柴油機氣缸套的磨損與預防

柴油機的主要運動部件是氣缸套和活塞組件，氣缸套內外壁溫差較大，燃氣爆炸壓產生的沖擊力、引起震動、噪音，活塞上下運行產生的磨損和側推力，拐點上引起的震動，氣缸套受力方向的交替變化；燃油的化學成份引起的一些附加的腐蝕，直接影響柴油機氣缸套的壽命。研究柴油機氣缸套與活塞組件運動產生的磨損，對柴油機正常工作和預防柴油機過渡磨損有益。

一、柴油機氣缸套與活塞組件的磨損機理

柴油機自行工作：當排氣閥關閉，進氣閥打開，活塞在氣缸套內從上止點向下止點運行過程中，吸入空氣； 活塞到達下止點后，運動方向改變，進氣閥關閉，活塞從下止點向上止點方向運行，將吸入空氣進行壓縮，到達特定位置的曲柄轉角，再將具有一定壓力的、霧化均勻的燃油與壓縮后的空氣混合，在活塞抵達上止點前，將混合油氣壓縮到爆燃，產生強大的壓力，推動活塞作功；活塞從上止點向下止點運行時，柴油機對外作功，輸出功率；當活塞再次抵達下止點后，排氣閥打開，活塞從下止點向上上止點運行時，柴油機將廢氣排出，一直到活塞抵達上止點，排氣閥關閉。柴油機的活塞再從上止點向下止點運行時，進氣閥再次打開，柴油機機再次吸入新鮮空氣，周而復始，柴油機連續地運行工作著。

柴油機的氣缸套與活塞組件始終在相對運動，兩運動部件必然會產生相對摩擦，摩擦的結果就會出現運動部件的相對磨損，逐漸失去原來的尺寸精度和配合精度，這是自然規律，不可避免的，屬于機械的正常磨損范疇。這種正常磨損是有規律可循，磨損的壽命也是可以預測的。如圖1所示，氣缸套的正常磨損規律為：

四沖程柴油機在氣缸套的縱截面呈錐形，上部磨損大，下部相對磨損小，且最大磨損位置在活塞處于上止點時，第一道氣環附近，而沿氣缸套向下磨損逐漸變小。

二沖程柴油機，在上部的上止附件的磨損大，且在下部的氣口部位，磨損也是比較大的。其原因是該處的幾何形狀復雜，壁厚不均，熱變形大，氣口處又受進、排氣的沖刷作用，油膜容易破壞，而且在此處堆積雜質，所以容易造成磨損。

所以在制造氣缸套時，新的氣缸套內徑也人為地作成橢圓形，短軸設在缸套的左右方向。柴油機運行時，氣缸套左右方向磨損比首尾方向磨損大。在磨損過程中，氣缸套的磨損就會從左右方向的短軸，慢慢過渡到長軸，形成圖1的（b）形狀，達到延長柴油機氣缸套使用壽命目的。

二、非正常磨損的成因及預防措施

（1）粉塵的磨損。空氣中的粉塵，粉塵直接影響氣缸套上止點的附近的磨損程度，如圖2所示。應對環境中的粉塵和霧霾氣候，要加強對空氣濾清器的保養和維護工作。濾網上的粉塵要定期在進行清除，破損濾網及時更換，將粉塵隔離在濾網以外，保證缸套內空氣清潔度。（2）潤滑油的雜質引起的磨損。潤滑油不純，含有雜質時，氣缸套和活塞組件運動的磨損也就形成（圖3）。應對潤滑油雜質產生的磨損，必須定期對潤滑的質量進行化檢，定期用分油機對潤滑油進行過濾處理，將潤滑油中的水份、雜質清除，避免出現磨損。（3）冷卻水低溫磨損。可在氣缸套的下部出現較大的磨損量，縮短氣缸套的使用壽命。因此，在柴油機的運行中，控制冷卻水的溫度是一件非常重要的日常巡視項目，冷卻水的出水溫度控制在70～80℃之間。（4）粘著磨損。柴油機運行時必須時刻注意潤滑的壓力變化情況，必須保障柴油機的潤滑油壓力正常供油。（5）低溫磨損。 對燃油的凈化，用分油機進行處理，提高燃油的品質；加強暖車過程的操作程序，避免冷車啟動很重要。

三、小結

柴油機核心運動部件的維護和管理是一件復雜而科學的過程。船舶輪機工作人員，從柴油機的備車開始，就要密切注示柴油機的運行工況，切實觀注柴油機運行的各種動態參數；熟悉和掌握船舶柴油機的性能和參數，如發現參數異常，應及時進行處治，把問題消滅有萌牙狀況，將柴油機的氣缸套和活塞組件的磨損控制在可視范圍內，延長柴油機運行的壽命。

（作者單位：長江萬州航道管理處）