車用發動機發生搗缸故障的多種原因分析

焦建華

摘 要：從零部件質量、車輛使用和維檢修工藝等方面討論了發動機搗缸事故發生的多種原因，并提出了減少搗缸事故發生的有效預防措施。

關鍵詞：車用發動機；搗缸故障；故障原因；預防措施

中圖分類號：U472.42 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0017-02

發動機搗缸是指發動機發生機械事故時，缸體被連桿、活塞、平衡塊等機件搗毀，出現缸體破損的現象。

發動機搗缸是一種重大的機械事故，輕則會使活塞、連桿、缸套損壞，重則將會損壞缸體、曲軸、缸蓋等零部件，使整臺發動機報廢。相關資料顯示，在全部發動機機損事故中，發動機搗缸占事故的23.4%.

引起發動機搗缸事故的原因有很多，既有可能是發動機本身零部件的缺陷造成的，也有可能是外來因素造成的，還有可能是駕駛員操作不當造成的。本文就發動機搗缸事故的原因作一簡單的分析。

1 發動機搗缸的常見原因分析

1.1 零部件質量造成的搗缸事故分析

1.1.1 連桿質量問題

此類故障主要是由于連桿材質不良造成的。在鍛造連桿的過程中，有可能會產生一些缺陷，例如，連桿桿身油道加工偏斜，使油道在連桿處形成臺階；連桿主要受力部分（連桿小頭與桿部結合部）存在制造缺陷（比如沙眼、氣泡）等。在發動機運轉的過程中，連桿承受交變應力荷載，這些制造缺陷極易導致連桿斷裂，從而發生搗缸事故。

1.1.2 活塞銷制造質量差

活塞銷制造質量差或是有微裂紋，也會造成搗缸事故。發動機工作時，活塞銷承受較大的交變沖擊載荷，可能會因為活塞銷質量差或是有裂紋而引起疲勞斷裂。活塞銷折斷后，活塞失位，將會使缸套或缸體搗穿。

1.1.3 缸套承孔加工精度差

氣缸套或氣缸體缸套承孔加工精度差，也容易造成搗缸事故。此類故障多見于干式缸套的發動機。發動機在工作過程中可能會出現短暫的非正常燃燒（比如噴油量過大、油質不好、進氣溫度過高等），導致活塞側壓力過大。由于缸體缸套承孔存在輕微變形，所以，缸套外壁不能完全和缸體的缸套承孔接觸，過大的側壓力相對形成一個高頻率的沖擊負荷（活塞沖擊缸套內壁、缸套外壁沖擊缸套承孔內壁）；又因為汽缸套的支撐肩是固定的，缸套在承受活塞上下往復運動過程中的拉應力的同時，附加的沖擊負荷在汽缸套的支撐肩退刀槽處形成剪切應力。當此力超過缸套的疲勞極限時，汽缸套便會在退刀槽處出現裂紋，隨之支撐肩出現斷裂。缸套在拉應力的作用下下行，當活塞下行時，活塞環卡在缸套的斷茬處，加快了汽缸套的下行速度。加速下行的汽缸套與曲軸的曲拐發生碰撞，在曲軸旋轉作用的帶動下，汽缸套發生破損。當汽缸套破損到一定程度時，活塞上行便會失去導向，在和破損的活塞殘塊發生碰撞后與汽缸體的缸套承孔發生擠壓，導致缸體出現擠壓性破損。

1.1.4 活塞銷卡環斷裂

活塞銷卡環斷裂，導致活塞銷在發動機運轉過程中從活塞銷中脫出，將缸桶壁擊穿，直接導致搗缸故障的發生。

1.2 發動機維修不當造成的搗缸事故分析

1.2.1 裝配不當或是漏裝零部件

例如，大修發動機時，如果漏裝了活塞環卡環，那么，在發動機的運轉過程中，活塞銷就會竄出，導致搗缸。安裝活塞環時，如果側隙、背隙或開口間隙過小，活塞環在運轉過程中容易卡死，有可能導致抱缸事故，進而導致搗缸事故發生。

1.2.2 連桿螺栓不按規定扭矩扭緊

有些連桿的螺栓沒有按規定扭矩扭緊，如果扭矩過小，軸瓦則安裝不到位，間隙超標，連桿螺栓會產生很大的附加應力，再加上受到沖擊載荷，容易折斷；如果扭矩過大，便會受力不均勻，就超過了連桿螺栓材料的屈服極限，強度因此而降低，使其出現拉伸變形，在沖擊載荷的作用下也容易折斷。另外，許多車型要求連桿螺栓不得重復使用，否則，螺栓強度下降，容易導致螺栓在發動機運行過程中斷裂。一旦連桿螺絲斷裂，將會使連桿與曲軸曲頸的連接斷開，活塞連桿組失去控制，從而導致搗缸事故。

1.2.3 連桿彎曲未進行校正

大修發動機時，連桿彎曲未進行校正可能會導致搗缸事故。校正連桿是否存在彎曲是發動機大修工藝中一項重要的工作，也是很多維檢修作業人員經常忽視的一項作業。發動機工作時，如果連桿發生彎曲，那么連桿受到的沖擊載荷將會產生偏向力，致使連桿極易折斷，從而導致搗缸事故的發生。

1.2.4 氣門鎖片、彈簧未進行更換

長期使用的氣門鎖片和氣門彈簧，在大修發動機的過程中未進行更換，也極易導致搗缸事故。氣門鎖片長期使用且磨損后，氣門彈簧會失效，氣門下沉。長期使用的氣門彈簧，彈性極易下降，在發動機運轉過程中，氣門因無法及時關閉，當活塞上行運動時，活塞直接撞擊氣門，引起氣門導桿彎曲或開裂，繼而疲勞斷裂。

1.2.5 安裝汽缸套過程中的不良操作

在安裝汽缸套（濕式氣缸）的過程中，有兩種情況容易導致搗缸事故：①由于缸套阻水圈過緊，在安裝過程中用力壓下缸套，如果用力不均勻，將會使缸套圓角處或其他強度較差的地方產生微小裂紋，進而使缸套在工作過程中產生脫缸，造成活塞、連桿等零部件損壞，從而導致搗缸。②由于原裝阻水圈的作用、缸套臺肩下平面不平、缸體承孔上平面未處理干凈或是缸套與缸體接觸面有異物等原因，需要把缸套墊起，使缸套中心線與缸體承孔中心線不重合。在活塞工作過程中的側壓作用下，引起缸套縱向輕微擺動，長時間受到交變載荷而導致脫缸，從而導致搗缸事故發生。

1.3 零部件故障導致的搗缸事故分析

零部件故障導致的搗缸事故主要表現在以下幾個方面：①發動機運行過程中突發的飛車故障，極易使曲軸、連桿折斷，活塞和缸套斷裂后導致發動機搗缸。②發動機運行過程中突發的活塞在缸套內燒死的故障，容易將連桿螺絲拉斷，從而導致連桿脫位，發生搗缸。③柴油發動機的高壓泵、噴油嘴長期使用，未做檢查、調整和校正，關閉不嚴，有滴油現象，容易導致缸內頻繁出現爆燃現象，使從噴油器噴出的霧化柴油被點燃形成火柱，活塞頂部燃燒室內局部燒損；或是噴油器出現二次噴射、滴油等后燃現象，導致活塞頭部溫度過高，嚴重時活塞燒蝕破碎，從而導致搗缸事故。

1.4 操作不當引發的搗缸事故分析

1.4.1 超載和超負荷

超載和超負荷是搗缸事故發生的最大因素。發動機的最大功率和最大扭矩指標標定了發動機的最大載荷和最大動力輸出，如果發動機長期超負荷運載，必然會導致發動機各零部件超負荷工作，加速各零部件的磨損，這樣極易導致搗缸事故。

1.4.2 操作中猛轟油門

發動機熄火前、起步前或平時操作過程中經常猛轟油門，發動機轉速驟然增加或降低，使零部件各摩擦副表面潤滑條件急劇變差，增加了磨損程度，使曲柄連桿機構和配氣機構等零部件受到的沖擊載荷要比正常情況下大好幾倍，容易加劇零部件的疲勞老化。長此以往，極易導致搗缸故障的發生。

1.4.3 發動機因缺水導致的溫度升高

發動機在運轉過程中，因水箱或水管漏水，導致發動機缺水，溫度升高且開鍋。此時，如果駕駛員盲目地填充冷卻液，可能會導致冷卻液進入缸體，使缸筒壁兩側溫度溫差過大，致缸筒出現裂紋；如果駕駛員未發現，繼續運轉發動機，則極有可能導致缸筒破損（搗缸）。

1.5 車用油品導致的搗缸事故分析

1.5.1 長期使用不合格燃油

長期使用不合格燃油，也可導致搗缸事故的發生。劣質燃油的含硫量和膠質量超標，易產生積炭，長期使用會危害車輛零部件。同時，劣質燃油中的十六烷值低，發火性差，備燃期過長，會使燃燒開始前燃燒室中積存的燃油過多，燃燒開始后，氣缸壓力升高過快，活塞承受了很大的沖擊力。這樣不但加劇了磨損，還會使發動機工作粗暴，在局部主要是活塞頭部產生高溫，燒壞活塞頭部，嚴重時會導致活塞融化、破碎，從而導致搗缸事故。

1.5.2 使用不合格的潤滑油

發動機潤滑油的主要功能是潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹、消除沖擊載荷等。使用不合格潤滑油的危害非常大，輕則導致發動機動力下降、燒機油、尾氣不達標，重則可能使發動機機件磨損加劇，導致包括瘤瓦、拉缸、搗缸在內的多種發動機事故的發生。

1.6 發動機缸套穴蝕

柴油發動機缸套的穴蝕，是指水套內的冷卻水因缸套受活塞側壓力作用而高頻振動時所形成的“氣泡”，在爆破時會產生強大的壓力波，猛烈沖擊缸套，使其表面產生麻點，進而擴展成泡沫或海綿狀穴蝕的一種腐蝕磨損現象。缸套穴蝕主要發生在連桿擺動平面內承受壓力較大的一邊，并呈蜂孔狀穴群，有時也發生在水套間隙最窄處。在裝用濕式缸套的柴油發動機上，汽缸套穴蝕是一個較普遍且十分突出的問題。發動機在工作時，活塞在汽缸內不停地運動，缸套將在活塞換向運動的撞擊作用下發生振動。當缸套壁向內振動時，靠近缸套壁的冷卻容積增大，使壓力降低而產生真空氣泡；當缸壁向外振動時，這就會對剛剛產生的真空氣泡產生一個很大的壓力，真空氣泡在這一壓力的作用下立即破滅，產生極大的壓力脈沖和高溫，缸套外壁在這種瞬時和連續不斷的高壓、高溫作用下，即會產生上述的穴蝕現象。穴蝕嚴重的情況下，缸套被擊穿，冷卻液進入氣缸，導致缸桶潤滑條件惡化，進一步導致黏缸、搗缸等事故的發生。

2 發動機搗缸故障的預防措施

預防發動機搗缸故障的措施主要有：①按照車輛使用說明書的規定，不超載、不超負荷、不超速使用車輛。②嚴格遵守車輛使用說明書的規定和車輛駕駛操作規程，熟悉掌握車輛的技術特點，做到手輕、腳輕，特別是要杜絕駕駛過程中猛加油、發動機在空載情況下加油熄火的弊習。嚴格禁止柴油發動機在超載、超速或機油壓力低于規定標值的情況下運行，要養成良好的駕駛習慣。③要按規定定期檢查、保養車輛，發現隱患及時排除。每次進行車輛二級保養時，均應進行曲軸大小瓦間隙檢查和調整，同時要按規定更換連桿螺栓。日常使用中，如果發現發動機存在運轉不平穩、有異響、溫度突然升高、機油壓力下降嚴重的不正?，F象，必須及時停車，排除故障后才可繼續運行。④使用合格的燃油、潤滑油和冷卻液，并定期更換潤滑油和冷卻液。⑤在對發動機進行維檢修時，必須使用合格的零部件，對有規定使用期限的零部件，如連桿螺栓、氣門彈簧、氣門鎖片等，必須認真檢查。對一些不易檢查的零部件損傷，還應使用特種設備進行檢測，如連桿、活塞銷等零部件，應進行磁力探傷檢查，發現零部件存在缺陷的，必須予以更換。⑥在大修發動機的過程中，必須按照維檢修規程進行作業。例如，必須按照規定進行連桿彎曲校驗；必須嚴格按照規程清洗干凈零部件；必須對零部件、螺栓、螺母進行裝配前的檢查，檢查螺栓、螺母是否存在裂紋或脫扣，螺紋的牙齒和螺距是否正常；必須按規定次序和力矩，使用裝用工具擰緊螺栓、螺母，防止扭矩過大或過小等。

3 結束語

造成發動機搗缸事故的原因有很多種，但它們都是可以預防的。只要明晰這些故障發生的機理，采取積極的應對措施，例如，正確的操作駕駛、實施符合技術規范的保養維修、使用合格的零部件、按照規定數據進行維修作業等，搗缸事故是完全可以避免的。

參考文獻

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〔編輯：曹月〕