發動機活塞失效分析與應對措施

侯曉江

摘 要：活塞是機動車發動機最關鍵的零部件之一，在整個發動機工作過程中面臨著非常惡劣的工作環境，需要承受很大的機械負荷和熱負荷，因此，發動機也比較容易出現活塞故障相關的問題。發動機活塞在工作過程中主要功能的是將燃料燃燒產生的大量熱能和機械能通過活塞銷傳導給連桿，以實現曲軸的旋轉，為機動車發動機系統提供運行動力。發動機運行過程需要嚴格的環境條件，實際生活中也會遇到各種問題導致發動機活塞失效從而影響發動機運行穩定，因此，本文將對導致發動機活塞失效的集中常見因素進行分析，探尋相關的解決應對措施，為相關人士提供參考。

關鍵詞：發動機;活塞失效;原因分析;應對措施

0 引言

發動機活塞失效指的是受到某種物理或者化學因素的影響從而造成活塞失去正常運行功能，存在內部和外部等多種因素可能會造成發動機活塞失效。對活塞失效的原因進行深入研究分析能夠有效提高發動機活塞的質量和使用壽命，促進汽車發動機質量安全和穩定性，具有十分重要的現實意義。

1 活塞燃燒室喉口邊緣出現裂紋甚至穿破

活塞燃燒室在運行過程中需要承載活塞上的高熱負荷，這就會使活塞燃燒室喉口和其它部位存在非常大的溫度差異，由于熱能作用會導致部分燃燒室受到的壓縮應力不斷加大，有可能會出現超出材料承受能力范圍的作用力，這就容易導致燃燒室材料出現扭曲變形。等到活塞停止運動燃燒室開始冷卻，燃燒室材料又要承受溫度變化而引起的材料拉伸力的變化，非常容易出現裂紋，甚至直接穿破燃燒室。一旦燃燒室喉口邊緣以及燃燒室與氣門排氣凹槽交接處出現裂紋將會非常危險，出現這類問題輕則導致發動機活塞失效無法運行，重則有可能引發活塞燃燒室故障，導致機動車自燃等嚴重問題。由于活塞燃燒室一直承受著大量的負載作用力和熱能沖擊，難以避免會產生裂紋，具體裂紋的位置就顯得十分重要，例如，裂紋處于銷孔方向有可能在短時間內造成活塞銷座出現開裂現象。

應對措施：在進行發動機設計制造過程中，需要對噴油量以及噴油時間進行合理控制，避免因為發動機轉速突然變化而引起活塞以及燃燒室熱負荷突然變動，從而導致燃燒室喉口部位開裂甚至穿破。另外，車主在給機動車加油時一定要使用正規燃油，確保燃料中的硫元素以及其它材料成本符合國家相關標準，這樣能夠有效預防和降低此類問題的發生。

2 活塞過載導致銷座出現裂紋

發動機在運行的過程中如果出現活塞過載的情況，活塞性能難以滿足輸出功率實際需求，由于溫度升高就容易導致銷座的斷面過載，產生裂紋。銷座上出現的裂紋通常與燃燒室上的裂紋呈相反的走勢，銷座上的裂紋通常朝向活塞頂部方向與所受的負荷一致，由于過度熱膨脹可能出現活塞頂部嚴重損傷甚至直接燒穿。活塞銷座上出現的裂痕會隨著活塞運行過程中產生的高溫高壓和高負荷而不斷變大變深，最終造成整個活塞以及活塞銷全面破裂。如果活塞經常處于過載的狀況，活塞銷座會逐漸變得扁平并最終遭受損毀。

應對措施：要避免活塞出現過載的問題，首先要將點火時間和噴油時間控制在科學合理的范圍內，另外，絕對不能為了減小慣性力而隨意減小活塞銷斷面大小。

3 密封環出現故障依然進行燃燒

發動機在運行過程中，由于點火時間不正確或故障冷卻、燃料中含有的辛烷值不達標、燃燒出現震動和爆燃以及火花塞熱系數不符合標準等，都有可能造成活塞本體的直徑增大，導致活塞運動過程中的磨損更加嚴重，從而引起一些零部件材料熔化損壞。這種損壞最常見的問題是導致活塞密封環出現問題，活塞密封出現問題將會嚴重影響活塞環的運動，燃料燃燒產生的高熱量氣體在逃離的過程中會加速活塞對氣缸壁上油膜的破壞，導致其它環節也出現問題。在活塞環運行過程中，由于其密封性能遭到破壞，會出現一部分燃燒氣體泄漏，這樣會造成能源資源的浪費，并且由于需要更多的燃料來提供發動機運行所需要的能量，也會造成活塞過載，活塞環岸以及裙部都會產生一些明顯擦痕。

應對措施：工作人員需要對化油器以及點火裝置進行仔細檢查，觀察噴油是否正常。柴油發動機要尤其注意噴油時間和噴油量，并且要對使用的柴油品質進行控制，避免因為油品質量問題導致發動機負載過重而產生故障燃燒。仔細對活塞銷、活塞角形位置、連桿和曲軸的裝配間隙、小頭軸襯進行檢查，如果出現發動機損壞的問題時要將連桿一起更換掉，這樣能夠有效防止一些零部件出現密封不牢固的問題。定期對發動機上的水積垢進行清理，及時更換損壞的零部件，確保發動機處于良好的運行狀態。

4 卡簧松動或斷裂

發動機活塞在不斷的進行往復運動，其產生的作用力會導致活塞材料出現松動、卡簧斷裂等問題，如果卡簧出現松動或者斷裂，將會對整個活塞運動的預拉力產生重要影響，使得活塞環對周圍材料的磨損更加嚴重，活塞銷在工作中可能會產生軸向竄動，刮傷氣缸壁，甚至“拉缸”，對發動機的運行效果產生非常嚴重的破壞，需要及時進行檢修和處理。

應對措施：對已經出現松動或者斷裂的卡簧進行更換，在安裝新的活塞銷卡簧時，檢修人員要控制好力度，避免安裝過程中受力過大導致卡簧出現拉伸影響其彈力性能。完成安裝工作之后，輕輕轉動卡簧，檢查其位置以及應力狀態處于合理狀態。通過測量活塞間隙來檢測驅動齒以確定校直是否正確。根據鎖環槽的情況安裝型號正確的卡簧。壓進活塞銷時，不要用力壓以作為銷釘安裝的卡簧。由于慣性力的影響，卡簧安裝時開口不應朝側向。

5 結語

活塞是機動車發動機最關鍵的零部件之一，其內部結構非常復雜，在氣體膨脹力和氣體溫度的雙重作用下發生變形和膨脹，任何影響變形和膨脹的因素都是導致活塞故障的原因，因此分析故障時要緊緊抓住這條主線。本文不僅詳盡分析了活塞可能出現的失效情況，而且指出了如何采取相應措施盡力避免這類失效，以及如何阻止已經發生的失效再次發生。

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