發(fā)動機(jī)活塞失效分析與應(yīng)對措施

侯曉江

摘 要：活塞是機(jī)動車發(fā)動機(jī)最關(guān)鍵的零部件之一，在整個(gè)發(fā)動機(jī)工作過程中面臨著非常惡劣的工作環(huán)境，需要承受很大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，因此，發(fā)動機(jī)也比較容易出現(xiàn)活塞故障相關(guān)的問題。發(fā)動機(jī)活塞在工作過程中主要功能的是將燃料燃燒產(chǎn)生的大量熱能和機(jī)械能通過活塞銷傳導(dǎo)給連桿，以實(shí)現(xiàn)曲軸的旋轉(zhuǎn)，為機(jī)動車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)提供運(yùn)行動力。發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程需要嚴(yán)格的環(huán)境條件，實(shí)際生活中也會遇到各種問題導(dǎo)致發(fā)動機(jī)活塞失效從而影響發(fā)動機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，因此，本文將對導(dǎo)致發(fā)動機(jī)活塞失效的集中常見因素進(jìn)行分析，探尋相關(guān)的解決應(yīng)對措施，為相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī);活塞失效;原因分析;應(yīng)對措施

0 引言

發(fā)動機(jī)活塞失效指的是受到某種物理或者化學(xué)因素的影響從而造成活塞失去正常運(yùn)行功能，存在內(nèi)部和外部等多種因素可能會造成發(fā)動機(jī)活塞失效。對活塞失效的原因進(jìn)行深入研究分析能夠有效提高發(fā)動機(jī)活塞的質(zhì)量和使用壽命，促進(jìn)汽車發(fā)動機(jī)質(zhì)量安全和穩(wěn)定性，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 活塞燃燒室喉口邊緣出現(xiàn)裂紋甚至穿破

活塞燃燒室在運(yùn)行過程中需要承載活塞上的高熱負(fù)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(dǎo)致部分燃燒室受到的壓縮應(yīng)力不斷加大，有可能會出現(xiàn)超出材料承受能力范圍的作用力，這就容易導(dǎo)致燃燒室材料出現(xiàn)扭曲變形。等到活塞停止運(yùn)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(xiàn)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(xiàn)裂紋將會非常危險(xiǎn)，出現(xiàn)這類問題輕則導(dǎo)致發(fā)動機(jī)活塞失效無法運(yùn)行，重則有可能引發(fā)活塞燃燒室故障，導(dǎo)致機(jī)動車自燃等嚴(yán)重問題。由于活塞燃燒室一直承受著大量的負(fù)載作用力和熱能沖擊，難以避免會產(chǎn)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(shí)間內(nèi)造成活塞銷座出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

應(yīng)對措施：在進(jìn)行發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中，需要對噴油量以及噴油時(shí)間進(jìn)行合理控制，避免因?yàn)榘l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速突然變化而引起活塞以及燃燒室熱負(fù)荷突然變動，從而導(dǎo)致燃燒室喉口部位開裂甚至穿破。另外，車主在給機(jī)動車加油時(shí)一定要使用正規(guī)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這樣能夠有效預(yù)防和降低此類問題的發(fā)生。

2 活塞過載導(dǎo)致銷座出現(xiàn)裂紋

發(fā)動機(jī)在運(yùn)行的過程中如果出現(xiàn)活塞過載的情況，活塞性能難以滿足輸出功率實(shí)際需求，由于溫度升高就容易導(dǎo)致銷座的斷面過載，產(chǎn)生裂紋。銷座上出現(xiàn)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(fù)荷一致，由于過度熱膨脹可能出現(xiàn)活塞頂部嚴(yán)重?fù)p傷甚至直接燒穿?；钊N座上出現(xiàn)的裂痕會隨著活塞運(yùn)行過程中產(chǎn)生的高溫高壓和高負(fù)荷而不斷變大變深，最終造成整個(gè)活塞以及活塞銷全面破裂。如果活塞經(jīng)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(yīng)對措施：要避免活塞出現(xiàn)過載的問題，首先要將點(diǎn)火時(shí)間和噴油時(shí)間控制在科學(xué)合理的范圍內(nèi)，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(huán)出現(xiàn)故障依然進(jìn)行燃燒

發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中，由于點(diǎn)火時(shí)間不正確或故障冷卻、燃料中含有的辛烷值不達(dá)標(biāo)、燃燒出現(xiàn)震動和爆燃以及火花塞熱系數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)等，都有可能造成活塞本體的直徑增大，導(dǎo)致活塞運(yùn)動過程中的磨損更加嚴(yán)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(dǎo)致活塞密封環(huán)出現(xiàn)問題，活塞密封出現(xiàn)問題將會嚴(yán)重影響活塞環(huán)的運(yùn)動，燃料燃燒產(chǎn)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(dǎo)致其它環(huán)節(jié)也出現(xiàn)問題。在活塞環(huán)運(yùn)行過程中，由于其密封性能遭到破壞，會出現(xiàn)一部分燃燒氣體泄漏，這樣會造成能源資源的浪費(fèi)，并且由于需要更多的燃料來提供發(fā)動機(jī)運(yùn)行所需要的能量，也會造成活塞過載，活塞環(huán)岸以及裙部都會產(chǎn)生一些明顯擦痕。

應(yīng)對措施：工作人員需要對化油器以及點(diǎn)火裝置進(jìn)行仔細(xì)檢查，觀察噴油是否正常。柴油發(fā)動機(jī)要尤其注意噴油時(shí)間和噴油量，并且要對使用的柴油品質(zhì)進(jìn)行控制，避免因?yàn)橛推焚|(zhì)量問題導(dǎo)致發(fā)動機(jī)負(fù)載過重而產(chǎn)生故障燃燒。仔細(xì)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(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)發(fā)動機(jī)損壞的問題時(shí)要將連桿一起更換掉，這樣能夠有效防止一些零部件出現(xiàn)密封不牢固的問題。定期對發(fā)動機(jī)上的水積垢進(jìn)行清理，及時(shí)更換損壞的零部件，確保發(fā)動機(jī)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4 卡簧松動或斷裂

發(fā)動機(jī)活塞在不斷的進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，其產(chǎn)生的作用力會導(dǎo)致活塞材料出現(xiàn)松動、卡簧斷裂等問題，如果卡簧出現(xiàn)松動或者斷裂，將會對整個(gè)活塞運(yùn)動的預(yù)拉力產(chǎn)生重要影響，使得活塞環(huán)對周圍材料的磨損更加嚴(yán)重，活塞銷在工作中可能會產(chǎn)生軸向竄動，刮傷氣缸壁，甚至“拉缸”，對發(fā)動機(jī)的運(yùn)行效果產(chǎn)生非常嚴(yán)重的破壞，需要及時(shí)進(jìn)行檢修和處理。

應(yīng)對措施：對已經(jīng)出現(xiàn)松動或者斷裂的卡簧進(jìn)行更換，在安裝新的活塞銷卡簧時(shí)，檢修人員要控制好力度，避免安裝過程中受力過大導(dǎo)致卡簧出現(xiàn)拉伸影響其彈力性能。完成安裝工作之后，輕輕轉(zhuǎn)動卡簧，檢查其位置以及應(yīng)力狀態(tài)處于合理狀態(tài)。通過測量活塞間隙來檢測驅(qū)動齒以確定校直是否正確。根據(jù)鎖環(huán)槽的情況安裝型號正確的卡簧。壓進(jìn)活塞銷時(shí)，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(shí)開口不應(yīng)朝側(cè)向。

5 結(jié)語

活塞是機(jī)動車發(fā)動機(jī)最關(guān)鍵的零部件之一，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在氣體膨脹力和氣體溫度的雙重作用下發(fā)生變形和膨脹，任何影響變形和膨脹的因素都是導(dǎo)致活塞故障的原因，因此分析故障時(shí)要緊緊抓住這條主線。本文不僅詳盡分析了活塞可能出現(xiàn)的失效情況，而且指出了如何采取相應(yīng)措施盡力避免這類失效，以及如何阻止已經(jīng)發(fā)生的失效再次發(fā)生。

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