柴油机拉缸故障诊断分析与预防

陈文永邹小华

江苏四达动力机械集团有限公司陈文永邹小华

摘要：导致柴油机拉缸的原因有很多，要迅速、准确地分析、判断故障产生的原因，并不是一件很容易的事。因此，要充分认识到造成发动机拉缸的原因，严格遵守操作规程并有针对性的进行使用与维护，就一定能减少和避免拉缸故障的发生，提高机械设备的完好率并降低使用成本。

关键词：柴油机；拉缸；故障分析；处理；预防前言柴油机拉缸通常情况下是活塞或活塞环与缸套产生高温熔蚀粘附。柴油机的气缸套、活塞和活塞环经常处于高温、高压的燃气中，由于进行往复相对运动，不可能采用O型环、压盖填密或迷宫式密封来保持气密，而不得不采用依靠金属相互压紧来保持密封的方法。其温度条件和压力条件十分恶劣，因此在零件设计、加工以及磨合运转方面稍有问题，则很难避免拉缸现象。活塞与缸套之间的油膜中断是产生拉缸的主要原因。

活塞与缸套之间的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的熔点，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。

1柴油机拉缸的特征柴油机气缸因润滑不良或受高温高压气体的推动、爆震或活塞剧烈的摩擦都会使缸壁拉伤，并在汽缸壁上沿活塞运行的方向出现一条条深度不等的竖向沟槽和金属剥落杂质，从而影响柴油机正常工作。此现象称为拉缸。这是在无外来物的情况下，由于活塞环外表面与气缸表面滑动接触时，在极小的表面上产生很高的温度。进而引起活塞环与气缸壁之间烧熔、粘着。

当烧熔、粘着所产生的热量散失后，在活塞环上产生碳化物。

这种碳化物或烧熔、粘着生成物就像一把锋利的刀具，将气缸壁上的金属切去，从而形成一道道深浅不规则的沟槽。

2柴油机拉缸常见的原因2.1冷却水不足、气缸套润滑不良水套里的冷却水严重不足时，或放水螺塞松脱，冷却水流尽，都会造成机温过高。此时虽然润滑系统没问题。也会因为机件过热破坏油膜，使缸套与活塞呈半干摩擦状态，运转吃力，冒黑烟，造成缸套与活塞拉伤。气缸套润滑油量不足，机油浓度过大或过小。与活塞配合间隙过小等原因，都会使气缸套表面因局部润滑不良、摩擦严重而使其温度过高。遇此情况，应立即熄火。应摇转曲轴，使其自行冷却。然后修复。

2.2活塞与缸套配合间隙过大或过小若配合间隙过大，活塞在往复运动中会出现摆头现象，从而敲击缸壁，破坏运动件的正常润滑油膜，导致干摩擦而引起拉缸。若配合间隙过小，机器重载作业时又会因活塞受热膨胀，使该间隙完全消失，造成活塞与缸套无油膜直接摩擦而发生拉缸。修理柴油机时应细心地测量。选用分组记号相同的活塞缸套组件，使其配合间隙保持在技术规定范围内。使用柴油机时，若发现油底壳下窜气严重，则应及时检测活塞与缸套的配合间隙。必要时镗缸修复或更换活塞缸套组件。

2.3活塞环折断或开口间隙小活塞环装入气缸后，都留有一定的开口间隙。防止柴油机工作时受热膨胀，拉坏缸套或卡死在缸套里。安装前将环放在缸套内，用活塞顶推平，用塞规量好其开口间隙，尺寸小于规定。应用锉刀锉去一些。活塞连同活塞环往缸套里安装时，一定要用专用工具。用薄铁皮卷成筒将活塞环箍住，或用同型号的废缸套车制的喇叭口形状的专用工具。那种用起子撬着活塞环安装活塞的方法，常会在安装时就使活塞环折断，试车时就将缸套拉伤。组合环中的油环往缸套里安装时，更应使用专用工具，防止油环不能卡在环槽里，进入缸简时翻倒，将缸套拉坏。

2.4活塞销与活塞的配合间隙过大或过小若配合间隙过小活塞销装入后会挤压活塞变形，从而破坏活塞与缸壁的正常配合，并引起拉缸。若配合间隙过大，柴油机高速运转时活塞销会在销孔中来回窜动并撞坏卡簧或卡簧槽，导致活塞销外窜而造成拉缸事故。

2.5活塞销卡环损坏、脱落活塞销装入活塞后，不要忘记装上卡环，以免活塞销窜出拉坏缸套。另外，活塞销卡环在工作中折断脱出，或因活塞卡环槽损坏，卡环脱出，都会造成拉缸。或当卡簧疲劳折断或因张力不够而从环槽内窜出时，也会引起拉缸。修理柴油机时应定期检查或更换卡簧，同时查看活塞上的卡簧环槽是否完好，注意卡簧在槽内是否牢靠、贴合。活塞销卡环损坏、脱落的原因有：卡环疲劳折断；卡环张紧力不够，在环槽中活动，将环槽磨大后窜出；活塞销与销座孔间隙过大，活塞销两端有窜动量，撞坏卡环或环槽。

2.6缸套的圆度或圆柱度超出允许范围缸套经长期使用后。若圆度或圆柱度超出技术标准的允许范围，密封性便会大幅度下降，造成燃烧室内的高温高压气体窜入活塞裙部，使其温度迅速上升并破坏润滑油膜而引起拉缸。

应及早更换磨损超标的缸套。另外。有的柴油机无缸套，其气缸孔是直接在缸体上加工而成的，若气缸的圆度或圆柱度超出允许使用范围，则应镗缸并配加大尺寸的活塞配件。

2.7缸套阻水圈不符合技术要求若阻水圈太细缸套装入机体后会因密封不严而向油底壳渗水。若阻水圈太粗，缸套强行压入机体后会引起缸壁变形，影响缸套与活塞组件的正常配合并易引起拉缸。

2.8磨合不良未经充分磨合便投入带负荷运行。新机或大修后的柴油机，各运动件的实际接触面积比设计要求小得多，若未经充分磨合就投入重负荷作业，各运动件会因单位面积的负荷过重而使配合面受伤，并容易发生拉缸事故。新装或修理后的柴油机，均需要进行空车磨合运转，以消除零件表面的加工刀痕，然后才能加大负荷运转。

3收割机的柴油发动机事故案例以收割机配套的4102型号柴油机的一起拉缸事故为例。该机经农机修理网点大修后，对缸套、活塞、活塞环进行了换新。

当总装完毕进行初期磨合时即出现拉缸，继而熄火停机。打开气缸盖后发现，Ⅱ、Ⅲ两缸的气缸壁上有严重划痕，拆下活塞连杆组，在两活塞的头部及活塞环上均发现有黏着物和纵向划痕（划痕在与曲轴中心线平行线的相交处均最为严重）。

为了进一步确定拉缸产生的原因，按以下步骤进行了检查和分析：首先修磨拉缸的气缸内壁；拆去Ⅱ、Ⅲ两缸的活塞环，再将活塞环连杆组装入气缸，按规定力矩拧紧连杆轴承盖；分别将Ⅱ、Ⅲ缸活塞置于上、下两点，检查活塞和气缸内壁的配合间隙后发现，两缸活塞在上、下止点时，头部一侧和裙部另一侧与缸壁之间没有间隙（曲轴中心线方向）。可见Ⅱ、Ⅲ两缸活塞在气缸中有严重的纵向倾斜；拆下曲轴，检查曲轴中心线，结果其弯曲度在允许范围内，拆下Ⅱ、Ⅲ两缸连杆，检查连杆的弯曲和扭曲情况，发现两连杆的弯曲变形量超过了允许值，而扭曲变形量在允许范围内；检查该机换下的缸套，发现Ⅱ、Ⅲ两缸的缸套在纵向的磨损量大于其他方向的磨损量，也大于其余两缸同方向的磨损量。

根据以上检查结果可以认定，该机Ⅱ、Ⅲ缸的连杆在大修前的运转中已经弯曲，致使两缸活塞在工作中存在“偏缸”现象。由于当时缸套、活塞、活塞环之间已经有了充分的磨损，没有形成严重的拉缸。当大修中对缸套、活塞、活塞环换新后，缸套与活塞组件之间的间隙变小，连杆的弯曲使活塞在气缸中倾斜，活塞组件与气缸内壁间局部产生过大的接触应力，导致接触面上的油膜遭到破坏，使活塞、活塞环与缸套内壁的局部基本上处于干摩擦状态。摩擦产生的高温使接触面上的金属烧熔、黏着。这种状态在短时间内又得不到改善，即形成了上述的拉缸事故。排除技巧是：对Ⅱ、Ⅲ两缸的活塞、活塞环、缸套重新换新；对连杆进行了校正检验。装配后，仔细检查活塞与缸套间的配合间隙，再次进行磨合试运转，未出现异常情况。

由此可见，在一些小型机械修理企业中，在进行工程机械车辆大修时，发动机的维修工艺往往不够规范；修理过程中，特别是在部分零件换新后，忽略了必要的检查测量，而装配的工艺过程又不能严格按规程操作，因此引起了如上例所述的本来可以避免的事故。为此，根据目前一些修理网点的设备和技术状况，要使柴油机的修理质量得到保证，除了应适当添置必要的检修设备外，尤其应注意以下几个方面：（1）在修理过程的各个环节中都要重视文明生产。在发动机的拆卸和装配过程中要避免乱敲乱击；对拆卸后仍准备继续使用的机件要做好记号；按规定的方法妥善放置，防止产生变形。

（2）要重视待装新件的清洁工作。发动机各零部件在制造加工过程中，其表面和内部或多或少留有机械杂质，在部件装配和总装前必须进行仔细清洗。因零件表面或内部的机械杂质如果未经清洗而进入运动件的表面，不但会加速运动件表面的磨损，严重时甚至会堵塞油道，引起运动件动作卡滞。

（3）在发动机解体后，对于重要的零部件，无论是准备换新还是继续使用，都应进行仔细检查测量。本例中如果在换新缸套前对旧缸套进行磨损情况的检查，对连杆进行弯曲情况的检验，就可以及时发现个别气缸的异常磨损及引起的原因，可避免事故的发生（4）装配过程中要严格按照装配工艺规程操作，特别要重视对各种间隙（如主轴承间隙、连杆轴承间隙等）的检查测量。

本例中，如果按规程先在不装活塞环的情况下，对各缸活塞进行偏缸检查，就可及时发现Ⅱ、Ⅲ缸的活塞在气缸中的偏斜情况，不至于发生拉缸事故。

（5）发动机总装总毕后，要严格按说明书要求进行检查、调整。对于配气正时、气门间隙、柴油机供油提前角、喷油压力、汽油机点火提前角等重要的技术数据，不能凭经验操作（如有些修理人员有调整气门间隙时不用塞尺进行测量，而是凭手上的感觉估计气门间隙是否合适），应该严格保证各技术参数符合说明书的规定。

（6）修理中不得随意更改发动机的结构或增减发动机的零件。发动机各部件的结构参数和零件的配置是在发动机设计时根据该机型具体的技术要求而确定的，有着严格的科学依据，随意更改必将影响发动机的技术参数和正常工作。在某修理厂，由于驾驶员反映发动机功率上不去，修理人员就采取磨削气缸盖内的燃烧室容积，使压缩比增大），从而提高该机的压缩压力和爆炸压力，但这样做的结果必然导致发动机的机械负荷增大，影响发动机的使用寿命。有的修理工，为了解决发动机运转中冷却水温偏高的问题，片面地认为节温器装在冷却管中有碍冷却而擅自拆除；这样会使冷却水水温长期偏低，导致燃烧室零件热应力增大，特别是容易引起缸套内表面低温腐蚀、增加磨损，同时也降低了发动机的热效率，使燃油消耗率增加。

（7）对大修后或更换了主要运动件的发动机，一定要按说明书或其他技术资料的规定进行磨合试运转，严禁未经磨合就满负荷运行。

4防止柴油机拉缸的措施发动机磨合期内，各配合面最有利的工作表面和润滑油膜尚未形成，转速不应大于标定转速的80%。否则发动机易造成过热，局部产生高温熔蚀粘附，出现拉缸现象。

（2）保持正确的点火时间，避免把点火时间调得过早，使发动机产生爆燃。

（3）发动机不能长时间超负荷使用，否则易使发动机产生大量的热能，冷却系统不能及时散去多余的热量，发动机不能在正常的工作温度工作，从而导致拉缸。

（4）保证足够的符合要求的机油，经常检查机油压力，按磨合期的规定更换机油。

（5）加足冷却水，并经常检查冷却水量和水温。

5结束语柴油机使用不科学、维护保养不良等是诱发柴油机拉缸的重要原因；要提高发动机的使用质量，关键在于提高操作人员和修理人员的技术水平，特别是在科学技术飞速发展，新技术、新材料、新工艺广泛应用的当今时代，如果不重视对修理及操作人员的技术培训和知识更新，不但难以完成一些新型柴油机的正常维修，甚至无法保证基本的修理质量、使用效率。

参考文献：[1]陈小红.柴油机拉缸故障的诊断与排除[J].现代农业科技，2009，4.[2]孙继成.柴油机拉缸故障的分析与维修措施[J].科技论坛，2013，5.[3]祁中高.发动机拉缸故障简析[J].内燃机与配件，2010，12