农用车发动机活塞及活塞环失效分析
金伟
农用车发动机的活塞多半用铝合金制成，装入气缸后所起的作用是将燃爆压力传递到曲轴上。活塞必须重量轻，而活塞的顶部、环槽和销孔座等部位又要坚固。活塞必须允许热膨胀，并能保持精确的工作间隙。活塞必须能支撑活塞环。此外，活塞必须能经得起高温的作用。
一、活塞失效的原因分析
造成活塞失效的原因很多，有直接原因也有间接原因。现将常见的活塞失效原因分析如下：
1不正常燃烧引起的活塞失效
在怠速下火焰前方通过发动机燃烧室的时间非常短暂。在开大油门高速运转时，火焰的传播速度可以快3倍。为了使活塞顶部所受的向下力达到均匀，控制燃烧速度是很重要的。燃烧不正常时，油气混合物不是燃烧得太快（爆燃），就是油气混合物开始燃烧时间不当（早燃）。这样导致压力突然上升、过热、功率下降、发动机运转不稳，还可能使气缸垫、气门、活塞和活塞环等受到损坏。
爆燃或早燃常会把活塞顶烧穿。有时烧损发生在活塞顶部边缘，并向下延伸到活塞环槽上。多数农机操作者认为早燃一般会烧坏活塞，而爆燃会使活塞损坏。爆燃时火焰前方的传播速度常常达到超音速，大约900 m/s，这将导致燃烧室内强烈爆炸。当燃烧室的壁面振动时，可听见“乒乒”声。
积碳引起自动着火是使用含有高浓度金属添加剂燃油的发动机中常见的异常燃烧现象。当油耗高时，活塞项和燃烧室壁上会形成看起来像是黄褐色小谷粒的积碳，这些积碳开始无焰燃烧并引起失控早燃，而且会导致表面引燃的发生周期越来越早。使用低灰分或无灰分的燃油可以防止早燃。
2因缺少润滑油引起的活塞划伤
有些活塞的裙部受力面存在划伤是容许的。但是，如果活塞销的侧面有划伤，即表明活塞由于缺少正常润滑而引起过热，应更换活塞。
活塞划伤常常是由于使用了与主机温度不相适应的发动机机油所造成的。另一个造成活塞划伤的因素是连杆喷油孔堵塞。
3因活塞丧失椭圆作用而造成的活塞划伤
如果活塞销配合过紧，当活塞膨胀时便不能沿着销轴向外移动，结果活塞裙部表面膨胀。当缸筒壁所受的压力、摩擦作用过大而发热时，会使活塞的接触面被划伤，或者使缸筒壁磨损。有时活塞裙部微量变形会变成永久变形，结果使活塞松动和窜油。
4因活塞销间隙不够而造成的活塞破裂
活塞销装得太紧或咬住时，常会使活塞销孔座开裂，造成活塞破裂。
5因活塞销漂移而造成的活塞失效
在全浮式销轴型活塞上，锁环有时会被销轴压出活塞，造成销孔边缘破裂和活塞损坏。将活塞和连杆总成精确地对中，通常可防止这种故障发生。活塞上的销轴与连杆小端孔保持合适的压配合是绝对必要的。否则，活塞销可能会松动而相对于缸筒漂移。
6活塞过热
农用车发动机出现较多的问题是过热，这是由于使用无铅汽油、含油量低的油气混合物和排气污染控制器引起的。结果，有较多的活塞出现划伤或塌陷。
试验表明，过热活塞常常失去其原有的硬度。因此，不建议对塌陷的活塞进行滚花以恢复活塞与缸筒壁的原有间隙。应将活塞报废后换上新活塞。对未塌陷的活塞用滚花法修理，可以减少间隙和改善裙部的存油状况，可取得良好的效果。
二、活塞环失效的原因分析
现在的活塞环都是很耐用的，通常可以行驶数万公里。但是，少量的活塞环可能提前失效，原因是磨料磨损、不正常的转动、擦伤、爆燃或安装不当等。
1磨料磨损
磨料磨损是活塞环提前失效的主要原因。在异物的摩擦作用下，会很快地将活塞环和气缸壁上的材料磨下。磨料磨损很容易识别，活塞环表面上有灰色无光泽的垂直刮痕时即是。
2不正常的转动
发动机运转时，活塞环会出现“转动”的趋势，但活塞环的这种“转动”就被认为是不正常的。它会使活塞环与环槽的边部磨损。造成活塞环“转动”的原因，可能是连杆弯曲或气缸壁上的珩磨纹朝着一个方向所致。
3擦伤
这是活塞环早期失效颇为常见的原因。每当环与气缸壁间的油膜破坏时，就会发生擦伤。这会引起过热而导致环与气缸壁瞬时熔接。当活塞移动时，这些熔接点断开而在活塞环表面上留下划痕和空穴。
4爆燃损伤
活塞环由于爆燃而引起的损伤是令人瞩目的。发生爆燃时，高压冲击波使活塞和环产生振动。振动会损坏环岸，这反过来又会使环断裂。如果气环上嵌有钼合金材料，通常在这种情况下会断成几截。
5气环安装不当
当锥面型或扭曲型结构的气环安装颠倒时，环的轴线将沿错误方向倾斜。这将会很快地使环面上的尖锐密封刃口变钝，从而使油向上泵入到燃烧室内。
（01）
农用车发动机的活塞多半用铝合金制成，装入气缸后所起的作用是将燃爆压力传递到曲轴上。活塞必须重量轻，而活塞的顶部、环槽和销孔座等部位又要坚固。活塞必须允许热膨胀，并能保持精确的工作间隙。活塞必须能支撑活塞环。此外，活塞必须能经得起高温的作用。
一、活塞失效的原因分析
造成活塞失效的原因很多，有直接原因也有间接原因。现将常见的活塞失效原因分析如下：
1不正常燃烧引起的活塞失效
在怠速下火焰前方通过发动机燃烧室的时间非常短暂。在开大油门高速运转时，火焰的传播速度可以快3倍。为了使活塞顶部所受的向下力达到均匀，控制燃烧速度是很重要的。燃烧不正常时，油气混合物不是燃烧得太快（爆燃），就是油气混合物开始燃烧时间不当（早燃）。这样导致压力突然上升、过热、功率下降、发动机运转不稳，还可能使气缸垫、气门、活塞和活塞环等受到损坏。
爆燃或早燃常会把活塞顶烧穿。有时烧损发生在活塞顶部边缘，并向下延伸到活塞环槽上。多数农机操作者认为早燃一般会烧坏活塞，而爆燃会使活塞损坏。爆燃时火焰前方的传播速度常常达到超音速，大约900 m/s，这将导致燃烧室内强烈爆炸。当燃烧室的壁面振动时，可听见“乒乒”声。
积碳引起自动着火是使用含有高浓度金属添加剂燃油的发动机中常见的异常燃烧现象。当油耗高时，活塞项和燃烧室壁上会形成看起来像是黄褐色小谷粒的积碳，这些积碳开始无焰燃烧并引起失控早燃，而且会导致表面引燃的发生周期越来越早。使用低灰分或无灰分的燃油可以防止早燃。
2因缺少润滑油引起的活塞划伤
有些活塞的裙部受力面存在划伤是容许的。但是，如果活塞销的侧面有划伤，即表明活塞由于缺少正常润滑而引起过热，应更换活塞。
活塞划伤常常是由于使用了与主机温度不相适应的发动机机油所造成的。另一个造成活塞划伤的因素是连杆喷油孔堵塞。
3因活塞丧失椭圆作用而造成的活塞划伤
如果活塞销配合过紧，当活塞膨胀时便不能沿着销轴向外移动，结果活塞裙部表面膨胀。当缸筒壁所受的压力、摩擦作用过大而发热时，会使活塞的接触面被划伤，或者使缸筒壁磨损。有时活塞裙部微量变形会变成永久变形，结果使活塞松动和窜油。
4因活塞销间隙不够而造成的活塞破裂
活塞销装得太紧或咬住时，常会使活塞销孔座开裂，造成活塞破裂。
5因活塞销漂移而造成的活塞失效
在全浮式销轴型活塞上，锁环有时会被销轴压出活塞，造成销孔边缘破裂和活塞损坏。将活塞和连杆总成精确地对中，通常可防止这种故障发生。活塞上的销轴与连杆小端孔保持合适的压配合是绝对必要的。否则，活塞销可能会松动而相对于缸筒漂移。
6活塞过热
农用车发动机出现较多的问题是过热，这是由于使用无铅汽油、含油量低的油气混合物和排气污染控制器引起的。结果，有较多的活塞出现划伤或塌陷。
试验表明，过热活塞常常失去其原有的硬度。因此，不建议对塌陷的活塞进行滚花以恢复活塞与缸筒壁的原有间隙。应将活塞报废后换上新活塞。对未塌陷的活塞用滚花法修理，可以减少间隙和改善裙部的存油状况，可取得良好的效果。
二、活塞环失效的原因分析
现在的活塞环都是很耐用的，通常可以行驶数万公里。但是，少量的活塞环可能提前失效，原因是磨料磨损、不正常的转动、擦伤、爆燃或安装不当等。
1磨料磨损
磨料磨损是活塞环提前失效的主要原因。在异物的摩擦作用下，会很快地将活塞环和气缸壁上的材料磨下。磨料磨损很容易识别，活塞环表面上有灰色无光泽的垂直刮痕时即是。
2不正常的转动
发动机运转时，活塞环会出现“转动”的趋势，但活塞环的这种“转动”就被认为是不正常的。它会使活塞环与环槽的边部磨损。造成活塞环“转动”的原因，可能是连杆弯曲或气缸壁上的珩磨纹朝着一个方向所致。
3擦伤
这是活塞环早期失效颇为常见的原因。每当环与气缸壁间的油膜破坏时，就会发生擦伤。这会引起过热而导致环与气缸壁瞬时熔接。当活塞移动时，这些熔接点断开而在活塞环表面上留下划痕和空穴。
4爆燃损伤
活塞环由于爆燃而引起的损伤是令人瞩目的。发生爆燃时，高压冲击波使活塞和环产生振动。振动会损坏环岸，这反过来又会使环断裂。如果气环上嵌有钼合金材料，通常在这种情况下会断成几截。
5气环安装不当
当锥面型或扭曲型结构的气环安装颠倒时，环的轴线将沿错误方向倾斜。这将会很快地使环面上的尖锐密封刃口变钝，从而使油向上泵入到燃烧室内。
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