汽車發動機拉缸的故障分析和預防措施

所謂發動機拉缸，就是指汽缸壁內表面出現微觀的金屬粘附、剝落、熔移、撕裂、活塞或活塞環把缸壁拉毛或拉成溝槽。

發動機汽缸在正常情況下使用，應是逐漸磨損的。往復式壓縮機或內燃機的曲軸和連桿軸頸等運動部件將潤滑油飛濺出來，落到汽缸壁上。由于活塞和活塞環的“泵油”作用，使活塞環、活塞及缸套表面形成一層極薄的油膜。這層油膜一方面可使運動部件之間的摩擦系數降低，另一方面可使相對運動的零件間建立起流體壓力，以支承活塞環和活塞。如果油膜形成良好，便可以保證發動機正常運轉和減少磨損，否則會產生拉缸現象。

一、汽車發動機拉缸的故障機理

汽車發動機拉缸指汽缸內壁在活塞環的運動范圍內出現明顯的縱向機械劃痕和刮傷，嚴重時發生熔著性磨損，造成發動機啟動困難或者自行熄火的故障。拉缸是發動機的一種重大事故。拉缸的根本原因是汽缸內壁與活塞環，活塞之間難以形成油膜，從而造成潤滑不良，甚至出現干摩擦的現象。

引起拉缸的原因比較多，但從拉缸的現象和機理分析，通常是由于活塞與汽缸壁局部區域的油膜破壞所造成的。摩擦副表面產生的熱量與其相對運動速度、作用壓力和摩擦系數的乘積(摩擦力)有關。摩擦產生的熱量使局部區域溫度升高，導致局部點狀膨脹凸起。若這時能及時得到潤滑與冷卻，就能將剛出現膨脹凸起的部分磨合掉;此時若不能得到良好的潤滑與冷卻，摩擦熱會繼續增長，熱量又不能及時傳出，會造成汽缸與活塞過熱，油膜完全破壞，使溫度上升到高于金屬粘附的臨界溫度時，凸起由點狀發展成塊狀，硬質金屬顆粒磨落成為磨料，加劇磨損的惡性循環，最終導致拉缸故障的發生。

拉缸可分為輕度拉缸和嚴重拉缸。輕度拉缸時，通常在汽缸壁上有幾條深約10μm左右的條狀貫通拉傷痕跡，在燃燒室附近有較大面積的拉傷痕跡，活塞環外表面只有局部拉傷條紋，在活塞裙部外表面無拉傷痕跡。嚴重拉缸時，在缸套工作表面會出現較大面積的拉傷痕跡，有非常明顯的手觸感，在活塞裙外表面有嚴重的較大面積的拉傷，甚至有明顯的咬合痕跡，在這種情況下，很有可能發生抱缸故障，造成嚴重事故。

二、汽車發動機拉缸的故障分析

產生拉缸的根本原因是汽缸內壁與活塞環、活塞之間難以形成油膜，從而造成潤滑不良，甚至出現干磨擦的現象。引起這種狀況的具體原因有多種，歸結起來大致有以下三個方面。

1.汽缸套方面的原因

(1)汽缸套的圓度、圓柱度公差超出允許的范圍。使活塞與汽缸套的密封性大大降低，汽缸內的高溫汽體下竄，使活塞裙部溫度升高，破壞了潤滑油膜，造成缸壁的微觀凸起并與活塞、活塞環相接觸，破壞活塞與汽缸壁之間的油膜，產生干摩擦而引起拉缸。

(2)汽缸套在裝配過程中產生變形。例如:缸套上端面凸出量過大，安裝汽缸蓋后將缸套下壓變形;缸套阻水圈太粗，壓入機體后造成缸套變形，都容易引起拉缸。

(3)汽缸工作表面變形。汽缸蓋螺栓對擰得不均勻;冷卻不均勻;鏜缸時超過允許尺寸而導致汽缸壁厚太薄;使用的密封墊不合適等，都會造成汽缸工作表面變形而引起拉缸。

2.活塞組方面的原因

(1)活塞環間隙過小。如果活塞環的開口間隙，邊間隙或背間隙過小，發動機工作時活塞環受熱膨脹卡死，與汽缸壁壓得很緊，或者活塞環折斷，很容易在汽缸壁上拉出溝槽。

(2)活塞銷竄出。由于活塞銷卡簧未裝或脫落、折斷，活塞銷在運動中竄出，很容易拉傷汽缸內壁，造成汽缸竄汽至曲軸箱。

(3)活塞的配缸間隙過大或過小。如果活塞的材質不良，制造尺寸誤差過大，或者裝配活塞銷后活塞產生變形，造成活塞與汽缸的配合間隙過小，活塞受熱膨脹后被卡住，進而拉傷汽缸壁。

(4)活塞環嚴重積炭。過多的積炭造成活塞環粘結或咬死在活塞環槽內，同時積炭也是一種硬質磨料，會在汽缸壁上磨出縱向溝槽。

(5)活塞嚴重偏缸。由于連桿彎曲和扭曲變形，連桿軸頸、活塞銷座的平行度和同軸度偏差過大，引起活塞明顯偏缸，會加速活塞環、活塞及汽缸壁的磨損，破壞油膜的形成。

3.使用方面的原因

(1)進氣系統不密封。空氣過濾效果變差，空氣中的塵埃、砂子等雜物吸入汽缸內，形成磨料磨損。試驗表明，假如每天吸進幾克灰塵，汽缸套的磨損量將增大10倍以上。

(2)磨合不良。新機或大修后的發動機，在汽缸套、活塞和活塞環等零件表面存在許多微觀凹凸不平，潤滑油膜較難形成。如果未經磨合立即投入大負荷運轉，則容易引起拉缸和早期磨損等事故。

(3)經常低溫啟動。發電機低溫啟動時，潤滑油黏 度大，流動性差，在汽缸內壁難以形成有效的油膜。據研究部門測試，柴油機在冷卻水溫30℃以下負荷作業時，汽缸套等機件的磨損量是正常水溫時的5～7倍。

(4)發動機過熱。當冷卻系統維護不善，或超負荷作業時，過高的機溫不僅會使零件的機械強度降低，而且會使汽缸內壁的潤滑油膜無法形成;活塞等零件受熱膨脹后，容易卡死在缸套內，其后果往往是活塞部分熔化，缸套內壁被拉壞，迫使發動機熄火。

在實際使用中，拉缸往往是由幾種因素共同影響的結果。例如，未經磨合的發動機冷機啟動后立即投入滿負荷運轉，此時就更容易發生拉缸事故。

三、發動機拉缸故障診斷

輕微拉缸時診斷故障，可在加機油口處聽到曲軸箱內發出喘汽聲。

嚴重拉缸時診斷故障，怠速時可明顯聽見敲缸聲和喘汽聲，同時能觀察到水溫上升，油壓降低，加機油口冒煙，機器抖動，動力減退，火花塞上有油濕等現象，且響聲集中在汽缸體上半部。

四、發動機拉缸的預防措施

一是對新機和大修后的發動機，必須要先經過磨合，即在保持良好潤滑的條件下，按轉速由低到高，負荷從小到大的原則，認真執行磨合規程操作后才能投入正式的負荷運轉。

二是按照使用說明書的規定，正確選配活塞裙部與汽缸套之間的間隙、活塞環的開口間隙和端間。在修理上嚴格控制活塞的偏缸，同時要保證汽缸套的尺寸精度。

三是保持冷卻水正常溫度80℃～95℃，避免發動機過熱。冬季冷啟動前應采取必要的預熱措施。

四是合理操作使用發動機:不要超負荷作業;不要亂轟油門;不要缺水啟動。

五是加強空汽濾清器的定期維護保養，嚴防灰塵吸進汽缸內。

六是保持正確的點火時間，避免把點火時間調得過早，使發動機產生爆燃和過熱。

七是維護好潤滑系統，防止機械雜質和積炭混入機油內而加劇汽缸套的磨損。

八是保證足夠的符合原廠規定牌號的機油，經常檢查機油壓力，按汽車保養的規定更換機油。

九是加足冷卻水，并經常檢查冷卻水量和水溫。

總之，防止拉缸問題是一個復雜而細致的工作，首先要抓住溫度過高這一關鍵;其次是配合件的材質和配合尺寸間隙的選擇;最后以裝配試車工藝來保證。這樣，我們就能減少或不發生拉缸的故障。

(作者單位:江蘇省鹽城技師學院)