柴油发动机异常磨损浅析

尹玉龙

安徽全柴动力股份有限公司  安徽省滁州市  239500

摘要：柴油发动机发展至今结构更加复杂，机械磨损现象也变得原因不拘一面，所涉及的摩擦学理论面临着分歧大、结论多、判断警场陷入失准的现象，对于广大柴油机车驾驶员和维护人员的异常磨损有效防治提出了更多难题。因此，在柴油发动机异常磨损问题上要善于分析总结，深入实际情况多观察、多试验、多排查、多测量，充分利用经验及仪器仪表分析磨损成因，积极思考并实践解决方案。

关键字：柴油发动机；异常磨损；缸套；

引言：柴油机发动机磨损是正常运行中的常态现象，但正常磨损或异常磨损却很难通过发动机运转状态直观地进行判断，多数时间要依赖定时检查与维修中的观察分析。异常磨损就其形成原因来看，从设计、生产、安装、材料、维护、润滑、燃油等层面上均有可能形成隐患并导致问题出现，而且常常是复合磨损多于单一磨损。因此驾驶员或维修员有必要采取分阶段及时停机检查，尽量从异常磨损就予以发现并及时判断异常磨损形成的确切原因，并采取针对性的措施。

1柴油发动机异常磨损的成因

1.1柴油机磨合初期发生的异常磨损

磨合初期的磨损多由柴油机出厂零件加工不合格，或安装不当所引起。除此之外，出厂时扫气箱空气管道吹扫不彻底导致残渣留存，或吸入了一定的带有腐蚀性气体所导致。一般从气缸表面可以根据金属颗粒伤痕或者空气污染伤痕的比率来判断磨合初期异常磨损性质。

1.2柴油机接近额定工况时发生的异常磨损

柴油发动机在超负荷、长时间工作状态下，此时若出现在冷却、通风、油品质量下降等情况，轻则气缸壁出现局部表面干燥、形成焦痕现象，重则产生异常磨损现象。此时适宜从磨合过程中柴油机以上几个方面排查原因，例如从燃油入手，可根据其磨损状况分析燃油含硫量是否超标，再分析燃油分油机的工作情况，逐步进入到喷油器的雾化质量、空气冷却器凝水、气缸油膜完整度等方面进行排查。

1.3柴油机燃烧不良发生的异常磨损

如果气缸内燃烧不良导致活塞环温度上升，导致活塞环失去弹性粘附在槽内，也会引起较为严重的柴油机气缸套内磨损、刮伤、断裂现象，尤其是不良燃烧导致的减磨环磨损掉落金属颗粒，在氧化反应重产生固体颗粒结物，也会导致异常磨损现象。当气缸内燃烧不良导致水箱温度低于工作温度，气缸套局部冷却过度时，气缸壁上会出现凝聚酸类现象，导致气缸壁内出现呈松孔状的磨损伤痕。

2柴油机发生异常磨损的具体分类

2.1磨粒磨损

    磨粒磨损是指柴油发动机气缸套内壁被硬质细小颗粒刮削而破坏，这是柴油发动机最常见的一种异常磨损现象。硬质细小颗粒可以是空气中的灰尘，也可以是燃油、机油、润滑油中的固体颗粒，当柴油发动机处于扬尘工况时，空气滤清器负担过重时，柴油发动机进气中混入了灰尘或者润滑油中落入空气中的杂质，或者由于柴油发动机长期处于工作状态导致发动机内产生了积炭现象，魔粒磨损现象就会出现在柴油发动机气缸套中的相关部位，一般表现为气缸套内壁沿活塞运动方向的直线形擦痕或者刮伤、沟槽。

2.2粘着磨损

粘着磨损的主要成因是气缸套内壁与活塞环长期处于连续工作状态，高温、高压条件积蓄下使润滑油粘度降低、烧损或油膜不成形，最终导致润滑油膜破裂，活塞环与缸壁间发生干摩擦现象导致金相组织发生粘着现象，此外还有发动机大修时气缸套和活塞的膨胀系数不配套导致的粘缸现象。一般表现为气缸表面形成的刮擦痕、拉毛、皱折、锥形凹坑、金属剥离、局部金属粘着，等等。在发动机运转时还会产生“咬死”、“拉缸”、“抱缸”等事故，属于异常磨损现象中最为危险的一种破坏形式。

2.3腐蚀磨损

腐蚀磨损实际分为两种现象，一种是腐蚀，一种是磨损，主要原因是柴油发动机气缸内燃料燃烧时产生的酸性气体水化生成酸类并凝附在气缸壁上，由此产生化学反应，这是腐蚀现象；而化学反应产生的金属腐蚀物在活塞运动的作用下从气缸壁上剥落，这是磨损现象；二者共同构成了腐蚀磨损。腐蚀磨损在发动机异常磨损现象中占比很大，一般情况下外因往往是由于柴油机工作时气缸工作温度过高、过低、燃油含硫量超标、润滑油化学物质超标、机油混入“三废”等等，最常见的则是柴油机启动预热不足、油品质量差两种，常常发生在活塞环运动区域内，表现为气缸套内表面上的细小蚀孔、裂纹。

2.4撞击磨损

当前柴油发动机的设计参数比以往有了一定程度的提高，尤其是大冲程缸径比发动机例如船舶、工程机械、发电机组中多发此类磨损，并且常常在正常磨损产生，较难及时发现。撞击磨损现象的成因主要是活塞环倒角边缘由于活塞组与气缸壁碰撞出现尖角，尖角将缸壁油膜铲除，导致发生撞击磨损。尖角在发动机早期运行时候就可能产生，由于气缸套内壁的网纹沟槽的油膜保护，在一定时间内不能破坏油膜，但当中期缸壁网沟槽变浅甚至消失后，尖角及活塞组结构应力超过了油膜可承受应力，缸壁油膜遭到铲除而造成活塞环与气缸壁直接接触，撞击磨损随即产生。

3柴油发动机异常磨损防治措施

3.1柴油发动机磨粒磨损防治措施

磨粒磨损现象首先要判断柴油发动机的作业环境是否长期处于灰尘较多的工况，如是，应优先考虑对柴油机工况进行“三滤”以避免缸套再次发生磨粒磨损现象，降低作业场地的扬尘现象，保证发动机进气的洁净指标，对空气滤清器进行及时维护。除此之外，润滑油的油品质量对防护磨粒磨损现象也有较大帮助，要保证润滑油的油品质量和机油滤清器的工作状态，按时更换润滑油，降低发动机长期超负荷作业现象。

3.2柴油发动机粘着磨损防治措施

如果发现并判断柴油发动机产生粘着磨损，应首先判断是发动机磨合质量差还是润滑油油品质的问题。一般来讲，当柴油发动机严重窜气、过热时往往会导致破坏润滑油膜，导致油品功能失效，尤其是柴油发动机新购未经过试运转规程磨合，或大修后机体长期超负荷作业带来的结构性破坏未得到矫正，其磨合质量常呈现一段不稳定状态，例如拉缸、抱缸等现象，常常导致结构内部的破坏性事故。除此之外就是润滑油设备及质量问题的维护，要警场维护保养散热器和喷油泵，使活塞环开口、活塞与缸套之间保证符合设计参数的间隙。

3.3柴油发动机腐蚀磨损防治措施

防治柴油发动机腐蚀的核心思想是尽量降低腐蚀介质的产生及存量，柴油发动机正常工作状态下，水箱中水温维持在80℃左右，一旦达到工作温度，水箱内产生的酸性物质就会与废气一起排出，如果水温达不到80℃就会残留在发动机内，形成腐蚀磨损。因此，柴油发动机要避免低温启动及运转，如果因冬季作业需要长时间维持低温状态下运转，可以先将气缸进行局部隔热以提高冷却水温度，以达到工作温度并避免产生硫腐蚀现象。除此之外，在燃油及润滑油的选择上也要保证其质量，不选择那些油品质量不达标或含硫量大的油品，并避免其混入水分，防止在工作中发动机产生异常性的腐蚀磨损。

3.4柴油发动机撞击磨损防治措施

大冲程、大缸径柴油发动机中的撞击磨损破坏现象较为频发，因此在柴油发动机在设计之初，必须组织撞击磨损解决方案，针对撞击磨损的特征及类型确定若干应对手段，例如精确核算活塞组表面十字头中心惯矩、调整活塞组结构，等等，以降低活塞撞击气缸壁的力度，或者在设计气缸套润滑油槽时，多设计大圆角陡峭结构，减少运行发动机时活塞环与油槽边缘的碰撞和剥落现象，对于活塞环防撞击起鼓、防撞击隆起尖角也有一定的帮助，能够避免缸壁偏磨等异常磨损现象的发生几率。也可以在设计参数上调整活塞组部件径向尺寸或减磨环轴向位置，尽量将有限的活塞组撞击位、撞击面局限在减磨环。

结语：柴油发动机一旦发现异常磨损现象，要对其磨损成因进行认真分析。一般情况下柴油发动机内的磨损现象往往存在于一种以上的异常磨损形式，而这些异常磨损形式往往相互促进，扩大柴油发动机的磨损速度，故应对柴油发动机从设计、安装、使用、维护保养等方面及时、认真地予以异常磨损技术性排除，确保柴油发动机的运营状态及工作环境，在维护环节中要及时判断柴油发动机处于正常磨损状态还是异常磨损状态，并根据磨损特征进行原因排查并采取针对性措施，以获得科学而严谨的解决方案。