柴油机拉缸原因及预防方法

浅谈柴油机拉缸原因及预防方法

玉柴机器股份有限公司

苏福东

2010年7月8日

浅谈柴油机拉缸原因及预防方法

苏福东

柴油机拉缸是常见的故障，其表现为气缸壁表面出现刮拉痕迹及沟槽状的拉伤，严重时活塞与气缸壁粘连、活塞卡滞、活塞环被拉卡抱死。拉缸结果往往赵成发动机动力性严重下降、启动困难、窜气窜机油严重和增大机油的消耗，甚至造成活塞抱缸、发动机熄灭而不能工作。

一、柴油机拉缸机理

柴油机拉缸有两种类型：一种属粉末磨损。由于机械杂质进入气缸形成的磨料，附与气缸表面造成气缸壁平行于气缸轴线拉痕或粗大拉伤；另一种属熔着磨损。是一种破坏性更大的磨损，是由于活塞、活塞环与气缸壁之间的机油油膜因某些原因不易形成或遭破坏，致使局部表面发生干摩擦产生大量的摩擦面熔成粗糙的表面，从而加重磨损，导致拉缸。

二、柴油机拉缸原因分析

柴油机拉缸有很多方面的原因，本人主要针对以下几方面的原因分析：

1.冷水式柴油机冷却系统内有气阻

柴油机装车后，冷却系统安装副水箱与大气相通，因此其冷却系统内部存在着有气阻碍问题，但对于非车用和在台架上进行热试验的柴油机，在节温器未打之前其冷却系统基本处于一个完全封闭的状态，冷却水泵的强制作用下进行循环冷却，在这种状态下如果系统内空气排不净，空气就会在这样的一个封闭强制的系统中形成气阻，气阻随着水泵的强制作用下会在系统内运动（往瞬间压力较低移动），气阻造成零件的局部冷却不充分甚至失效。这种情况下便造成柴油机过热而引起拉缸。玉柴YC6105QC发动机组672机型的出水管在设计上存在缺陷，其暖风阀装于出水总管轴心线偏下位置。该机型在热试时只能通过暖风阀排掉冷却系统内的空气，但由于阀的焊接位置有缺陷而造成阀的开口方向不当，无法将阀开口上方的空气排除干净，残留于管内形成流动性气阻，因此造成了改机型在台架热试是极易发生拉缸故障。

2.操作上的原因

由于操作方面的不当而造成拉缸，主要表现在以下几个方面：

（1）冷启动不经过暖风机就马上加大负荷运转。由于刚启动时机油温度低，粘度大而流动性差，机油不能充分流至各润滑部位，机油泵供油量少，同时原气缸壁上的机油在停车后沿气缸壁下流，使壁面在启动瞬间得不到工作时的润滑，致使缸套内壁与活塞组件摩擦急剧磨损，导致拉缸故障发生。

（2）机油不足开车。在机油供给不足（油面过低）情况下运行柴油机，各润滑部位不能实现正常的润滑，各机件表面因此产生摩擦而加剧磨损，引起拉缸和烧瓦等故障。

（3）在机油压力过低下运转柴油机。机油压力过低润滑系不能实现正常的机油循环和压力润滑，无法将足量的机油可靠地供至各零件的摩擦表面使各润滑部位得到充分的润滑，从而导致磨损或拉缸、烧瓦等故障。

（4）冷水量不足开车。冷却水量不足（水面过低），则影响冷却效果，造成柴油机工作过高，引起气缸套、活塞等主要受热件过热，导致其机械性能强度如：强

度、韧性等下降。而变形量增加，破坏正常的技术配合状态，因而加剧磨损，严重时导致使活塞过度膨胀而卡死在气缸内。此外，柴油机过热，则会造成机油温度高而粘度下降，各摩擦副表面润滑油膜不易形成和保持，使缸套与活塞组件及其他主要摩擦面的润滑条件恶化，造成异常磨损及拉缸、烧瓦、抱轴故障。（5）超速负荷运行。经常超速超负荷运行，则使柴油机长时间处于负荷过大的工作状况下运转，导致柴油机粗暴燃烧，造成柴油机过热，并使气缸套、活塞等的热负荷和机械负荷加大，易造成机件损伤及拉缸、抱缸故障。

（6）在磨合期长时间空负荷运转或长时间高速高负荷运转。在磨合期长时间空负荷运转，由于燃油稀释缸壁机油，可能引起拉缸，但过急地进行负荷运转，更易发生拉缸，长时间高速或负荷磨合运转时，机油油膜容易遭破坏，局部金属接触部位得不到及时冷却，会造成拉缸现象。

三、维护保养方面的原因

这多表现于为按规定保养。主要有以下及方面：

（1）未选用规定品质和规定标号的机油，将不是柴油机用机油或性能不符合要求的柴油机用机油加到柴油机中，则个摩擦面部能建立完整且有一定厚度的油膜，是润滑性能变差，易造成拉缸、烧瓦故障。使用粘度过小的机油，则温度较高时，各摩擦面的油膜难以形成和保持；使用粘度过大的机油，则流动性差，不易输送到各零件摩擦表面间隙中去，因而无法实现对各润滑部位的可靠润滑，同样都会导致拉缸、烧瓦故障发生。

（2）添加或更换机油不及时，加机油不及时，便会产生上述机油不足的问题。机油在柴油机不断工作过程中会被从空气中吸入的尘土及柴油机自身燃烧产物和磨损产物所污染而变脏，并在高温影响下逐渐恶化变质，最终使润滑性能和润滑效果达不到使用要求，若不及时更换，不仅机油中的机械杂质将加剧机件磨损，而且使润滑变差甚至造成油管、油道堵塞而引起拉缸、烧瓦等故障。

（3）清洗机油滤清器不及时，这会造成机油滤清器阻力过大甚至阻塞，使机油不经过滤芯而从旁通阀通过，而且使用未经过滤的机油来润滑缸套内壁表面，则极易引起缸套及活塞组件的严重磨损及拉伤。

（4）对空气滤清器保养不良。空气中的灰尘、泥沙等，会由于空气滤清器的保养不良或进气系统漏气而随空气被吸入气缸，形成有害的磨料，粘附在缸套的内壁表面，使缸套与活塞组件摩擦面遭受强烈的颗粒磨损及拉伤。

（5）检查和调整供油提前角不及时。这会造成柴油机提前角过大，致使柴油机工作粗暴，缸套与活塞热负荷和机械负荷增加，易造成抱缸、拉缸故障。

四、保养方面的原因

在柴油机保养方面，引起拉缸故障的主要原因如下：

（1）活塞和缸套配合间隙留得过小，活塞与气缸套配合间隙有严格规定的，间隙大了，冷车时会敲缸，并且发生窜气，窜机油现象，缩短柴油机寿命；间隙过小，热车时会拉缸，甚至由于活塞受热膨胀，而使配合间隙消失，导致活塞卡死在气缸内。

（2）适用热强度差、热膨胀系数过大、椭圆不正确等质量不符合要求的活塞。活塞强度差、热膨胀系数过大，则活塞工作时得热变形和膨胀量过大而破坏活塞与缸套正常的配合间隙，以致使发生拉缸，严重时会使活塞在气缸内咬死。由于活塞工作时得机械变形和热变形，使活塞裙直径沿活塞销轴线方向增大，若裙部

椭圆度不符合要求，就会破坏甚至消除活塞与活塞轴方向的正常配合间隙，以致发生拉缸或活塞卡死现象。

（3）活塞的弹性、漏光度及活塞环各间隙（端隙、背隙、边隙等不符合要求。活塞环弹力过小，则密封性差，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，造成缸壁润滑不良；弹性过大，则直接加剧缸套磨损，并易造成气缸油膜破坏，二者均会造成拉缸。活塞环漏光度大，则密封性差，引起漏气，影响润滑，并且活塞环宇气缸壁贴合不良，易造成局部接触应力过大，使油膜不易形成或遭破坏，造成拉缸故障。活塞环各间隙过大，则由于活塞环的泵油作用，机油聚集在环槽中，在高温作用下形成积炭，使环胶粘在槽中，失去密封作用，划伤气缸壁，甚至断裂。活塞环间隙过小会导致卡环而造成拉缸，环的端隙过小，容易使活塞因热膨胀而压缸壁卡死在气缸内，有时还发生断裂。此外，活塞环毛刺及外圆表面粗糙度等不符合技术要求，也易造成拉缸现象。

（4）装配时，活塞销座孔漏装锁坏，使活塞销窜动。气缸套、活塞组件不清洁或气缸中掉入异物，均会造成拉缸事故。

五、拉缸故障预防和措施

通过上述拉缸原因分析，就可在柴油机的使用和保养维修中针对性地采取措施。应采取的主要措施如下：

1.排除冷却系统内的气阻

为解决柴油机因冷却系统内存在气阻而造成的拉缸问题，必须在发动机启动后并在带负荷之前，利用水泵的强制泵水作用把冷却封闭循环管道内的空气排除干净，避免气阻形成，玉柴YC6105QC柴油机672机型，因其出水管设计上存在不足之处，阀开口未处于出水管最高位置，故在利用暖风阀排气时未能将空气排干净，因此必须对发动机出水总管进行改进，改进时应在出水总管原状的基础上，在第五和第六缸出水总管之间焊装一个考克阀来辅助排空气（见附图）。考克阀焊装于出水总管的最高位置，当考克阀打开时，管内的空气与大气直接相通，因水的比重比空气大得多，在水泵的强制作用下，冷却水便会从阀口出顺畅排出，冷却水很快就填充满总管，使管内没有空气残留。672机型出水总管改进后，该型号的发动机在热试时得拉缸问题得到了彻底的解决。

附图：

2.严格按操作规程进行操作

（1）正确启动和起步柴油机应怠速启动。即启动后要怠速运行几分钟，使机油达到一定的温度和压力后再逐步加负荷，以避免在气缸壁处于缺油状况下运转柴油机，对于车用柴油机，起步应坚持挂低档位，并循序使每一排档行驶一段里程，直到正常供油充分后，方可转为正常行驶。

（2）严格控制转速和负荷，避免柴油机经常在超负荷工作状况下运转从而造成机件损伤。

（3）新机或大修机应严格按生产厂磨合规范进行磨合，使柴油机各磨擦副表面尽快达到良好的贴合而不发生拉缸，同时需综合考虑磨合运转时间和负荷的合理分配。

（4）保持柴油机的正常工作温度（80—90℃）。运行过程中要注意观察冷却水量和水温、油温状况，如发现水量不足或水温、油温高于限值，则应及时停机检查，待妥善处理后再开机运行。

（5）使机油数量和压力保持在规定范围。在运行过程中要注意监视机油油面及机油压力表或机油压力指示灯，如发现机油量不足或机油压力低于规定要求，应及时停机检查，待妥善处理后再继续运行。

3.严格按规定维护保养

（1）保持充足机油量和使用合格机油。经常检查机油面情况，及时添补质量符合要求的机油，保持油面在规定的范围内。保证机油质量最有效的办法是选用厂家规定牌号与品质的机油，还要按规定及时更换机油。

（2）加强对空气滤清器和机油滤清器的维护保养。这是防止机械杂质进入气缸，减少缸套磨损和拉伤、延长柴油机使用寿命的一项重要措施。要按规定定期对空气滤清器进行保养，并要经常检查进气系统是否漏气，以防灰尘、泥沙吸入气缸

改进前

改进后

而造成缸套磨损和拉伤，应按规定及时清洗或更换机油滤清器，以保证其滤清性能和效果，防止机油过度脏污而造成机件磨损与拉伤。

（3）经常检查和调整供油提前角，避免造成柴油机供油提前过早而导致不正常燃烧。

4.提高保养质量

要严格按照有关的技术标准对柴油机进行保修，防止因修理、装配不当和检查不周而加速活塞组件、汽缸套的损伤。具体保证措施主要包括：

（1）搪磨缸套。选配活塞与缸套的配合间隙符合规定的要求。在使活塞与缸套具有适当的配合间隙，应分别按各个气缸的运行部位进行测量定配。检查配合间隙的方法，除用量缸表外，多采用经验方法来判断确定。当磨缸完毕后，将各自相配的活塞倒置在气缸内，在活塞裙部夹置一规定厚度的薄规片，同时塞入气缸受到侧力最大一面的汽缸壁与活塞裙部之间，活塞销孔的方向与曲轴平行一线。用弹簧秤按规定拉力轻轻拉出为宜，或用手推，拉活塞厚规片不动。此时，活塞能随手移动而无过大阻力，则配合间隙为合适。

（2）正确选配活塞环，在保修换环作业中，活塞环每个气缸孔、活塞环和每个环槽进行个别选配，并按生产厂规定检查活塞环弹性，漏光度和校准各项间隙，特别端隙的检查和修整是活塞环选配工作的重点，稍有不慎，就有可能造成拉缸，对活塞环端隙的校准建议参照如下方法：将活塞环平整地放在待配的汽缸内，用活塞头部将活塞环推至气缸内，用活塞头部将活塞环推至汽缸孔内，用活塞头部将活塞环推至的磨损处（或新缸套的任何一处），使活塞一半平行于气缸体平面，然后用厚薄规片测量其开口处两端之间的间隙，如间隙超过规定过大，则不能使用。如端隙过小，取出后可用细锉刀锉环口端，加以修整。锉过时应注意环口端面的平整，锉后腰倒角，因为锋利的环口会造成拉缸。

（3）选用指定厂家的活塞环，活塞等合格产品以保证活塞的材质、裙部形状、外圆表面粗糙等符合标准要求。

（4）保证装配质量。活塞组件应在完全清洁的情况下装配，尤其是活塞内的各孔、环与环槽之间不许有任何夹杂物，以免带入气缸。气缸壁和活塞组件的润滑部位要涂以足量的清洁的机油，以保证柴油机冷态启动和运转时的润滑。活塞、活塞环装配前还必须清除飞边、毛刺等，以免造成缸壁拉伤。

六、结论

通过对发动机拉缸分析，使我们清楚地认识到制造和维修质量方面的原因,如零件制造质量，又有对柴油机产品使用及维护方面的原因，因此，柴油机的保修（制造）质量是保证发动机正常工作的基础，这就要求我们在保修（制造）过程中严格确保活塞、活塞环以及缸孔等零件质量和装配质量。此外，正确的使用和维护，特别是柴油机产品，在使用时必须按照产品的使用规程和维护保养的要求保证发动机冷却系统、润滑系统和进气系统处于正常有效地工作状态，从而避免发动机磨损拉缸的情况，最大限度地延长发动机使用寿命，使产品创造出最佳的效益。