論內燃機氣缸的磨損及對策

摘 要：內燃機設備中最關鍵的一個組成部分就是氣缸，氣缸的使用方法對內燃機設備的使用時間起著關鍵的作用。內燃機設備會因為氣缸的損傷產生運轉困難、封閉性不好、速度變慢、燒機油的現象。現在，國外一些國家對內燃機設備中的建筑氣缸材質、使用方法進行了變革。例如日本開始使用抗磨抗腐的陶瓷材質制造氣缸，所以探索內燃設備中氣缸出現問題的原因，找到相應的解決措施，對內燃機設備的運轉有著很大的幫助。

關鍵詞：內燃機；磨損拉缸；粗糙度；穴蝕；對策

1 氣缸的磨損

內燃機設備動力的來源主要是燃料在氣缸中燃燒產生機械能，在運作中，氣缸要受到高溫以及活塞運動帶來的壓力以及摩擦力。因為活塞在運動的時候要求的速度會很高，假如潤滑效果不好、氣體或者機油中具有雜質、啟動時溫度太低的次數過多或者燃料燃燒不標準都會致使氣缸受損。

氣缸的磨損類型

1.1 磨料磨損

由于發動機吸入的空氣中混有塵埃、機油中有金屬磨屑等外來堅硬雜質、形成磨料、附著于氣缸表而造成平行于氣缸軸線的拉痕，個別粗大的磨料會造成拉傷，俗稱“拉缸”。

1.2 腐蝕磨損

燃燒時會形成大量的酸性化學物，例如一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等，如果冷卻水一直處在不高的溫度或者溫度太低時啟動的次數比較多，燃燒形成的這些具有酸性的化學物融合水蒸氣很容易就形成液體附在氣缸外面，假如氣缸中潤滑油不多，這些液體就直接附在氣缸的材質上，產生腐蝕現象，在氣缸上部結構中會出現松散的小點，在運轉的過程中，氣缸零件會出現剝落現象，產生腐蝕性損傷。

1.3 熔著磨損

當氣缸與活塞環在潤滑不良的情況下滑動，或活塞環與氣缸加工、裝配不良時、兩者之間有極小部份金屬面直接接觸，摩擦形成局部高溫、使之熔觸粘著、脫落、逐步擴大即產生熔著磨損。如果油膜得以及時恢復起到清潔和冷卻作用，則溫度下降，于是這微小熔著部份脫落而不產生擴展。如果油膜遲緩，熔著擴展，導致很大范圍內發生異常磨損，氣缸工作面、活塞、活塞環立即遭到嚴重損傷，在氣缸表面是熔融流動狀態，帶有不均勻不規則邊緣的溝痕和皺褶。與腐蝕磨損和磨料磨損相比，它是一種破壞性更大的磨損。

2 氣缸的磨損規律

2.1 機械磨損規律

氣缸損害最多的地方在活塞活動的兩個重點，尤其是上端第一道環節的地方，會出現一個很顯眼的結。由于活塞上升到上端周圍處，第一道環被燃氣壓力壓向氣缸壁，在氣缸壁面上形成很大的比壓，而摩擦面的相對滑動速度又接近于零，油膜難以形成，所以磨損量最大，在氣缸面上形成的腐蝕磨損-疏松的腐蝕產物被第一道活塞刮去，故產生臺階，氣缸中部潤滑條件較好，又不受腐蝕作用，因此磨損較小。在氣缸下部接近下止點油環處，活塞滑動速度接近于零，油膜不易形成，磨損又較中部大一些。

2.2 磨料磨損規律

在內燃機工作中，潤滑油中未濾清的金屬微粒和由空氣濾清器未濾清的空氣中的塵粒進入氣缸后形成了有害的磨料，這些磨料大都粘附在氣缸壁上，使機件加速磨損。在進氣過程中，空氣中的微粒隨著進氣氣流直接沖到進氣門對面的氣缸壁上并粘附在該部位，形成較嚴重的磨料磨損。這也是橫向截面磨損不均勻的重要原因。

柴油機里空氣中的灰塵與砂子因氣流的影響，砂子大的話對氣缸造成的損壞也越大，因此，離氣缸離空氣過濾器越遠，損壞也就越大。

因為機油的涂抹方向是由下往上，并且比較硬的成分大多都因重力黏附在氣缸較低的地方，使得損壞程度加大。

2.3 熔著磨損規律

熔著磨損在上止點第一道活塞環處的磨損量超過正常磨損的許多倍。氣缸在嚴重漏氣的情況下工作時，也容易產生熔著磨損。可由損傷表面有不均勻、不規則的邊緣溝痕和皺褶別。

2.4 腐蝕磨損規律

上述的損壞方式是最主要的方式之一，由于在溫度較低的環境下多次起動，或者是因燃料里硫的成分太高，使得腐蝕損壞嚴重。活塞環中，第一個活塞環的地方氣缸的損壞是正常情況下的一到兩倍，中部所處的地方損壞情況是正常情況下的四到六倍。這種情況是由于氣缸頂部遭到的腐蝕情況嚴重，在損壞時脫落的金屬顆粒依附在氣缸中再次出現嚴重損壞情況。

正常運行狀態下的內燃機，之前所說的磨損方式都是并存且相對影響的。不過，汽車上的柴油機，不相同的階段、不相同的條件，收受到的磨損是以一種為主。比如：活塞環與氣缸拉缸一般都是初期時候，如果磨合的比較好了，拉缸出現的幾率就會很小。由于磨合初期，氣缸、活塞環兩者都比較粗糙，在表面凸起的地方一般都會有金屬碰觸。潤滑油又很難保持一個好的保護膜，出現拉缸的現象。不過活塞環、氣缸拉缸現象出現不都是磨合階段，一些發動機長時間運行以后發生拉缸的幾率也隨之增大，這是由于活塞群部沒有夠量的機油提供。比如：水泥廠運輸的汽車的內燃機與采礦的地方，氣缸大多都是將磨損與磨料為主。現實情況下磨損形成的形狀通常都很復雜，一般都是上述的類型，由于運行的環境造成的影響，使得磨損程度有很大的區別。因此，針對不同的情況必須采取不同的措施，找到磨損的原因以及原理規律。使用最合理的方式降低磨損程度。

3 減少氣缸磨損的有效措施

3.1 加強對進氣系統及空氣濾清器的保養

空氣濾芯主要工作就是阻擋進入氣缸中的空氣中含有的雜質，降低對氣缸以及活塞還有活塞環的損害。根據實驗得出，空氣濾芯對發動機設備的利用生命起著關鍵的作用，假如不安裝空氣濾芯，氣缸所受到的損害會增多八倍，活塞損害會增多三倍，活塞環損害增多就被，所以，一定要在內燃機設備中加裝空氣濾芯。并且，在正常運作中要按時對空氣濾芯開展養護活動，就像汽車加裝的空氣濾芯，當汽車運行了一百五到兩千千米的時候，就要對空氣濾芯開展一次養護。對于使用金屬絲制造的濾芯必須使用煤油或者柴油進行養護，養護完畢吹干之后再安裝上。如果濾芯的材質是紙質的，需要按時更替，普遍情況下，紙質濾芯工作五十個小時候就應該更換了。

3.2 加強對潤滑系統的保養

在運行過程中采用了劣質機油也會造成氣缸磨損，因此，必須注重機油過濾器的維修與養護，使用潤滑的用處就是造成液體的摩擦，也就是把優質的機油不停的運送到各部位的零件上，經過不斷的摩擦以后，產生了一層油質保護膜，這樣就達到了減少氣缸、活塞環、活塞之間的摩擦力，減少損耗，也減少了摩擦所消耗的功率。另外，因為運行過程中機油的不斷運用，使得零件在摩擦時候熱能量與燃氣將零件熱量與雜屑清理，讓零件冷卻并且凈化。為了達到機油使用時的潔凈，因此可以在機油循環的過程中安裝機油過濾器，需要定時對其進行清潔與更換。

3.3 提高氣缸的耐磨性

為了確保氣缸的壽命并減少摩擦損耗，就需要精確的加工，氣缸的圓度通常要小于零點零二五到零點零三五毫米，不然會導致氣缸與活塞、活塞環不能完美磨合，增大漏氣程度，加大摩擦損耗。

氣缸的表面假如很粗糙，嚴重降低了氣缸耐磨能力，重點體現在磨合階段。這要保證氣缸的粗糙度在一定的程度，假如太低會給磨合造成一定的困難，延長磨合的時間，這對耐磨性能也是沒有好處的。在生產的過程中，使用精密度高的鏡削確保氣缸孔的精準加工，其質量是以清晰磨為基礎。銜磨使得氣缸基本上光滑與一些溝槽光滑的表面，都有較好的磨合性能。

除此之外，要盡可能避免頻繁的冷起動或低溫運轉。因為當冷卻水溫低r353k時，廢氣中的酸性物質SO2等在氣缸壁上凝結，使氣缸腐蝕性磨損增加，尤其是用揮發性差或含硫量多的燃料時，低溫運轉危害更大。在機油中添加抗腐添加劑可減輕腐蝕性磨損。降低機油的粘度可以減少氣缸的冷起動磨損。