通过对影响汽车发动机使用寿命的主要因素分析、探究原因及有效的预防措施, 指导汽车维修企业工作,改正以往不规范的操作与维护, 加强汽车的正确使用与保养, 延长发动机的使用寿命。

0 引言

多年来, 随着发动机电子控制燃油喷射技术、替代燃料及尾气处理等技术的发展, 以及摩擦学在发动机技术发展中的有效利用, 很大程度上提高了发动机性能, 随着对发动机需求量的增加、强化水平不断提升, 发动机在整个运行周期内结构、性能、经济性的退化越来越严重, 尤其是发动机气缸、配气机构等关键系统的磨损和变形, 直接影响着发动机的使用寿命。

1 汽车发动机主要部件加工质量、装配与工作环境因素影响

发动机气缸套、活塞等配合零件的材料选择、制造加工尺寸、表面粗糙度和配合间隙的合理应用等对气缸套磨损有很大的影响, 活塞、气缸套的圆度偏差超过使用值、配合间隙不准确、在润滑不良的情况下, 都会产生边界摩擦, 影响发动机的正常使用。另外, 加工工艺不规范使气缸套、活塞等表面粗糙度超限, 在使用初的磨合期间也会造成较严重的机械磨损。

发动机燃烧过程中产生酸性物质, 气缸在酸性环境中工作导致化学腐蚀, 特别是燃用含硫量高的燃油或发动机运行期间长期达不到正常工作温度,化学腐蚀更为严重。腐蚀脱落物含在润滑油中随着活塞运动, 易造成气缸套磨损、变形、拉缸。

2 发动机典型系统性能退化因素影响

在发动机使用过程中, 系统结构退化与热力学过程变化是相互作用的, 通过研究表明, 配气机构因磨损、变形引起的气门间隙变化与活塞和缸套配合间隙变化将对发动机的使用寿命和经济性有着至关重要的影响。

在设计配气机构时, 气门升程曲线是通过凸轮型线设计和驱动机构设计获得的, 以实现发动机换气需要, 然而在运转过程中, 由于配气机构的磨损和变形, 气门摇臂与气门间的间隙发生变化很难保证出厂时的设计曲线。若气门间隙增大使气门实际进气面积缩小, 导致发动机的动力性、经济性和使用寿命下降。

发动机中的活塞组件在将燃烧压力转换为机械功率输出同时, 还要承受着高温、高压, 以及与缸套间很高的相对速度, 工作环境恶劣。活塞组件最典型的性能退化是磨损和非恢复性变形, 这将直接影响燃烧室的密封性, 导致漏气损失增加。实践证明,当漏气间隙发生微小变化时对发动机工作、动力性和经济性都能产生很大影响, 且活塞组件和缸套之间的磨损也是发动机大修或报废的重要原因之一。

3 润滑条件因素影响

因发动机设计等特殊要求使气缸套上部磨损严重, 气缸套与缸盖、活塞顶合围成燃烧室, 受高温、高压、高腐蚀燃气的影响, 不易形成润滑油膜, 致使润滑油稀化、粘度下降, 润滑能力变差, 甚至部分润滑油被烧掉; 另受新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释, 加剧了磨损的恶化, 这也是造成气缸套上部磨损严重的主要原因。同时, 在自身弹力和背压作用下,活塞环的往复运动形成了对气缸 “刮壁“作用, 增加了活塞环与气缸的摩擦力, 破坏油膜的形成, 导致机械磨损加剧。另外, 根据发动机的工作原理, 活塞的受力是不均匀的, 且存在高速的换向过程, 使气缸套形成不规则磨损, 不利于延长发动机使用寿命。

4 车辆使用与维修因素影响

4 1 不按规定时间或里程进行保养维护

发动机在进行必要的磨合期后, 经过使用一定时间, 要根据车辆的使用要求进行保养维护工作, 尤其是润滑油在苛刻的高温条件下工作、燃烧的废气窜入曲轴箱等因素都会促使润滑油变质失去润滑作用。另外, 应定期更换润滑油滤清器、空气滤清器和燃油滤清器。

4 2 加工、安装不当导致气缸套异常磨损

活塞连杆安装不规范、镗磨气缸套基准定位失准、连杆弯、扭变形和曲轴轴向间隙过大等, 都会改变活塞在气缸内的运动轨迹, 使气缸套非正常磨损,严重的还会造成拉缸或抱瓦等重大机械事故。

4 3 更换配件质量差导致气缸套磨损

修理发动机时, 更换的气缸套和活塞表面加工精度、质量分布, 配合间隙及活塞环的弹力等指标不符合技术标准, 不能按照规范实施维修工作等因素,都将导致气缸套的非正常磨损, 影响发动机的使用寿命。

5 延长发动机使用寿命措施

1. 严格执行磨合期的规定, 规范发动机早期磨合;

2. 选用正规的、适合的润滑油;

3. 定期检查、规范发动机保养;

4. 正常工作温度下使用发动机;

5. 规范的车辆驾驶操作;

6. 确保配件质量、提高维修标准。

基于以上主要因素及措施分析, 能够根据车辆的实际工作状态, 按照机械设计学和摩擦学的规律调整车辆的维修周期, 提高机器利用率和工作效率、延长使用寿命, 减少故障所造成的损失, 对提高车辆的使用经济性有着十分重要的意义。