快速诊断活塞环故障，判断活塞环对口故障的方法

2023-09-23 理论教育版权反馈

【摘要】：拆下喷油器，从喷油器孔向气缸内加注适量机油，然后装复喷油器，并起动柴油机，若短时间内声响消失，则说明活塞环及其环槽磨损严重。活塞环拉缸声响属非常见异响故障，是一种破坏力强而又破坏迅速的损伤因素，遇此情况不允许再试车，应立即停车检修。活塞环声响故障的检修应遵循由表及里、由简单到复杂的顺序进行，根据现象分析故障原因确定诊断和排除方法。据此可准确地判断出活塞环对口故障。

（1）声音诊断法活塞出现故障后，一般会有异响声，可以根据这些不同的响声初步判断活塞环的故障。

现象1：活塞环发出钝哑的“啪、啪”声。声响的大小随柴油机转速变化而变化，转速低时，声响减小，转速高时，声响增大，声响类似敲缸。若打开机油加油口盖观察声响更为明显，且有向外冒烟现象。做单缸断火试验法检查时，声响减轻，但并不消失。

故障原因：

①活塞环折断或卡死。

②活塞环与环槽磨损严重，环在环槽中松旷。

③活塞环与气缸壁贴合不严。

④气缸磨损严重，其上部磨成明显台阶。

故障诊断：

①触觉判断。可用螺钉旋具触及气缸盖，若有振动感，则说明活塞环（第一道气环）碰击气缸台肩发出的声响。

②听察判断。观察排气管和加机油口处脉动性冒烟是否与活塞声响相吻合。若吻合则说明活塞环与环槽都磨损严重，导致活塞环漏气声响。

③试验判断。用螺钉旋具做单缸断油试验，听其声音有减轻但不消失，且声响钝哑，说明是活塞环声响。拆下喷油器，从喷油器孔向气缸内加注适量机油，然后装复喷油器，并起动柴油机，若短时间内声响消失，则说明活塞环及其环槽磨损严重。

④解体检查活塞环与环槽的配合间隙以及活塞环的开口间隙。若超过使用要求，便确诊了故障所在。

现象2：活塞环发出拉缸声响。这是气缸事故性损伤的一种标志。一旦听到拉缸声响，表明气缸壁已经被拉伤，如能及早发现此类声响并立即停机修理，就可减轻气缸壁损伤程度。事故原因：更换活塞环时，没有按标准留足开口间隙，以至失去受热膨胀的余地。在柴油机温度较高时发生此类声响，如果误用镀铬活塞环或钢带环，会引起硬性刮伤，这种气缸壁拉伤故障多在冷车起动时发生。该故障的诊断和排除方法是如下。

①冷车起动时，突然发出强烈的金属摩擦声响，由高速转入怠速时，柴油机会立即自动熄火。同时伴随的现象有自动熄火后，用手摇柄摇转曲轴感到很沉重，并难以再起动；如强行起动后，摩擦声仍会出现；怠速运转时，加机油口脉动冒烟，并有冲力；汽车行驶时，动力明显不足，排气管冒蓝烟，这主要是由于镀铬气缸壁误装配镀铬环而引起的拉缸声响。

②在柴油机温度升高后，转速较高时，突然发出强烈的金属摩擦声响。由高速运转转入怠速时，柴油机会立即熄火。同时伴随的现象有当自动熄火后，难以用撬杠转动曲轴，因此不能再起动；声响受柴油机温度影响，柴油机温度高才发出声响，而在柴油机温度降低后恢复正常，这主要是由于活塞环开口间隙过小而引起的拉缸声响。活塞环拉缸声响属非常见异响故障，是一种破坏力强而又破坏迅速的损伤因素，遇此情况不允许再试车，应立即停车检修。

现象3：活塞环“抱死”引起的漏气敲击声。怠速时有节奏分明的“嘎嘎”金属敲击声，并随柴油机转速提高而加重，或者同时伴有加机油口脉动冒烟，且烟内含有机油。故障声响与工作循环的关系是跳火一次而发响两次。原因是活塞环与环槽的配合间隙过小，活塞环的开口间隙过小；或者活塞环与环槽积炭过多，特别是一、二道气环因积炭过多而卡住；也可能是活塞环折断。诊断和排除方法是先根据声响特征初步诊断分析，再拆下某缸火花塞，向气缸内加少量机油试验，如起动后加机油口不再有脉动冒烟，表明该缸活塞环有故障，应立即停机检修。

现象4：活塞环与气缸壁密封不良引起的漏气声响。柴油机怠速时有漏气声，连续几次急加速，可听到节奏分明的“嘭嘭”金属敲击声；伴随加机油口处有脉动冒烟现象；如进行单缸断火试验，金属敲击声消失，但仍有漏气声，加机油口处冒烟减轻至消失；声响与工作循环的关系是跳火一次而发响两次。这种声响的原因是：活塞环背隙过大；各活塞环对口；活塞环与气缸壁之间漏光度过大，漏光处超过规定；活塞环弹力不足。诊断和排除方法是先根据声响故障特征进行分析，再用单缸断火法听试，若声响消失，加机油口处烟雾减轻至消失，则可能为该缸故障，应拆检排除。

现象5：活塞环与活塞环岸折断引起的漏气声响。柴油机怠速运转在加机油口处可听到明显而有节奏的漏气声，转速提高声响减小或消失；若某缸断火后，漏气声明显减弱或消失；同时声响与工作循环的关系是跳火一次而发响两次。诊断和排除方法是先根据柴油机转速与声响变化的关系进行判断，然后逐缸断火试验。若某缸断火，漏气声消失，则表明该缸为故障所在缸，最后拆下加机油口盖，进行辅助听诊。此类故障多发生在新出厂或大修不久的柴油机，容易察觉。一旦发现，应及时修复。

活塞环声响故障的检修应遵循由表及里、由简单到复杂的顺序进行，根据现象分析故障原因确定诊断和排除方法。

（2）活塞环对口故障的诊断柴油机运转时，从排气管排出大量蓝白色的浓烟，并伴随一种“喝、喝”的声响，严重时在加机油口处倾听，还可听到较明显的“噗、噗”声。对于柴油机，可逐缸松开喷油器的高压油管，此时声响可减轻，但不能完全消失。柴油机熄火后，由喷油器安装孔向气缸内注入少量机油，再次起动柴油机，声音减轻或消失，但不久声音又重新出现。据此可准确地判断出活塞环对口故障。

（3）活塞环对口故障案例

故障现象：一辆搭载康明斯6BT5.9柴油机的货车，在维修拆检活塞连杆组件时发现，第1缸活塞气环完全对口，第2缸活塞气环开口间隙对口1/2。

故障诊断：活塞环在气缸内工作中由于振动而产生转动，这是正常现象。一般情况下，新的或刚大修不久的柴油机在安装活塞连杆组件时，只要使活塞环开口间隙按规定角度错开，就不会产生各道活塞环开口转到重叠在一起的情况。当气缸由于活塞偏磨或磨损过大而产生圆度和圆柱度误差时，才有可能使活塞环的各道开口间隙转到同一方向，直至圆度最大位置处为止。因为此时气缸呈椭圆形，活塞环开口外伸被阻止不转，造成各道环口逐渐重叠，使燃气下漏，机油上窜而排出。

除了上述原因外，当连杆扭曲变形、活塞与气缸装配间隙过大，以及活塞环的开口间隙和侧隙过大时，也可能造成漏气，使活塞环产生位移而形成对口。

故障检修：检查气缸内径的磨损情况，常用量缸表（又称内径百分表）进行。这种量缸表的测量精度是0.01mm。在检查时先将表放入气缸的上口，任何量缸表的刻度盘都是可以转动的，将刻度盘上的“0”转动至与指针对正，然后渐渐往下口推移。如果气缸已有磨损（磨损部位在气缸上口），此时表的指针必然向刻有“+”的符号方向移动（表示下口磨损程度少）。量缸表要一直推到气缸的最下端为止，如果此时指针的读数为20，则指出气缸的上下口之间相差已达0.20mm。

测量气缸内径时，如果发现上下直径相差甚大，即说明气缸有圆柱度误差出现。一般地说，气缸是否需进行镗缸，主要决定于气缸的圆柱度误差，如果气缸圆柱度误差大于0.35mm，应考虑进行镗缸或换用新的气缸套。

该车柴油机共有6缸，当每只气缸的磨损情况已超过规定限度，则应以磨损量最大的气缸为基准来决定重新配件的气缸所需要镗削的尺寸。

4.活塞环故障的修复

活塞环出现故障后，无论是粘连、断裂、极度磨损还是对口等，都必须拆缸检查才能最终确定活塞环的损坏程度。但是，如果柴油机的活塞环出现较为严重的故障，一般情况下，下列因素是共同存在的。

①柴油机的机油消耗量增加。

②柴油机排气冒蓝烟。

③柴油机动力有所下降。

④柴油机工作时回油异响。

⑤机油变质的时间加快。

根据上述现象和前面的分析，要判断活塞环故障并不是一件很难的事情。在确认了活塞环的故障之后，修复就是相对容易的事情了。因为除了活塞环对口因素导致的运行故障外，其他活塞环故障都必须更换活塞环并酌情更换活塞和气缸套等关联部件才能修复柴油机。如果活塞环仅仅是对口而没有磨损，则可以重新安装继续使用。

5.活塞环使用注意事项

在活塞环的检修过程中有时会多种故障并存，检修时应确保活塞环的开口间隙、侧隙和背隙、活塞环的漏光度都符合柴油机的技术要求，这样才能保证其稳定可靠的工作状态。因此，在实际更换活塞环时，应注意以下几点。

①安装时保持平整度。活塞环的各项效能，以气密性最为重要，气环如受到上下扭曲作用，将产生永久变形，致使在环槽中不能保持完全密封。因此安装时必须注意使活塞环平整，最好使用活塞环专用拆卸工具或专用锥用筒来装配。

②安装时的开口位置。活塞环开口在运转中会沿着环槽作圆周方向自由活动，而改变原来的位置（二冲程柴油机除外）。但在装配时，也不得草率地让各相邻的活塞环在一条直线上，而应相隔90°～120°。同时为了尽量避免发生起动后气缸压力降低和初期窜气的故障，其开口位置应避开活塞销孔方向和侧推力的方向（这是避免活塞环对口的有效方法之一）。组合油环安装时，注意将衬环开口避开活塞销孔方向20mm以上，且上下两只刮片衬环开口互相错开20～30mm，特别指出的是，为避免二冲程柴油机活塞环的开口在工作时被气缸扫气口和排气口刮断，活塞环槽中都装有定位销。如发现其定位销脱落又无条件修理或更换时，可在活塞环的开口处上下倒10mm左右长的圆角，可避免刮伤气口和防止活塞环折断。

③使用前禁止加工开口。活塞环是作为一个精密零件加工而制成，如果人为加工开口，环的曲线形状将会改变而造成漏光，而且容易使开口间隙增大，从而导致窜油，漏气和压力降低等，因此，应避免用手工加工开口。

④活塞环装到活塞上时，应注意环的安装顺序，要确保不能错位安装；环面有字母（如YL、Y、TOP等）的一侧朝向活塞顶部。注意，这一点很重要。

⑤活塞装入前的气缸正圆度的检测。任何高性能的活塞如果与它相配合的气缸精度不高，活塞环的性能当然也就难以发挥，因此在装配活塞及活塞环之前一定要测量气缸内径（行驶数千里的柴油机维修时更应如此），以检查气缸的磨损和变形程度。如不了解气缸有何变形而装上了活塞，就有可能引起配合副的异常磨损和烧蚀。

⑥活塞装入气缸的方法。当装上活塞环的活塞装入气缸时，应将活塞、活塞环、气缸全部涂敷柴油机机油，然后将活塞环充分闭合到气缸直径时再装配。如条件具备，可采用圆形卡箍（一般由铁皮制成）夹紧后装配。如果活塞环没有闭合到气缸直径，则活塞环、油环就将与气缸发生磕碰，严重时，活塞环的开口下端有可能损坏甚至折断，为了避免这种事故，在装配时应特别仔细而慎重。

⑦活塞环的保管存放。活塞环一般由合金铸铁材料精密加工制成。因其形状易于改变，故保管时应平放，应尽量避免不稳定的放置状态，并用油纸包装，注意防潮、防锈。

⑧在实际使用过程中，应注意使柴油机的机油温度和冷却液温度都保持在允许的范围内，避免温度不正常（过高或过低）导致活塞环的异常磨损和损坏。

⑨一般来说，活塞环的异常损坏都会造成活塞或气缸套不同程度的损坏，因此，在排除活塞环异常损坏故障时，应统一考虑活塞、气缸套等相关部件的修复和更换。

以上所述活塞环在使用过程中的一些注意事项，看上去微不足道，但如果违规操作，将会给柴油机的正常运行带来不良影响。

实践证明，只有充分理解活塞环的固有特性，才能更好地掌握正确的使用方法，以便充分发挥活塞环的工作效能，避免人为故障的发生。

快速诊断活塞环故障，判断活塞环对口故障的方法

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