发动机气缸垫烧损和压缩系漏气故障的探讨

刘毅鹏

摘 要：发动机气缸垫烧损和压缩系漏气是经常发生的故障。气缸垫烧损后会使发动机的工作状况严重恶化，以至不能工作，还有可能造成某些相关零部件或部位的损伤；在发动机的压缩和作功行程中，必须保证活塞上部空间的密封完好，不得漏气。结合气缸垫烧损后和压缩系漏气时出现的征兆现象，分析判断致使故障征象发生的原因，指出防止故障产生和有效排除故障的操作方法。

关键词：气缸垫烧损；压缩系漏气 ；原因分析；防止和排除

中图分类号：TK403 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.039

0 引言

发动机上的气缸垫和压缩系的零部件都是在经常处于高温高压和高速相对运动的剧烈条件下工作的，因此，气缸垫和相关的零部件很容易烧伤和产生较快的机械磨损。为了使发动机经常处在完好的技术状态下工作，延长其使用寿命，就必须对其进行合理的使用，正确维护保养，当发现有故障征兆时，要迅速找出产生故障的原因，研究出解决办法后将故障予以排除。

1 气缸垫烧损后的征兆

由于气缸垫烧损的位置不同，所表现出的故障征兆也各不一样：

（1）相邻两缸之间窜气。在不打开减压的前提下，摇转曲轴，感觉到两个缸的压力都不够足，启动发动机工作时有冒黑烟的现象，发动机转速明显下降，显现功率不足。

（2）被压缩的高压气体窜入气缸盖螺栓孔或由缸盖和机体的结合面处泄漏出。漏气处显现有淡黄色的泡沫存在，漏气严重时会发出“呲呲”的响声，有时还会伴有漏水或漏油，拆卸检查时可以看到所对应的气缸盖平面处和其附近的缸盖螺栓孔处有明显的积碳。

（3）高压气体窜入发动机机体与气缸盖相通的润滑机油油道中。油底壳机油温度在发动机运行时一直偏高，机油粘度变稀、压力降低、变质快，送往气缸盖上部润滑配气机构的机油中明显带有气泡。

（4）高压气体窜入冷却水套。在发动机冷却水温度低于50 ℃时，打开水箱盖，可以看到水箱中有较明显的气泡上升冒出，同时伴有大量的热气从水箱口散发出，随着发动机温度的逐渐升高，从水箱口散发出的热气也陆续增多。在此情况下，若把水箱溢水管堵住，给水箱加满水至盖口处，便会看到气泡上冒的现象更加明显，严重时还将会出现如同沸腾的现象。

（5）发动机气缸与冷却水套或润滑油通道窜通。会在水箱内冷却水的上表面飘浮有黄黑色的机油泡沫或油底壳内机油中明显有水，当这两种窜气现象严重时，会使排气中带有水或机油。

2 气缸垫烧损的原因分析

（1）气缸盖螺栓、螺母的拉长或松动。由于气缸盖和发动机机体接合面的挤压变形，气缸垫的压缩变形，高压气体的压力对气缸盖螺栓、螺母引起的偶然过载，气缸盖螺栓拧入深度不够，螺纹表面的微观不平度被压平以及由于扭矩过大造成螺栓出现缩颈等，都能造成气缸盖螺栓螺母的拉长或松动，因而致使气缸盖与发动机机体结合面压力不足和各处压力不均等，导致高温高压气体从局部压力较小的部位窜出而烧坏气缸垫。

（2）气缸盖和发动机机体接合面变形。这两个接合面若变形，就不能保证气缸垫被均匀压紧，因而造成漏气致使气缸垫烧损，这也是引起气缸垫烧损的主要原因。

（3）安装不符合技术要求。安装时，气缸垫接合面不干净，拧紧气缸盖螺栓螺母时顺序不对，扭矩不够大或不均匀，各气缸套上端面高出发动机机体上平面的尺寸不够或不等，造成漏气而烧损气缸垫。

（4）发动机过热。发动机冷却系工作不正常，供油时间过晚，长期超负荷工作等都会造成发动机过热，特别是在气缸盖的进排气门座口与涡流室通道出口之间的部位温度更高，由于高温的作用，使气缸垫失去了原有的弹性而变脆，最后被烧损。

（5）气缸垫本身的质量不合格。如薄厚不均，卷口不平整，弹性不足，材料不好，表面不平整等，或拆装中不注意使气缸垫受到损伤，都容易造成气缸垫烧损。

3 防止气缸垫烧损的方法

（1）在安装前应严格检查气缸盖和发动机机体两个接合面的翘曲度。

（2）检查各气缸套上端面在发动机机体上平面上的凸出高度是否够高、均匀。

（3）检查气缸垫的质量是否合格。

（4）安装过程中，按要求均匀拧紧螺栓螺母，并达到规定的扭矩。

（5）换用新气缸垫后，在发动机工作10～15 h后，应按规定顺序和扭矩逐一检查和拧紧气缸盖螺栓螺母。以后发动机每工作240～250 h，就应该检查一次气缸盖螺栓螺母的紧度，松动时及时拧紧。

（6）安装前在气缸垫的两面涂刷上专用的石墨膏，涂层厚度在0.03～0.05 mm之间，用以增加贴合的严密性，同时有利于下次气缸盖和气缸垫的拆卸。在气缸垫的两面涂一薄层黄油也可以增加安装后的严密性，但不宜经过较长时间的工作，否则会造成气缸垫与接合面之间紧密粘合，拆卸时容易损坏。

（7）在气缸垫经常发生烧损的部位均匀垫上一薄层石棉线或加一块形状适宜的厚度小于或等于0.2 mm的薄铜皮，使所垫的部位接合更紧密，用以防止气缸垫烧损。

4 压缩系漏气的征兆

（1）发动机功率不足。

（2）发动机启动困难。

（3）发动机各缸压缩力不等，工作运转不平稳。

（4）排气管冒白烟或蓝烟，或两种颜色的烟都有。

（5）发动机燃油消耗量增加，耗油率提高。

（6）冷却水的温度和润滑机油的温度偏高，气缸盖、排气管等零部件的温度过热。

由于其它故障有时也会出现上述的某一个或某几个征兆，所以给故障的判断造成了一定的难度。目前在实际生产中，普遍采用使用气缸压力表测定气缸压力的方法来检查判断压缩系的技术状态好坏，就是利用在发动机气缸压缩终了时所测得的最大压力来准确可靠地掌握压缩系的技术状态，对分析判断故障十分有利，同时对加强压缩系的维护保养和做好维修计划提供可靠的依据。

5 造成压缩系漏气的部位及检查方法

5.1 压缩系漏气的部位

（1）气缸套与活塞之间漏气、活塞环漏气。

（2）进、排气门与气门座之间漏气。

（3）气缸垫漏气。

（4）喷油嘴安装孔漏气。

（5）由于气环边间隙过大，扭曲环或锥形环装反、油环磨损、气缸套与活塞间隙过大以及油底壳机油加入量过多等因素，致使机油大量窜入燃烧室而燃烧，使活塞环特别是第一道环严重积碳而胶结在环槽中，失去了弹性，致使密封性大大减弱而向气缸下部窜气。

（6）由于发动机长期处于高温状态下工作，使活塞环的弹性减弱或消失，因活塞环安装不正确或在工作中因刮擦等原因使活塞环出现自身转动，造成相邻的两环或多环出现端口重合，致使密封不严而严重向曲轴箱漏气。

5.2 压缩系漏气部位的检查方法

当发动机温度在50 ℃以上时，不减压摇转曲轴，感到各缸压缩力不等，压缩力较小的缸把曲轴摇转到单缸压缩行程一半时停留20 s左右，当再摇转曲轴时，感到后半个压缩行程无压缩力或很小，此时可判断该缸漏气。

在摇转过程中，当某缸处于压缩行程时，倾听发动机机油加油口处，若听到有气体的吹嘘声，就在该缸喷油器安装孔处注入少量机油，再摇转曲轴时，倾听气体的吹嘘声明显减弱或消失，气缸内的压力明显增高，则说明漏气部位发生在该气缸套与活塞之间或活塞环漏气。当漏气严重时，可在曲轴箱通气孔处感觉到有明显的气体冒出。若在排气管口或进气歧管处听到有清晰的“呲呲”漏气声，说明该缸气门与气门座之间漏气，严重时会在发动机工作运转的时候，从排气管口或进气歧管处分别听到有明显的漏气声音。

喷油嘴安装孔、气缸垫边缘等表面处漏气可直接观察到，漏气较轻时有细小气泡冒出，严重时有较大的气泡并伴随有呲气的声音。

6 气缸套、活塞及活塞环的磨损

6.1 磨损规律

气缸套与活塞及活塞环在工作中处于相对运动的状态，因而必不可免地会出现正常的磨损，其规律为：

气缸套的磨损是上大下小，呈现锥形，且在垂直于活塞销的方向大，沿着活塞销的方向小，从气缸套的上方向下看体现为椭圆形。

活塞的磨损是裙部大、身部小，裙部在垂直于活塞销的方向大，沿着活塞销的方向小，还有就是上边第一道活塞环槽很容易磨损。

活塞环的磨损发生在圆周外侧表面和上下端面，其中第一道气环磨损最重，向下各环依次磨损渐轻。

6.2 后果

当上述零部件出现磨损后，就会造成气缸与活塞的间隙、活塞环的边间隙和端间隙增大，因而使密封性变差，造成漏气。

7 使用维修保养不当造成的缸塞磨损

（1）由于拖拉机工作环境的空气质量污浊，进气中夹带的尘土和机油中混入的杂质进入气缸套与活塞及活塞环之间，随活塞的往复运动而造成磨料磨损，所以当空气滤清器和机油滤清器的工作状态不正常时，就会使上述零部件的磨损加剧。

（2）发动机在水温较低的状况下运转，燃烧混合气体中的水蒸气凝结成水滴，与其燃烧生成物作用而形成酸性物质（如硫酸等），对上述零部件特别是气缸壁产生腐蚀氧化作用，降低强度和耐磨性。

（3）活塞环折断、活塞销卡环和活塞销窜出，就会刮伤气缸壁。