浅谈发动机活塞组件的检测

王帅 舒涌程 赵艳琼 关春辉 王权

摘要：在发动机维修中经常会出现发动机拉缸异响，烧机油等现象等，这种现象经常与发动机活塞组件有关。只要分解到活塞组件，均需对其进行检查。活塞、活塞环、活塞销的检测方法对于发动机的维修至关重要，本文对其进行了探讨，以提高发动机的维修质量。

关键词：汽车；发动机；活塞；维修

前言：发动机拉缸异响，烧机油，油道眼堵等故障均可能与活塞组件有关。活塞组件是密封燃烧室关键零件。活塞组件在高温高压气体作用下沿气缸作高速往复运动，将燃烧释放的能量传递给曲轴。在发动机各运动机件中，活塞和活塞环（气环、油环）是最容易磨损的零件之一，活塞销是受力最大的零件之一。因此只要分解到活塞组件，均需进行检查，以判断活塞组件技术状态是否完好，要不要更换。

一、活塞的结构

活塞：活塞的作用是与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室，并承受气缸中气体压力，通过活塞销将作用力传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞可分為头部、环槽部和裙部三部分。活塞头部 活塞是燃烧室的组成部分，其形状取决于燃烧室的形式。

活塞裙部：活塞裙部起导向作用。

活塞环：活塞环安装在活塞环槽内，用来密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止窜气，同时使活塞往复运动便顺捷。活塞环分为气环和油环两种。

活塞环槽：活塞环安装在活塞环槽内。汽油机一般由2～3道环槽，上面1～2道用来安装气环，实现气缸的密封；最下面的一道用来安装油环.在油环槽底面上钻有许多径向回油孔，当活塞向下运动时，油环把气缸壁上多余的机油刮下来经回油孔流回油底壳。若温度过高，第一道环容易产生积碳，出现过热卡死现象。

活塞销：活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，并将活塞所受的气体作用力传给连杆。活塞销通常为空心圆柱体，有时也按等强度要求做成截面管状体结构。

活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接采用全浮式和半浮式连接。采用全浮式连接，活塞销可以在孔内自由转动；采用半浮式连接，销与连杆小头之间为过盈配合，工作中不发生相对转动；销与活塞销座孔之间为间隙配合。

二、活塞的检查

（1）首先对活塞进行清洗，要用煤油乳化溶液进行浸泡清洗，要求最少浸泡30 min再进行清洗，不允许用钢丝刷或坚硬的工具等，以免损坏活塞表面或活塞环槽。浸泡的溶液pH值不得高于9.5，注意溶液不得对铝有浸蚀作用，不能含有甲酚、石碳酸、甲苯元素的氯化碳氢化合物等。

（2）清洗后的检查内容如下：用肉眼直接观察活塞环槽。如果在活塞环槽的表面可见脊峰存在，活塞就必须更换。清洗后，用专用环槽检查量规检查第1道和第2道环槽。当量规的两肩没有碰到环槽岸时，活塞可以再次使用。如果两肩碰到环槽岸时，则应更换活塞或将第1道环槽重新加工镶套修复。测量环槽如果所测量的结果不在规定的范围，应更换活塞。用千分尺测量活塞外径，测量方向应与活塞销孔垂直。测量时，活塞的温度应为21～32℃，所测结果应符合规定，超过范围应报废。如无适当量具，可用厚薄规测量，将活塞倒放入气缸套内，用适当厚度的长片厚薄规插人活塞裙部（垂直于销孔方向）与气缸之间，抽出厚薄规时应略有阻力，此时厚薄规的厚度即为气缸间隙。当气缸间隙超过允许极限值（195～型柴油机气缸间隙为0. 19～0. 25 mm，允许极限值为0. 42 mm）时，应及时更换活塞和气缸套。

三、活塞环的检查

发动机的活塞环在以下情况下需要更换：①在发动机的两次大修之间，气缸体磨损约0. 15 mm，或活塞环的端隙超过2 mm②发动机动力性能显著下降，燃油和润滑油耗量急剧增加，积碳严重。③活塞环折断。拆解检查时，对活塞环是否需要更换要做如下检查：

（1）活塞环漏气检查：相邻的两个气缸压缩压力同时下降，排气冒黑烟，输出功率不足；加大油门，发动机转速升不起来，并伴有“噼啪、噼啪”的响声。若拆去空气滤清器，在进气管道日上放一纸片，能发现纸片上下跳动。这时可断定为缸垫在两缸之间烧损，形成两缸窜气。机油温度升高，变质较快，且烧机油，严重时气门摇臂衬套处向外冒气泡。这时，缸垫烧损的部位是在气缸盖与气缸体上平面的润滑油孔相通处，致使气缸里的气体漏人润滑系。

（2）活塞环的端隙检查：是指把活塞环放在标准的环规里，或放在气缸孔里的未磨损区段（表面积碳必须清除），测量和检查活塞两端头之间的间隙，这个间隙应控制在0. 45 mm（第一道气环）、0. 39 mm（第二、三道气环）和0. 50 mm（油环）。这个间隙防止活塞环因受热膨胀而卡死。

（3）活塞环的侧隙检查：是指把活塞环放在活塞环槽内，环侧面与环岸间的间隙就是活塞环的侧隙，侧隙过大会影响活塞的密封，侧隙过小，环会卡死在环槽内。这个间隙推荐：第一气环为0. 05～0. 11 mm；其余气环、油环为0. 03～0. 09 mm。

（4）活塞环背隙检查：活塞环的径向厚度与环槽的深度之差，就是活塞环的背隙。背隙过大容易漏气和窜油，过小容易使活塞环与槽底碰磨或卡死。对油环的回油尤其不利。检验背隙的方法可用游标卡尺分别测量活塞环的厚度和环槽的深度，两值之差便是背隙。

四、活塞销的检查

常温下活塞销与座孔有微量过盈。拆解检查时，活塞销磨损严重用手摸有二条明显的环状台阶。也可用感觉来判断间隙是否合适。检查时，一手握住活塞，另一手扳动连杆，常温下，活塞销应能在衬套内转动，径向推拉连杆时，应无明显径向间隙的感觉；转动连杆，如果活塞销会在销孔中转动和能轴向移动，说明两者磨损间隙超限，应换加大的活塞销。

将活塞销涂少量机油，用拇指的力应能缓慢平滑地推入衬套。然后将活塞销两头用台虎钳夹住，沿轴向扳动连杆应无松旷感觉，移动量不超过1 mm；或将连杆抬到水平位置，松手后连杆能靠自身质量徐徐落下，则认为两者配合间隙合适。

发动机大修时，在更换活塞、活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以恢复活塞销与连杆衬套孔的正常配合，保证活塞销与连杆小头孔的正常配合。

结论：在发动机各运动机件中，活塞和活塞环（气环、油环）是最容易磨损的零件之一，活塞销是受力最大的零件之一。因此在发动机活塞组件更换时一定要进行相关的检测，根据判定标准进行判断是否需要更换相关组件。另外，售后维修出现的故障现象往往十分复杂，应由简单到复杂的逻辑进行排查和维修，从而节约维修时间，提高维修效率。

参考文献：

[1]《机车柴油机燃油系统试验与维修》（刘全林编著）中国铁道出版社1998年

[2]《内燃机车技术检查作业与故障处理》（李晓村主编）中国铁道出版社2007年

[3]《机车柴油机》（陈越年编）中国铁道出版社2002年

[4]《16V280柴油机》（戚墅堰机车车辆厂编）中国铁道出版社2002年

[5]《柴油机及辅助部分检修》郭晓明 中国铁道出版社2006年