淺析汽車發動機活塞環裝配斷裂

莫文朝

廣西機電技師學院 廣西 柳州 545005

活塞環在使用過程當中，如果出現了斷裂情況，就會使產品的性能出現比較嚴重的影響。在汽車發動機當中，如果活塞環出現了斷裂情況會造成汽車啟動困難，漏氣量、潤滑油的消耗量急劇增大，發動機的輸出功率下降，排氣管冒煙的情況出現。如果在活塞環斷裂的情況下，繼續使用發動機油會導致拉缸的情況出現。雖然一般來說發動機出現活塞環斷裂的情況比較少見，但是如果出現了活塞環斷裂的情況會對發動機造成極大影響，所以我們必須要更多的重視起活塞環斷裂研究。現階段的汽車發動機都是高功率、高轉速的發動機，相比較過去而言，現在的發動機工作環境溫度在不斷升高，工作環境較之前來說更加惡劣出席活塞環斷裂的情況也在不斷提升。

1 出現活塞環斷裂的主要原因

一般情況下，如果發動機正常運行不會出現活塞環斷裂的情況，但是如果出現了活塞環斷裂的情況，那么必然在之前的操作過程當中出現了問題。主要出現的幾個原因一般都是在設計過程當中的選擇材料不夠恰當，在一開始的活塞環制造過程當中就出現了問題。或者在運輸過程當中對活塞環進行了碰撞，導致活塞環的質量受到的影響。此為，除了在運輸和設計過程當中的問題，活塞環出現斷裂的情況也與活塞環的安裝方式有著極大關系，如果安裝方式不當，應力或者工作應力過大的話，極容易出現活塞環斷裂的情況。在實際的操作安裝過程當中，如果活塞環與活塞、缸套的零件匹配性差的話，也會讓活塞環的工作環境更加惡化，工作環境的溫度不斷升高，使活塞環更加容易磨損，造成活塞環卡死的情況，導致活塞環斷裂。

一般來說，出現活塞環斷裂的活塞環大多都是鑄鐵環，鋼活塞環出現斷裂的情況比較少。對于生產過程當中偶爾出現斷裂的鋼活塞環，通過我們的斷口分析，我們發現在活塞環當中有著一些微裂紋。從材料的角度出發分析，鐵存在高碳馬氏體過多，有魏式組織存在，這些缺陷導致活塞環斷裂的情況比較常見。但是鋼材廖就會減輕這些問題，所以剛活塞環出現斷裂的情況比較少見。為此，我們在進行分析的過程當中大多都以鑄鐵活塞環作為分析對象。

2 汽車發動機活塞環斷裂原因及對策研究

2.1 發動機活塞環

在發動機當中，如果活塞環不采用定位切口的方式進行安裝，就會由于活塞環的轉動造成活塞環開口端刮進氣缸的進氣口和排氣口，從而造成活塞環斷裂。其中小型的二沖程發動機在高速運轉的前提之下，活塞環會有非常高的慣性，這時排氣口的面積比較大，而活塞環卻呈現正橢圓形，兩軸之間的差正值越大，活塞環開口出現斷裂的情況可能性就會越高。而沖程活塞環在使用過程當中就需要避免使用低合金的灰鑄鐵材質，否則更容易出現活塞環斷裂的情況。

在進行二沖程發動機活塞環安裝過程當中，采用定位切口的方式，避免由于活塞環轉動而導致活塞環開口與氣缸的進氣口和排氣口碰撞的情況出現，從而減輕活塞環斷裂出現的可能性。為了防止轉定位切口當中的內圓面定位切口和側面定位切口的兩種情況，我們要按照相關要求確定其具體尺寸。關于高速二沖程發動機，活塞環在設計過程當中應當選用不同的材質，一道環應當用鋼制環或者球鐵環，二道環應當確定為如鐵環或者高強度的灰鐵環，只有這樣才能夠更好的確保活塞環的使用情。除此之外，我們還要選擇好環的開口位置，確定其壓力分布線，對于材料的強度做好分析，減少活塞環斷裂的情況出現。

2.2 發動機活塞環閉口間隙對于活塞環斷裂的影響分析

發動機的活塞環閉口間隙對于活塞環的影響還是比較明顯的。如果閉口間隙過小，那么在發動機的運轉過程當中還的受熱情況會更加嚴重。由于環受熱情況嚴重，活塞環就會出現膨脹，從而會卡死在缸套當中，造成拉缸的情況出現，十分容易發生活塞環斷裂的情況。為此，我們要在確保技術要求的前提之下，對于閉口間隙的數據進行調整。

在對活塞環的閉口間隙設置過程當中，我們要首先明確活塞環的設計過程。此外，氣缸套和活塞環的材料也對于閉口間隙的數據有著比較明顯的影響。因此，我們在進行閉口間隙數據確定的過程當中，難免會出現一些問題。我們可以按照過往的操作經驗和柯茨等活塞環手冊建議，來進修活塞環閉口間隙的數值確定。由于活塞環的材料不同，所以每種活塞環的材料成長系數也不同，膨脹系數由大到小依次是奧氏體不銹鋼，硅鉻鋼，炭素鋼，鐵，碳化物鑄鐵，低合金灰鑄鐵，馬氏體不銹鋼。通過我們的實踐分析，我們可以依據膨脹系數可以對于閉口間隙的數據產生明顯的影響。在一般情況下，我們可以依據活塞環手冊上的相關數據來進行活塞環閉口間隙的數值確定。

2.3 發動機活塞環側隙對于活塞環斷裂的影響分析

活塞環的側隙在活塞環安裝的過程當中，應當讓活塞環在活塞環槽內用手輕輕撥動是最為恰當的。要確保活塞環可以自由轉動，不能夠被活塞環槽卡住，也不能出現上下晃動的情況。在進行活塞環側隙的確定過程當中，由于活塞環的側隙在日后的使用過程當中會逐漸變小，而產生這個情況的主要原因是由于低質量的燃料和不完全的燃燒產生了過多的剩余物質導致側隙和閉口間隙之間的距離不斷縮小。這些廢棄物會直接堵塞活塞環的側隙導，致漏氣的情況出現。如果出現了廢棄物質堵塞側隙的情況，就會使活塞環在異常的壓力下被卡死在活塞環槽內，從而造成活塞環斷裂的情況。如果側隙設置得過大，那么活塞環會在活塞環槽內進行上下運動，從而導致活塞環的敲擊作用加劇。活塞環側面和活塞環槽的側面磨損情況也會不斷加重，從而導致更多的潤滑油被吸進了燃燒室當中進行燃燒，機油的消耗量不斷增大，最終導致活塞環斷裂。

減輕活塞環側隙對于活塞環使用的影響，我們要采用質量較好的燃料。一般來說，我們要根據實際的情況對于活塞環道的數據進行實際的測量與分析，選擇最為合適的距離，減輕側隙對與活塞環使用的影響。

2.4 發動機活塞環背隙對于活塞環斷裂的影響分析

活塞環槽的深度在設定的過程當中應當能將活塞環完美的裝在活塞環槽，而且要有一定的剩余。否則，如果出現了裝不下活塞環時，活塞環突出一小部分在活塞環外面的情況的話，強行進行安裝會導致活塞環斷裂。活塞環槽的深度在設定過程當中應當考慮到活塞環槽底部的圓角和內部的倒角。活塞環背隙在設定的過程當中，應當考慮到使用過程當中活塞環熱膨脹情況，以及活塞環在運動的過程當中對于側推力方向的改變，避免出現活塞環與活塞環槽底的原發生碰撞的情況。如果活塞環的背隙距離設置的較小，那么會造成活塞環卡在環槽當中的情況或者在正常工作溫度下，活塞的熱膨脹將活塞環向氣缸的壁產生擠壓，造成拉缸的情況，嚴重就會導致活塞環斷裂的情況出現。

為了減少發動機活塞環背隙對于活塞環熟的影響，我們要根據實際的情況進行分析，選擇最為合適的活塞環背隙距離。

2.5 發動機活塞環使用過程中活塞環斷裂的影響因素分析

在活塞環安裝使用過后也容易出現活塞環的斷裂情況，最為主要的原因就是氣缸的磨損情況。如果氣缸的磨損比較嚴重，就容易導致活塞環的鍛煉。其次，如果活塞環的震動或者發動機的轉速過高的話，活塞環受到的慣性也會不斷增大，長期的超負荷運行會使得活塞環出現斷裂的情況。為此，我們要重視發動機磨合期的使用情況，定時進行維護，遵循車輛使用的規則，減少超負荷運行的情況出現。此外，如果發動機的熱負荷不斷變大的話，活塞環會出現變形，導致活塞環在使用過程當中極容易出現斷裂的情況。為此，我們在使用過程當中要使用質量較高的燃油和潤滑油。避免出現干摩擦或者半干摩擦的情況。在使用活塞逐漸的過程當中，要確保工作溫度，避免拉缸的情況出現。上述幾個外界因素之外，活塞環的磨損也會導致活塞環的斷裂可能性加重。如果活塞環長期屬于過度磨損的狀況，那么在磨損次數最多的地方就容易出現活塞環斷裂。為此我們要在活塞環出現斷裂情況之前就進行預防，做好活塞環的清潔工作，避免出現鏜磨氣缸的情況，減少活塞環的磨損。

3 結束語

通過我們的一系列分析，我們發現活塞環在使用過程當中各個方面的因素都會影響活塞環的使用。如果某一個因素的在安裝過程當中沒有重視起來，那么就很容易在日后的使用過程當中出現活塞環斷裂的情況。為此，我們要在出現問題之前就采用相對的預防措施，提高對于活塞環裝配過程的重視，減少活塞環斷裂的情況出現。如果出現了活塞環斷裂的情況一定要及時的進行調整，減少人們生命安全和財產安全的損失。