气缸

重型发动机气缸套异常磨损原因分析及预防方

发布时间:2023/12/18 12:22:36   

发动机的气缸套与活塞连杆组件、缸盖共同组成燃烧室,是柴油机的重要组成部分。气缸套的耐磨性决定了柴油机的寿命和可靠性,当气缸套磨损超过允许限值后,发动机会出现漏气量大、烧机油、功率下降等问题。气缸套与活塞之间的磨损是必然的,如果磨损率小于设计值,那么属于正常磨损;当磨损率大于设计值时,则属于异常磨损。在正常磨损情况下,气缸套使用寿命可以被用户接受,但当出现异常磨损后,气缸套寿命明显缩短,用户不能接受。

案例分析

下图为某重型发动机气缸磨损的形貌,气缸套内表面呈深红色,无明显硬质划痕,气缸套表面基本已无网纹。通过测量,异常磨损气缸套磨损量为正常磨损气缸套磨损量的20倍。

原因分析

1、和燃油有关

异常磨损的气缸套与劣质燃油有直接关系,原油中本身含有氯元素,氯元素以无机氯和有机氯两种形式存在。在原油蒸馏过程中的添加剂也会引入有机氯。氯离子对铸铁气缸套的腐蚀首先为破坏零件表面的钝化膜,从而促进局部腐蚀。氯离子具有离子半径小、穿透能力强,并且能够被铸铁表面较强吸附的特点。

而且,燃料中均含有一定比例的硫,由于燃烧而产生氧化物,同生成物中的水结合成硫酸蒸气,它们冷凝后与缸壁接触,产生腐蚀作用。腐蚀越严重,磨损也就越严重。

在气缸套网纹未被完全刮落时,由于润滑油的良好润滑,摩擦条件保持相对稳定,磨损相对缓慢。当气缸套表面网纹被完全刮落后,由于表面储油能力严重减弱,气缸套与活塞环间润滑不良,气缸套表面温度升高。温度升高的同时伴随化学腐蚀速度加剧,磨损速度急剧上升,短时间内造成气缸套失效。

2、和润滑物有关

发动机工作时,气缸上部的润滑条件较差,且气缸壁温度又高,不宜形成良好的油膜,另外可燃混合气中的细小油粒会不断冲刷气缸壁,也会破坏缸壁的油膜,使气缸上部与活塞环形成干摩擦或半干摩擦,造成气缸磨损。

3、和高压有关

发动机工作时,活塞环在自身弹力和气体压力作用下,紧压在气缸壁上。当活塞在气缸中往复运动时,由于相对磨擦而产生机械磨损,其磨损的程度取决于活塞环作用于气缸壁上的正压力的大小。

预防措施

1、发动机的起动尽量做到“少、慢暖”:“少”即起动不宜频繁,“慢”即起动后先低速运转,“暖”即待发动机温度正常后才起步。

2、运行中保持发动机正常工作温度:因温度过低对气缸有腐蚀磨损,温度过高则润滑油变稀、润滑不良,易产生粘着磨损。保持发动机适当温度的方法:除正确使用水箱百叶窗外,还需检查节温器工作是否正常。有的驾驶员随意拆除车辆节温器,结果造成气缸腐蚀性磨损严重。

3、针对劣质燃油中的氯元素腐蚀气缸套问题,根本解决方法为减少其中的氯元素。目前去除有机氯的主要方法有催化法、电化学法、吸化法、生物法、吸附法等。

4、确保发动机润滑良好:经常检查机油的数量和质量,及时清洗机油滤清器。

5、发动机不宜长时间、小油门空转:因燃油在燃烧不充分的条件下,产生大量的酸性物质,造成气缸腐蚀磨损严重。



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