發(fā)動機活塞環(huán)岸斷裂分析

田斌

【摘要】我司自生產(chǎn)某系列機以來，出現(xiàn)了諸多意想不到的故障，從正時鏈輪固定釘脫落，到連桿斷裂，每次故障都是影響整機性能的故障。本文從實際工作出發(fā)，通過對某系列機活塞環(huán)岸斷裂故障機的分解、排故及測量等工作，找出了活塞環(huán)岸斷裂故障的影響因素，并制定了有效的控制措施，從而在根本上杜絕了此類故障的再次發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動機；活塞環(huán)岸；爆震；故障

概述

我司自生產(chǎn)某系列機以來，出現(xiàn)了諸多意想不到的故障，從正時鏈輪固定釘脫落，到連桿斷裂，每次故障都是影響整機性能的故障。本文從第一故障現(xiàn)場查看了解故障機開始，結(jié)合對車廠及售后市場返回的活塞環(huán)岸斷裂故障機拆解分析，跟蹤廠內(nèi)裝試車間出現(xiàn)的故障，逐步分析找出了活塞環(huán)岸斷裂故障的影響因素，并采取了有針對性的控制措施，避免了此類故障的再次的發(fā)生。

1.故障信息

我司某系列機批產(chǎn)以來，已累計生產(chǎn)十幾萬臺。期間，各車廠裝車和售后市場中先后產(chǎn)生了諸多故障，如：正時鏈輪固定釘脫落、連桿斷裂等。后續(xù)車廠在使用我司某系列機時，以往存在的故障都已杜絕。但去年以來出現(xiàn)的幾起新故障，嚴(yán)重影響了整機的正常生產(chǎn)和銷售，如：進水管支架斷裂，活塞環(huán)岸斷裂等。特別是活塞環(huán)岸斷裂故障，嚴(yán)重制約了我司的產(chǎn)品銷量。

下面是幾起活塞環(huán)岸斷裂故障統(tǒng)計：

1.1 2015年4月1日，銷售反映，四平某4S店的一臺微客，接車后就出現(xiàn)異響、下排氣大故障。所裝發(fā)動機為我司新開發(fā)的某系列機。接此信息后，銷售、質(zhì)保共同派人到現(xiàn)場確認(rèn)。分解故障機后，發(fā)現(xiàn)三個缸的活塞環(huán)岸全部斷裂，且都是進氣側(cè)主推力面，其它零部件無一損壞。1.2 2015年4月6日，銷售又反映，通化某4S店的一臺微客，接車后同樣出現(xiàn)異響、下排氣大故障。此車是運輸途中熄火后拖至4S店的。所裝發(fā)動機是我司同款系列機。此車出現(xiàn)故障后，4S店檢查各缸缸壓都小于1MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于>1.25MPa的技術(shù)要求。現(xiàn)場分解故障機后，發(fā)現(xiàn)三個缸的活塞環(huán)岸全部斷裂，且都是活塞進氣側(cè)主推力面，其它零部件無損壞。發(fā)生以上兩例故障后，售后市場又先后出現(xiàn)了多起同類故障，具體故障見表1：

表1 故障信息

從以上信息看，某系列機在外場出現(xiàn)多起活塞環(huán)岸斷裂故障，且很大部分是剛到經(jīng)銷商手上就出現(xiàn)故障，說明在生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)或用戶使用過程中出現(xiàn)了問題，才會如此集中的出現(xiàn)活塞環(huán)岸斷裂故障。

2.故障原因分析

活塞環(huán)岸斷裂，而其它件無損壞，應(yīng)主要以活塞為出發(fā)點進行分析：2.1 活塞結(jié)構(gòu)分析：2.1.1 活塞的作用：2.1.1.1.氣體密封塞的作用。即封住發(fā)動機氣缸的下端，在氣缸里形成一個可變?nèi)莘e，作為一只氣泵，吸進可燃混合氣或空氣，然后由活塞對它們進行壓縮。2.1.1.2承受由可燃混合氣的迅速燃燒而產(chǎn)生的氣體推力。氣體推力推動活塞作直線運動，通過連桿和曲軸曲柄轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。2.1.1.3在壓縮及動力沖程期間，作為滑塊來導(dǎo)向連桿的上端。除了在上止點及下止點兩位置外，在所有位置活塞均起滑塊的導(dǎo)向作用。從活塞的作用看出，若活塞環(huán)岸斷裂，活塞就失去了支承活塞環(huán)起到密封塞的作用，使發(fā)動機活塞漏氣量增大，缸壓降低，動力下降，最終導(dǎo)致發(fā)動機熄火不能正常工作。

我司所發(fā)生的多起活塞環(huán)岸斷裂故障都表現(xiàn)為異響、下排氣過大、缸壓降低、動力下降和熄火不能正常工作等。

2.2 故障機分析：2.2.1四平某4S店出現(xiàn)的活塞環(huán)岸斷裂故障機返廠后，對相關(guān)尺寸及材質(zhì)進行了檢測，未發(fā)現(xiàn)零部件尺寸和材質(zhì)有超差現(xiàn)象。2.2.2松原某4S店出現(xiàn)的活塞環(huán)岸斷裂故障機返廠后，對影響壓縮比的相關(guān)件尺寸進行測量，同樣未發(fā)現(xiàn)影響壓縮比零部件尺寸有超差現(xiàn)象。四月份出現(xiàn)的三臺某系列機活塞環(huán)岸斷裂故障都出現(xiàn)在吉林省內(nèi)，且整車到各4S店距離都小于300公里，都是經(jīng)過路跑的方式運輸?shù)摹?/p>

2.3 活塞環(huán)岸斷裂原因分析：汽油機活塞燒頂和活塞環(huán)岸斷裂往往都是由于爆震引起的，而產(chǎn)生爆震的原因主要有以下幾點： 2.3.1汽油品質(zhì)不合格。汽油的牌號與發(fā)動機壓縮比成正比，如使用辛烷值低于規(guī)定牌號的汽油，汽油的抗爆性能就要相對降低，則容易產(chǎn)生爆震。 2.3.2點火正時不對。若點火正時錯位，會使點火與汽油燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣炔黄ヅ?，從而產(chǎn)生爆震。 2.3.3負(fù)荷過大。發(fā)動機在持續(xù)大負(fù)荷和過熱情況下工作容易產(chǎn)生爆震。 2.3.4燃燒室及活塞頂積炭過多，使壓縮比升高，且易形成熾熱點，從而引起爆震。 2.3.5潤滑油質(zhì)量低劣。質(zhì)量低劣的潤滑油，很容易氧化變質(zhì)，產(chǎn)生不易傳熱的膠質(zhì)和積炭，使發(fā)動機過熱而引起爆震。以上分析看出，活塞環(huán)岸斷裂很大程度是由爆震引起的，從故障件狀態(tài)同樣驗證了此現(xiàn)象，如下圖所示：

注： 爆震引起的活塞環(huán)岸斷裂故障件

為驗證用戶使用劣質(zhì)低標(biāo)號燃油出現(xiàn)的爆震現(xiàn)象，車廠收集了辛烷值為90#的汽油，到我司進行了轉(zhuǎn)鼓及道路試驗驗證。結(jié)果表明在特定工況下，發(fā)動機會產(chǎn)生較清晰的爆震現(xiàn)象，而加93#汽油未出現(xiàn)爆震現(xiàn)象。為進一步驗證使用低標(biāo)號燃油產(chǎn)生的爆震現(xiàn)象，車廠使用辛烷值為90#的汽油，在某試驗場對我司某系列機與其它車廠發(fā)動機進行了路試對比，同樣都出現(xiàn)了較清晰的爆震現(xiàn)象。

3.控制措施

經(jīng)試驗驗證及分析，證明了某系列機活塞環(huán)岸斷裂故障，是由于用戶使用了劣質(zhì)不達(dá)標(biāo)的低牌號燃油造成的。因此，控制措施就是要各主機廠及用戶，在運輸、銷售和使用汽車過程中，嚴(yán)格按照汽車使用維護說明書要求，添加符合要求的汽油機燃油，以免造成汽油機的抗爆性能下降、引起爆震、燒蝕活塞現(xiàn)象發(fā)生。

4.結(jié)論

某系列機量產(chǎn)以來，在售后市場出現(xiàn)多起活塞環(huán)岸斷裂故障，經(jīng)各部門及車廠人員的共同努力，充分驗證了活塞環(huán)岸斷裂是由于用戶使用了劣質(zhì)的低牌號燃油造成的。因此，規(guī)范和指導(dǎo)用戶使用符合要求的汽油機燃油是解決活塞環(huán)岸斷裂的有效措施。

參考文獻

[1][美]C.F.韋特澤爾著 許忠德 李炳泉等譯.汽車發(fā)動機故障診斷與調(diào)整