柴油机气缸典型故障分析排除
桑鸿雁+王铁军
摘要：对柴油机敲缸、偏缸、捣缸的危害性和原因进行了分析，介绍了这几种故障的判断排除方法，实现故障的有效预防，减少故障的危害。
关键词：柴油机；气缸；典型故障；分析排除
中图分类号：TK428 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.022
1 敲缸
敲缸是柴油机发生故障后，工作粗暴，气缸内机件产生冲击振动而发出的金属敲击声。
1.1 原因
柴油机使用中由于调整不当，供油时间、喷油时间过早、出油阀磨损严重、喷油器滴油、喷油嘴咬死，以及柴油机各运动摩擦副（配合件）之间由于间隙不合适、磨损后间隙过大而超过使用限度，或者是机件润滑不良等引起的。敲缸发生的机件和出现的部位一般有：活塞与缸套、活塞销与连杆衬套、轴颈与轴瓦、活塞与气门、气门与摇臂、挺柱与凸轮等曲柄连杆机构或配气机构各运动件之间。
1.2 判断排除方法
可以根据敲击部位、响声特征及运动变化规律进行诊听。把柴油机转速固定在敲击最响的位置上，采用逐缸“断油”试验。如果试到某气缸时声响显著减弱或消失，复油时缸内发出明显的“当”声时，则证明是该缸活塞敲击气缸壁。若因气缸磨损、活塞裙部同气缸壁间隙过大而引起的敲缸，常伴有下窜气现象，排气管有蓝烟冒出。温度过低时不响，温度升高后敲缸，高温时声音加重，当单缸“断火”时响声加大、“断油”到某缸时响声也加大，该缸即为故障缸。检查喷油泵的供油时间，在排除油泵、油嘴的故障后，再拆卸检查测量其运动副的配合间隙，根据情况进行调整、修理或更换新件。
2 偏缸
活塞“偏缸”就是活塞在缸套中偏斜，当柴油机运转时，活塞偏向缸壁一侧不正常地进行往复运动。活塞在缸套中偏斜是柴油机使用中常见的故障，也是柴油机在维修中常被忽视的问题。其产生的后果，会增加柴油机内耗功率和加速缸套、活塞等零件的磨损，还会降低气缸活塞组的密封性，恶化活塞与活塞环及缸套的润滑条件。因此，必须查找原因，加以排除。
2.1 原因
（1）气缸中心线对曲轴主轴承孔中心线垂直度误差超限，造成活塞在气缸中歪斜。
（2）连杆衬套加工不符合技术要求，造成连杆大、小端孔的轴线不平行，迫使活塞压向气缸一侧。
（3）活塞销孔加工不符合标准规定，使活塞销孔中心线与活塞裙部中心线不垂直，导致活塞歪斜。曲轴产生弯、扭变形，连杆产生弯、扭变形，均会造成活塞“偏缸”。
（4）连杆轴颈圆柱度误差超限，使连杆中心线与曲轴主轴颈中心线不垂直，导致活塞压向缸壁前后侧面。
2.2 检查判断方法
检查活塞“偏缸”时，将不装活塞环的活塞连杆组按各缸记号分别装入气缸，并按规定拧紧各缸连杆轴承盖螺栓。在不装气缸盖和油底壳的情况下摇转曲轴，当活塞在缸套内运动的上、中、下三个位置时，用塞尺沿活塞销方向测量活塞顶部两边与缸壁的间隙变化情况来判断。
（1）转动曲轴，感到很轻松，无过大阻力，且活塞没有偏向缸壁任何一侧，用塞尺测量，活塞顶两边与缸壁的间隙均不大于0.10 mm，可断定为活塞在缸套中无偏斜现象。
（2）摇转曲轴，若所有各缸的活塞在缸套中的上、中、下三个位置向同一方向偏压缸壁一侧，且连杆大端在连杆轴颈间的轴向偏位方向恰与连杆小端在活塞销座间的轴向偏位方向相反，则为气缸中心线与曲轴主轴颈轴心线垂直度超差。
（3）摇转曲轴，若有个别缸的活塞在气缸套的整个行程中向一方偏斜，或者有的活塞始终紧贴靠在气缸的某一侧，可判断为连杆弯曲；若有个别活塞在缸套中部偏斜量最大，而且上行和下行时偏斜方向会发生变化，则可能是连杆扭曲。
（4）摇转曲轴，若活塞在缸套的上、中、下三个位置向不同方向偏斜，可能有两种情况：一是活塞在上止点位置（或下止点位置）改变偏斜方向，有可能是该缸连杆轴颈圆柱度超差所致；二是活塞在缸套中部位置改变偏斜方向，有可能是曲轴主轴颈的轴心线与连杆轴颈的轴心线不在同一个平面内，或因连杆扭曲等原因造成连杆大小端孔中心线不在同一个平面内。
3 捣缸
捣缸是重大事故，轻者使缸套、活塞、连杆捣坏；严重时缸体被连杆、活塞、平衡块等捣毁出现破裂、破洞而报废。
3.1 原因
（1）连杆螺栓装配时拧紧力矩过大，螺栓拉伸变形而折断，或连杆螺栓拧紧力矩过小，轴瓦间隙过大，冲击载荷过大或烧瓦引起连杆螺栓折断，或螺栓滑扣等，引起连杆螺栓折断。
（2）活塞销制造质量差，有微裂纹，引起应力集中，或者是活塞销与铜套间隙过大，导致活塞销窜出，使活塞连杆组运动失去控制；或活塞销与活塞、连杆衬套间隙过大，产生较大的交变冲击力，使活塞销疲劳折断，导致连杆小端打坏缸套。
（3）不定期检查维护，或更换曲轴后平衡块紧固螺栓拧不紧，工作时螺栓松动而折断，使平衡块飞出捣坏缸体。
（4）气门杆折断、气门弹簧折断、气门锁片磨损后脱落，致使气门掉入气缸中。
（5）发动机出现飞车事故，导致曲轴、连杆折断，活塞、缸套断裂后而捣缸。
3.2 排除及预防
发生捣缸后，应更换损坏的零件，对有修理能力的零件进行修复。维修时，必须按规定力矩将连杆螺栓、平衡块螺栓拧紧，气门锁片也要安装牢靠。发现连杆螺栓、活塞销有缺陷，及时更换，还要在使用中防止发动机飞车。
摘要：对柴油机敲缸、偏缸、捣缸的危害性和原因进行了分析，介绍了这几种故障的判断排除方法，实现故障的有效预防，减少故障的危害。
关键词：柴油机；气缸；典型故障；分析排除
中图分类号：TK428 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.022
1 敲缸
敲缸是柴油机发生故障后，工作粗暴，气缸内机件产生冲击振动而发出的金属敲击声。
1.1 原因
柴油机使用中由于调整不当，供油时间、喷油时间过早、出油阀磨损严重、喷油器滴油、喷油嘴咬死，以及柴油机各运动摩擦副（配合件）之间由于间隙不合适、磨损后间隙过大而超过使用限度，或者是机件润滑不良等引起的。敲缸发生的机件和出现的部位一般有：活塞与缸套、活塞销与连杆衬套、轴颈与轴瓦、活塞与气门、气门与摇臂、挺柱与凸轮等曲柄连杆机构或配气机构各运动件之间。
1.2 判断排除方法
可以根据敲击部位、响声特征及运动变化规律进行诊听。把柴油机转速固定在敲击最响的位置上，采用逐缸“断油”试验。如果试到某气缸时声响显著减弱或消失，复油时缸内发出明显的“当”声时，则证明是该缸活塞敲击气缸壁。若因气缸磨损、活塞裙部同气缸壁间隙过大而引起的敲缸，常伴有下窜气现象，排气管有蓝烟冒出。温度过低时不响，温度升高后敲缸，高温时声音加重，当单缸“断火”时响声加大、“断油”到某缸时响声也加大，该缸即为故障缸。检查喷油泵的供油时间，在排除油泵、油嘴的故障后，再拆卸检查测量其运动副的配合间隙，根据情况进行调整、修理或更换新件。
2 偏缸
活塞“偏缸”就是活塞在缸套中偏斜，当柴油机运转时，活塞偏向缸壁一侧不正常地进行往复运动。活塞在缸套中偏斜是柴油机使用中常见的故障，也是柴油机在维修中常被忽视的问题。其产生的后果，会增加柴油机内耗功率和加速缸套、活塞等零件的磨损，还会降低气缸活塞组的密封性，恶化活塞与活塞环及缸套的润滑条件。因此，必须查找原因，加以排除。
2.1 原因
（1）气缸中心线对曲轴主轴承孔中心线垂直度误差超限，造成活塞在气缸中歪斜。
（2）连杆衬套加工不符合技术要求，造成连杆大、小端孔的轴线不平行，迫使活塞压向气缸一侧。
（3）活塞销孔加工不符合标准规定，使活塞销孔中心线与活塞裙部中心线不垂直，导致活塞歪斜。曲轴产生弯、扭变形，连杆产生弯、扭变形，均会造成活塞“偏缸”。
（4）连杆轴颈圆柱度误差超限，使连杆中心线与曲轴主轴颈中心线不垂直，导致活塞压向缸壁前后侧面。
2.2 检查判断方法
检查活塞“偏缸”时，将不装活塞环的活塞连杆组按各缸记号分别装入气缸，并按规定拧紧各缸连杆轴承盖螺栓。在不装气缸盖和油底壳的情况下摇转曲轴，当活塞在缸套内运动的上、中、下三个位置时，用塞尺沿活塞销方向测量活塞顶部两边与缸壁的间隙变化情况来判断。
（1）转动曲轴，感到很轻松，无过大阻力，且活塞没有偏向缸壁任何一侧，用塞尺测量，活塞顶两边与缸壁的间隙均不大于0.10 mm，可断定为活塞在缸套中无偏斜现象。
（2）摇转曲轴，若所有各缸的活塞在缸套中的上、中、下三个位置向同一方向偏压缸壁一侧，且连杆大端在连杆轴颈间的轴向偏位方向恰与连杆小端在活塞销座间的轴向偏位方向相反，则为气缸中心线与曲轴主轴颈轴心线垂直度超差。
（3）摇转曲轴，若有个别缸的活塞在气缸套的整个行程中向一方偏斜，或者有的活塞始终紧贴靠在气缸的某一侧，可判断为连杆弯曲；若有个别活塞在缸套中部偏斜量最大，而且上行和下行时偏斜方向会发生变化，则可能是连杆扭曲。
（4）摇转曲轴，若活塞在缸套的上、中、下三个位置向不同方向偏斜，可能有两种情况：一是活塞在上止点位置（或下止点位置）改变偏斜方向，有可能是该缸连杆轴颈圆柱度超差所致；二是活塞在缸套中部位置改变偏斜方向，有可能是曲轴主轴颈的轴心线与连杆轴颈的轴心线不在同一个平面内，或因连杆扭曲等原因造成连杆大小端孔中心线不在同一个平面内。
3 捣缸
捣缸是重大事故，轻者使缸套、活塞、连杆捣坏；严重时缸体被连杆、活塞、平衡块等捣毁出现破裂、破洞而报废。
3.1 原因
（1）连杆螺栓装配时拧紧力矩过大，螺栓拉伸变形而折断，或连杆螺栓拧紧力矩过小，轴瓦间隙过大，冲击载荷过大或烧瓦引起连杆螺栓折断，或螺栓滑扣等，引起连杆螺栓折断。
（2）活塞销制造质量差，有微裂纹，引起应力集中，或者是活塞销与铜套间隙过大，导致活塞销窜出，使活塞连杆组运动失去控制；或活塞销与活塞、连杆衬套间隙过大，产生较大的交变冲击力，使活塞销疲劳折断，导致连杆小端打坏缸套。
（3）不定期检查维护，或更换曲轴后平衡块紧固螺栓拧不紧，工作时螺栓松动而折断，使平衡块飞出捣坏缸体。
（4）气门杆折断、气门弹簧折断、气门锁片磨损后脱落，致使气门掉入气缸中。
（5）发动机出现飞车事故，导致曲轴、连杆折断，活塞、缸套断裂后而捣缸。
3.2 排除及预防
发生捣缸后，应更换损坏的零件，对有修理能力的零件进行修复。维修时，必须按规定力矩将连杆螺栓、平衡块螺栓拧紧，气门锁片也要安装牢靠。发现连杆螺栓、活塞销有缺陷，及时更换，还要在使用中防止发动机飞车。
