淺談發動機活塞組件的檢測

王帥 舒涌程 趙艷瓊 關春輝 王權

摘要：在發動機維修中經常會出現發動機拉缸異響，燒機油等現象等，這種現象經常與發動機活塞組件有關。只要分解到活塞組件，均需對其進行檢查。活塞、活塞環、活塞銷的檢測方法對于發動機的維修至關重要，本文對其進行了探討，以提高發動機的維修質量。

關鍵詞：汽車；發動機；活塞；維修

前言：發動機拉缸異響，燒機油，油道眼堵等故障均可能與活塞組件有關。活塞組件是密封燃燒室關鍵零件。活塞組件在高溫高壓氣體作用下沿氣缸作高速往復運動，將燃燒釋放的能量傳遞給曲軸。在發動機各運動機件中，活塞和活塞環（氣環、油環）是最容易磨損的零件之一，活塞銷是受力最大的零件之一。因此只要分解到活塞組件，均需進行檢查，以判斷活塞組件技術狀態是否完好，要不要更換。

一、活塞的結構

活塞：活塞的作用是與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室，并承受氣缸中氣體壓力，通過活塞銷將作用力傳給連桿，以推動曲軸旋轉。活塞可分為頭部、環槽部和裙部三部分。活塞頭部 活塞是燃燒室的組成部分，其形狀取決于燃燒室的形式。

活塞裙部：活塞裙部起導向作用。

活塞環：活塞環安裝在活塞環槽內，用來密封活塞與氣缸壁之間的間隙，防止竄氣，同時使活塞往復運動便順捷。活塞環分為氣環和油環兩種。

活塞環槽：活塞環安裝在活塞環槽內。汽油機一般由2～3道環槽，上面1～2道用來安裝氣環，實現氣缸的密封；最下面的一道用來安裝油環.在油環槽底面上鉆有許多徑向回油孔，當活塞向下運動時，油環把氣缸壁上多余的機油刮下來經回油孔流回油底殼。若溫度過高，第一道環容易產生積碳，出現過熱卡死現象。

活塞銷：活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭，并將活塞所受的氣體作用力傳給連桿。活塞銷通常為空心圓柱體，有時也按等強度要求做成截面管狀體結構。

活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套孔的連接采用全浮式和半浮式連接。采用全浮式連接，活塞銷可以在孔內自由轉動；采用半浮式連接，銷與連桿小頭之間為過盈配合，工作中不發生相對轉動；銷與活塞銷座孔之間為間隙配合。

二、活塞的檢查

（1）首先對活塞進行清洗，要用煤油乳化溶液進行浸泡清洗，要求最少浸泡30 min再進行清洗，不允許用鋼絲刷或堅硬的工具等，以免損壞活塞表面或活塞環槽。浸泡的溶液pH值不得高于9.5，注意溶液不得對鋁有浸蝕作用，不能含有甲酚、石碳酸、甲苯元素的氯化碳氫化合物等。

（2）清洗后的檢查內容如下：用肉眼直接觀察活塞環槽。如果在活塞環槽的表面可見脊峰存在，活塞就必須更換。清洗后，用專用環槽檢查量規檢查第1道和第2道環槽。當量規的兩肩沒有碰到環槽岸時，活塞可以再次使用。如果兩肩碰到環槽岸時，則應更換活塞或將第1道環槽重新加工鑲套修復。測量環槽如果所測量的結果不在規定的范圍，應更換活塞。用千分尺測量活塞外徑，測量方向應與活塞銷孔垂直。測量時，活塞的溫度應為21～32℃，所測結果應符合規定，超過范圍應報廢。如無適當量具，可用厚薄規測量，將活塞倒放入氣缸套內，用適當厚度的長片厚薄規插人活塞裙部（垂直于銷孔方向）與氣缸之間，抽出厚薄規時應略有阻力，此時厚薄規的厚度即為氣缸間隙。當氣缸間隙超過允許極限值（195～型柴油機氣缸間隙為0. 19～0. 25 mm，允許極限值為0. 42 mm）時，應及時更換活塞和氣缸套。

三、活塞環的檢查

發動機的活塞環在以下情況下需要更換：①在發動機的兩次大修之間，氣缸體磨損約0. 15 mm，或活塞環的端隙超過2 mm②發動機動力性能顯著下降，燃油和潤滑油耗量急劇增加，積碳嚴重。③活塞環折斷。拆解檢查時，對活塞環是否需要更換要做如下檢查：

（1）活塞環漏氣檢查：相鄰的兩個氣缸壓縮壓力同時下降，排氣冒黑煙，輸出功率不足；加大油門，發動機轉速升不起來，并伴有“噼啪、噼啪”的響聲。若拆去空氣濾清器，在進氣管道日上放一紙片，能發現紙片上下跳動。這時可斷定為缸墊在兩缸之間燒損，形成兩缸竄氣。機油溫度升高，變質較快，且燒機油，嚴重時氣門搖臂襯套處向外冒氣泡。這時，缸墊燒損的部位是在氣缸蓋與氣缸體上平面的潤滑油孔相通處，致使氣缸里的氣體漏人潤滑系。

（2）活塞環的端隙檢查：是指把活塞環放在標準的環規里，或放在氣缸孔里的未磨損區段（表面積碳必須清除），測量和檢查活塞兩端頭之間的間隙，這個間隙應控制在0. 45 mm（第一道氣環）、0. 39 mm（第二、三道氣環）和0. 50 mm（油環）。這個間隙防止活塞環因受熱膨脹而卡死。

（3）活塞環的側隙檢查：是指把活塞環放在活塞環槽內，環側面與環岸間的間隙就是活塞環的側隙，側隙過大會影響活塞的密封，側隙過小，環會卡死在環槽內。這個間隙推薦：第一氣環為0. 05～0. 11 mm；其余氣環、油環為0. 03～0. 09 mm。

（4）活塞環背隙檢查：活塞環的徑向厚度與環槽的深度之差，就是活塞環的背隙。背隙過大容易漏氣和竄油，過小容易使活塞環與槽底碰磨或卡死。對油環的回油尤其不利。檢驗背隙的方法可用游標卡尺分別測量活塞環的厚度和環槽的深度，兩值之差便是背隙。

四、活塞銷的檢查

常溫下活塞銷與座孔有微量過盈。拆解檢查時，活塞銷磨損嚴重用手摸有二條明顯的環狀臺階。也可用感覺來判斷間隙是否合適。檢查時，一手握住活塞，另一手扳動連桿，常溫下，活塞銷應能在襯套內轉動，徑向推拉連桿時，應無明顯徑向間隙的感覺；轉動連桿，如果活塞銷會在銷孔中轉動和能軸向移動，說明兩者磨損間隙超限，應換加大的活塞銷。

將活塞銷涂少量機油，用拇指的力應能緩慢平滑地推入襯套。然后將活塞銷兩頭用臺虎鉗夾住，沿軸向扳動連桿應無松曠感覺，移動量不超過1 mm；或將連桿抬到水平位置，松手后連桿能靠自身質量徐徐落下，則認為兩者配合間隙合適。

發動機大修時，在更換活塞、活塞銷的同時，必須更換連桿襯套，以恢復活塞銷與連桿襯套孔的正常配合，保證活塞銷與連桿小頭孔的正常配合。

結論：在發動機各運動機件中，活塞和活塞環（氣環、油環）是最容易磨損的零件之一，活塞銷是受力最大的零件之一。因此在發動機活塞組件更換時一定要進行相關的檢測，根據判定標準進行判斷是否需要更換相關組件。另外，售后維修出現的故障現象往往十分復雜，應由簡單到復雜的邏輯進行排查和維修，從而節約維修時間，提高維修效率。

參考文獻：

[1]《機車柴油機燃油系統試驗與維修》（劉全林編著）中國鐵道出版社1998年

[2]《內燃機車技術檢查作業與故障處理》（李曉村主編）中國鐵道出版社2007年

[3]《機車柴油機》（陳越年編）中國鐵道出版社2002年

[4]《16V280柴油機》（戚墅堰機車車輛廠編）中國鐵道出版社2002年

[5]《柴油機及輔助部分檢修》郭曉明 中國鐵道出版社2006年