论大功率柴油发动机活塞拉缸成因及防范措施

朱爱红

摘要：本研究根据大功率柴油发动机运转中出现的拉缸实际情况，有针对性的讨论及防范。通过车间柴油发动机装配、测试的实践经验及理论性学习，对大功率柴油机在使用、维修、保养过程中，因诸多原因而导致柴油发动机活塞拉缸故障现象及其成因进行论述。对于柴油发动机而言，活塞拉缸现象是一种危害性比较大的发动机故障，我们应从更深一层次去分析问题，找出问题成因所在，这对延续柴油发动机使用寿命，提供了一个很好的依据。

关键词：柴油发动机；活塞；装配；拉缸

所谓的拉缸，是指气缸套内壁被拉成很深的沟纹，活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦副丧失了密封性，从而导致气缸压缩压力降低，运动性丧失；可燃混合气体下窜到曲轴箱，增加了曲轴箱压力，严重时可能会引起曲轴箱爆炸；机油上窜到气缸内引起烧机油现象发生；排气管颜色较大等。

柴油发动机在运转过程中，常常遇到发动机活塞拉缸故障，拉缸具有相当大的危害。发动机正常运转中，活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦是非常轻柔、缓慢的。一旦拉缸其磨损率很高，最高可达正常的几十倍甚至几百倍，拉缸轻微时，使活塞、气缸套组件受损，寿命大为降低；严重时，活塞与气缸套咬死，从而拉断活塞或连杆，打坏发动机，以致造成重大事故，同时给使用方也造成不小的麻烦及损失。

一、活塞拉缸原理及迹象

活塞连杆组，由活塞、活塞环、活塞销、连杆总成组成（如右图所示），其作用是将燃烧室内燃油和空气混合燃烧后产生的爆发压力作用在活塞顶部，并通过连杆传递到曲轴上，带动曲轴旋转，然后将动能进行传递。

另一种拉缸是由于气缸套内壁被吸附进一些杂质而形成磨料，并附着在气缸套内壁，在活塞连杆组件往复运动中，磨料随着活塞一起运动，形成平行于气缸套轴线的拉痕或拉伤。

二、拉缸故障表现

1、在压缩和做功行程气缸中会发生串气、串机油现象，导致机油消耗量增加，机油温度升高；

2、烟色突然异常（冒蓝烟或者黑烟）等。

三、拉缸成因

（1）常见的拉缸原因如下

1、气缸套的圆度、圆柱度公差超出允许的范围，使活塞与缸套密封性大大降低，气缸内高温气体下窜，破坏活塞与气缸壁之间的油膜，进而引起拉缸。

2、柴油发动机温度过高。由于发动机温度过高，使活塞膨胀量过大，消除或者减小了缸配间隙，造成拉缸。

a、冷却系漏水、缺水；

b、节温器失效，无大循环，冷却水无大循环，发动机运转中，所产生的多余热量不能通过散热器散出，使发动机温度过高，导致拉缸。

c、供油提前角过小或喷油量过大，产生后燃，使发动机温度过高，导致拉缸；

3、经常低温启动。发动机低温启动时，润滑油粘度大，流动性差，在气缸内壁难以形成有效的油膜。

4、燃油质量差，燃烧不完全形成较多燃烧残渣，造成拉缸。

（2）、主要拉缸原因

通过活塞拉缸机理及以上常见原因分析，不难得出，拉缸主要原因取决于活塞及活塞环。无论是气缸套的加工问题、发动机自身温度过高问题，还是发动机所使用的机油、柴油质量及装机质量问题，最终拉缸还得归根于活塞、活塞环上。

活塞环作为活塞上的组成部件，分为气环和油环，在高温、高压、高速、极难润滑的环境中工作。以下方面都可以导致拉缸：

1、活塞环开口间隙、背隙、侧隙过小。

a、制约了活塞与气缸壁之间的润滑，从而导致两者摩擦力加大，若气缸内积炭严重或装配时清洁度不够，都能造成活塞咬死，最终导致活塞拉缸；

b、使活塞环失去弹性，加剧了气缸套内壁的磨损，活塞环折断卡死在环槽内，造成拉缸；

压振动冲击力超过了活塞环材料的抗冲击强度，引起活塞环折断。其折断一般发生在第一道环，其次是第二道环。

2、活塞环开口间隙、背隙、侧隙过大。

a、减弱气缸密封性能，使活塞环窜气量增大，严重时因漏气破环了气缸套与活塞之间的油膜，造成活塞拉缸；

实例分析：

一台12V柴油发动机，开机负载50%，突然发动机转速下降，运转无力，功率减小，立即停车，随即呼吸器中大量白烟。事后拆检，A2缸活塞从销座处断裂，缸套被打坏、连杆从小头端断裂，对应机油冷却喷嘴及主油道被不同程度的打坏。

该机在短短几分钟内，就造成了如此大事故。经分析：活塞销座承受活塞较大机械负荷，热疲劳加大，导致活塞销座局部裂纹，再在活塞惯性力的影响下，致使活塞从销座处断裂；活塞销从销座中脱落，此时活塞頂部开始偏缸，运动轨迹开始凌乱，因此破坏了活塞和气缸壁之间的油膜，造成拉缸，再通过其复杂的运动，活塞顶部抱缸，卡死在缸套内；脱落的连杆失去活塞的惯性力，只受曲轴牵引力作用，将气缸套下端打坏，最终危害到机油冷却喷嘴，并将连杆小头端绞断，残余连杆，还继续随同曲轴运动，并将箱体打坏。

四、防止发动机活塞拉缸的措施

1、在活塞及活塞环的装配中，要严格按照装配工艺及技术要求进行：

a、要仔细检查各个零件的相关尺寸，剔除不合格品；

b、活塞环的侧隙、背隙、开口间隙及活塞销孔和活塞销之间的间隙，要符合技术要求，装配活塞销时不得用力敲击装配；

c、正确选配活塞裙部与气缸套之间的间隙，保证合适的缸配间隙（0.216-0.262mm）。

2、活塞、连杆安装到曲轴连杆颈上后，要对其偏摆位置进行检查，不得超过技术要求，偏摆较大发动机运转中，活塞容易跑偏。

3、气缸套压装中，要用适当、均匀的力慢慢往下压，不可冲击压装，以免将气缸套内径压装变形。

4对新机和大修后的发动机，一定要先经过磨合，即在保持良好润滑的条件下，按照转速由低到高，负荷从小到大的原则，认真按磨合规程操作，然后才能投入正式的负荷运转。

5、发动机运转前，必须按规定检查润滑油、冷却水是否符合规定，不足时需及时补足；检查中还要注意润滑油是否变质，如润滑油已经变质应查明原因，排除后并更换润滑油；空气滤清器、机油滤清器等要定期检查、更换。

6、发动机运转中，若遇有异常情况，如机油压力低，水温高，声音异常、烟色异常等情况时，应及时停机、排除故障。

五、总结

通过以上论述、分析，可以很清晰地了解大功率柴油发动机的活塞拉缸问题。无论是从活塞拉缸的机理，还是拉缸的成因及拉缸形式，都有很明了的说明，最后还针对拉缸问题，进一步做出了一系列防范措施。只要我们掌握了造成发动机活塞拉缸的成因，科学地管理和正常的使用发动机，严格遵守操作规程，认真落实防范措施，就能减少甚至避免拉缸。希望通过此文，能给相关人士带来便捷，提供一份帮助，减少发动机故障率，更好地延续发动机寿命。