发动机活塞不确定缸的反复粘缸的故障排除

刘军

摘要：一辆载重牵引车匹配锡柴6DL某款发动机，重载行驶途中发动机异响。故障现象是发动机活塞粘缸，经过3次返工维修才排除。文章具体分析了故障排除方法和手段。

关键词：活塞；粘缸；散热；返工；冷却喷嘴；强制冷却

一辆载重牵引车匹配锡柴6DL某款电控国三柴油发动机，从石嘴山重载去往新疆，途中行驶大约70kin，发动机异响。用户到服务站报修。拆检发现是四缸活塞与缸筒有粘缸现象。该发动已无故障行驶20多万公里，该故障发生前发动机没有明显高温和报警，冷却液容量不缺，机油容量也足够机油按规定里程更换，只是发动机四缸粘缸，基本判定发动机整个没有高温，可能是四缸局部冷却效果下降引起。因为是活缸套，没抬发动机，检查与疏通水套水腔水孔，检查清洗活塞冷却喷嘴等，由于行驶20多万公里，加之当时没有单缸活塞缸套，用户也同意更换了全车新的四配套。

1 返工

（1）当天用户来电，拖挂行驶了70多公里，同样的毛病又犯了。又回厂拆检，这次不是四缸而是二缸了，同样是单缸粘缸，观察燃油喷油嘴和活塞顶面确定不是多油和滴油。抬下发动机，检查清洗油道以便排除有“可移动的家伙”在冷却喷嘴油道捣乱。再因为是全新的四配套，估计还有没有磨服和配缸间隙“偏小”，又是重车引起，检查后更换二缸活塞和缸套等出厂。（2）拖挂行驶了70多公里，同样的毛病又犯了，进行第2次返工，只不过这次粘缸是五缸。多年不遇的难题，向发动机厂咨询，没有类似的可参考案例。

2 活塞结构和润滑冷却方式分析

为了故障诊断，本文分析活塞结构和润滑冷却方式。该款发动机是通过了欧盟权威发动机设计与检验机构的评价试验与改良的，从设计、制造上保证和要求发动机厂家及其零配套厂家的技术先进性和质量可靠与稳定性。除了电控共轨预喷射，增压中冷排气再循环以及燃烧室形状改良等措施外，随着柴油机的不断强化和功率的增加，会导致活塞热负荷越来越高，为保证活塞顶有足够的强度和第一环槽温度不超过230℃左右，采取适当的冷却措施就显得十分必要，新的活塞冷却技术的应用是保证发动机50年不大修的有效手段。为此，整体内冷油腔活塞、钢顶铝裙、整体锻钢、复合材料、铸铁等活塞应运而生。

车用柴油机活塞目前基本都是采用“马勒活塞”制造技术，采用第一道镶铸铁圈及头部内冷油道活塞，其内冷油腔的设计使冷却机油通过喷嘴喷入冷却油腔，由于活塞变向惯性效应使冷却机油在油腔内振荡形成紊流，紊流的形成十分有利于把活塞头部由于燃烧而产生的高温带走，冷却油经油道周循环后由出油孔排出，并使活塞变形在设计范围之内，维持配缸与运动间隙。

冷却喷嘴（见图1）一般是固定在发动机机体上的冷却装置。其与油道相通，中空并有弹簧和柱塞的紧固螺钉拧在油道上，同时把一定角度的带管喷嘴固定好。作用是在机油压力≥0.15Mpa以上时，在活塞作高速往复运动时，将冷却机油喷入内冷油腔内。内冷油腔活塞对喷嘴的要求比较高（见图2），要求活塞在下止点时冷却油能够全部喷入，活塞在上止点时大部分冷却油（80%以上）喷入，喷油嘴的喷油量为5.7L/kW·h，喷射速度大于活塞的最大瞬时速度。如果冷却喷嘴的冷却油不能喷入冷却油道或喷入量小，对活塞的冷却非常不利，因为冷却油腔阻止了热量的传递，大量热集聚在活塞顶部，使活塞顶部、第一环槽的温度提高，造成活塞顶部异常膨胀，引起活塞拉缸，使第一环槽温度升高，机油胶结，造成活塞环卡滞或断裂等失效模式。

冷却效果对照如表1-2所示。

3 群策群力，刨根问源，制定方案

笔者维修的锡柴6DL发动机活塞就是马勒技术镶铸铁圈及内冷油道式活塞，活塞的冷却属于强制冷却方式，研究分析了冷却机理，就抓住了探寻“病根”的方向。确定方案是：（1）尊重发动机厂家意见之_，把缸体与缸套之间水腔的“拐角处”好下砂轮与锉刀的地方打磨过渡圆滑点。（2）重点怀疑活塞冷却喷嘴动态工作状况。措施是把曲轴架在缸体上，把连杆轴颈油孔和上缸盖油孔等堵上，装好活塞机油冷却喷嘴与机油压力表，装上机油泵和油底，装上起动机，用起动机带动曲轴，从缸体上平面往下看各缸冷却喷嘴的动态喷油状态。

4 排除故障

用起动机带动，发现出油慢，而且喷的距离远远够不到活塞内腔，喷油高度也差。把最差的冷却喷油嘴倒到其他气缸上，结果一样，说明这个静态与常规检查正常的冷却喷嘴就是“元凶”。为了彻底放心和防止来回“变缸”，用2套新的原车冷却喷嘴，通过动态试验挑出6只基本上一起出油且喷油高度一致的，再随便打乱试验没有变化。装车出厂后，笔者跟随行驶了100多公里，正常。反馈信息也很好。