发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀的影响因素分析 |
| 2012-06-13 19:52 作者：宋治国 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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摘要：主要论述发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀的产生机理，结合实例对其影响因素进行深入分析，并提出一些解决措施。同时也给汽车维修企业在处理类似故障时提供可借鉴的方法。
关键词：发动机；轴瓦磨损；机理分析
中图分类号：TK407文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0420
【《硅谷》杂志2012年4月刊文】
0引言
发动机曲轴与轴瓦之间采用的是滑动摩擦，由摩擦学及润滑学的理论分析可知，造成曲轴轴瓦磨损烧蚀的根本问题是轴瓦的润滑问题，其实质就是曲轴与轴瓦间润滑油膜的形成问题。但是，目前有很多汽车维修企业在处理这类故障时，只是将磨损烧蚀报废的曲轴、轴瓦更换掉及更换新的润滑油，并没有对产生此类故障现象的机理进行深入的分析，没有排除产生此类故障现象的隐患，所以，容易出现同一发动机多次烧瓦的现象。这样，给发动机的使用造成了很大的经济损失。事实上，发动机曲轴轴瓦的磨损烧蚀除了与润滑油品质有关外，还和其他许多因素有关，本文就其中几个主要因素进行深入的分析。
1发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀的影响因素分析
造成发动机曲轴轴瓦磨损烧蚀故障，除了润滑油的品质外，发动机润滑系统、冷却系统、点火系统及使用等方面因素均有一定的影响。
1.1发动机润滑系油压的影响分析
发动机润滑系统采用的是强制式压力润滑系统，系统中的油压对润滑效果起着至关重要的作用。如果油压过低，就会使曲轴径的摩擦表面润滑油供给量不足，油膜不易形成或形成不充分，从而导致曲轴径与轴瓦间润滑条件急剧下降，造成严重磨损。
引起润滑系统油压过低的因素有多种，其中曲轴径与轴瓦间的装配间隙对油压的影响容易被忽视，而且产生的后果也十分严重。如果间隙过大，将使润滑油泄漏的速度加快，使油压过低。反之，如果间隙过小，将使摩擦副油膜形成困难，致使轴瓦磨损严重。在发动机设计时，就将这些摩擦副的间隙与机油泵的泵油量相配合，以使润滑系保持一个合适的油压，保证润滑效果。不同型号的发动机其轴瓦间隙也有所不同，这是因为要根据各自发动机的工作特点及应力载荷等条件，为适应其润滑而精确计算的。因此，在发动机曲轴装配过程中，一定要严格按照设计要求进行装配。但是，在实际的维修工作中，有些维修技术人员往往凭着经验去感觉装配间隙的大小，并没有严格按照相应的技术要求去做。这样，发动机一旦工作条件恶劣，如高速、高温、重载等行车条件时，就会导致曲轴与轴瓦间润滑不良，磨损加剧，严重时就会造成轴瓦烧蚀。例如，有一辆进口轿车，发动机曾经三次出现曲轴轴瓦烧蚀故障，经反复维修并更换了一些零件后，仍不见效。后来，经过仔细检查发现，在维修装配中，操作人员按照以往其他发动机0.040-0.060mm的轴瓦间隙进行装配，而技术手册要求的间隙为0.025-0.044mm。由于实际间隙大于标准值，使得系统油压低，在发动机大负荷运转时，造成曲轴轴瓦磨损烧蚀。重新调整了曲轴轴瓦装配间隙后，此类故障没在发生，可见，曲轴轴瓦的装配间隙必须严格执行技术标准。
1.2发动机冷却系的影响分析
发动机工作时，气缸内燃气的温度可达到2200-2700K。与燃气接触的发动机零件将吸收大量的热量而使温度升高。由于高温会使润滑油的粘度下降，使发动机曲轴轴颈与轴瓦间不能保持正常油膜，另外由于高温，零件的热膨胀过大而破坏其正常间隙，从而容易引起轴瓦的磨损烧蚀。
发动机的冷却系主要部件有水泵、散热器、风扇和节温器。其中风扇是在冷却液循环正常的情况下，来增加冷却强度。现代新型轿车都采用电动风扇，由冷却液温度传感器将检测到的水温信号输入给电控单元（ECU），ECU根据此信号来控制风扇的开和关及转动的速度。如果水温传感器老化、失效或者工作特性发生了变化，就不能向ECU传输正确的水温信号，而ECU也就无法准确地控制风扇的工作，从而会使发动机长时间在高温条件下工作，极容易引起曲轴轴瓦的磨损烧蚀。例如一辆日本三菱PAJERO越野车，发动机曲轴轴瓦出现了烧蚀，经检查润滑系统工作良好，冷却各主要部件也未发现异常。后经深入检查发现水温传感器信号失真，电动风扇开启的时间及转速低于正常值，这样就降低了冷却强度使发动机工作温度过高，进而引起轴瓦烧蚀。更换了水温传感器后，该发动机的工作恢复了正常。
1.3发动机点火系的影响分析
汽油发动机点火系的技术状况直接影响发动机工作温度，进而会间接影响发动机的润滑条件。如果点火提前角过大，发动机燃烧室内烧燃的最大压力就高，就容易产生爆震现象。爆震是一种非正常燃烧，会在局部产生强烈的冲击波，此波将对曲轴产生强大的冲击力，使曲轴轴瓦间的润滑油膜遭到破坏，从而使轴瓦容易磨损烧蚀。如果点火提前角过小，会使发动机燃烧室内的燃烧压力降低，燃烧速度变慢，高温气体与气缸壁接触的面积增大，容易使发动机过热。从而使润滑油粘度降低，润滑性能下降，造轴瓦的磨损烧蚀。
现代新型的电控发动机都采用了微机控制的电子点火系统，与传统的点火系不同，其点火提前角是不能人为调整的。为了既防止爆震，又能获得较大的点火提前角，电控发动机都装有爆震控制系统，利用安装在气缸体上的爆震传感器，把气缸内燃烧的爆震信号输入给ECU。ECU根据此信号来调整点火提前角的大小，使点火提前角始终处于最佳状态。由此可见，如果爆震传感器的工作性能不良或失效，ECU就不能接收到正确的信号，也就无法及时调整点火提前角，因此使发动机处于较长时间爆震或点火提前角过小的状态下工作，进而影响发动机的润滑，造成轴瓦的磨损烧蚀。在实际工作中，碰到这类故障的事例不少，应该引起对这类间接造成轴瓦磨损烧蚀故障因素的重视。
1.4发动机使用中的影响分析
发动机在正常运行时，其工作温度是正常的。在这个温度下，既保证了润滑油的流动性，又保证了其粘度，使润滑油膜极易在摩擦副表面形成。如果发动机经常处于大负荷或超负荷下运转，会使发动机的工作温度迅速上升，并使润滑油温度随之上升而粘度下降。这样，润滑油膜不容易形成，此时曲轴又承受较大的载荷，曲轴颈与轴瓦之间由完全液体摩擦变为非完全液体摩擦或半干摩擦，而容易使轴瓦发生摩损烧蚀。因此，使用中要避免长时间大负荷，尤其是在超载工况下运行。
随着我国高速公路的迅速发展，发动机经常处于高速工况下运行。此时，发动机曲轴和轴瓦相对运动速度极高。要求轴瓦间必须有良好的润滑条件，否则就容易造成轴瓦的磨损烧蚀。因此，长时间在高速公路上行驶的汽车，一定要按照技术要求定期更换润滑油，要随时注意检查润滑油的品质，一旦发现润滑油受到污染及理化指标大大下降时，要立即更换。这样，可减少轴瓦磨损烧蚀的现象发生。
2结论
通过以上分析可以看到，发动机曲轴轴瓦的磨损烧蚀，除了和发动机润滑系有关外，发动机的其它系统及使用工况也会对其产生影响，应该引起重视。在处理这类故障时，一定要进行系统的机理分析，找到发生故障的根源，这样可以减少或避免此类故障的发生。
参考文献：
[1]杨社华，CA6102型汽油发动机轴瓦异常磨损烧蚀的探讨[J].汽车运用，1995（5）.[2]叶菊英，气压机运行中磨损状态分析[J].润滑与密封，1994（3）.
作者简历：
宋治国（1977-），山东莱芜人，本科，助理工程师，研究方向：发动机设计及维修。（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载）
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