活塞式发动机液压撞击的原因及预防

蒋平清

摘 要：发动机好比人的心脏，机械中的各种导管如同人的血液，机械的燃油、液压、动力输送对机械的运行都有着重要作用。该文针对在介绍液压撞击的形成的基础上，分析了液压撞击形成的原因，并提出了相应的预防措施，仅供参考。

关键词：发动机 液压撞击 活塞式 预防措施

中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0058-02

近几年，人们加强了对发动机的研究，活塞式发动机是满足低能耗、高效能要求的一种装置。活塞式发动机以高热效率性能得到了广泛地应用，对确保机械的稳定运行有着重要意义。

1 液压撞击的形成

液压撞击的形成主要因为气缸内在含有大量液体后，启动发动机时，活塞向上死点运动，燃烧室内的部分体积被液体占据，并且无法压缩，导致活塞顶部会面临着巨大压力，导致液压撞击的发生。下面以5型发动机为例，其压缩比例为：（6.4±0.1）（压缩比燃ε=Va/Vc，Va表示全容积，Vc表示燃烧全容积），气缸下部存在液体，燃烧室内的可用体积将会有所减少，相应的压缩体积将会增多；如果将液体充满燃烧室，也就是Vc=0，压缩比趋近于无穷大。当燃烧室内的只有1/5的体积未被液体充满时，气缸内的气体压力大约为7.2 MPa超过发动机正常工作时的气压，将会产生液压撞击。由此可见，活塞式液压发动机产生液压撞击的基础是气缸下部存在液体。

此外，活塞发动机发生的液压撞击与曲轴转动的冲击力和加速度也有着关系，冲击力的大小会受到曲轴转动的影响。利用冲量定律进行表示，如公式（1）所示。

P冲=（mv1-mv2）/△t （1）

在公式（1）中，P冲表示冲击力，m表示所有机构的质量，v1表示曲终机构速度，v2曲轴机构受到冲击后的速度，△t表示开始到结束的时长。

在冲击发生的瞬间，v约等于0因此mv2=0，P冲=mv1/△t，由此可以看出，冲击力的大小是由机构速度和时间决定的，冲击力越大，液压遭受到撞击后所受到的破坏也就越大。

气缸聚集气体同时存在较大冲击力，液压撞击将会发生，在有多个气缸发生爆发后，曲轴会具有较大动能。由于油压无法被压缩，气缸内的压力将会活塞接近向上死点而增加，在未消耗掉所有动能前，活塞向上死点的持续运动，将会进一步加大其他压力，从而将会导致压力远超出发动机在正常运行过程中的燃气压力，活塞由于受到气体的阻止，无法继续向上运动，迫使活塞发生转动，最终形成液压撞击。

2 液压撞击形成的原因及预防措施

2.1 液压撞击形成的原因

（1）液体来源：①在启封发动机后，未清理干净油封，从而导致气缸内或气管内擦产生液压撞击，这种原因导致的撞击占据活塞式发动机发生液压撞击的多数。②存在发动机活塞上的油液由于渗入，进入到了气缸内，在应用过程中，如果密封圈失去弹性或活塞遭受到了磨损，发生折断，气缸中将会流入滑油。③发动机停止工作后，喷油嘴朝下部某气缸约50度内，曲轴腔内的油将会全部都倾注同一汽缸内，如果有过多的润滑油混入到机匣内，将会导致气缸内存在大量的油。如果发动机在启动时的方式存在错误，一旦发动机以错误的方式启动，也就是发动机启动时间大于1 200 s，同样会导致液压撞击的发生。如果发动机在启动过程中，喷油嘴朝上，存在于油腔内的油将流入到机匣内，最终将会流入到油池中。④通常来说，在发动机中4号与5号气缸最容易发生液压撞击，受位置关系的影响，4号与5号气缸存在较大弯度，该处容易发生油液积压，在扳桨启动时，气缸吸力小、进气慢、积油很难被吸入到气缸中，同时由于人力扳桨叶角小，在进行换手时，气缸内的油有可能会倒流入气管内，扳桨并不会感到重力过大，发动机在运动过程中，因为进气速度快，气缸吸力将会变大，从而将会导致大量的积油被吸入到气缸中，引起液压撞击。⑤注油唧筒密封不严，或者忘记关掉注油唧筒、注油器和华油泵活门没有关闭严，引起内漏等故障，都会导致液压撞击的发生。

（2）发动机启动存在错误，在启动发动机过程中，因为某些原因，导致启动存在错误。例如，在启动发动机前，缺少扳桨或扳桨不足两圈，或发动机未启动时间超过了1 800 s，启动时未拉到挂齿，借助电打火完成了启动操作，或者多次尝试启动发动机都未驱动成功，导致过多的油液注入，但在实际操作过程中却没有依据扳螺旋桨将气缸内的油液放出；也有可能因为在启动开关过程中，过早地打开了电磁开关，在发动机还未发生发动时，就发生了液压撞击。

2.2 预防活塞式发动液压撞击的措施

（1）在启动发动机前，需要严格地依据规定，手动板转螺旋桨需要转动2～3圈，主要目的是为了确保气缸转动可以构成一个合理的循环，将气缸的液体有效地排出；如果发动机超过3天未工作，正向扳转螺旋桨时无法搬动或螺旋桨过沉，应该将4、5、6号电嘴拆掉，清理干净气缸，然后启动即可。

（2）发动机第一次启动时，需要注意，必须要将放油螺塞以及电嘴拆除，并通过搬动螺旋桨完成排油，排油过程中要确保排油的彻底性，避免缸底部存在余油，从而导致液压撞击事故的发生。

（3）避免注油过大，在发动机启动时，完成注油后，及时放好注油唧筒，避免自动注油和注油过多的情况发生，损坏发动机。

（4）对于长期停放发动机的启动，需要将底部气缸电嘴拆除，同时需要搬动螺旋桨将气缸内的油液放出，主要注意的是，放油必须要彻底。

（5）避免液压撞击后继续对发动机进行应用，在实际操作过程中，需要依据发动机发生的撞击特点，启动发动机时，对发动机是否发生了液压撞击要进行准确判断。因此，启动发动机时，必须要注意发动机和螺旋桨转动是否正常，如果在观察过程中，存在疑问，需要停止启动，对存在的问题进行查明，情况必要时可以将气缸拔下，对气缸连杆、曲轴、活塞等情况的完好性进行检查。

3 结语

活塞式液压撞击故障是因为人为因素所导致的一种常见故障，会引起巨大危害。从活塞式发动机液压撞击故障发生的实际情况来看，只要在操作过程中严格地依照规程进行，完全可避免液压撞击故障的发生，确保发动机的安全运行。

参考文献

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[2] 郭超.自由活塞发动机液压系统控制设计[D].吉林大学，2014.

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