲軸主軸承、連桿軸承無(wú)拉傷及干磨和氣缸壁上加工網(wǎng)紋清晰可見(jiàn)分析，拉缸與潤(rùn)滑油無(wú)關(guān)；
7、噴油器沒(méi)有校驗(yàn)調(diào)試，導(dǎo)致噴油霧化不良，是造成燃油供給系工作不良產(chǎn)生高溫的主要原因。 我覺(jué)得一定要查找燃油供給系工作不良原因，為論證上述分析的正確性。
許多有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)人員和管理人員在現(xiàn)場(chǎng)觀看了對(duì)第3缸噴油器在噴油器試驗(yàn)臺(tái)上校試. 校試結(jié)果使大家一致同意第3缸噴油器是引起燃油供給系工作不良產(chǎn)生高溫的原因以使活塞頂部燒蝕導(dǎo)致拉缸的分析.柴油機(jī)在壓縮行程終了時(shí)由噴油器把來(lái)自高壓油泵的高壓柴油以霧狀噴入氣缸的。由于第三缸噴油器沒(méi)有調(diào)試好壓力，噴的柴油無(wú)法霧化，噴油時(shí)間拖長(zhǎng)。這樣，噴入氣缸的柴油無(wú)法充分燃燒，并總有一部分柴油滯留至氣缸的下一個(gè)壓縮行程，導(dǎo)致柴油和進(jìn)入氣缸的空氣一起壓縮，柴油的自燃溫度是200～300℃，此時(shí)氣缸內(nèi)的溫度高達(dá)400℃，柴油能夠自燃，活塞沒(méi)有達(dá)到上止點(diǎn)在工作行程中就發(fā)生了工作粗暴，造成了的溫度異常的高溫，融化了活塞頂部粘缸，同時(shí)活塞環(huán)高溫?zé)g卡死在活塞環(huán)槽上，造成拉傷缸壁，導(dǎo)致動(dòng)力下降和燒機(jī)油現(xiàn)象的產(chǎn)生。高溫拉缸他情況拉缸的不同之處在于氣缸高溫回火造成缸壁發(fā)藍(lán)色，與拆檢情況相一致。認(rèn)同維修操作者違章操作是故障發(fā)生的主因，事故責(zé)任應(yīng)由承修方承擔(dān)。
據(jù)后來(lái)了解，承修方承擔(dān)了事故責(zé)任。
（責(zé)任編輯：王囤）
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