发动机活塞失效分析与应对措施

侯晓江

摘 要：活塞是机动车发动机最关键的零部件之一，在整个发动机工作过程中面临着非常恶劣的工作环境，需要承受很大的机械负荷和热负荷，因此，发动机也比较容易出现活塞故障相关的问题。发动机活塞在工作过程中主要功能的是将燃料燃烧产生的大量热能和机械能通过活塞销传导给连杆，以实现曲轴的旋转，为机动车发动机系统提供运行动力。发动机运行过程需要严格的环境条件，实际生活中也会遇到各种问题导致发动机活塞失效从而影响发动机运行稳定，因此，本文将对导致发动机活塞失效的集中常见因素进行分析，探寻相关的解决应对措施，为相关人士提供参考。

关键词：发动机;活塞失效;原因分析;应对措施

0 引言

发动机活塞失效指的是受到某种物理或者化学因素的影响从而造成活塞失去正常运行功能，存在内部和外部等多种因素可能会造成发动机活塞失效。对活塞失效的原因进行深入研究分析能够有效提高发动机活塞的质量和使用寿命，促进汽车发动机质量安全和稳定性，具有十分重要的现实意义。

1 活塞燃烧室喉口边缘出现裂纹甚至穿破

活塞燃烧室在运行过程中需要承載活塞上的高热负荷，这就会使活塞燃烧室喉口和其它部位存在非常大的温度差异，由于热能作用会导致部分燃烧室受到的压缩应力不断加大，有可能会出现超出材料承受能力范围的作用力，这就容易导致燃烧室材料出现扭曲变形。等到活塞停止运动燃烧室开始冷却，燃烧室材料又要承受温度变化而引起的材料拉伸力的变化，非常容易出现裂纹，甚至直接穿破燃烧室。一旦燃烧室喉口边缘以及燃烧室与气门排气凹槽交接处出现裂纹将会非常危险，出现这类问题轻则导致发动机活塞失效无法运行，重则有可能引发活塞燃烧室故障，导致机动车自燃等严重问题。由于活塞燃烧室一直承受着大量的负载作用力和热能冲击，难以避免会产生裂纹，具体裂纹的位置就显得十分重要，例如，裂纹处于销孔方向有可能在短时间内造成活塞销座出现开裂现象。

应对措施：在进行发动机设计制造过程中，需要对喷油量以及喷油时间进行合理控制，避免因为发动机转速突然变化而引起活塞以及燃烧室热负荷突然变动，从而导致燃烧室喉口部位开裂甚至穿破。另外，车主在给机动车加油时一定要使用正规燃油，确保燃料中的硫元素以及其它材料成本符合国家相关标准，这样能够有效预防和降低此类问题的发生。

2 活塞过载导致销座出现裂纹

发动机在运行的过程中如果出现活塞过载的情况，活塞性能难以满足输出功率实际需求，由于温度升高就容易导致销座的断面过载，产生裂纹。销座上出现的裂纹通常与燃烧室上的裂纹呈相反的走势，销座上的裂纹通常朝向活塞顶部方向与所受的负荷一致，由于过度热膨胀可能出现活塞顶部严重损伤甚至直接烧穿。活塞销座上出现的裂痕会随着活塞运行过程中产生的高温高压和高负荷而不断变大变深，最终造成整个活塞以及活塞销全面破裂。如果活塞经常处于过载的状况，活塞销座会逐渐变得扁平并最终遭受损毁。

应对措施：要避免活塞出现过载的问题，首先要将点火时间和喷油时间控制在科学合理的范围内，另外，绝对不能为了减小惯性力而随意减小活塞销断面大小。

3 密封环出现故障依然进行燃烧

发动机在运行过程中，由于点火时间不正确或故障冷却、燃料中含有的辛烷值不达标、燃烧出现震动和爆燃以及火花塞热系数不符合标准等，都有可能造成活塞本体的直径增大，导致活塞运动过程中的磨损更加严重，从而引起一些零部件材料熔化损坏。这种损坏最常见的问题是导致活塞密封环出现问题，活塞密封出现问题将会严重影响活塞环的运动，燃料燃烧产生的高热量气体在逃离的过程中会加速活塞对气缸壁上油膜的破坏，导致其它环节也出现问题。在活塞环运行过程中，由于其密封性能遭到破坏，会出现一部分燃烧气体泄漏，这样会造成能源资源的浪费，并且由于需要更多的燃料来提供发动机运行所需要的能量，也会造成活塞过载，活塞环岸以及裙部都会产生一些明显擦痕。

应对措施：工作人员需要对化油器以及点火装置进行仔细检查，观察喷油是否正常。柴油发动机要尤其注意喷油时间和喷油量，并且要对使用的柴油品质进行控制，避免因为油品质量问题导致发动机负载过重而产生故障燃烧。仔细对活塞销、活塞角形位置、连杆和曲轴的装配间隙、小头轴衬进行检查，如果出现发动机损坏的问题时要将连杆一起更换掉，这样能够有效防止一些零部件出现密封不牢固的问题。定期对发动机上的水积垢进行清理，及时更换损坏的零部件，确保发动机处于良好的运行状态。

4 卡簧松动或断裂

发动机活塞在不断的进行往复运动，其产生的作用力会导致活塞材料出现松动、卡簧断裂等问题，如果卡簧出现松动或者断裂，将会对整个活塞运动的预拉力产生重要影响，使得活塞环对周围材料的磨损更加严重，活塞销在工作中可能会产生轴向窜动，刮伤气缸壁，甚至“拉缸”，对发动机的运行效果产生非常严重的破坏，需要及时进行检修和处理。

应对措施：对已经出现松动或者断裂的卡簧进行更换，在安装新的活塞销卡簧时，检修人员要控制好力度，避免安装过程中受力过大导致卡簧出现拉伸影响其弹力性能。完成安装工作之后，轻轻转动卡簧，检查其位置以及应力状态处于合理状态。通过测量活塞间隙来检测驱动齿以确定校直是否正确。根据锁环槽的情况安装型号正确的卡簧。压进活塞销时，不要用力压以作为销钉安装的卡簧。由于惯性力的影响，卡簧安装时开口不应朝侧向。

5 结语

活塞是机动车发动机最关键的零部件之一，其内部结构非常复杂，在气体膨胀力和气体温度的双重作用下发生变形和膨胀，任何影响变形和膨胀的因素都是导致活塞故障的原因，因此分析故障时要紧紧抓住这条主线。本文不仅详尽分析了活塞可能出现的失效情况，而且指出了如何采取相应措施尽力避免这类失效，以及如何阻止已经发生的失效再次发生。

参考文献：

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