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淺析發(fā)動機(jī)拉缸和判斷經(jīng)驗(yàn)
發(fā)動機(jī)拉缸是一種常見的現(xiàn)象，由此釀成的事故也不少。因此研究發(fā)動機(jī)拉缸意義重大，了解水溫過高、潤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)動機(jī)的檢查，是我們避免發(fā)動機(jī)事故，提高汽車使用壽命的根本。發(fā)動機(jī)有些故障，如汽車行駛中發(fā)動機(jī)突然被抱死或活塞嚴(yán)重?zé)g，究竟是由水溫過高引起，潤滑系工作不良引起，還是燃油供給系工作不良引起，有時—下子不易界定清楚。
下面本人根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對發(fā)動機(jī)水溫過高、潤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、問題的提出
2003年2月某日，廣州港某交管總站主管汽車維修工作的管理人員拿著四套上海495柴油發(fā)動機(jī)活塞及缸套零件來我校，要求我協(xié)助查找事故原因，分析事故責(zé)任，以便港口交管部門進(jìn)行調(diào)解仲裁。港口交管部門向我提供的情況：
1、該車在一次常規(guī)維護(hù)中，僅換了第一缸和第三缸的活塞環(huán)，沒過幾天便出現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力不如維護(hù)前，同時有耗機(jī)油現(xiàn)象。
2、駕駛員自報在使用中沒有缺油、缺水，對發(fā)動機(jī)拉缸不能負(fù)責(zé)；但中途曾發(fā)現(xiàn)汽車機(jī)油警告燈亮 ，并加過機(jī)油。
3、修理部門認(rèn)為修理中沒有鏜缸、換活塞和活塞銷，只進(jìn)行了更換活塞環(huán)的作業(yè)．不會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)有問題；供應(yīng)活塞環(huán)的材料配件部門認(rèn)為�；钊h(huán)是從正宗廠家購進(jìn)的活塞環(huán)，不存在品質(zhì)問題；
4、除拉缸外，連桿與曲軸軸承沒有損傷。
對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、缸套未見異常。從上述跡象，可以確定發(fā)動機(jī)是拉缸。
二、發(fā)動機(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，是對氣缸故障的總稱。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)油起著潤滑、減摩冷卻，清洗和密封的作用。若兩個相對運(yùn)動的表面由于滑動部位的潤滑油膜受到局部的破壞，就會出現(xiàn)故障，形成拉缸。發(fā)動機(jī)拉缸的成因很多，主要是發(fā)動機(jī)冷卻系的冷卻效能、發(fā)動機(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)動機(jī)致命損傷。為縮小分析范圍，我們主要從水溫過高、潤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)汽車機(jī)油警告燈亮，并加過機(jī)油這一情況來看，似乎拉缸是由潤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，我們細(xì)致討論了發(fā)動機(jī)水溫過高、潤滑系工作不良與燃油供給系工作不良三個方面形成拉缸的原因。
1、發(fā)動機(jī)水溫過高的形成拉缸的原因分析
柴油機(jī)工作時，冷卻水的正常溫度應(yīng)保持在80℃~90℃，此時柴油機(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高，柴油機(jī)的金屬零件在長時間的高溫作用下，強(qiáng)度、彈性和耐磨性會下降；同時，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。冷卻系水溫過高形成拉缸的主要原因有：
（1）發(fā)動機(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)動機(jī)溫度過高。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有及時給予補(bǔ)充；二是冷卻水嚴(yán)重滲漏。發(fā)動機(jī)正常工作時，冷卻水溫度應(yīng)在80℃~90℃之間，此時會有部分冷卻水被蒸發(fā)，若長時間不作補(bǔ)充，一旦水泵泵不上水，就會造成發(fā)動機(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度、缸體出現(xiàn)裂紋。也能造成發(fā)動機(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)溫器主閥開啟溫度為76±2℃，全開溫度為86℃，閥門升程為8毫米。當(dāng)柴油機(jī)走熱后，水溫達(dá)到76℃±2℃而大循環(huán)出水管無水流出時，說明節(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，水溫會造成過高。
（3）風(fēng)量不足:風(fēng)扇傳動帶過松或風(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)壁上沉積的水垢過多，就會變成水套的隔熱層。此時，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，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，缸壁表面溫度便會急劇上升，潤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)動機(jī)潤滑系工作不良形成拉缸的原因分析
柴油機(jī)工作時，潤滑系統(tǒng)是讓活塞、活塞環(huán)與氣缸套、活塞銷與銷座、各軸與軸承、正時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)動機(jī)出現(xiàn)潤滑系工作不良，加速機(jī)件表面得不到潤滑，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，潤滑油對發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，稍有不慎，會降低發(fā)動機(jī)的使用壽命。
潤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，曲軸與軸承會失去正常的潤滑條件；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，而且對零件摩擦表面具有腐蝕作用，使各零件得不到正常的潤滑而加大機(jī)件磨損。
（3）機(jī)油粘度過低
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)件得不到正常的潤滑會增大磨損；同時密封作用不好，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)油油溫度過高
當(dāng)潤滑油溫度高于正常工作溫度90℃以上時，潤滑油溫度升高而變得過稀、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，還會產(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)的開口處被膠結(jié)而張不開，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小；柴油機(jī)各潤滑部位油膜易被破壞，運(yùn)動副表面將出現(xiàn)半干摩擦甚至干摩擦；由于氣缸的溫度太高，缸壁上的潤滑油容易燒焦、積炭，促使零件磨損加快，嚴(yán)重時會造成拉缸、抱軸和燒瓦等事故。
3、發(fā)動機(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、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，并且及時的把燃燒后的廢氣排出。如果發(fā)動機(jī)出現(xiàn)燃料供給系工作不良，會不易熄火、工作粗暴、冒黑煙、機(jī)件過熱嚴(yán)重時形成拉缸等現(xiàn)象的發(fā)生。
（1）噴油泵工作不良形成拉缸的原因
1）供油時間過早：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，燃料幾乎同時發(fā)火燃燒，而部分燃油蒸氣被廢氣包圍著得不到氧氣，在排氣過程中遇到氧化而二次燃燒，過后燃燒容易使柴油機(jī)過熱，嚴(yán)重時會造成拉缸等事故；
2）供油時間過遲：燃油燃燒作功時間縮短，燃料在著火前，活塞己開始下行，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，同時引起柴油機(jī)過熱，嚴(yán)重時會造成拉缸等事故；
3）供油量過大：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)拉桿行程過大，會引起供油量過大而導(dǎo)致燃燒不完全，噴入氣缸的柴油無法充分燃燒，并總有一部分柴油滯留至氣缸的下一個壓縮行程,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)動機(jī)過熱和出現(xiàn)敲擊聲響。
（2）噴油器工作不良形成拉缸的原因
①噴油器壓力過小：噴油器壓力沒有調(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，噴的柴油無法霧化，噴油時間拖長。這樣，噴入氣缸的柴油無法充分燃燒，從而產(chǎn)生粗暴敲缸聲并引起柴油機(jī)過熱。
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)定的時間內(nèi)完全燃燒，形成過多的積炭，使柴油機(jī)啟動性、動力性，經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)都隨之惡化。
③噴霧錐角不對：噴霧錐角過小時,由于燃油直接噴射到活塞頂面上，并仍保持液態(tài)流動，這樣火焰擴(kuò)展運(yùn)動不活潑，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；噴霧錐角過大時，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)動機(jī)水溫過高、潤滑系工作不良與燃油供給系不良形成拉缸的特點(diǎn)比較
為什么水溫過高會拉缸呢？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；活塞的過度膨脹，潤滑條件又變壞，是造成活塞拉缸的根本原因。
至于潤滑系工作不良，發(fā)動機(jī)一般有壓力潤滑和飛濺潤滑兩種潤滑方式，一些要求潤滑可靠性高的機(jī)件都采用壓力潤滑，如曲軸軸承和連桿軸承等。另一些要求潤滑可靠性不十分高的機(jī)件，如活塞與氣缸采用飛濺潤滑的。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? 一般對曲軸軸承和連桿軸承沒有直接的影響,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引起燒瓦和燒軸的，而會造成工作粗暴、冒黑煙、機(jī)件過熱嚴(yán)重時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“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)有問題，不會導(dǎo)致活塞頂部燒蝕，更不會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，檢測出活塞環(huán)的開口均勻錯開、側(cè)隙、開口間隙、背隙、彈力等檢測數(shù)據(jù)均在原廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；
5、如發(fā)動機(jī)水溫過高形成拉缸的，4個氣缸均應(yīng)會不同程度地出現(xiàn)高溫，由于其他氣缸的氣缸壁無受高溫變色現(xiàn)象，所以第3缸活塞頂燒蝕不是缺冷卻液所致。
6、是否潤滑系工作不良形成拉缸的，從曲軸主軸承、連桿軸承無拉傷及干磨和氣缸壁上加工網(wǎng)紋清晰可見分析，拉缸與潤滑油無關(guān)；
7、噴油器沒有校驗(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)的專業(yè)人員和管理人員在現(xiàn)場觀看了對第3缸噴油器在噴油器試驗(yàn)臺上校試. 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)在壓縮行程終了時由噴油器把來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有調(diào)試好壓力，噴的柴油無法霧化，噴油時間拖長。這樣，噴入氣缸的柴油無法充分燃燒，并總有一部分柴油滯留至氣缸的下一個壓縮行程，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℃，此時氣缸內(nèi)的溫度高達(dá)400℃，柴油能夠自燃，活塞沒有達(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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