柴油发动机拉缸故障分析与预防排除方法

柴油发动机拉缸故障分析与预防排除方法

莫付军,蒋易强,王俊坦

广西玉柴船电动力有限公司 广西玉林市537000

摘要：柴油发动机广泛应用于农业机械中，虽然结构设计及制造技术比以前更先进，但由于使用中操作维护保养不当，拉缸故障时有发生。基于此，本文重点论述了柴油发动机拉缸故障原因与预防排除方法。

关键词：柴油发动机；拉缸；原因；预防；排除

拉缸是柴油机的严重故障之一，是指活塞组件在缸套中运动时发生干摩擦，导致配合工作面上出现拉伤、拉毛或沟槽，对缸套活塞造成严重损伤并降低气密性。拉缸，轻则缸套和活塞组件损坏，烧机油和漏气，发动机表现无力，重则会咬缸，活塞连杆拉断，曲轴和曲轴箱损坏。因此，研究分析柴油发动机拉缸故障及其预防排除方法具有重要意义。

一、发动机拉缸

1、概念。发动机拉缸是指在活塞环的运动范围内，气缸套内壁出现明显的纵向机械划痕及刮伤，严重情况下，熔着性磨损会导致启动困难、动力下降、发动机温度过高或自熄。拉缸是柴油发动机的一个主要故障。

拉缸是活塞或活塞环与缸套产生高温熔蚀粘附。活塞与缸套间的油膜中断是产生拉缸的主要原因，活塞与缸套间油膜一旦中断，则活塞与缸套就产生干摩擦，同时高速相对运动产生的高温会超过金属熔点，引起活塞、活塞环与缸套表面产生熔蚀粘附，活塞继续运动时两表面熔蚀粘附点又被扯断，从而产生拉缸。

发动机拉缸的判断：先查看机器工作时的上下排气，若从加机油口及废气孔排出的废气较大且有力，而且废气中有燃烧机油的气味，再检查发动机温度是否过高，并询问驾驶员动力是否有下降趋势,若温度过高，动力下降，表明拉缸的可能性很大，然后听发动机的工作响声是否异常，若是则发动机可能会拉缸，需拆检修进一步检查。

二、柴油发动机拉缸原因

1、活塞和缸套间的配合间隙过大或过小。若配合间隙过大，活塞会在往复运动中摆头，敲击缸壁，破坏运动件的正常润滑油膜，导致干摩擦，引起拉缸。若配合间隙过小，则在重载操作时活塞将受热膨胀，因此间隙将完全消失，导致活塞与缸套无油膜直接摩擦，引起拉缸。维修柴油机时，仔细测量和选择具有相同分组标记的活塞缸套组件，使其配合间隙保持在技术规定范围内。使用柴油机时，如发现油底壳下窜气严重，应及时检测活塞与缸套的配合间隙，如有必要，镗缸修复或更换活塞缸套组件。

2、发动机散热系统故障，不能正常散热，导致发动机工作温度过高，活塞热膨胀大，活塞与缸套间隙消失，机油无法进入，导致干摩擦，拉伤缸套和活塞。

3、活塞环积炭严重。在发动机的长期使用中，机油和柴油中的胶质物燃烧后形成的积炭粘结在活塞环槽中的活塞环上，并会咬合在一起，活塞环的密封性会很差。此外，炭是一种硬磨料，会逐渐磨成气缸上的纵向沟槽，此时发动机的水温将过高。

4、活塞环折断。若活塞折断卡死在环槽中，活塞环将失去弹性，加速缸套磨损并导致拉缸。环折断卡死的主要原因是环的开口间隙过小，活塞在缸套中偏斜、燃烧不良，使得发动机常在爆燃条件下运行。爆燃的高压振动冲击力超过了活塞环材料的抗冲击强度，导致活塞环折断。折断通常发生在第一道环，然后是第二道环。活塞环卡死是由于燃烧过程中产生的积炭，特别是窜机油或杂质、磨屑等堵塞在活塞环和环槽之间，引起活塞环卡死在环槽中。此外，活塞、活塞环和缸套的质量和材料也对拉缸有一定影响。

5、活塞销和座孔磨损严重，导致活塞销挡圈折断或因弹力不足自行脱落，活塞销窜出刮伤缸壁。

6、空气滤清器未密封，过滤效果变差。空气中的尘埃、砂子等杂质被吸入缸内，形成硬质磨料。若硬质磨料过大，则会产生拉缸现象；若过小，会加剧缸套的磨损，所以在规定的保养期内及时更换滤芯。

7、润滑油不足或变质。未按要求检查润滑油量或工作中润滑油管松动导致润滑油外漏，可能导致润滑油膜中断、活塞和缸套表面失油，严重磨损发生拉缸及烧连杆轴承等事故。活塞和缸套表面润滑油供油不足原因有润滑油路堵塞、活塞环和活塞边缘刮油能力强等。发动机润滑油变质导致活塞和缸套间的润滑条件恶化，加速磨损导致拉缸。润滑油变质原因是冷却水和燃油由于泄漏进入下曲轴箱，以及下曲轴箱中混合了太多杂质等。

8、超负荷。新机械或刚大修出厂的机械有一个合理的磨合期，磨合期间，各配合面未形成最有利的工作表面及润滑油膜，因此磨合期间的发动机转速不应大于标定转速的80%，大负荷工作会导致摩擦面局部过热、高温熔蚀粘附，形成拉缸。

9、长期超负荷使用。若发动机长时间超负荷使用，会产生大量热能，而冷却系统无法散发多余的热量，因此无法维持发动机的正常工作温度，使发动机产生高温。

三、柴油发动机拉缸的预防措施

1、装配缸套和活塞时，严格保证缸套和活塞之间的配合间隙，此间隙应为缸套直径的0.08%。先检查缸套的圆度及圆柱度。缸套测量三部分，第一个位置相当于活塞处于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置；当活塞处于上止点时，第二个位置相当于与活塞裙部下缘相对的缸壁位置；当活塞处于下止点时，第三个位置相当于与最下面一道油环相对的缸壁位置。在每个位置，使用内径百分表测量沿活塞销及其垂直的两个方向之间差值的平均值，即圆度误差，误差越小越好。第一、三位置同一方向上尺寸差的均值为圆柱度之误差，误差越小越好；然后用游标卡尺测量活塞裙部直径，缸套第二个位置的最大直径与活塞裙部直径之间的差值为装配间隙，此间隙值应与规定值范围一致，否则应重新选择缸套和活塞，直到一致为止。

2、确保活塞环的开口间隙。开口间隙也称为端间隙，是指活塞安装到缸套中时缺口留下的间隙，其较为重要，是确保活塞环在正常工作条件下热膨胀，以免因热膨胀而卡死缸套；检查此间隙的方法是：将活塞环安装到缸套中，将其与活塞一起推到活塞环位于上止点的位置，然后用塞尺检查开口间隙，一般大小范围为0.25～0.8mm，若大于此范围，则更换活塞环。若较小，用细锉刀修整端口，直到合格为止。

3、确保活塞环的边间隙。边间隙是指活塞环装入环槽后，活塞环边缘与环槽之间的间隙，一般为0.04～0.15mm。若间隙过小，活塞环会因热膨胀而卡死在环槽中，使环失去弹性，不能起到密封刮油的作用；当过大时，密封不好，环与环槽撞击严重，增加了两者的磨损；活塞环也会加剧其“泵油作用”，因此重要的是要确保其值在正常范围内。测量方法简单，活塞环安装在环槽中后，使用厚薄规(塞尺)从一侧测量。

4、当活塞销和销孔磨损较大时，应更换活塞销；活塞销挡圈弹力不足时也应更换。

5、组装活塞组，按规定顺序安装活塞环，每个活塞环不能装反，尤其是扭曲环及锥形环。

6、确保发动机冷却水充足；选择粘度合适的机油，使气缸套润滑良好；定期更换发动机机油，并清洁机油油道及散热系统中的水垢。

7、定期检查空气滤清器的工作情况，确保其正常工作。另外，发动机也不能长时间过载运转。

四、发动机拉缸排除方法

1、发动机若出现拉缸迹象，应立即降低负荷，适当减小油门，运转10～15min后停止工作，然后检查维修。

2、轻微的拉缸拆开检查确定后，可先清洗干净，再用细砂纸打磨，重新组装后继续使用；对于严重的拉缸，可镗缸更换并加大活塞及活塞环(已很少使用，特殊情况除外)，或更换新的缸套和活塞。

总之，柴油机拉缸是一种常见的恶性故障，轻者出现发动机功率下降、漏气量增大、机油消耗增加、异响等；重者出现活塞破裂、击穿缸体等事故。因此，柴油发动机拉缸问题的分析研究是柴油发动机设计人员的一项重要课题。

参考文献：

[1]潘月成.发动机拉缸问题分析与研究[J].时代农机，2018(04).

[2]凌德斌.浅议柴油发动机拉缸原因及排除[J].农业开发与装备，2018(06).

[3]陈德言.柴油发动机拉缸故障分析与预防排除方法[J].河北农机，2020(10).