[发动机活塞偏缸的原因分析及维修对策]发动机活塞偏缸检查过程

　　摘要：活塞偏缸是造成发动机维修质量低下的原因之一，本文以SOFIM8142四缸柴油发动机为例，介绍了活塞偏缸的检查方法，分析了造成活塞偏缸的结构和维修工艺方面的原因，提出了避免或减轻活塞偏缸的维修对策。
　　关键词：活塞偏缸 维修对策发动机由于使用不当，或在维修作业中主要零件的修理质量不高，特别是其位置精度偏差较大时，将使活塞在气缸内运动的过程中产生倾斜，即产生偏缸现象。活塞偏缸使活塞与活塞环的润滑条件变差，加剧了活塞与气缸壁的磨损，使其间隙迅速增大，造成气缸的密封性变差，不仅使发动机在运转过程中出现异响，同时也使其动力性下降，经济性变差；严重时易造成主要零件的时期损坏，使发动机的使用寿命大为缩短。因此，在发动机维修作业中，必须对活塞偏缸现象进行检查与校正。
　　1.活塞偏缸的检查方法
　　以NJ2045越野车装备的SOFIM8142四缸柴油发动机为例，在检查活塞偏缸现象时，将不装活塞环的活塞连杆组，装入相应的气缸内，各缸连杆螺栓扭到50Ｎm，然后再转动扭力扳手60°-66°。转动曲轴数圈后，用厚薄规逐缸检查活塞在上止点、下止点和气缸中部时，其头部前后两个方向的间隙，当间隙差值超过0.10mm时, 即可判断该缸活塞偏缸。此时，应查明原因，进行校正。
　　2.活塞偏缸的原因分析
　　从发动机曲柄连杆机构主要零件的形位公差和装配公差的角度分析，造成活塞偏缸的原因主要有五个方面：一是气缸轴线与曲轴主轴承轴线的垂直度超差，二是活塞轴线与活塞销孔轴线垂直度超差，三是曲轴主轴颈轴线与连杆轴颈轴线平行度超差，四是连杆大端孔轴线和小端孔轴线平面度超差，五是连杆大端孔轴线与小端孔轴线共面平行度超差。这五种因素，对活塞偏缸的影响程度各不相同，有的比较明显，有的则不太明显。多数情况下活塞的偏缸现象是综合因素造成的，根据对18台SOFIM8142四缸柴油发动机活塞偏缸的拆检结果统计，当间隙差大于0.10mm时，主要零件的形位公差均超过标准值（见下表）。从表中可以看出，连杆弯曲或扭曲、曲轴弯曲和曲轴的轴向间隙超标，对偏缸的影响程度较大。
　　一般情况下，为判断造成活塞偏缸的具体结构因素，要结合检查偏缸的过程中，活塞偏缸的方向和大小。
　　2.1 活塞在气缸内的上、中、下部始终偏向一个方向。多是由以下几个方面的原因造成的：
　　2.1.1 因长期使用低辛烷值燃油、点火正时调整过旱以及积炭过多等，使发动机工作时爆燃严重，活塞连杆组所受冲击负荷增大，或因连杆机械强度过低，造成连杆弯曲变形。
　　2.1.2在校正连杆弯曲时，没有注意零件的弹性后效，或校正过量；在搪铰连杆大小端孔时工艺选择不当等，造成连杆大小端孔中心线共面平行度超标较大。一般情况下的技术要求，共面平行度在100mm长度上不超过0.03mm。SOFIM8142四缸柴油发动机维修手册规定，在距连杆纵向轴线125mm处测量，最大公差为0.07mm，如超过此值，则应更换连杆。
　　2.1.3因活塞产品质量差，或在铰削活塞销座孔时工艺不当，使活塞销座孔铰偏，造成活塞中心线与活塞销中心线不垂直。
　　2.1.4在镗缸或加工曲轴主轴承座孔时，因各种原因的影响，引起缸孔轴心线与曲轴主轴承座孔轴心线垂直度超差。虽各承孔都是标准尺寸，但组装后才能发现此缺陷。
　　2.1.5曲轴轴向间隙过大，使曲轴在高速运转和踩离合器踏板时，前后窜动引起活塞与气缸的偏磨。SOFIM8142四缸柴油发动机维修手册规定，曲轴的轴向间隙为0.045-0.32mm。
　　2.2 活塞在上、下止点位置时居中，运动到气缸中部时倾斜量最大，并在活塞向上和向下行程中改变偏缸的前后方向。
　　当活塞在上、下止点位置时，因活塞顶平面与曲轴轴心线纵剖面相垂直，故在上、下止点位置只是扭转一个角度，不会产生偏缸。当活塞下行到缸套中点附近时，连杆与曲轴轴线纵剖面产生一个夹角，这时活塞顶平面产生前低后高现象(面对发动机前端，由上向下看，活塞销轴线顺时针扭转一个角度，称为正扭曲)，活塞向前偏缸。经分析可知，正扭曲时，活塞从上止点向下止点运动，偏缸方向朝前；而活塞从下止点向上止点运动时，偏缸方向朝后，偏缸量的最大部位是在活塞位于上、下止点的中间位置。如活塞发生反向扭曲，偏缸方向与上述相反。为了在实际修理作业中方便判断活塞扭曲方向，也可以认为，活塞在上、下止点时，如无偏缸现象，而在活塞从上止点向下止点运动时，偏缸方向朝前，从下止点向上止点运动时，偏缸方向朝后，可断定是活塞发生正扭曲。当活塞在同样运动情况下偏缸方向相反，则可断定活塞反扭。SOFIM8142四缸柴油发动机维修手册规定，活塞连杆总成在装进气缸前，要检查垂直度，其公差为0，否则应查明原因，进行排除。
　　造成活塞在气缸中部时倾斜量大的原因有：
　　2.2.1连杆扭曲，或在校正扭曲时，没有注意零件的弹性后效或校正过量；在搪铰活塞销座孔时，工艺选择不当；连杆衬套铰偏等原因引起的连杆大小端孔中心线平面度超差。
　　2.2.2缸体变形、干式缸套安装精度低或缸套本身品质差；搪缸或曲轴主轴承搪铰工艺不当等，造成气缸中心线与曲轴中心线垂直度在100mm长度上超过0.05mm。
　　2.3活塞在缸套中的上、下止点位置偏缸，并且上、下止点时的偏缸方向相反。其原因有：
　　2.3.1磨削曲轴时，定位基准选择不当、或在磨削过程中，只注意了连杆轴颈与曲轴轴颈的中心距，而勿略了连杆轴颈与曲轴轴颈的平行度，没有以光磨后的主轴颈平行线为基准，一次装入夹具校正磨削连杆轴颈，使光磨后的曲轴主轴颈与连杆轴颈虽然在同一平面内，但共面不平行度超标；连杆轴颈磨损过多，使轴颈失园，活塞在上、下止点位置偏斜严重，且偏斜的前后方向相反，中部位置基本上不偏斜。
　　2.3.2 连杆轴颈产生锥形(这种情况非全支承曲轴易出现)。如果锥形前大后小，在进气行程时偏缸向前，其它三个行程则偏缸向后。这是因为在进气行程时，连杆轴颈与轴瓦是下半部分接触传力，迫使连杆朝前倾斜一个角度，偏缸向前。而在另三个行程则是上半部分接触传力，又迫使连杆朝后倾斜一个角度，偏缸向后。如锥形前小后大，则偏缸方向与上述相反。
　　2.3.3 曲轴库存时保管不当、曲轴轴颈与轴承磨损过大，又长期失修，造成曲轴弯扭变形。
　　３．避免或减轻活塞偏缸的维修对策
　　为避免或减轻活塞偏缸对发动机动力性、经济性和耐久性的不利影响，在维修作业中应注意以下几点：
　　3.1加强对燃烧室的维护，并保持各缸压缩比的均匀一致。
　　3.2注意检查并提高主要零件的修理质量，特别是在安装缸套或搪磨气缸、光磨曲轴、铰削曲轴轴承和连杆轴承、活塞销座孔及连杆衬套、校正连杆及曲轴的弯扭变形时，应严格执行其修理工艺标准。
　　3.3检查并调整曲轴轴向间隙，使其保持在规定的标准范围内。
　　3.4 注重综合项目的检查，如活塞连杆总成垂直度，公差应为0，活塞在上止点时凸出缸体平面高度应在0.35-0.65mm等。
　　3.5在发动机装配前，加强对活塞偏缸的检查。在检查时，应分别测量活塞在缸内三个不同位置的间隙，如发现偏缸现象，应查明原因及时处理。
　　参考文献：
　　1陈上华 主编. 南京依维柯 NJ2045系统越野汽车维修手册.2003
　　2孙志成等. 车辆装备技术保障现状与对策研究报告.2009
　　3孙志成 主编. 汽车修理（上册）. 汽车管理学院.2007
　　作者简介：孙志成，男，1961年出生，汽车运用与修理专业本科毕业，工学学士，1985年至今在蚌埠汽车士官学校从事汽车技术的教学与研究工作，副教授，主要研究方向有汽车维修与维修性设计、汽车故障与安全技术等。