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汽油发动机气缸早期磨损分析及防治

浏览次数: 日期:2015年4月24日 03:48

 

随着现代工业的下断进步,新技术,新工艺、新材料的广泛应用,汽车的性能和使用寿命都有了很大的提高,一般来说,汽车的寿命往往取决于发动机的使用寿命,汽车行驶里程的增加,发动机的气缸出现正常的磨损是不可避免的。在其它条件(如材料、路况)相同的情况下,其磨损的程度会因使用、保养情况的不同而有很大的差异。怎样使用和保养才能减少气缸的磨损呢?在这里通过对气缸早期磨损的原因进行分析,提高气缸的使用寿命。
  1  气缸的磨损原理
  (1)灰尘及细屑的磨损
  空气中含有的大量的灰尘、金属细屑和润滑油受热产生的结碳等坚硬的杂质是造成气缸早期磨损的物质之一,它们附着在气缸的表面,颗粒在活塞的住返运动方向上造成划痕,在气缸体表面上呈现出无规则的、粗细不等的连续或断续的沟线。个别粗大的磨料颗粒还会造成粗大的划痕。
  (2)熔着磨损
  气缸长期工作在高温的环境下,如果气缸与活塞在润滑不良的情况下滑动,两者有微小部分的金属直接接触,摩擦产生大量热量造成局部高温,从而造成金属熔化、撕脱逐渐扩展造成磨损。如果油膜能及时恢复的话,可起到清洗和冷却的作用,温度下降微小的熔着部分会脱落而不会扩展导致较大范围的异常磨损,缸壁、活塞及活塞环急速受到严重的损伤,在缸壁表面上呈现熔化流动状态,显现出不均匀不规则边缘沟痕和皱着。相对其他种类的磨损,这是一种最为严重,破坏性更大磨损,我们通常把这种磨损成为“拉缸”。
  (3)腐蚀磨损
  气缸内燃烧废气中的CO2、SO2、NO与冷凝的水蒸气生成CH20、C2H402和醛酸等,对缸壁产生电化学腐蚀,温度越低对缸壁的腐蚀越大。温度过低时可燃混合气雾化不良,呈油滴状进入气缸冲刷稀释缸壁上的润滑油膜,机械磨损随之增大。近而在摩擦作用下造成缸壁金属脱落,造成缸壁的早期非正常磨损。
  2  气缸的磨损的一般规律
  气缸磨损的一般规律气缸的磨损是不可避免,但磨损还是有一定的规律可循的,气缸的磨损规律可用缸壁轴线方向上的磨损图来表示。如图1所示。   
  曲线图a是正常的磨损图形。特征为活塞的上止点和下止点处的磨损较大,形成较为明显的台阶,原因是活塞在到达上止点附近时,气环受到燃气的压力并以很高的压力比压向气缸。摩擦面的相对滑动接近为零,润滑油难干形成保护油膜致使气缸表面的磨损程度加大形成台阶。气缸的中部润滑条件较好,磨损较小不易形成台阶。气缸油环在下部的润滑环境也非常恶劣,磨损也相对大些。曲线b是进气发动机长期工作在多尘的环境下,进气时吸入大量的尘埃或严重的积炭磨料的磨损图形。尘埃从上部被吸入积炭在上部形成,所以气缸上部磨损量较大,磨损的最大量在上止点的下部。
  曲线c是润滑油中含有大量的金属碎屑或油中含有大量的尘埃等杂质的图形,是因为飞溅在缸壁上的润滑油,杂质在重力的作用下自下往上分布,致使缸壁的下部磨损严重。
  曲线d是熔着磨损图。在缸壁上止点第一环处的磨损量远远超过正常磨损量的许多倍,摩擦面呈现金属熔融的状态,边缘呈现不规则、不均匀的状的沟痕。
  曲线e是低温频繁启动或使用高硫燃料的腐蚀磨损。在上止点第一环处的磨损量超过正常量的1-2倍,气缸中部的磨损量是正常磨损的4-6倍。这是因为气缸的腐蚀磨损较大,剥落下来的金属微粒在活塞运动较大的区域发生了严重的磨料磨损。
  曲线f是发动机长期在水温过低的状态下造成缸壁磨损的图形,这是因为缸套下部的水温较低,发动机在长期工作在水温过低的条件下,所以下部的磨损量较大。
  发动机工作时,造成气缸磨损的实际情况是复杂多变的,上述的各种磨损往往同时存在相互影响,例如气缸的上部腐蚀磨损产生的杂粒会引起气缸的中部的磨料磨损,致使气缸的活塞环和缸壁磨损严重,影响气缸的气密性,破坏气缸的正常润滑温度过高,造成熔着磨损。
3  气缸早期非正常磨损的原因
  导致气缸的早期磨损的原因是多种多样的,大致上是由以下的几种情况造成的:
  (1)润滑油的品质差
  润滑油的品质主要取决于它的粘度、油性和抗氧化性。润滑油的粘度随着温度的升高而下降的性质叫做粘度—粘度特性。润滑油的粘度过大时流动性不好,特别是在低温启动时,因为粘度过大而不易快速达到摩擦面,从而使发动机早期磨损,如果润滑油的粘度过低,会因润滑油的压力过低供给不足,不能形成需要的油膜也会造成气缸的磨损,不合格的润滑油含水分和杂物较多,抗氧化、抗腐蚀能力较差,使用过程中很容易结胶和积炭,老化变质快。此时如发动机高速运转,润滑油粘度将大幅下降形成油膜的强度不够。应避免使用假冒伪劣润滑油的前提下,合理的使用以预防气缸的早期磨损,延长发动机使用寿命。
  (2)发动机工作温度不正常
  发动机在正常的温度下运行,不仅能节约燃油,更重要的是可以减少发动机的磨损,延长使用寿命。在正常温度下,发动机产生的废气被排出气缸,对气缸的腐蚀最小。当温度过低时,废气中的碳氧化合物在一定的压力条件下极易形成酸性物质腐蚀缸壁,实验证明,温度越低对缸体的腐蚀性越强,在其他条件相同的情况下,发动机的温度在30度时,其磨损程度比其正常温度的大4-5倍。当温度超过正常温度时.润滑油的粘度急剧下降,活塞环与缸壁的磨擦增大,同时腐蚀性气体直接作用于缸壁表面使之氧化,温度越高氧化程度越加严重。车辆在使用过程中,特别注意保持发动机的正常工作温度。
  (3)汽油品质差
  燃油主要是指供发动机缸内燃烧发挥过力的油,有汽油和柴油之分。评定汽油的指标主要是馏分温度、辛烷值和含硫量,如果燃油质量不好,其重质馏分较多,当在低温状态下启动时重质馏分不易挥发,以油滴状态进入气缸,冲刷气缸壁上的润滑油膜,稀释曲轴箱内的润滑油,发动机的磨损加剧,爆燃主要是燃油中的辛烷值不够,导致油的抗爆性下降,会导致发动机的使用寿命大大减少,影响发动机的性能损坏活塞,使活塞环断裂,导致拉缸,造成气缸的早期磨损。汽油中硫的含量过高对发动机的影响也很大,汽油硫化物燃烧时产生的二氧化硫在低温时与凝结在气缸壁上的水球生成亚硫酸,对缸壁有很强的腐蚀作用加速气缸的磨损。在保证辛烷值的前提下,馏分温度和含硫量对缸壁的腐蚀是在低温状态下起作用,温度越低腐蚀作用越强,在冬季应尽量减少冷车启动的次数,如果有条件可以将车停放在暖库内,以避免气缸的非正常磨损。
  (4)空气、汽油及润滑油的滤清效果差。
  空气中悬浮着很多尘土,其主要成份是二氧化硅(Si02)—一种比金属更硬的物质。1克尘土进入气缸,可以使气缸上部磨损0.0l毫米,安装空气滤清器能减少气缸,活塞和活塞环等零件的磨损。据有关资料报道:轿车不安装空气滤清器,气缸磨损将增加7倍,活塞磨损过滤增加3倍,活塞环磨损增加8倍。燃油滤清器、机油滤清器等零件如果质量达不到要求,滤清效果变差。过多的杂质进入油路汽缸内,加剧缸体的磨损,增加故障发生的可能性,如严重堵塞,还会导致车辆不能正常工作。
  (5)汽车的长期高速、超载行驶
  超速行驶时发动机输出功率增加,单位里程内发动机的转速增加,水温、油温升高,润滑油的粘度下降,气缸上的油膜因为缸壁温度的升高和润滑油的粘度下降而受到破坏,造成气缸的早期磨损。同样严重超载运行,发动机长期超负荷运转,引起气缸的早期损坏,发生拉缸也就不足为奇。
  (6)油路调整不当
  点火提前角不但影响发动机的工作状况和最大动力性的发挥,还会影响发动机的温度。如果点火提前角过大,混合气的压力、温度过高爆燃增加,易引起发动机气门烧蚀、活塞烧坏、断环及拉缸,导致缸体的早期磨损。如果油路调整不当,混合气过浓燃烧不充分,废气中有未完全燃烧的油滴会窜入曲轴箱内,长期会稀释润滑油,增加气缸的磨损。3  气缸早期非正常磨损的原因
  导致气缸的早期磨损的原因是多种多样的,大致上是由以下的几种情况造成的:
  (1)润滑油的品质差
  润滑油的品质主要取决于它的粘度、油性和抗氧化性。润滑油的粘度随着温度的升高而下降的性质叫做粘度—粘度特性。润滑油的粘度过大时流动性不好,特别是在低温启动时,因为粘度过大而不易快速达到摩擦面,从而使发动机早期磨损,如果润滑油的粘度过低,会因润滑油的压力过低供给不足,不能形成需要的油膜也会造成气缸的磨损,不合格的润滑油含水分和杂物较多,抗氧化、抗腐蚀能力较差,使用过程中很容易结胶和积炭,老化变质快。此时如发动机高速运转,润滑油粘度将大幅下降形成油膜的强度不够。应避免使用假冒伪劣润滑油的前提下,合理的使用以预防气缸的早期磨损,延长发动机使用寿命。
  (2)发动机工作温度不正常
  发动机在正常的温度下运行,不仅能节约燃油,更重要的是可以减少发动机的磨损,延长使用寿命。在正常温度下,发动机产生的废气被排出气缸,对气缸的腐蚀最小。当温度过低时,废气中的碳氧化合物在一定的压力条件下极易形成酸性物质腐蚀缸壁,实验证明,温度越低对缸体的腐蚀性越强,在其他条件相同的情况下,发动机的温度在30度时,其磨损程度比其正常温度的大4-5倍。当温度超过正常温度时.润滑油的粘度急剧下降,活塞环与缸壁的磨擦增大,同时腐蚀性气体直接作用于缸壁表面使之氧化,温度越高氧化程度越加严重。车辆在使用过程中,特别注意保持发动机的正常工作温度。
  (3)汽油品质差
  燃油主要是指供发动机缸内燃烧发挥过力的油,有汽油和柴油之分。评定汽油的指标主要是馏分温度、辛烷值和含硫量,如果燃油质量不好,其重质馏分较多,当在低温状态下启动时重质馏分不易挥发,以油滴状态进入气缸,冲刷气缸壁上的润滑油膜,稀释曲轴箱内的润滑油,发动机的磨损加剧,爆燃主要是燃油中的辛烷值不够,导致油的抗爆性下降,会导致发动机的使用寿命大大减少,影响发动机的性能损坏活塞,使活塞环断裂,导致拉缸,造成气缸的早期磨损。汽油中硫的含量过高对发动机的影响也很大,汽油硫化物燃烧时产生的二氧化硫在低温时与凝结在气缸壁上的水球生成亚硫酸,对缸壁有很强的腐蚀作用加速气缸的磨损。在保证辛烷值的前提下,馏分温度和含硫量对缸壁的腐蚀是在低温状态下起作用,温度越低腐蚀作用越强,在冬季应尽量减少冷车启动的次数,如果有条件可以将车停放在暖库内,以避免气缸的非正常磨损。
  (4)空气、汽油及润滑油的滤清效果差。
  空气中悬浮着很多尘土,其主要成份是二氧化硅(Si02)—一种比金属更硬的物质。1克尘土进入气缸,可以使气缸上部磨损0.0l毫米,安装空气滤清器能减少气缸,活塞和活塞环等零件的磨损。据有关资料报道:轿车不安装空气滤清器,气缸磨损将增加7倍,活塞磨损过滤增加3倍,活塞环磨损增加8倍。燃油滤清器、机油滤清器等零件如果质量达不到要求,滤清效果变差。过多的杂质进入油路汽缸内,加剧缸体的磨损,增加故障发生的可能性,如严重堵塞,还会导致车辆不能正常工作。
  (5)汽车的长期高速、超载行驶
  超速行驶时发动机输出功率增加,单位里程内发动机的转速增加,水温、油温升高,润滑油的粘度下降,气缸上的油膜因为缸壁温度的升高和润滑油的粘度下降而受到破坏,造成气缸的早期磨损。同样严重超载运行,发动机长期超负荷运转,引起气缸的早期损坏,发生拉缸也就不足为奇。
  (6)油路调整不当
  点火提前角不但影响发动机的工作状况和最大动力性的发挥,还会影响发动机的温度。如果点火提前角过大,混合气的压力、温度过高爆燃增加,易引起发动机气门烧蚀、活塞烧坏、断环及拉缸,导致缸体的早期磨损。如果油路调整不当,混合气过浓燃烧不充分,废气中有未完全燃烧的油滴会窜入曲轴箱内,长期会稀释润滑油,增加气缸的磨损。

4  气缸非正常磨损的预防措施
  (1)保证新车或大修后的车辆进行良好的初驶走合
  新车和大修后的车最初的一千公里称作车辆的初驶,这个时期的车辆使用情况对发动机的使用寿命影响很大。为保证汽车发动机正常工作,必须进行必要的初驶磨合,磨合质量的直接影响发动机的使用时间。在磨损极限一定的条件下,按规定磨合的发动机寿命较长,否则短。对于初驶磨合,不论进口车和国产车都明确了驾驶动作、制动方式、车速、装载量、加注润滑油时机等各项规定,如不遵循则必然会使发动机在初驶期内不能良好地磨合,甚至发生拉缸等严重事故。
  (2)保持发动机的正常工作温度
  发动机工作在理想的温度范围内磨损最小,发动机的温度直接影响腐蚀磨损程度,保持正常水温是差距少发动机磨损、延长车辆寿命的有效方法。
  (3)保持中速行驶
  在一定载荷下,发动机有个最有利的工作转速范围。汽车行驶时,若能保证发动机在这个转速范围内工作,则单位行驶里程的气缸磨损量也最小。一般地说,发动机保持中速运转可以延长发动机的使用寿命。
  (4)合理装载
  每一特定车型都应按规定实行合理载重,发动机的磨损就小,汽车的使用寿命就长。如果在使用中超载,发动机的磨损会随之增加。
  (5)严寒季节的正确使用
  严寒季节的冷车起动,原则上都应预热。起动后,也不要猛轰油门,温度运不到起步温度不要起动。很多驾驶员缺乏这个认识,一方面低温下不进行预热,用起动机反复起动,未等温度达到正常温度就急于起步加速冲车。所以要想减少发动机的磨损,做到“冷摇慢转、就地升温”是非必要的。
  (6)加强“三滤”的保养
  一般的空气滤清器的滤芯都是纸质,滤清的效果比较高也容易堵塞,虽然说明书一般都规定行驶6000—8000km保养一次,但是为了保持良好的滤清效果,如果能每行驶2000km保养一次,或在通过特殊地区(沙漠)后立即保养则效果会更好。
  (7)做到合理的保养
  进行保养的目的在于减小零件的磨损,保持汽车良好的技术状态,保养的适时与否是影响汽车磨损的一个重要因素。
  (8)克服不良的操作习惯
  不少驾驶员都有一些猛轰油门、强制升温等不良的操作习惯,需要努力克服。
  总的来说,通过对气缸磨损规律的分析可知,为防止气缸的早期磨损,只有做到正确使用车辆,做到勤保养、细维护,以延长发动机的使用寿命。
 

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