第三章 常见故障原因分析

4．1 常见故障类型

活塞环作为发动机内腔的运动件，其故障原因具有多样性和复杂性。牵涉到与活塞环有关的不良症状，常见的有：

*发动机机油消耗高，俗称“烧机油或窜油”

*发动机窜气

*活塞环断裂

*活塞环早期磨损

*活塞环偏向磨损

*活塞环对口

*发动机噪音大

4．2 故障判断原则及方法

4．2．1 故障判断原则

由于发动机及活塞环故障原因具有多样性和复杂性特点，因此分析解决问题时必须掌握以下原则才能更好的分析和解决问题：

Ø        把握现象原则----抓住故障现象及其关联细节，顺藤摸瓜，查找原因。

Ø        系统分析原则----要有系统性整体性的观点，孤立地看某个部件的异常，往往会失去查找真正原因。

Ø        区别因果关系原则----在故障处理过程中，一定要分清原因和结果的，切忌以果当因。

Ø       理论和实践结合原则----在故障处理过程中，注重理论和实践结合，有效解决故障。

4．2．2 故障判断方法

Ø        隔断法：如逐缸停油、停火等断续地停止某一部分工作来观察，以检查发现故障；

Ø        比较法：更换零部件来对比发动机工作效果；

Ø        验证法：如向气缸内注入少量机油观察压缩压力是否提高，以此判断活塞组的密封能力；

Ø        化验法：如通过材料化验来判断断裂的原因等；

Ø        中医法: 望- 观察新旧、痕迹、颜色、仪表参数等；

            闻- 焦味、油味等；

问- 调查发生故障前后经过；

听- 根据异常响声的节凑、声调判断部位及严重程度；

切- 用手触摸振动、发热及故障痕迹等情况。

4．3 常见故障分析

4．3．1 机油消耗高主要原因

1、活塞环原因                

（1）活塞环漏光

（2）环的设计面压过小

（3）带外锥的环，生产中造成了反锥

（4）环的热稳定性差，弹力消失大

（5）环的尺寸不符合要求，导致配合公差不当

2、缸孔（套）方面  

（1）缸套内径过大，与活塞环不匹配

（2）缸套失圆

（3）缸体的垂直度差

（4）缸套内圆的粗糙度不符合要求

（5）缸套内网纹线不符合要求

（6）缸套材质不符合要求

3、气门、油封方面原因

（1）气门挺杆过长，气门关闭不严

（2）气门间隙过大，气门关闭不正时

（3）气门导管间隙大

（4）气门油封老化、失效

（5）气门材质不符合要求，磨损过大

4、活塞方面原因   

（1）活塞环槽不平

（2）活塞环槽尺寸不符合要求，侧隙、背隙不当

（3）活塞头部或裙部尺寸不符合要求

（4）活塞热稳定性差，变形、开裂

（5）活塞裙部型线不符合要求

5、装配方面原因   

（1）活塞环尺寸选用不当

（2）外锥或扭曲环方向装反

（3）装环时，环开口没有错开

（4）未更换已报废的活塞及旧缸套

6、其他方面原因 

（1）机油标尺不对，造成油底壳内油面过高

（2）曲轴箱通风阀孔堵塞，压力过高，油被压人燃烧室

（3）轴承的间隙过大，过多的机油被抛向缸壁，进入燃烧室

（4）缸盖的回油孔被堵塞，油不能回到曲轴箱而消耗

（5）发动机的温度过高、过低

（6）机油渗漏

（7）机油抗氧化能力差

（8）有增压器的发动机，增压器有不良

（9）有活塞冷却的，冷却喷嘴没有对正或冷却管道堵塞

（10）冷却系统故障

（11）油路系统故障

4．3．2 发动机“窜气”主要原因

1、活塞环原因

（1）活塞环漏光

（2）活塞环弹力小

（3）活塞环弹力消失率大

（4）活塞环不平，翘曲度不符合要求

（5）活塞环发生颤震

（6）二道环闭口间隙设计过小，使得一、二环之间压力失衡导致一环悬浮

2、活塞方面原因  

（1）活塞顶开裂或烧通

（2）活塞环槽不平

（3）活塞外径尺寸小，与缸套配合间隙超差

（4）活塞第一环槽倒角过大，导致窜气量大

3、缸套方面原因 

（1）缸套内径过大，环起不到密封作用；

（2）缸套变形度过大，环不能良好贴合

（3）缸套圆柱度超标

4、其他方面原因

（1）压缩比过大，造成气体下窜

（2）曲轴箱压力过高，造成废气上窜

（3）汽缸垫破裂

（4）缸套、活塞组拉缸，密封面失效而下窜气

（5）缸套、活塞环过度磨损，封气能力急剧下降

（6）燃气爆燃，燃烧室压力过大

（7）有增压器的发动机，增压器选配不当或不良

4．3．3  活塞环断裂主要原因

1、活塞环原因

（1）活塞环材质不符合要求，机械性能差

（2）环表面处理层过厚，抗疲劳性差下降

（3）环的尺寸不符合要求

（4）安装或运输途中产生损伤

2、活塞方面原因

（1）环槽磨损后，呈喇叭形，使活塞环工作时扭弯折断

（2）活塞受热变形或开裂，使环受压变形折断

（3）活塞环槽不平，环卡死而失去弹力，受冲击而断

（4）活塞环槽的下倒角过小，运行后产生大量毛刺引起环卡死折断

3、缸套方面原因

（1）缸套内径小，活塞环开口抵头卡死折断

（2）缸套内径大，环的端隙大，环工作时颤振加剧而断

（3）缸套呈波浪形，环在工作中受不规则力作用而断裂

（4）缸套圆柱度超标，加剧环的工作负荷而断

4、其他方面原因

（1）安装或工作应力过大而断裂

（2）环的磨损已超过使用极限，机械强度下降而继续使用后折断

（3）活塞环与系统产生共振而断裂

（4）未消除旧缸套上止点的台阶

（5）发动机超负荷运转

（6）发动机发生爆燃、爆震

4．3．4  活塞环早期磨损主要原因

1、活塞环原因

（1）活塞环材质组织不符合技术要求，组织疏松

（2）活塞环的硬度低，不符合要求

（3）活塞环热稳定差，金相组织变化大

（4）活塞环面压严重超标

2、缸套原因  

（1）缸套内径不符合要求，过大或过小

（2）缸套内孔粗糙度不符合要求，油膜不易形成

（3）缸套垂直度、圆度不符合要求,缸套安装变形

（4）缸套材质金相、硬度不符合要求

3、活塞原因

（1）活塞外径尺寸偏小，燃气冲刷缸壁破坏油膜

（2）活塞外径尺寸偏大，擦伤缸壁破坏摩擦面

（3）活塞材质原因膨胀过大，擦伤缸壁破坏摩擦面

4、其他配件  

（1）空滤、机油质量不好，大量灰尘进入缸体、机油杂质过多

（2）摩擦副选配不当

5、油质方面

（1）机油质量低劣

（2）燃油质量低劣，燃烧生成物形成了磨料或腐蚀性物质，而引起磨料或腐蚀磨损

6、修理方面  

 （1）修理时，清洁度不够，缸体内有砂粒或铁削等杂质

（2）活塞环或活塞的尺寸选择不当

（3）装配运动件时，配合间隙、螺栓的扭矩不符合要求

7、使用方面  

（1）发动机的温度不正常，过高、过低都会加剧机件的磨损。

（2）发动机怠速或高速运动时间过长，超负荷运转

（3）发动机没有按规定正常走合和保养

8、其他方面   

（1）活塞环槽磨损呈喇叭形

（2）燃烧不充分，缸体内、活塞槽上积炭严重磨损

（3）活塞槽粗糙度不符合要求（侧面磨损）

（4）发动机温度过低，缸内形成过多的腐蚀性物质

4．3．5活塞环偏向磨损主要原因

1、活塞原因

（1）销孔中心线与活塞中心线不垂直，活塞作偏缸运动，导致活塞环偏向磨损

（2）环槽平面与活塞中心线不垂直，活塞环受偏向力作用

（3）各缸的活塞连杆组的重量差别太大，活塞运转不平衡导致活塞环偏向磨损

2、连杆原因

（1）连杆弯曲变形，活塞作偏缸运动，导致活塞环偏向磨损

（2）连杆大小头孔中心线不平行，活塞作偏缸运动导致活塞环偏向磨损

（3）连杆大头与曲轴配合间隙过大，活塞作偏缸运动，导致活塞环偏向磨损

3、缸套原因

（1）缸套因安装及热应力变形失圆，导致环偏磨

（2）缸套定位台阶与缸套中心线不垂直，活塞作偏缸运动

4、其他方面原因

（1）曲轴中心线与缸套中心线不垂直，活塞作偏缸运动

 (2）使用劣质燃油，燃烧产生爆振，活塞销、活塞受冲击变形，导致活塞作偏缸运动 

4．3．6发动机噪音大主要原因

1、活塞环原因

（1）活塞环弹力小

（2）活塞环断裂

（3）环与环槽过度磨损后产生撞击

（4）活塞环与缸套拉缸。

2、活塞原因

（1）活塞头部、裙部直径与缸套配合间隙不当而敲缸、拉缸

（2）活塞裙部与曲轴配重块相碰撞

（3）活塞头部破裂而造成异响

（4）连杆弯曲变形，活塞运行偏移撞击气缸

（5）活塞销与连杆衬套配合过紧

3、缸套原因

（1）缸套内径过大

（2）二冲程发动机缸套上气门孔倒角过小或无倒角

4、其他方面原因

（1）连杆扭曲变形

（2）气门间隙大；气门与活塞相碰撞；气门弹簧断裂；气门座松动

（3）曲轴间隙大

（4）点火不正时异常燃烧；发动机爆燃、爆震

（5）摇臂、推杆变形

（6）凸轮轴与轴承间隙过大

（7）正时传动齿轮间隙过大或损坏

（8）风扇紧固螺钉松动或叶片折断

（9）皮带打滑

4．3．7活塞环对口主要原因

1、 缸孔（套）原因

（1）由于缸孔椭圆度过大会导致活塞环回转运动不畅，甚至停滞，致使不同环别的活塞环在失圆度过大部位出现对口现象

（2）缸孔（套）变形过大

2、活塞连杆组原因

（1）由于连杆弯曲、活塞重心偏离设计要求等导致活塞连杆组一侧压力相对另一侧急增，当活塞环开口部位回转至较大压册侧时，所受阻力也急增，活塞环转动不畅或无法继续转动，导致不同环在同一位置出现对口并无法继续错开

3、机械卡滞原因

（1）由于活塞环槽存在毛刺、异物等原因导致活塞环回转不畅或卡滞，造成对口

4、装配原因

（1）装配时活塞环开口没有错开

4．3．8发动机拉缸主要原因

1、发动机冷却系统原因

（1）发动机冷却系缺水，冷却水不能循环散热，造成发动机温度过高   

（2）节温器工作失灵，水循环不良

（3）风扇传动带过松或风扇裂损，造成风量不足而引起水温过高
（4）水质差，气缸水套内沉积的水垢过多，导致气缸套散热效果差

2、发动机润滑系统原因

（1）机油油量不足，机油压力下降，导致机体得不到润滑或润滑不足

（2）机油变质，高温氧化作用下生成氧化物和酸性物腐蚀机体、降低润滑

（3）机油粘度过低，高温摩擦面上不易形成足够厚度的油膜，使润滑不良

（4）机油温过高，导致机油粘度降低、结焦、造成活塞环卡滞，机体磨损

3、发动机燃油供给系统

（1）喷油泵工作不良、供油时间过早、过迟，导致发动机机过热

（2）供油量过大，致燃烧不完全，燃烧室严重积炭，加速机件磨损

（3）喷油器压力过小，燃油雾化差，喷油时间拖长，导致燃烧不充分

（4）喷油器雾化不良，不完全燃烧，形成过多积炭，发动机性能下降

（5）喷油角不对，燃油和空气混合不充分，燃烧异常，发动机温度过高

4、其他原因

（1）活塞和气缸套间配缸间隙不合理，活塞发生偏摆，和缸壁发生碰撞

（2）气缸套变形或缸垫损坏导致拉缸

（3）发动机“三滤”维护不当或失效，有异物进入气缸，导致活塞拉缸

（4）摩擦付选配不当：如镀铬缸套选用镀铬活塞环

（5）长期大负荷、超负荷运行或长期低负荷运行

（6）曲轴连杆变形、活塞销卡簧脱、活塞销窜出等原因导致拉缸等