汽油發動機氣缸早期磨損分析和防治

隨著現代工業的下斷進步，新技術，新工藝、新材料的廣泛應用，汽車的性能和使用壽命都有了很大的提高，一般來說，汽車的壽命往往取決於發動機的使用壽命，汽車行駛里程的增加，發動機的氣缸出現正常的磨損是不可避免的。在其它條件(如材料、路況)相同的情況下，其磨損的程度會因使用、保養情況的不同而有很大的差異。怎樣使用和保養才能減少氣缸的磨損呢?在這裡通過對氣缸早期磨損的原因進行分析，提高氣缸的使用壽命。

1 氣缸的磨損原理

(1)灰塵及細屑的磨損

空氣中含有的大量的灰塵、金屬細屑和潤滑油受熱產生的結碳等堅硬的雜質是造成氣缸早期磨損的物質之一，它們附著在氣缸的表面，顆粒在活塞的住返運動方向上造成划痕，在氣缸體表面上呈現出無規則的、粗細不等的連續或斷續的溝線。個別粗大的磨料顆粒還會造成粗大的划痕。

(2)熔著磨損

氣缸長期工作在高溫的環境下，如果氣缸與活塞在潤滑不良的情況下滑動，兩者有微小部分的金屬直接接觸，摩擦產生大量熱量造成局部高溫，從而造成金屬熔化、撕脫逐漸擴展造成磨損。如果油膜能及時恢復的話，可起到清洗和冷卻的作用，溫度下降微小的熔著部分會脫落而不會擴展導致較大範圍的異常磨損，缸壁、活塞及活塞環急速受到嚴重的損傷，在缸壁表面上呈現熔化流動狀態，顯現出不均勻不規則邊緣溝痕和皺著。相對其他種類的磨損，這是一種最為嚴重，破壞性更大磨損，我們通常把這種磨損成為「拉缸」。

(3)腐蝕磨損

氣缸內燃燒廢氣中的CO2、SO2、NO與冷凝的水蒸氣生成CH20、C2H402和醛酸等，對缸壁產生電化學腐蝕，溫度越低對缸壁的腐蝕越大。溫度過低時可燃混合氣霧化不良，呈油滴狀進入氣缸沖刷稀釋缸壁上的潤滑油膜，機械磨損隨之增大。近而在摩擦作用下造成缸壁金屬脫落，造成缸壁的早期非正常磨損。

2 氣缸的磨損的一般規律

氣缸磨損的一般規律氣缸的磨損是不可避免，但磨損還是有一定的規律可循的，氣缸的磨損規律可用缸壁軸線方向上的磨損圖來表示。如圖1所示。

曲線圖a是正常的磨損圖形。特徵為活塞的上止點和下止點處的磨損較大，形成較為明顯的台階，原因是活塞在到達上止點附近時，氣環受到燃氣的壓力並以很高的壓力比壓向氣缸。摩擦面的相對滑動接近為零，潤滑油難干形成保護油膜致使氣缸表面的磨損程度加大形成台階。氣缸的中部潤滑條件較好，磨損較小不易形成台階。氣缸油環在下部的潤滑環境也非常惡劣，磨損也相對大些。曲線b是進氣發動機長期工作在多塵的環境下，進氣時吸入大量的塵埃或嚴重的積炭磨料的磨損圖形。塵埃從上部被吸入積炭在上部形成，所以氣缸上部磨損量較大，磨損的最大量在上止點的下部。

曲線c是潤滑油中含有大量的金屬碎屑或油中含有大量的塵埃等雜質的圖形，是因為飛濺在缸壁上的潤滑油，雜質在重力的作用下自下往上分佈，致使缸壁的下部磨損嚴重。

曲線d是熔著磨損圖。在缸壁上止點第一環處的磨損量遠遠超過正常磨損量的許多倍，摩擦面呈現金屬熔融的狀態，邊緣呈現不規則、不均勻的狀的溝痕。

曲線e是低溫頻繁啟動或使用高硫燃料的腐蝕磨損。在上止點第一環處的磨損量超過正常量的1-2倍，氣缸中部的磨損量是正常磨損的4-6倍。這是因為氣缸的腐蝕磨損較大，剝落下來的金屬微粒在活塞運動較大的區域發生了嚴重的磨料磨損。

曲線f是發動機長期在水溫過低的狀態下造成缸壁磨損的圖形，這是因為缸套下部的水溫較低，發動機在長期工作在水溫過低的條件下，所以下部的磨損量較大。

發動機工作時，造成氣缸磨損的實際情況是複雜多變的，上述的各種磨損往往同時存在相互影響，例如氣缸的上部腐蝕磨損產生的雜粒會引起氣缸的中部的磨料磨損，致使氣缸的活塞環和缸壁磨損嚴重，影響氣缸的氣密性，破壞氣缸的正常潤滑溫度過高，造成熔著磨損。

3 氣缸早期非正常磨損的原因

導致氣缸的早期磨損的原因是多種多樣的，大致上是由以下的幾種情況造成的：

(1)潤滑油的品質差

潤滑油的品質主要取決於它的粘度、油性和抗氧化性。潤滑油的粘度隨著溫度的升高而下降的性質叫做粘度—粘度特性。潤滑油的粘度過大時流動性不好，特別是在低溫啟動時，因為粘度過大而不易快速達到摩擦面，從而使發動機早期磨損，如果潤滑油的粘度過低，會因潤滑油的壓力過低供給不足，不能形成需要的油膜也會造成氣缸的磨損，不合格的潤滑油含水分和雜物較多，抗氧化、抗腐蝕能力較差，使用過程中很容易結膠和積炭，老化變質快。此時如發動機高速運轉，潤滑油粘度將大幅下降形成油膜的強度不夠。應避免使用假冒偽劣潤滑油的前提下，合理的使用以預防氣缸的早期磨損，延長發動機使用壽命。

(2)發動機工作溫度不正常

發動機在正常的溫度下運行，不僅能節約燃油，更重要的是可以減少發動機的磨損，延長使用壽命。在正常溫度下，發動機產生的廢氣被排出氣缸，對氣缸的腐蝕最小。當溫度過低時，廢氣中的碳氧化合物在一定的壓力條件下極易形成酸性物質腐蝕缸壁，實驗證明，溫度越低對缸體的腐蝕性越強，在其他條件相同的情況下，發動機的溫度在30度時，其磨損程度比其正常溫度的大4-5倍。當溫度超過正常溫度時.潤滑油的粘度急劇下降，活塞環與缸壁的磨擦增大，同時腐蝕性氣體直接作用於缸壁表面使之氧化，溫度越高氧化程度越加嚴重。車輛在使用過程中，特別注意保持發動機的正常工作溫度。

(3)汽油品質差

燃油主要是指供發動機缸內燃燒發揮過力的油，有汽油和柴油之分。評定汽油的指標主要是餾分溫度、辛烷值和含硫量，如果燃油質量不好，其重質餾分較多，當在低溫狀態下啟動時重質餾分不易揮發，以油滴狀態進入氣缸，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，稀釋曲軸箱內的潤滑油，發動機的磨損加劇，爆燃主要是燃油中的辛烷值不夠，導致油的抗爆性下降，會導致發動機的使用壽命大大減少，影響發動機的性能損壞活塞，使活塞環斷裂，導致拉缸，造成氣缸的早期磨損。汽油中硫的含量過高對發動機的影響也很大，汽油硫化物燃燒時產生的二氧化硫在低溫時與凝結在氣缸壁上的水球生成亞硫酸，對缸壁有很強的腐蝕作用加速氣缸的磨損。在保證辛烷值的前提下，餾分溫度和含硫量對缸壁的腐蝕是在低溫狀態下起作用，溫度越低腐蝕作用越強，在冬季應盡量減少冷車啟動的次數，如果有條件可以將車停放在暖庫內，以避免氣缸的非正常磨損。

(4)空氣、汽油及潤滑油的濾清效果差。

空氣中懸浮著很多塵土，其主要成份是二氧化硅(Si02)—一種比金屬更硬的物質。1克塵土進入氣缸，可以使氣缸上部磨損0.0l毫米，安裝空氣濾清器能減少氣缸，活塞和活塞環等零件的磨損。據有關資料報道：轎車不安裝空氣濾清器，氣缸磨損將增加7倍，活塞磨損過濾增加3倍，活塞環磨損增加8倍。燃油濾清器、機油濾清器等零件如果質量達不到要求，濾清效果變差。過多的雜質進入油路汽缸內，加劇缸體的磨損，增加故障發生的可能性，如嚴重堵塞，還會導致車輛不能正常工作。

(5)汽車的長期高速、超載行駛

超速行駛時發動機輸出功率增加，單位里程內發動機的轉速增加，水溫、油溫升高，潤滑油的粘度下降，氣缸上的油膜因為缸壁溫度的升高和潤滑油的粘度下降而受到破壞，造成氣缸的早期磨損。同樣嚴重超載運行，發動機長期超負荷運轉，引起氣缸的早期損壞，發生拉缸也就不足為奇。

(6)油路調整不當

點火提前角不但影響發動機的工作狀況和最大動力性的發揮，還會影響發動機的溫度。如果點火提前角過大，混合氣的壓力、溫度過高爆燃增加，易引起發動機氣門燒蝕、活塞燒壞、斷環及拉缸，導致缸體的早期磨損。如果油路調整不當，混合氣過濃燃燒不充分，廢氣中有未完全燃燒的油滴會竄入曲軸箱內，長期會稀釋潤滑油，增加氣缸的磨損。

4 氣缸非正常磨損的預防措施

(1)保證新車或大修后的車輛進行良好的初駛走合

新車和大修后的車最初的一千公里稱作車輛的初駛，這個時期的車輛使用情況對發動機的使用壽命影響很大。為保證汽車發動機正常工作，必須進行必要的初駛磨合，磨合質量的直接影響發動機的使用時間。在磨損極限一定的條件下，按規定磨合的發動機壽命較長，否則短。對於初駛磨合，不論進口車和國產車都明確了駕駛動作、制動方式、車速、裝載量、加註潤滑油時機等各項規定，如不遵循則必然會使發動機在初駛期內不能良好地磨合，甚至發生拉缸等嚴重事故。

(2)保持發動機的正常工作溫度

發動機工作在理想的溫度範圍內磨損最小，發動機的溫度直接影響腐蝕磨損程度，保持正常水溫是差距少發動機磨損、延長車輛壽命的有效方法。

(3)保持中速行駛

在一定載荷下，發動機有個最有利的工作轉速範圍。汽車行駛時，若能保證發動機在這個轉速範圍內工作，則單位行駛里程的氣缸磨損量也最小。一般地說，發動機保持中速運轉可以延長發動機的使用壽命。

(4)合理裝載

每一特定車型都應按規定實行合理載重，發動機的磨損就小，汽車的使用壽命就長。如果在使用中超載，發動機的磨損會隨之增加。

(5)嚴寒季節的正確使用

嚴寒季節的冷車起動，原則上都應預熱。起動后，也不要猛轟油門，溫度運不到起步溫度不要起動。很多駕駛員缺乏這個認識，一方面低溫下不進行預熱，用起動機反覆起動，未等溫度達到正常溫度就急於起步加速衝車。所以要想減少發動機的磨損，做到「冷搖慢轉、就地升溫」是非必要的。

(6)加強「三濾」的保養

一般的空氣濾清器的濾芯都是紙質，濾清的效果比較高也容易堵塞，雖然說明書一般都規定行駛6000—8000km保養一次，但是為了保持良好的濾清效果，如果能每行駛2000km保養一次，或在通過特殊地區(沙漠)后立即保養則效果會更好。

(7)做到合理的保養

進行保養的目的在於減小零件的磨損，保持汽車良好的技術狀態，保養的適時與否是影響汽車磨損的一個重要因素。