车用发动机发生捣缸故障的多种原因分析

焦建华

摘 要：从零部件质量、车辆使用和维检修工艺等方面讨论了发动机捣缸事故发生的多种原因，并提出了减少捣缸事故发生的有效预防措施。

关键词：车用发动机；捣缸故障；故障原因；预防措施

中图分类号：U472.42 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）03-0017-02

发动机捣缸是指发动机发生机械事故时，缸体被连杆、活塞、平衡块等机件捣毁，出现缸体破损的现象。

发动机捣缸是一种重大的机械事故，轻则会使活塞、连杆、缸套损坏，重则将会损坏缸体、曲轴、缸盖等零部件，使整台发动机报废。相关资料显示，在全部发动机机损事故中，发动机捣缸占事故的23.4%.

引起发动机捣缸事故的原因有很多，既有可能是发动机本身零部件的缺陷造成的，也有可能是外来因素造成的，还有可能是驾驶员操作不当造成的。本文就发动机捣缸事故的原因作一简单的分析。

1 发动机捣缸的常见原因分析

1.1 零部件质量造成的捣缸事故分析

1.1.1 连杆质量问题

此类故障主要是由于连杆材质不良造成的。在锻造连杆的过程中，有可能会产生一些缺陷，例如，连杆杆身油道加工偏斜，使油道在连杆处形成台阶；连杆主要受力部分（连杆小头与杆部结合部）存在制造缺陷（比如沙眼、气泡）等。在发动机运转的过程中，连杆承受交变应力荷载，这些制造缺陷极易导致连杆断裂，从而发生捣缸事故。

1.1.2 活塞销制造质量差

活塞销制造质量差或是有微裂纹，也会造成捣缸事故。发动机工作时，活塞销承受较大的交变冲击载荷，可能会因为活塞销质量差或是有裂纹而引起疲劳断裂。活塞销折断后，活塞失位，将会使缸套或缸体捣穿。

1.1.3 缸套承孔加工精度差

气缸套或气缸体缸套承孔加工精度差，也容易造成捣缸事故。此类故障多见于干式缸套的发动机。发动机在工作过程中可能会出现短暂的非正常燃烧（比如喷油量过大、油质不好、进气温度过高等），导致活塞侧压力过大。由于缸体缸套承孔存在轻微变形，所以，缸套外壁不能完全和缸体的缸套承孔接触，过大的侧压力相对形成一个高频率的冲击负荷（活塞冲击缸套内壁、缸套外壁冲击缸套承孔内壁）；又因为汽缸套的支撑肩是固定的，缸套在承受活塞上下往复运动过程中的拉应力的同时，附加的冲击负荷在汽缸套的支撑肩退刀槽处形成剪切应力。当此力超过缸套的疲劳极限时，汽缸套便会在退刀槽处出现裂纹，随之支撑肩出现断裂。缸套在拉应力的作用下下行，当活塞下行时，活塞环卡在缸套的断茬处，加快了汽缸套的下行速度。加速下行的汽缸套与曲轴的曲拐发生碰撞，在曲轴旋转作用的带动下，汽缸套发生破损。当汽缸套破损到一定程度时，活塞上行便会失去导向，在和破损的活塞残块发生碰撞后与汽缸体的缸套承孔发生挤压，导致缸体出现挤压性破损。

1.1.4 活塞销卡环断裂

活塞销卡环断裂，导致活塞销在发动机运转过程中从活塞销中脱出，将缸桶壁击穿，直接导致捣缸故障的发生。

1.2 发动机维修不当造成的捣缸事故分析

1.2.1 装配不当或是漏装零部件

例如，大修发动机时，如果漏装了活塞环卡环，那么，在发动机的运转过程中，活塞销就会窜出，导致捣缸。安装活塞环时，如果侧隙、背隙或开口间隙过小，活塞环在运转过程中容易卡死，有可能导致抱缸事故，进而导致捣缸事故发生。

1.2.2 连杆螺栓不按规定扭矩扭紧

有些连杆的螺栓没有按规定扭矩扭紧，如果扭矩过小，轴瓦则安装不到位，间隙超标，连杆螺栓会产生很大的附加应力，再加上受到冲击载荷，容易折断；如果扭矩过大，便会受力不均匀，就超过了连杆螺栓材料的屈服极限，强度因此而降低，使其出现拉伸变形，在冲击载荷的作用下也容易折断。另外，许多车型要求连杆螺栓不得重复使用，否则，螺栓强度下降，容易导致螺栓在发动机运行过程中断裂。一旦连杆螺丝断裂，将会使连杆与曲轴曲颈的连接断开，活塞连杆组失去控制，从而导致捣缸事故。

1.2.3 连杆弯曲未进行校正

大修发动机时，连杆弯曲未进行校正可能会导致捣缸事故。校正连杆是否存在弯曲是发动机大修工艺中一项重要的工作，也是很多维检修作业人员经常忽视的一项作业。发动机工作时，如果连杆发生弯曲，那么连杆受到的冲击载荷将会产生偏向力，致使连杆极易折断，从而导致捣缸事故的发生。

1.2.4 气门锁片、弹簧未进行更换

长期使用的气门锁片和气门弹簧，在大修发动机的过程中未进行更换，也极易导致捣缸事故。气门锁片长期使用且磨损后，气门弹簧会失效，气门下沉。长期使用的气门弹簧，弹性极易下降，在发动机运转过程中，气门因无法及时关闭，当活塞上行运动时，活塞直接撞击气门，引起气门导杆弯曲或开裂，继而疲劳断裂。

1.2.5 安装汽缸套过程中的不良操作

在安装汽缸套（湿式气缸）的过程中，有两种情况容易导致捣缸事故：①由于缸套阻水圈过紧，在安装过程中用力压下缸套，如果用力不均匀，将会使缸套圆角处或其他强度较差的地方产生微小裂纹，进而使缸套在工作过程中产生脱缸，造成活塞、连杆等零部件损坏，从而导致捣缸。②由于原装阻水圈的作用、缸套台肩下平面不平、缸体承孔上平面未处理干净或是缸套与缸体接触面有异物等原因，需要把缸套垫起，使缸套中心线与缸体承孔中心线不重合。在活塞工作过程中的侧压作用下，引起缸套纵向轻微摆动，长时间受到交变载荷而导致脱缸，从而导致捣缸事故发生。

1.3 零部件故障导致的捣缸事故分析

零部件故障导致的捣缸事故主要表现在以下几个方面：①发动机运行过程中突发的飞车故障，极易使曲轴、连杆折断，活塞和缸套断裂后导致发动机捣缸。②发动机运行过程中突发的活塞在缸套内烧死的故障，容易将连杆螺丝拉断，从而导致连杆脱位，发生捣缸。③柴油发动机的高压泵、喷油嘴长期使用，未做检查、调整和校正，关闭不严，有滴油现象，容易导致缸内频繁出现爆燃现象，使从喷油器喷出的雾化柴油被点燃形成火柱，活塞顶部燃烧室内局部烧损；或是喷油器出现二次喷射、滴油等后燃现象，导致活塞头部温度过高，严重时活塞烧蚀破碎，从而导致捣缸事故。

1.4 操作不当引发的捣缸事故分析

1.4.1 超载和超负荷

超载和超负荷是捣缸事故发生的最大因素。发动机的最大功率和最大扭矩指标标定了发动机的最大载荷和最大动力输出，如果发动机长期超负荷运载，必然会导致发动机各零部件超负荷工作，加速各零部件的磨损，这样极易导致捣缸事故。

1.4.2 操作中猛轰油门

发动机熄火前、起步前或平时操作过程中经常猛轰油门，发动机转速骤然增加或降低，使零部件各摩擦副表面润滑条件急剧变差，增加了磨损程度，使曲柄连杆机构和配气机构等零部件受到的冲击载荷要比正常情况下大好几倍，容易加剧零部件的疲劳老化。长此以往，极易导致捣缸故障的发生。

1.4.3 发动机因缺水导致的温度升高

发动机在运转过程中，因水箱或水管漏水，导致发动机缺水，温度升高且开锅。此时，如果驾驶员盲目地填充冷却液，可能会导致冷却液进入缸体，使缸筒壁两侧温度温差过大，致缸筒出现裂纹；如果驾驶员未发现，继续运转发动机，则极有可能导致缸筒破损（捣缸）。

1.5 车用油品导致的捣缸事故分析

1.5.1 长期使用不合格燃油

长期使用不合格燃油，也可导致捣缸事故的发生。劣质燃油的含硫量和胶质量超标，易产生积炭，长期使用会危害车辆零部件。同时，劣质燃油中的十六烷值低，发火性差，备燃期过长，会使燃烧开始前燃烧室中积存的燃油过多，燃烧开始后，气缸压力升高过快，活塞承受了很大的冲击力。这样不但加剧了磨损，还会使发动机工作粗暴，在局部主要是活塞头部产生高温，烧坏活塞头部，严重时会导致活塞融化、破碎，从而导致捣缸事故。

1.5.2 使用不合格的润滑油

发动机润滑油的主要功能是润滑、冷却、洗涤、密封、防锈、消除冲击载荷等。使用不合格润滑油的危害非常大，轻则导致发动机动力下降、烧机油、尾气不达标，重则可能使发动机机件磨损加剧，导致包括瘤瓦、拉缸、捣缸在内的多种发动机事故的发生。

1.6 发动机缸套穴蚀

柴油发动机缸套的穴蚀，是指水套内的冷却水因缸套受活塞侧压力作用而高频振动时所形成的“气泡”，在爆破时会产生强大的压力波，猛烈冲击缸套，使其表面产生麻点，进而扩展成泡沫或海绵状穴蚀的一种腐蚀磨损现象。缸套穴蚀主要发生在连杆摆动平面内承受压力较大的一边，并呈蜂孔状穴群，有时也发生在水套间隙最窄处。在装用湿式缸套的柴油发动机上，汽缸套穴蚀是一个较普遍且十分突出的问题。发动机在工作时，活塞在汽缸内不停地运动，缸套将在活塞换向运动的撞击作用下发生振动。当缸套壁向内振动时，靠近缸套壁的冷却容积增大，使压力降低而产生真空气泡；当缸壁向外振动时，这就会对刚刚产生的真空气泡产生一个很大的压力，真空气泡在这一压力的作用下立即破灭，产生极大的压力脉冲和高温，缸套外壁在这种瞬时和连续不断的高压、高温作用下，即会产生上述的穴蚀现象。穴蚀严重的情况下，缸套被击穿，冷却液进入气缸，导致缸桶润滑条件恶化，进一步导致黏缸、捣缸等事故的发生。

2 发动机捣缸故障的预防措施

预防发动机捣缸故障的措施主要有：①按照车辆使用说明书的规定，不超载、不超负荷、不超速使用车辆。②严格遵守车辆使用说明书的规定和车辆驾驶操作规程，熟悉掌握车辆的技术特点，做到手轻、脚轻，特别是要杜绝驾驶过程中猛加油、发动机在空载情况下加油熄火的弊习。严格禁止柴油发动机在超载、超速或机油压力低于规定标值的情况下运行，要养成良好的驾驶习惯。③要按规定定期检查、保养车辆，发现隐患及时排除。每次进行车辆二级保养时，均应进行曲轴大小瓦间隙检查和调整，同时要按规定更换连杆螺栓。日常使用中，如果发现发动机存在运转不平稳、有异响、温度突然升高、机油压力下降严重的不正常现象，必须及时停车，排除故障后才可继续运行。④使用合格的燃油、润滑油和冷却液，并定期更换润滑油和冷却液。⑤在对发动机进行维检修时，必须使用合格的零部件，对有规定使用期限的零部件，如连杆螺栓、气门弹簧、气门锁片等，必须认真检查。对一些不易检查的零部件损伤，还应使用特种设备进行检测，如连杆、活塞销等零部件，应进行磁力探伤检查，发现零部件存在缺陷的，必须予以更换。⑥在大修发动机的过程中，必须按照维检修规程进行作业。例如，必须按照规定进行连杆弯曲校验；必须严格按照规程清洗干净零部件；必须对零部件、螺栓、螺母进行装配前的检查，检查螺栓、螺母是否存在裂纹或脱扣，螺纹的牙齿和螺距是否正常；必须按规定次序和力矩，使用装用工具拧紧螺栓、螺母，防止扭矩过大或过小等。

3 结束语

造成发动机捣缸事故的原因有很多种，但它们都是可以预防的。只要明晰这些故障发生的机理，采取积极的应对措施，例如，正确的操作驾驶、实施符合技术规范的保养维修、使用合格的零部件、按照规定数据进行维修作业等，捣缸事故是完全可以避免的。

参考文献

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[3]左传付.发动机捣缸失效原因分析[J].拖拉机与农用车，2006（6）.

〔编辑：曹月〕