桑塔納轎車(chē)活塞環(huán)早期磨損的原因分析的論文

　　活塞環(huán)是活塞組中的重要組件，工作環(huán)境惡劣，損壞形式主要是磨損。正常的磨損應(yīng)能使用到發(fā)動(dòng)機(jī)的大修期，如果磨損導(dǎo)致它的壽命大幅縮減，這種磨損就屬早期異常磨損簡(jiǎn)稱(chēng)早期磨損，早期磨損會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降，從而縮短發(fā)動(dòng)機(jī)大修期限。以上海桑塔納轎車(chē)為例，活塞環(huán)的使用壽命多則30萬(wàn)公里，少則10 多萬(wàn)km，同一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)壽命為什么有這樣大的差別，原因何在? 筆者通過(guò)對(duì)徐州上海大眾4S 店的發(fā)動(dòng)機(jī)維修記錄分析、部分客戶(hù)的調(diào)查及活塞環(huán)的檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，活塞環(huán)的材質(zhì)選擇、制造質(zhì)量、油的品質(zhì)、使用和維護(hù)方法等是導(dǎo)致其早期磨損的主要原因，具體分析如下：

　　1 活塞環(huán)的材質(zhì)選擇不當(dāng)

　　桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)原為德國(guó)柯茨公司生產(chǎn)。目前，國(guó)產(chǎn)桑塔納轎車(chē)零部件均實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化， 活塞環(huán)質(zhì)量與柯茨公司產(chǎn)品比較，存在一定的差距，因而不同程度的影響了活塞環(huán)的使用壽命。主要存在如下問(wèn)題：

　　1.1 有的廠家將第一道環(huán)的材質(zhì)由球墨鑄鐵改為鋼質(zhì)環(huán)， 并經(jīng)氮化處理，硬度提高了，耐磨性極好。但其徑向厚度由原來(lái)的3.45±0.10 變?yōu)?.00±0.10，由于鋼的彈性模量值大，球墨鑄鐵的彈性模量值小，為了達(dá)到同樣的彈力值迫使徑向厚度減小，裝入活塞環(huán)槽后，環(huán)的背隙增大了，背隙的增大使活塞環(huán)的背壓增大，加大了活塞環(huán)與氣缸壁的徑向壓力，加劇了活塞環(huán)的磨損。另一方面，活塞環(huán)在環(huán)槽中的側(cè)隙過(guò)大，容易使活塞環(huán)在環(huán)槽中產(chǎn)生顫動(dòng)，造成活塞環(huán)的疲勞破壞。此外，這種活塞環(huán)一旦外圓周邊磨損， 將直接導(dǎo)致開(kāi)口間隙和背隙的增大，背隙的增大必然會(huì)引起背壓的減小，活塞環(huán)的背壓減小使得活塞環(huán)的密封性能大幅度下降，甚至失效。

　　1.2 對(duì)于第二道環(huán)來(lái)說(shuō)， 國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家用普通低合金材料來(lái)頂替柯茨公司的磷化鑄鐵環(huán)，這種普通低合金材料一般為多元合金，石墨較細(xì)小，使環(huán)具有較高的強(qiáng)度和較高的彈性模量，雖使耐磨情況有所改善，但與柯茨公司的產(chǎn)品相比仍有較大差距，所以二道環(huán)往往成為活塞環(huán)組的薄弱環(huán)節(jié)。

　　2 活塞環(huán)的制造質(zhì)量下降

　　2.1 第一道環(huán)的鍍鉻質(zhì)量不夠穩(wěn)定，鍍鉻層不均勻且又薄(個(gè)別的鉻層厚度僅為0.04～0.06mm)，硬度值往往較低，明顯不耐磨。

　　2.2 柯茨公司的第一道環(huán)橢圓度為正圓， 其高點(diǎn)值在-0.3mm--0.2mm 范圍之內(nèi)。國(guó)產(chǎn)的活塞環(huán)常為正橢圓，高點(diǎn)在0.05mm～0.85mm之間，很明顯國(guó)產(chǎn)活塞環(huán)的高點(diǎn)值高出柯茨公司許多。臺(tái)架試驗(yàn)表明凡正橢圓值在上限者，一般容易在環(huán)的開(kāi)口及其附近處出現(xiàn)不同程度的拉缸現(xiàn)象，這一點(diǎn)常是活塞環(huán)生產(chǎn)廠家所忽視或不易覺(jué)察的要害之外，從而影響活塞環(huán)的使用壽命。

　　2.3 鋼帶組合油環(huán)的情況相對(duì)較好些， 但由于國(guó)內(nèi)材料及制造水平不一，差距也較大，也直接影響整個(gè)環(huán)組使用壽命。

　　3 不注重燃油、潤(rùn)滑油的規(guī)格和品質(zhì)

　　桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油和潤(rùn)滑油的規(guī)格和型號(hào)有明確的要求，特別是桑塔納2000 豪華型電噴發(fā)動(dòng)機(jī)要求更高， 但往往不為車(chē)主重視，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害是很?chē)?yán)重的。

　　3.1 桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用無(wú)鉛汽油。桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比高，低牌號(hào)、低質(zhì)量的燃油容易產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃和過(guò)熱，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)熱又會(huì)引起活塞頂和活塞環(huán)岸、排氣門(mén)燒蝕甚至穿透等嚴(yán)重故障，并且容易產(chǎn)生積炭，加劇活塞環(huán)的磨損。

　　3.2 桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用API 標(biāo)號(hào)的SF 級(jí)或SG 級(jí)潤(rùn)滑油或VW5000 改良潤(rùn)滑油，不可使用其它型號(hào)潤(rùn)滑油及劣質(zhì)機(jī)油，不同牌號(hào)機(jī)油不可混合使用，并按規(guī)定定期更換潤(rùn)滑油。新車(chē)或大修后的車(chē)輛，最初行駛走合期為1500km，行駛1500km 后，必須每7500km 定期更換潤(rùn)滑油。加注潤(rùn)滑油不能加得過(guò)多，否則，不僅增加曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，而且容易導(dǎo)致機(jī)油竄入燃燒室燒掉，造成排氣管冒藍(lán)煙，機(jī)油消耗量增加，同時(shí)使燃燒室積炭增多，引起活塞環(huán)與氣缸壁的快速磨損。

　　4 使用與維護(hù)方法不當(dāng)

　　4.1 不注意“三濾”裝置的清潔工作

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣濾清器、燃油濾清器和機(jī)油油濾清器的“三清”作業(yè)是必不可少的。在正常情況下，桑塔納轎車(chē)每行駛2000～3000km，空氣濾清器濾芯需要清除一次，在多塵的道路上，清除濾芯灰塵的周期要適當(dāng)縮短，濾芯堵塞情況嚴(yán)重，要及時(shí)更換為合格的濾芯。“三濾”裝置的所有管路通道都必須保持密封狀態(tài)，稍許破損、泄漏，形同虛設(shè)，塵土都會(huì)侵入氣缸，加大活塞環(huán)與氣缸壁間的磨損。

　　4.2 私自改動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的通風(fēng)裝置

　　桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通風(fēng)裝置將來(lái)自曲軸箱的廢氣通過(guò)氣門(mén)室罩上的通氣孔引進(jìn)空氣濾清器下的小孔中，絕大部分工況下的曲軸箱排放物全部回收進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。但車(chē)輛經(jīng)行駛一定里程之后，通風(fēng)管會(huì)因油污而堵塞，特別是PVC 通風(fēng)閥極易堵塞，不少修理工和駕駛員把這一通管從空濾器下的小口上拔下， 直接通到發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)，排到大氣之中，不僅造成環(huán)境污染，同時(shí)，空氣中的灰塵從空濾器的小孔處長(zhǎng)驅(qū)直入，導(dǎo)致活塞環(huán)和氣缸壁的快速磨損。

　　4.3 不重視發(fā)動(dòng)機(jī)的初期磨合，造成活塞環(huán)的異常磨損

　　現(xiàn)代汽車(chē)的初期磨合十分重要，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)初期磨合，活塞和氣缸臂的粗糙度會(huì)發(fā)生變化，磨合后，活塞環(huán)-氣缸壁這一摩擦副相對(duì)均稱(chēng)、平衡，從而改善摩擦副表面間的接觸質(zhì)量，使其潤(rùn)滑油膜易于形成，并且提高油膜的承載能力，達(dá)到良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，使其獲得最佳的摩擦匹配。所以車(chē)輛應(yīng)根據(jù)磨合期的潤(rùn)滑及要求，嚴(yán)格執(zhí)行磨合期的規(guī)定，限速減載，避免猛踩加速踏板和突發(fā)載荷。

　　4.4 走合期過(guò)后的長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)

　　桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速允許高達(dá)6300r/min， 但其最佳轉(zhuǎn)速應(yīng)在3500r/min～4000r/min 左右，走合期過(guò)后，若發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，則熱負(fù)荷嚴(yán)重，極易引起高溫下活塞環(huán)和氣缸壁之前的油膜建立，導(dǎo)致潤(rùn)滑質(zhì)量下降。

　　4.5 冷車(chē)起動(dòng)頻繁或使發(fā)動(dòng)機(jī)處于長(zhǎng)時(shí)間的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

　　冷車(chē)起動(dòng)時(shí)，機(jī)油的溫度低，粘度大，潤(rùn)滑性能差。另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，燃料霧化不良，液態(tài)的燃料會(huì)稀釋潤(rùn)滑油，破壞潤(rùn)滑油在汽缸壁活塞環(huán)之間形成的保護(hù)膜，影響潤(rùn)滑效果，加劇活塞環(huán)和氣缸壁之間的磨損，也會(huì)促使機(jī)油的老化變質(zhì)。

　　4.6 操作方法不當(dāng)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度在未到正常溫度之前就全速行駛或強(qiáng)行超車(chē)，在行駛中高擋低車(chē)速或低擋高車(chē)速運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)在達(dá)到正常工作溫度之前，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能未能達(dá)到最佳，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷運(yùn)行，氣缸和氣缸壁之間因潤(rùn)滑不良而加速磨損。在行駛途中，高擋位低車(chē)速運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩大，要求曲和活塞等運(yùn)動(dòng)件的速度要低，但此時(shí)變速箱處于高擋位，運(yùn)動(dòng)件的速度較高必然會(huì)導(dǎo)至活塞、曲軸之間的沖擊嚴(yán)重，使得活塞環(huán)與缸臂之間的側(cè)向力加大，加劇磨損;低擋位高車(chē)速行駛時(shí)，因擋位低，發(fā)動(dòng)機(jī)只高速運(yùn)轉(zhuǎn)，功率損失大，油耗高，積炭嚴(yán)重，加劇活塞環(huán)與缸壁之音磨損。

　　活塞環(huán)的早期磨損嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，作為使用者一定要養(yǎng)成良好的用車(chē)習(xí)慣，掌握合理地使用、維護(hù)和保養(yǎng)方法，特別是出車(chē)前的燃油、機(jī)油及冷卻水液面的檢查，正常后，方可起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)桑塔納轎車(chē)而言，在寒冷季節(jié)要讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)約30s 后，使?jié)櫥�油到達(dá)各摩擦副的潤(rùn)滑部位后，方可平穩(wěn)起步，盡量減少超短程和短程用車(chē)，這些也是減少活塞環(huán)早期磨損的重要措施。

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