活塞環(huán)的正確使用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響及對(duì)策探討

摘要 本文探討如何正確使用活塞環(huán)以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作的影響。

關(guān)鍵詞 活塞環(huán) 使用壽命 發(fā)動(dòng)機(jī) 正常工作

中圖分類號(hào) U467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1009-5489(2007)06-0073-02

了解活塞環(huán)的工作特點(diǎn)，注意發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)、使用和保養(yǎng)，就可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)起動(dòng)困難、功率不足、燃燒室及活塞頂部積炭多、排氣冒藍(lán)煙，氣缸套磨損過(guò)大等不良狀況。而活塞環(huán)又是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一，其工作狀態(tài)的好壞，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。所以，從某種程度上講，延長(zhǎng)活塞環(huán)的使用壽命，也就是延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)隊(duì)伍的壯大和科技創(chuàng)新能力的提高，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷大。活塞環(huán)的工作條件越來(lái)越苛刻，對(duì)其耐磨性也提出了更高的要求。活塞環(huán)的工作環(huán)境比較惡劣，它承受著高溫、高壓及交變載荷的作用，同時(shí)運(yùn)動(dòng)速度快而潤(rùn)滑條件差。為此，提出了一些提高發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)使用壽命的方法，以供參考。

一、重視發(fā)動(dòng)機(jī)的初期磨合。嚴(yán)格執(zhí)行磨合期的規(guī)定

發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合里程一般為3000km。活塞環(huán)－缸套初期磨合效果如何，直接影響活塞環(huán)的使用壽命。通過(guò)初期磨合，不僅使活塞環(huán)和缸套配合面的粗糙度發(fā)生變化，保證了活塞環(huán)和缸套配合的勻稱、平衡，改善了活塞環(huán)與缸壁表面的接觸，使其潤(rùn)滑油膜易于形成，并且提高了油膜承載能力，使之達(dá)到良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。換新環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)一定要進(jìn)行熱磨合，磨合時(shí)間為16h為宜。通過(guò)磨合可使環(huán)外沿與氣缸壁表面形成適應(yīng)工作條件的配合面，改善配合副的潤(rùn)滑效能，使活塞環(huán)的可靠性、耐磨性更好，從而延長(zhǎng)活塞環(huán)的使用壽命。有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料表明，初期磨合不好，將縮短活塞環(huán)25％的使用壽命。在磨合期內(nèi)不能超速或者超載行駛。否則，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁和活塞環(huán)、曲軸和軸瓦等配合副之間的過(guò)度磨損，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油消耗、機(jī)油消耗水平以及機(jī)件的使用壽命受到極大的損害。所以在磨合期內(nèi)的前1500km內(nèi)，不要高速行駛，車輛在各擋的行車速度一般不能超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的70％，更不要長(zhǎng)時(shí)間高速行駛。若車速過(guò)高，運(yùn)動(dòng)件所產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷增加，缸壁及活塞環(huán)等機(jī)件受力增大，環(huán)在高溫、高壓作業(yè)下，磨損也會(huì)增大。所以，車速過(guò)高將導(dǎo)致活塞環(huán)的使用壽命降低。同時(shí)，嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行，不允許超載。發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小與零件磨損量成正比，如果車輛嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)零件早期損壞，活塞環(huán)出現(xiàn)“粘住”或“拉缸”現(xiàn)象，從而降低了活塞環(huán)的使用壽命。

二、活塞環(huán)裝配不合理。使用時(shí)操作不當(dāng)。無(wú)法保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作

活塞環(huán)裝在活塞的頭部，工作條件十分惡劣。由于活塞環(huán)是在高溫、高壓、高速及潤(rùn)滑條件極差的情況下工作，因此要求活塞環(huán)的材料應(yīng)具備良好的耐熱性、導(dǎo)熱性、耐磨性，有一定的韌性、彈性和足夠的強(qiáng)度等。目前，廣泛采用的活塞環(huán)材料為優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄或合金鑄鐵。其缺點(diǎn)是易折斷，裝配不當(dāng)易變形。通常活塞環(huán)的拆裝均應(yīng)使用活塞環(huán)漲鉗，使用時(shí)漲鉗張口略大于活塞即可，不可用手過(guò)度擴(kuò)大，超過(guò)活塞過(guò)多，否則，活塞環(huán)即使不斷裂，也會(huì)因操作不當(dāng)出現(xiàn)變形。若不使用活塞環(huán)漲鉗，而用手將環(huán)一道一道地拆裝，力度不易掌握，很容易造成活塞環(huán)翹曲變形，從而影響活塞環(huán)的使用性能和壽命。裝配后的活塞環(huán)應(yīng)用汽油或清洗劑清洗，將活塞及活塞環(huán)的表面涂上少量機(jī)油，起到預(yù)潤(rùn)滑的作用。為減少氣體的泄漏，活塞環(huán)裝入氣缸時(shí)，第一道環(huán)的位置應(yīng)避開(kāi)做功行程時(shí)受力較大的一面，既與活塞銷孔錯(cuò)開(kāi)45°，其他各道環(huán)開(kāi)口應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)120°，這樣才能將活塞連桿組裝人氣缸中。正確地安裝活塞環(huán)，切忌第一、二道氣環(huán)錯(cuò)位安裝和第一道氣環(huán)的上下面反邊安裝。否則，在發(fā)動(dòng)機(jī)裝復(fù)起動(dòng)后會(huì)很快出現(xiàn)活塞環(huán)被折斷和缸套被刮壞的嚴(yán)重事故，使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常工作。

在操作時(shí)如果不當(dāng)，將會(huì)影響活塞環(huán)的使用壽命。如猛轟油門、強(qiáng)制升溫、經(jīng)常使離合器半聯(lián)動(dòng)、一腳離合換檔、緊急制動(dòng)停車、先加速后滑行等不良操作習(xí)慣，都將導(dǎo)致潤(rùn)滑條件變壞，活塞環(huán)磨損增加。同時(shí)在低溫下，不采用任何措施多次冷起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也會(huì)使活塞環(huán)磨損加劇。因冷車起動(dòng)時(shí)進(jìn)入氣缸的一部分混合氣體遇冷變成液體，吸附在氣缸壁及活塞環(huán)的表面上，活塞環(huán)長(zhǎng)期處于低溫下工作，易腐蝕，磨損加劇，導(dǎo)致壽命縮短。所以，無(wú)法保持發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。

三、做好“三濾”的保養(yǎng)工作

空氣濾清器、燃油濾清器和機(jī)油濾清器(簡(jiǎn)稱三濾)性能的好壞，將直接影響活塞環(huán)和氣缸的磨損速度和使用壽命。如果沒(méi)有及時(shí)做好空氣濾清器的清潔工作，就會(huì)導(dǎo)致濾清器的臟堵，造成進(jìn)氣阻力增加，進(jìn)入氣缸的空氣量將要減少，也就增加了氣缸里混合氣的濃度，從而致使油耗增大，燃燒不完全造成積炭，同時(shí)也增加活塞環(huán)、活塞與氣缸之間的磨損，使活塞環(huán)使用壽命降低。發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況分別對(duì)空氣、燃油及機(jī)油濾清器進(jìn)行及時(shí)的保養(yǎng)。“三濾”質(zhì)量如何，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦副的使用壽命特別是氣缸與活塞組件的磨損。車輛行駛在多塵的道路上，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損量40％－60％是由于塵土中的二氧化硅、石英、三氧化二鋁等隨空氣、燃油、機(jī)油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)而引起的。大量的試驗(yàn)資料表明，1g的灰塵進(jìn)入氣缸，其結(jié)果是導(dǎo)致缸壁磨損0.01mm，活塞環(huán)的鍍鎘層或淡化硬質(zhì)層將磨損0.06-0.08mm，并使之密封和控油能力在極短時(shí)間內(nèi)失效。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)車輛在含有塵土為0.023g／m³的道路上行駛，僅工作116h，磨損最嚴(yán)重的一道環(huán)側(cè)隙達(dá)0.70cm，缸套磨損了0.38mm。此時(shí)，排氣管冒藍(lán)煙、黑煙，曲軸箱通氣口竄機(jī)油，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降15％。測(cè)定該空氣濾清器濾清效率僅為77.5％。合格的空氣濾清器的濾清效率必須達(dá)99.5％以上。使用中要注意檢查空氣濾清器的密封性和可靠性，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)，定期清潔或更換濾芯。在正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)工作100—200h后，空氣濾清器濾芯清洗一次，在多塵的道路上，清除濾芯上灰塵的周期要適當(dāng)?shù)乜s短。發(fā)動(dòng)機(jī)每工作1000—2000h須更換濾芯。

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，曲軸箱的進(jìn)氣量雖比氣缸的進(jìn)氣量少得多，但在通風(fēng)裝置良好的情況下，每小時(shí)也有約3m³空氣夾帶塵埃進(jìn)人曲軸箱，塵埃混落在機(jī)油中，使機(jī)油品質(zhì)惡化，導(dǎo)致活塞環(huán)及氣缸之間的磨損加劇。所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)油濾清器的清潔、保養(yǎng)和維護(hù)。燃油在存放、運(yùn)輸和向油箱加洫過(guò)程中，都會(huì)不同程度地混入塵土和其他雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)隨燃料一起進(jìn)入氣缸成為磨料，增加活塞環(huán)及氣缸之間的磨損。只有燃油濾清器在良好的狀態(tài)下才能保證塵土和其他雜質(zhì)不隨燃油一起進(jìn)入氣缸，從而延長(zhǎng)活塞環(huán)的使用壽命。所以，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)燃油濾清器的清潔、保養(yǎng)和維護(hù)。

四、燃油、機(jī)油質(zhì)量差導(dǎo)致活塞環(huán)磨損加劇

目前國(guó)內(nèi)有一些加油站，燃油實(shí)際標(biāo)號(hào)不準(zhǔn)確，油質(zhì)不純、雜質(zhì)多，燃油中所加入清凈劑質(zhì)量差，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸內(nèi)產(chǎn)生積炭，從而使活塞環(huán)使用壽命降低。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)要求使用無(wú)鉛汽油，使用時(shí)必須加入清凈劑，不需要再加其他添加劑，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)如果使用的柴油質(zhì)量差，柴油中硫的成份含量就會(huì)超標(biāo)，容易與氣缸中的水汽結(jié)合燃燒形成硫酸，造成活塞環(huán)和氣缸壁的腐蝕磨損，引起密封失效。

活塞和氣缸之間存在著快速的相對(duì)滑動(dòng)，要防止活塞環(huán)磨損過(guò)快，就需要在兩個(gè)滑動(dòng)表面間建立潤(rùn)滑油膜。油膜將相對(duì)滑動(dòng)的零件表面隔開(kāi)，從而達(dá)到減少磨損的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)使用什么機(jī)油，在技術(shù)說(shuō)明書中都有明確規(guī)定，應(yīng)按規(guī)定選用。使用合乎規(guī)定的機(jī)油對(duì)減少磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的使用壽命至關(guān)重要。在實(shí)際工作中存在下列不良現(xiàn)象：不同牌號(hào)的機(jī)油混合使用；只注意檢查機(jī)油的油量而不注意檢查機(jī)油的質(zhì)量，對(duì)已經(jīng)變質(zhì)的機(jī)油不能及時(shí)更換。這些不良現(xiàn)象不僅引起活塞環(huán)和氣缸的早期磨損，還會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)其他摩擦副偶件的損壞。

五、活塞環(huán)榴磨損過(guò)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足：確定故障部位為活塞環(huán)漏氣時(shí)，通常需更換新環(huán)。有時(shí)候更換新環(huán)后，效果顯著，有時(shí)候卻無(wú)濟(jì)于事，換新活塞環(huán)后達(dá)不到應(yīng)有的效能壽命，原因出在活塞環(huán)槽磨損上。所以在換新活塞環(huán)之前，應(yīng)對(duì)活塞環(huán)槽進(jìn)行檢查。檢查時(shí)可用專用的活塞環(huán)槽磨損規(guī)進(jìn)行測(cè)量，因一般修理廠沒(méi)有專用量具，故可根據(jù)實(shí)際情況用自制的環(huán)槽磨損規(guī)測(cè)量，或采用新活塞環(huán)與厚薄規(guī)多點(diǎn)檢查的方法進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于活塞環(huán)槽磨損超規(guī)的活塞，以更換新的活塞為好，對(duì)于個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)也可以采用加寬環(huán)槽，選配加寬形活塞環(huán)的方法進(jìn)行修理。6活塞環(huán)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合要求活塞環(huán)彈力應(yīng)符合規(guī)定要求。如活塞環(huán)彈力過(guò)大，將會(huì)加快活塞環(huán)與氣缸壁的磨損；彈力過(guò)小，使活塞環(huán)與氣缸壁的密封性不良，同樣將加快活塞環(huán)的磨損，使活塞環(huán)使用壽命減少。同時(shí)活塞環(huán)的端隙、側(cè)隙和背隙都應(yīng)符合要求。間隙過(guò)大，會(huì)因漏氣嚴(yán)重而使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降，間隙過(guò)小則會(huì)在活塞環(huán)受熱膨脹后有可能卡死或者折斷，使活塞環(huán)使用壽命降低。在進(jìn)行更換作業(yè)時(shí)，要檢查活塞環(huán)的端隙、側(cè)隙和背隙。