發動機氣缸墊燒損和壓縮系漏氣故障的探討

劉毅鵬

摘 要：發動機氣缸墊燒損和壓縮系漏氣是經常發生的故障。氣缸墊燒損后會使發動機的工作狀況嚴重惡化，以至不能工作，還有可能造成某些相關零部件或部位的損傷；在發動機的壓縮和作功行程中，必須保證活塞上部空間的密封完好，不得漏氣。結合氣缸墊燒損后和壓縮系漏氣時出現的征兆現象，分析判斷致使故障征象發生的原因，指出防止故障產生和有效排除故障的操作方法。

關鍵詞：氣缸墊燒損；壓縮系漏氣 ；原因分析；防止和排除

中圖分類號：TK403 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.039

0 引言

發動機上的氣缸墊和壓縮系的零部件都是在經常處于高溫高壓和高速相對運動的劇烈條件下工作的，因此，氣缸墊和相關的零部件很容易燒傷和產生較快的機械磨損。為了使發動機經常處在完好的技術狀態下工作，延長其使用壽命，就必須對其進行合理的使用，正確維護保養，當發現有故障征兆時，要迅速找出產生故障的原因，研究出解決辦法后將故障予以排除。

1 氣缸墊燒損后的征兆

由于氣缸墊燒損的位置不同，所表現出的故障征兆也各不一樣：

（1）相鄰兩缸之間竄氣。在不打開減壓的前提下，搖轉曲軸，感覺到兩個缸的壓力都不夠足，啟動發動機工作時有冒黑煙的現象，發動機轉速明顯下降，顯現功率不足。

（2）被壓縮的高壓氣體竄入氣缸蓋螺栓孔或由缸蓋和機體的結合面處泄漏出。漏氣處顯現有淡黃色的泡沫存在，漏氣嚴重時會發出“呲呲”的響聲，有時還會伴有漏水或漏油，拆卸檢查時可以看到所對應的氣缸蓋平面處和其附近的缸蓋螺栓孔處有明顯的積碳。

（3）高壓氣體竄入發動機機體與氣缸蓋相通的潤滑機油油道中。油底殼機油溫度在發動機運行時一直偏高，機油粘度變稀、壓力降低、變質快，送往氣缸蓋上部潤滑配氣機構的機油中明顯帶有氣泡。

（4）高壓氣體竄入冷卻水套。在發動機冷卻水溫度低于50 ℃時，打開水箱蓋，可以看到水箱中有較明顯的氣泡上升冒出，同時伴有大量的熱氣從水箱口散發出，隨著發動機溫度的逐漸升高，從水箱口散發出的熱氣也陸續增多。在此情況下，若把水箱溢水管堵住，給水箱加滿水至蓋口處，便會看到氣泡上冒的現象更加明顯，嚴重時還將會出現如同沸騰的現象。

（5）發動機氣缸與冷卻水套或潤滑油通道竄通。會在水箱內冷卻水的上表面飄浮有黃黑色的機油泡沫或油底殼內機油中明顯有水，當這兩種竄氣現象嚴重時，會使排氣中帶有水或機油。

2 氣缸墊燒損的原因分析

（1）氣缸蓋螺栓、螺母的拉長或松動。由于氣缸蓋和發動機機體接合面的擠壓變形，氣缸墊的壓縮變形，高壓氣體的壓力對氣缸蓋螺栓、螺母引起的偶然過載，氣缸蓋螺栓擰入深度不夠，螺紋表面的微觀不平度被壓平以及由于扭矩過大造成螺栓出現縮頸等，都能造成氣缸蓋螺栓螺母的拉長或松動，因而致使氣缸蓋與發動機機體結合面壓力不足和各處壓力不均等，導致高溫高壓氣體從局部壓力較小的部位竄出而燒壞氣缸墊。

（2）氣缸蓋和發動機機體接合面變形。這兩個接合面若變形，就不能保證氣缸墊被均勻壓緊，因而造成漏氣致使氣缸墊燒損，這也是引起氣缸墊燒損的主要原因。

（3）安裝不符合技術要求。安裝時，氣缸墊接合面不干凈，擰緊氣缸蓋螺栓螺母時順序不對，扭矩不夠大或不均勻，各氣缸套上端面高出發動機機體上平面的尺寸不夠或不等，造成漏氣而燒損氣缸墊。

（4）發動機過熱。發動機冷卻系工作不正常，供油時間過晚，長期超負荷工作等都會造成發動機過熱，特別是在氣缸蓋的進排氣門座口與渦流室通道出口之間的部位溫度更高，由于高溫的作用，使氣缸墊失去了原有的彈性而變脆，最后被燒損。

（5）氣缸墊本身的質量不合格。如薄厚不均，卷口不平整，彈性不足，材料不好，表面不平整等，或拆裝中不注意使氣缸墊受到損傷，都容易造成氣缸墊燒損。

3 防止氣缸墊燒損的方法

（1）在安裝前應嚴格檢查氣缸蓋和發動機機體兩個接合面的翹曲度。

（2）檢查各氣缸套上端面在發動機機體上平面上的凸出高度是否夠高、均勻。

（3）檢查氣缸墊的質量是否合格。

（4）安裝過程中，按要求均勻擰緊螺栓螺母，并達到規定的扭矩。

（5）換用新氣缸墊后，在發動機工作10～15 h后，應按規定順序和扭矩逐一檢查和擰緊氣缸蓋螺栓螺母。以后發動機每工作240～250 h，就應該檢查一次氣缸蓋螺栓螺母的緊度，松動時及時擰緊。

（6）安裝前在氣缸墊的兩面涂刷上專用的石墨膏，涂層厚度在0.03～0.05 mm之間，用以增加貼合的嚴密性，同時有利于下次氣缸蓋和氣缸墊的拆卸。在氣缸墊的兩面涂一薄層黃油也可以增加安裝后的嚴密性，但不宜經過較長時間的工作，否則會造成氣缸墊與接合面之間緊密粘合，拆卸時容易損壞。

（7）在氣缸墊經常發生燒損的部位均勻墊上一薄層石棉線或加一塊形狀適宜的厚度小于或等于0.2 mm的薄銅皮，使所墊的部位接合更緊密，用以防止氣缸墊燒損。

4 壓縮系漏氣的征兆

（1）發動機功率不足。

（2）發動機啟動困難。

（3）發動機各缸壓縮力不等，工作運轉不平穩。

（4）排氣管冒白煙或藍煙，或兩種顏色的煙都有。

（5）發動機燃油消耗量增加，耗油率提高。

（6）冷卻水的溫度和潤滑機油的溫度偏高，氣缸蓋、排氣管等零部件的溫度過熱。

由于其它故障有時也會出現上述的某一個或某幾個征兆，所以給故障的判斷造成了一定的難度。目前在實際生產中，普遍采用使用氣缸壓力表測定氣缸壓力的方法來檢查判斷壓縮系的技術狀態好壞，就是利用在發動機氣缸壓縮終了時所測得的最大壓力來準確可靠地掌握壓縮系的技術狀態，對分析判斷故障十分有利，同時對加強壓縮系的維護保養和做好維修計劃提供可靠的依據。

5 造成壓縮系漏氣的部位及檢查方法

5.1 壓縮系漏氣的部位

（1）氣缸套與活塞之間漏氣、活塞環漏氣。

（2）進、排氣門與氣門座之間漏氣。

（3）氣缸墊漏氣。

（4）噴油嘴安裝孔漏氣。

（5）由于氣環邊間隙過大，扭曲環或錐形環裝反、油環磨損、氣缸套與活塞間隙過大以及油底殼機油加入量過多等因素，致使機油大量竄入燃燒室而燃燒，使活塞環特別是第一道環嚴重積碳而膠結在環槽中，失去了彈性，致使密封性大大減弱而向氣缸下部竄氣。

（6）由于發動機長期處于高溫狀態下工作，使活塞環的彈性減弱或消失，因活塞環安裝不正確或在工作中因刮擦等原因使活塞環出現自身轉動，造成相鄰的兩環或多環出現端口重合，致使密封不嚴而嚴重向曲軸箱漏氣。

5.2 壓縮系漏氣部位的檢查方法

當發動機溫度在50 ℃以上時，不減壓搖轉曲軸，感到各缸壓縮力不等，壓縮力較小的缸把曲軸搖轉到單缸壓縮行程一半時停留20 s左右，當再搖轉曲軸時，感到后半個壓縮行程無壓縮力或很小，此時可判斷該缸漏氣。

在搖轉過程中，當某缸處于壓縮行程時，傾聽發動機機油加油口處，若聽到有氣體的吹噓聲，就在該缸噴油器安裝孔處注入少量機油，再搖轉曲軸時，傾聽氣體的吹噓聲明顯減弱或消失，氣缸內的壓力明顯增高，則說明漏氣部位發生在該氣缸套與活塞之間或活塞環漏氣。當漏氣嚴重時，可在曲軸箱通氣孔處感覺到有明顯的氣體冒出。若在排氣管口或進氣歧管處聽到有清晰的“呲呲”漏氣聲，說明該缸氣門與氣門座之間漏氣，嚴重時會在發動機工作運轉的時候，從排氣管口或進氣歧管處分別聽到有明顯的漏氣聲音。

噴油嘴安裝孔、氣缸墊邊緣等表面處漏氣可直接觀察到，漏氣較輕時有細小氣泡冒出，嚴重時有較大的氣泡并伴隨有呲氣的聲音。

6 氣缸套、活塞及活塞環的磨損

6.1 磨損規律

氣缸套與活塞及活塞環在工作中處于相對運動的狀態，因而必不可免地會出現正常的磨損，其規律為：

氣缸套的磨損是上大下小，呈現錐形，且在垂直于活塞銷的方向大，沿著活塞銷的方向小，從氣缸套的上方向下看體現為橢圓形。

活塞的磨損是裙部大、身部小，裙部在垂直于活塞銷的方向大，沿著活塞銷的方向小，還有就是上邊第一道活塞環槽很容易磨損。

活塞環的磨損發生在圓周外側表面和上下端面，其中第一道氣環磨損最重，向下各環依次磨損漸輕。

6.2 后果

當上述零部件出現磨損后，就會造成氣缸與活塞的間隙、活塞環的邊間隙和端間隙增大，因而使密封性變差，造成漏氣。

7 使用維修保養不當造成的缸塞磨損

（1）由于拖拉機工作環境的空氣質量污濁，進氣中夾帶的塵土和機油中混入的雜質進入氣缸套與活塞及活塞環之間，隨活塞的往復運動而造成磨料磨損，所以當空氣濾清器和機油濾清器的工作狀態不正常時，就會使上述零部件的磨損加劇。

（2）發動機在水溫較低的狀況下運轉，燃燒混合氣體中的水蒸氣凝結成水滴，與其燃燒生成物作用而形成酸性物質（如硫酸等），對上述零部件特別是氣缸壁產生腐蝕氧化作用，降低強度和耐磨性。

（3）活塞環折斷、活塞銷卡環和活塞銷竄出，就會刮傷氣缸壁。