柴油发动机烧瓦现象的诊断、分析与预防

　　烧瓦是发动机常见的故障之一，一般为机械故障。发动机运转过程中，曲轴高速旋转时因机油短缺以及轴颈与轴瓦的间隙不当等因素，造成轴与瓦之间不能形成有效的油膜导致干摩擦。轴瓦与曲轴轴颈出现黏连磨损的现象，即是烧瓦。烧瓦轻则造成轴瓦烧蚀，曲轴轴颈烧伤，重则造成曲轴断裂，连杆弯曲甚至折断，更为严重的时候会导致发动机捣缸等恶性事故的发生。

　　烧瓦故障判断

　　发动机烧瓦时通常会出现以下几种症状：

　　1 ） 机油温度升高到90℃ 以上。

　　2）在发动机加油口处或曲轴箱通风口处有白烟，同时缸体外部曲轴附近温度明显升高。

　　3）机油压力大幅度下降。

　　4）分离离合器转动曲轴时转不动或转动困难，发动机严重烧瓦熄火后，即便冷却水温度降下来也转不动曲轴。

　　5）检查油底壳时，发现有大量的合金粉末及碎屑。

　　6）拆检轴瓦和连杆瓦时，瓦面合金层明显脱落并被压成薄片，甚至瓦的钢背发黑等。

　　烧瓦原因分析

　　发动机烧瓦大多数是人为因素造成的，其本质是在机油供给不足的情况下，曲轴轴颈与轴瓦之间未能形成有效的润滑油膜，导致直接摩擦。导致烧瓦原因很多，涉及面广，剖析烧蚀原因时应依据曲轴轴瓦烧蚀的状态，先从简略方面着手，逐个进行检查，筛选出导致烧瓦的真正原因。

　　1. 润滑系统因素

　　机油滤芯堵塞，机油冷却器堵塞；机油油路长期不清洗或者零部件清洁度超差导致油路不畅通；油底壳中机油注入量不够以致轴瓦得不到有效润滑；机油泵吸油口堵塞或吸油管破裂，吸油管锁紧螺母松动，造成供油压力低。

　　发动机正常机油压力一般为 200～300MPa，当机油压力低于 80MPa时应立即停机检查机油泵等部件；使用过程中机油太脏；因机油密封管路接头及发动机外部润滑部件泄漏等造成冷却水渗入机油中，或机油保养超期等造成机油变质；机油黏度不符合要求。机油黏度过大，流动困难，泵送性差，机件运动阻力大，热量带走缓慢；机油黏度过小，在高温、高压下容易从摩擦表面流失，不能形成足够厚度的油膜。影响机油黏度的主要因素有机油型号、机油品质、机油温度（应保持95～105℃）等；机油泵内转子破碎，泵轴断裂等均会造成烧瓦。

　　2. 瓦片质量

　　发动机工作的稳定性、可靠性与瓦片息息相关，大部分发动机瓦片制作均选用结构简单、工作可靠、运转平稳以及耐磨损的合金材料。瓦片材料选择不当，其耐磨性、嵌入性和抗疲劳特性差，出现剥离、气泡、合金层厚度不均等现象。

　　目前使用的瓦片材料均为钢背-合金双金属材料，使用最广泛的是钢背-铝基合金、钢背-铜基合金。瓦片在自由状态下并非正圆，而是椭圆形，瓦片尺寸是保证瓦背与曲轴轴颈、连杆大头孔紧密贴合的重要条件，主要的影响指标有：自由状态弹开量、轴瓦厚度、对口减薄量和半圆周长高出度。如果瓦片定位唇、镀层、厚度和减薄量达不到技术要求，容易造成瓦背与轴承座、连杆大头孔贴合不好。

　　3. 曲轴、连杆与缸体质量

　　曲轴是内燃机中承受冲击载荷传递动力的重要零件，也是在内燃机关键零部件（机体、缸盖、曲轴、连杆及凸轮轴）中最难以保证加工质量的零件。曲轴的影响因素主要有：主轴颈及曲柄销轴颈尺寸与表面粗糙度、曲轴动平衡、曲轴圆角轮廓、曲轴油孔清洁度 （如油道相交处尖角毛刺脱落）和曲轴主轴颈径向圆跳动以及曲轴油孔进/出口处抛光质量。连杆的影响因素主要有：大/小头孔的圆度、圆柱度、锥度、端面平行度、直线度以及连杆螺栓松紧状态等。缸体主轴孔的表面粗糙度、 缸体主轴承孔同轴度、气缸孔止推面对主轴承孔垂直度等也是影响烧瓦的因素。

　　4. 装配因素

　　装配过程中的主要影响因素有：装配缸体主轴瓦盖螺栓拧紧力矩；装配连杆后拧紧力矩；曲轴止推片是否装错或磨损；轴瓦与轴颈的装配间隙太大或太小。一般情况下发动机的主轴瓦间隙为0.07～ 0.13mm，连杆轴瓦间隙为0.06～ 0.12mm。

　　5. 使用因素

　　发动机初起动机油尚没有充分润滑就让发动机高速运转；发动机严重超负荷高速运转使轴与瓦形成边界润滑；山区陡坡低挡大油门行驶出现长时间低速大转矩工况；冬季冷起动时猛加油门；油压过低，报警灯亮，照样行驶；冷却水和机油温度过高，反而高速熄火滑行。

　　烧瓦故障的预防措施

　　1）加强润滑管理，定期维护清洗机件、疏通油道。选用符合发动机制造厂要求的润滑油，并按要求保养，防止机油老化而堵塞油道。磨合期过后及时更换机油和清洗油底壳。

　　2）冷车起动时应先在空负荷下怠速运转3～5min，待机油温度升高后，再逐渐加大节气门。

　　3）避免急加速，避免发动机长时间在超负荷下运转；如机油压力报警灯亮起，应查明原因并妥善处理后方可继续行驶。

　　4）维修时应注意检查润滑系统各零部件，比如瓦片注意尺寸，保证瓦片与轴颈的贴合良好。曲轴、连杆要保证尺寸精度、粗糙度等物理检验指标合格。装配时使用清洁的润滑油。

　　5）定期检查发动机冷却系统的冷却效果，及时张紧或更换风扇皮带，确保冷却系统良好。

　　作者简介

　　于晓东，工学硕士，工程师，主要研究方向：金属材料及热处理，长期从事汽车零部件失效分析工作。