发动机大修后出现拉缸的故障诊断与排除
发动机在大修过程中,由于对新换件存在标准件”“纯正部品”“合格品等先入为主的思想,未对新更换件进行应有的配合间隙检查,有可能对发动机工作造成严重影响。
一、问题的提出
笔者曾参与大修一台丰田佳美2.2小轿车。发动机在大修装配后进行试机时,运转不到30分钟,发动机就自动熄火,再也运转不了,出现了拉死现象。重新拆解后,发现四个汽缸中有两个出现严重的拉缸。汽缸套拉花痕沿圆周均布,而且较深,导致活塞与缸套卡死,发动机运转不了。活塞、活塞环、活塞销、汽缸套等都是新换件,按常规不应该有如此严重的问题出现。我们查阅了有关该车的资料,并进行了分析、检查及排除工作。
二、导致拉缸的几个原因
一般情况下,导致发动机拉缸有多种因素。例如,发动机水温过高,导致活塞膨胀量过大,使配合间隙过小;润滑油杂质过多,其杂质在汽缸壁与活塞间形成磨料磨损,刮花缸壁;机油量过少,使油温过高而黏度变小,油膜易被破坏而加速缸壁磨损;活塞有偏缸现
象,导致活塞刮花汽缸套;活塞与汽缸的配合间隙过小,在活塞受热膨胀后出现卡死;活塞环开口间隙过小,使环在受热膨胀后卡死等等。我们本着先易后难的顺序,一一检查与排除。
三菱汽车报价三、对故障原因的排查
1.发动机冷却水温度过高
发动机冷却水温度过高,将会使机件受热膨胀过大,影响正常的工作间隙。由于活塞与汽缸膨胀系数不同,在高温影响下,活塞膨胀量大于汽缸膨胀量,所以有可能导致活塞拉缸卡死。回想试机时的情况:试机前已加足冷却液,刚着车时,发动机运转一切正常,并没有特别的异样,冷却系统各连接处当时也未发现渗漏迹象,且当时也有人坐在驾驶室观察仪表、指示灯的情况,并没有反映水温高。加上发动机是在怠速运转30分钟左右就自动熄火,运转时间较短,所以,基本可以排除是水温高引起的故障。
2.发动机润滑油杂质太多
发动机在大修后,由于更换了活塞、活塞环、活塞销、汽缸套、连杆轴瓦及主轴瓦等机件,
这些机件处于重新磨合阶段,因而产生的金属磨屑数量较多。如果金属磨屑过多地存在于运动表面,便会在各相互运动表面形成磨料磨损,加剧各运动表面的磨损程度,若在高温高速高压运动表面时情况更为突出。如果是这种情况导致的拉缸,会在活塞与汽缸壁之间形成少量的拉痕,而且拉痕深度一般会较浅。经过检查,发现机油比较清澈,用手指捻搓机油,并无细粒感。将油滴在滤纸上,油斑痕迹也没有太多杂质,表示机油较干净。观察缸壁拉花痕迹,深度较深,呈圆周均布,所以也排除了由这种原因引起故障的可能性。
3.发动机润滑油过少
润滑油油量不足,会使润滑油在发动机运转时温度过高,黏度变小,而使粘附在机件表面的油膜容易被破坏,加速机件的磨损。特别是在活塞、汽缸壁等高速高温运动表面,更加需要有坚固的油膜作润滑保护,减小磨损。在试机时,已按规定油量加足润滑油(包括新换机油滤清器),拉出油尺检查时,油痕也在正常的刻线范围,而且发动机各油管接头处也没有见到有渗漏痕迹,所以也排除了这方面的原因。
4.活塞与汽缸间隙过小
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为了保证活塞的正常工作,活塞与汽缸壁之间必须保持一定的配合间隙。间隙若过大,将会出现敲缸、漏气、机油上窜燃烧室等现象;间隙过小,活塞受热膨胀后会出现拉缸、卡死等故障。一般情况下,如果因为活塞与汽缸间隙过小而导致发动机运转后的拉缸,缸套拉痕一般对应在与活塞销垂直的裙部位置(长轴位置),且在上下止点间的相对应位置上,而活塞裙部也会有相应的严重拉痕。由于活塞销方向是活塞断面的短轴方向,一般较少出现拉花,或拉痕深度较长轴方向浅。检查已拉花的缸套与活塞的情况,发现活塞裙部并没有明显拉痕,而汽缸被拉花的痕迹是沿圆周均布,且位置在活塞裙部运动区域之上,也排除了活塞间隙原因所导致的拉缸。
5.活塞偏缸
所谓偏缸,是指活塞在汽缸中,沿活塞顶圆周方向与汽缸的间隙大小不等的现象。如果活塞出现偏缸,将会在运动过程中偏向曲轴轴向的前或后方向,使活塞和汽缸的前或后方向出现拉痕。但由于实际故障现象是拉痕呈圆周均布,所以也排除了由此原因引起的拉缸。
6.活塞环开口间隙过小
开口间隙是指活塞环装入汽缸后,在开口处呈现的间隙。开口间隙的大小,对发动机工作也会有很大影响。间隙过大则漏气严重,使发动机功率减小;间隙过小则活塞环受热膨胀后可能导致卡死或折断。由于活塞环与缸壁是圆周接触,所以通常由活塞环开口间隙过小导致的拉缸,其现象一般是汽缸的拉花痕迹沿圆周均布,且沿轴向大概在活塞环运动的区域内,活塞环表面的拉痕也沿圆周方向均布。由于第一道环温度和压力最高,所以拉花最严重,其拉痕与汽缸拉痕应吻合。从拆检的情况来分析,实际的拉花现象完全符合上述规律,所以可以确定应为活塞环开口间隙过小,受热膨胀后拉死缸壁所致。再回想起当时大修时,大家受标准件思想影响,以致没有对活塞环的开口间隙、侧隙、背隙等作检查,导致恶果产生。
四、排除故障
查出引起故障的原因后,我们再次更换了整套缸套、活塞、活塞环、活塞销等机件。为防止重蹈覆辙,全组人对新更换件进行了全面、必要的检查,特别对活塞与汽缸套的配合间隙、活塞的偏缸情况、活塞的开口间隙、侧隙、背隙等作了详细的检查。
1.活塞与汽缸间隙的检查
用千分尺在与活塞销轴线垂直的方向上,距离活塞顶全新rav423.5mm(5S-FE发动机标准)测量活塞直径,然后再用量缸表测汽缸的直径(使用中的汽缸应测量活塞在下止点时油环以下的位置,上海车展2021时间表即磨损最少的位置),将汽缸直径减去活塞直径,即为活塞间隙。经测量计算,得出间隙均在0.1400.160mm的正常范围内。
2.检查活塞是否有偏缸情况
在不装活塞环的前提下,将全部活塞连杆组装好,并按规定扭矩上紧连杆螺栓螺母。转动曲轴,分别用厚薄规测量各缸活塞在上止点、下止点和上下止点中间位置的三个圆周位置,在曲轴轴向前后方向与汽缸的间隙。经测量,各缸间隙均匀,没有偏缸的现象。
3.活塞环开口间隙检查
先把活塞环放入汽缸孔中,用活塞头部将环推平(使用中的缸套应用活塞推活塞环到正常行程的极限位置,其距离按此车标准为115mm处),之后用厚薄规测量开口间隙。经测量后发现,除了有两道气环开口间隙过小外,其余均在正常范围。之后将开口间隙过小的活塞环用锉刀在开口的一端锉去少许。锉修时经常检查,防止开口过大,并使开口平整,将环口合拢时,不能有偏斜现象。最后用细砂纸将毛刺磨掉,以防止端口锋利又造成拉缸。
4.检查活塞环的侧隙和背隙
侧隙是指活塞环在环槽内的上下间隙。把活塞环放在各自环槽内,用厚薄规测量活塞环与环槽壁之间的间隙。经测量,侧隙全部符合标准。而背隙是指活塞环装入汽缸后,活塞环背面与活塞环槽底之间的间隙,通常用槽深和环宽之差来表示。经检查,背隙也符合规定。经过测量、检查确认正常后,重新装复,试机后再没有出现任何故障,一切恢复正常。
五、结束语
京a88519在平时的维修过程中,我们通常会带着一种先入为主的心态,以为新更换件一定就是标准的,绝对符合使用要求,忽视对机件进行必要的检查,导致了不良后果出现,造成严重的经济损失。因此,在做任何事情之前都必须做足安全检查工作,决不能疏忽大意腾讯车联,细节往往决定成败。