关于发动机气缸磨损的分析

正文：汽车随着行驶里程的增加，各零、部件及总成由于自然磨损和其它损伤而逐渐表失工 作能力，特别是发动机气缸和活塞环的磨损。由于其工作条件是在润滑不良，高温，高压， 交变载荷和腐蚀介质作用下工作的，一般情况下磨料磨损和腐蚀磨损占主要地位，其磨损程 度比其它总成多几倍甚至几十倍。而气缸的磨损程度将直接影响到发动机的动力性和经济 性，圆度，圆柱度误差是决定发动机是否需要大修的主要依据。所以我们在测量发动机气缸 磨损程度之前，必需先了解气缸磨损的规律、特点，再根据特点找出一套完整的测量方法， 以提高修理质量，降低修理成本。
（ 2 ）润滑条件不同的影响：活塞在它的工作行程中，不仅压力由大逐渐减少，而且 温度也由上而下逐渐降低。上部的高温使润滑油稀释而流失，而上部高压气体的吹袭作用强 更促使稀释的润滑油被吹袭流掉，同时润滑油还有可能在燃烧气体作用下被烧掉。这使得气 缸上部可能出现干摩擦，向下逐渐出现半干摩擦和液体摩擦，造成活塞环在上止点处气缸壁 磨损剧烈，向下则逐渐减轻。
一、发动机气缸磨损后的主要现象
气缸磨损至一定的程度，发动机的动力性将显著下降，燃润料的消耗急剧增加，使发动 机经济性变坏，主要表现在以下几个方面：
1 ．机油消耗量异常，消耗率超过 0.5L/100KM ；
2 ．排气管冒蓝烟，机油加注口脉动冒烟；
3 ．燃烧室、火花塞（喷油器）易积碳；
4 ．气缸压缩终了压力下降；
三、气缸磨损的测量方法。
通常用量缸表对气缸磨损进行测量。具体测量方法如下：
1 ．把内径百分表装在表杆的上端，并使表盘朝向测量杆的活动点，以便于观察，使表 盘的短针有 1-2mm 的压缩量。
2 ．根据气缸的直径，选择合适的测量接杆，并将其固定在量缸表的下端。接杆固定好 后与活动测杆的总长度应与被测气缸的尺寸相适应。
关于发动机气缸磨损的分析
■张仲儿
摘要： 发动机气缸磨损的程度以及圆度，圆柱度误差是决定发动机是否需要大修的主要依 据，其直接影响到发动机的动力性和经济性，也直接影响修理质量和修理成本。所以我们在 维修过程中，对气缸磨损的分析和测量显得尤为重要。
关键词： 气缸的磨损、规律、原因、测量方法。
论文内容： 本论文详细地讲述气缸磨损的规律，以及造成的各种原因，再根据磨损的特点 制定出一套详细的行之有效的测量方法，谨供修理同行们参考。
通过分析比较，我们修理厂的技术员一致同意采用加大二级（即加大 0.50mm ）的处 理方法来修复该发动机，而后根据气缸的修理尺寸，选用同级的活塞及活塞环。达到了既提 高了修理质量，又降低了修理成本的目的。
气缸测量数据表
发动机型号 丰田 5M 原修理尺寸 标准 83mm 第一缸
方向
部位 平行曲轴方向 垂直曲轴方向 计算圆度及圆柱度
5 ．将量缸表下移，用同样方法测量气缸中部和下部的磨损。气缸中部为上、下止点间 的中间位置；气缸下部为距离气缸下边缘 10mm 左右处。
6 ．将所测得的各组数据分别填入下表中，并进行计算其圆度，圆柱度及最大磨损量， 最后确定该发动机的处理方法。
现我根据丰田 5M 发动机气缸的磨损规律，分别测量了第一缸及第六缸的气缸磨损情 况，并把一缸的各测量数据及计算结果填入自己所设计的表中。
（ 1 ）摩擦力不等的影响，作功行程中，燃烧的高压气体窜入活塞环的背面，增大了 环对气缸壁的压力，活塞在上止点处，第一道活塞环对缸壁压力最大可达 2940Kpa ，第二 道环为 735Kpa ，随着活塞环的下行，工作压力逐渐下降，活塞环对气缸壁的压力也随之 下降，由于活塞环对气壁的正压力大，摩擦力也大，气缸摩擦损失增加，所以越靠近气缸上 部磨损越严重。
2 ．径向截面的磨损规律：在平行于气缸圆周方向的横向截面上，气缸磨损也是不均匀 的，磨成一个不规则的椭圆形，一般是前后或左右方向的磨损最大。
此外，在同一台发动机上，不同气缸磨损情况也不尽相同，一般水冷却发动机第一缸的 前壁和最后一缸的后壁处磨损较为严重。
气缸磨损的原因：
1 ．气缸轴向磨成锥形的原因：
我的一位朋友小梁，又把他那辆丰田 2.8 皇冠开进了我们的修理厂。该车在半年前曾 在我们修理厂更换过活塞环，现在老毛病又犯了，在城市走过，象喷气式飞机一样，尾巴拖 着一条又臭又难看的黑蓝烟，且早上发动机难起动。
该车采用丰田 5M 六缸发动机，修理厂几位技术员曾为该发动机是采用加大修理尺寸 法修理还是采用镶套修理发生过争议。现带着这个问题，我们决定重新拆、检、测量该发动 机，以给车主一个满意的答复。
（ 1 ）作功行程时侧压力的影响：活塞在作功行程时，以很大侧压力压向气缸壁，它 破坏了润滑油膜，增加了气缸的磨损。
（ 2 ）曲轴轴向移动和气缸体变形的影响：由于离合器工作时的轴向压力作用，使曲 轴不断向前移动，曲轴的弯曲变形，气缸体的变形造成曲轴孔同轴度误差过大，有时会出现 气缸磨损的椭圆长轴在曲轴轴线方向上。
上部 83.20mm 83.32mm (83.32-83.20)/2=0.06mm
中部 83.13mm 83.19mm (83.19-83.13)/2=0.03mm
下部 83.02mm
83.00mm (83.02-83.00)/2=0.01mm
最大圆度误差 0.06mm
最大圆柱度误差 (83.32-83.00)/2=0.16mm 是否超过使用极限 是
圆度误差：当前用两点法测量，用同一来自面上不同方向最大与最小直径差值之半作为圆度误 差。
圆柱度误差：也用两点法进行测量，其数值是被测气缸表面任意方向不同断面所测得的 最大与最小直径差值之半。
当发动机气缸圆度，圆柱度误差超过规定的标准时，如汽油机的圆度误差超过 0.05mm 或圆柱度误差超过 0.20mm 时，结合最大磨损尺寸视情进行修理尺寸法镗缸或更换缸套修 理。
3 ．校正量缸表的尺寸，将千分尺校正到被测气缸的标准尺寸，再将量缸表校准到千分 尺的尺寸，并使伸缩杆有 2mm 左右的压缩行程，旋转表盘，使表针对正零位。
4 ．将量缸表的测量杆伸入到气缸上部测量第一道活塞环在上止点位置时所对应的气缸 壁，根据气缸的磨损规律。分别测量平行、垂直方向二组数值的磨损量。
矿物酸的生成及对磨损的磨损的影响与其工作温度有直接关系。冷却水温度低于 80 。 C 时，在气缸壁表面易形成水珠，酸性氧化物溶于水而生成酸，这一作用随发动机冷却水 温度的降低而增加。
发动机冷起动时，腐蚀磨损大，所以发动机未达到正常水温时，其工作负荷不要过大， 并且应当尽量缩短低温运转时间，加快发动机的升温，以减少腐蚀磨损。对于多缸发动机， 各缸磨损不均匀，往往冷却充分的气缸磨损大些，其主要原因就是腐蚀磨损造成的。
（ 3 ）腐蚀磨损的影响：气缸内可燃混合气燃烧后，产生的水蒸气和酸性氧化物 CO 2 、 SO 2 、 NO X 等。它们 溶于水而生成矿物酸，在燃烧过程中还生成有机酸，这些酸性物 质附在气缸表面，对气缸表面产生腐蚀作用，气缸表面经腐蚀后形成散松的组织，在摩擦中， 逐步被活塞环刮掉。而在气缸上部不能完全被润滑油膜覆盖，其腐蚀作用更加严重。
（ 4 ）磨料磨损：空气中的灰尘、润滑油中的机械杂质和发动机自身的磨屑等，进入 缸壁间造成磨料磨损。在气缸上部空气带入的磨料多，其棱角也锋利，因而造成气缸上部磨 损最大。
综上所述，均使气缸上部磨损加剧，特别是第一道环相对气缸表面，工作条件最差，其 磨损也最为严重。
2 ．气缸径向磨成椭圆形的原因：在气缸横向断面上，即气缸的圆周方向，磨损往往呈 不规则的椭圆形，它与发动机的工作条件、结构等因素有关。
（ 3 ）装配质量的影响：曲柄连杆机构组装时，不符合装配技术要求；连杆弯曲，扭 曲过量；连杆轴颈锥形磨损过大；气缸中心线与曲轴中心线不垂直；气缸套安装不正等都会 造成气缸的偏磨现象。
（ 4 ）结构因素的影响：对于侧置配气机构发动机，因为进气时较冷的混合气流吹向 进气门的气缸壁上，使其工作温度降低，润滑油膜被冲刷掉而增大了腐蚀磨损的作用，使进 气门对面的气缸壁磨损增加，造成气缸的椭圆形磨损。一般水冷却发动机的一缸前壁和最后 一缸的后部冷动强度大，其磨损也较大，特别是长期在较低温度条件下工作时，对磨损的影 响显得尤为剧烈。
结束语：
本人通过今次汽车维修技师班的学习以及得到各位汽车专家、教授的指点，对汽车的新 知识、新技术、新结构等有了充分的认识，在此谨表谢意。另，由于本人的水平和经验有限， 文中难免有错漏和不足之处，在此还恳请专家教授指点迷津、批评指正，能使本人的水平得 到进一步的提高。谢谢！
参考文献：
1 ．姜年强主编《汽车修理工艺》人民交通出版社交通技工学校通用教材。 2 ．周若柔主编《汽车构造》中国劳动出版社出版 3 ．陈家瑞主编《汽车构造》人民交通出版社出版 4 ．董国平主编《汽车维护与故障排除》人民交通出版社出版 5 ．王泽川主编《汽车修理与检测》中国劳动出版社出版
最大磨损直径 83.32mm 处理意见 加大二级
用量缸表进行测量时，应注意使测量杆与气缸轴线保持垂直位置，以达到测量的准确性。 当摆动量缸表时，其指针指示到最小读数时，即表示测量杆已垂直于气缸的轴线，这时才能 记录读数，否则测量不准确。
实践表明，多数发动机前后两缸磨损较为严重。因此测量时，可根据气缸的磨损情况， 重点地测量前后两缸的磨损。
5 ．发动机出现敲缸异响；
6 ．当重新调整连杆轴承后，会使活塞环与缸壁凸肩相碰而出现异响甚至断环。
二、气缸磨损的规律及原因。
为了测量数据的准确性，我们必须首先要了解气缸磨损的规律，再按照磨损特点进行测 量。
气缸的磨损规律：
1 ．轴向截面的磨损规律：沿着气缸轴向截面的磨损，在活塞环有效行程范围内，呈上 大下小的锥形，在第一道活塞环上止点略下处磨损最大，气缸口活塞环接触不到的部位几乎 没有磨损，于是形成缸肩，活塞下止点油环以下部位，几乎也没有磨损。