桑塔納轎車活塞環早期磨損的原因分析的論文
桑塔納轎車活塞環早期磨損的原因分析的論文
活塞環是活塞組中的重要元件，工作環境惡劣，損壞形式主要是磨損。正常的磨損應能使用到發動機的大修期，如果磨損導致它的壽命大幅縮減，這種磨損就屬早期異常磨損簡稱早期磨損，早期磨損會使發動機動力性和經濟性下降，從而縮短髮動機大修期限。以上海桑塔納轎車為例，活塞環的使用壽命多則30萬公里，少則10 多萬km，同一型號的發動機活塞環壽命為什麼有這樣大的差別，原因何在? 筆者透過對徐州上海大眾4S 店的發動機維修記錄分析、部分客戶的調查及活塞環的檢測後發現，活塞環的材質選擇、製造質量、油的品質、使用和維護方法等是導致其早期磨損的主要原因，具體分析如下：
1 活塞環的材質選擇不當
桑塔納轎車發動機活塞環原為德國柯茨公司生產。目前，國產桑塔納轎車零部件均實現國產化， 活塞環質量與柯茨公司產品比較，存在一定的差距，因而不同程度的影響了活塞環的使用壽命。主要存在如下問題：
1.1 有的廠家將第一道環的材質由球墨鑄鐵改為鋼質環， 並經氮化處理，硬度提高了，耐磨性極好。但其徑向厚度由原來的3.45±0.10 變為3.00±0.10，由於鋼的彈性模量值大，球墨鑄鐵的彈性模量值小，為了達到同樣的彈力值迫使徑向厚度減小，裝入活塞環槽後，環的背隙增大了，背隙的增大使活塞環的背壓增大，加大了活塞環與氣缸壁的徑向壓力，加劇了活塞環的磨損。另一方面，活塞環在環槽中的側隙過大，容易使活塞環在環槽中產生顫動，造成活塞環的疲勞破壞。此外，這種活塞環一旦外圓周邊磨損， 將直接導致開口間隙和背隙的增大，背隙的增大必然會引起背壓的減小，活塞環的背壓減小使得活塞環的密封效能大幅度下降，甚至失效。
1.2 對於第二道環來說， 國內大多數廠家用普通低合金材料來頂替柯茨公司的磷化鑄鐵環，這種普通低合金材料一般為多元合金，石墨較細小，使環具有較高的強度和較高的彈性模量，雖使耐磨情況有所改善，但與柯茨公司的`產品相比仍有較大差距，所以二道環往往成為活塞環組的薄弱環節。
2 活塞環的製造質量下降
2.1 第一道環的鍍鉻質量不夠穩定，鍍鉻層不均勻且又薄(個別的鉻層厚度僅為0.04～0.06mm)，硬度值往往較低，明顯不耐磨。
2.2 柯茨公司的第一道環橢圓度為正圓， 其高點值在-0.3mm--0.2mm 範圍之內。國產的活塞環常為正橢圓，高點在0.05mm～0.85mm之間，很明顯國產活塞環的高點值高出柯茨公司許多。臺架試驗表明凡正橢圓值在上限者，一般容易在環的開口及其附近處出現不同程度的拉缸現象，這一點常是活塞環生產廠家所忽視或不易覺察的要害之外，從而影響活塞環的使用壽命。
2.3 鋼帶組合油環的情況相對較好些， 但由於國內材料及製造水平不一，差距也較大，也直接影響整個環組使用壽命。
3 不注重燃油、潤滑油的規格和品質
桑塔納轎車發動機對燃油和潤滑油的規格和型號有明確的要求，特別是桑塔納2000 豪華型電噴發動機要求更高， 但往往不為車主重視，一旦出現問題，對發動機的損害是很嚴重的。
3.1 桑塔納轎車發動機必須使用無鉛汽油。桑塔納轎車發動機的壓縮比高，低牌號、低質量的燃油容易產生髮動機爆燃和過熱，發動機長期過熱又會引起活塞頂和活塞環岸、排氣門燒蝕甚至穿透等嚴重故障，並且容易產生積炭，加劇活塞環的磨損。
3.2 桑塔納轎車發動機必須使用API 標號的SF 級或SG 級潤滑油或VW5000 改良潤滑油，不可使用其它型號潤滑油及劣質機油，不同牌號機油不可混合使用，並按規定定期更換潤滑油。新車或大修後的車輛，最初行駛走合期為1500km，行駛1500km 後，必須每7500km 定期更換潤滑油。加註潤滑油不能加得過多，否則，不僅增加曲軸轉動阻力，發動機功率下降，而且容易導致機油竄入燃燒室燒掉，造成排氣管冒藍煙，機油消耗量增加，同時使燃燒室積炭增多，引起活塞環與氣缸壁的快速磨損。
4 使用與維護方法不當
4.1 不注意“三濾”裝置的清潔工作
發動機的空氣濾清器、燃油濾清器和機油油濾清器的“三清”作業是必不可少的。在正常情況下，桑塔納轎車每行駛2000～3000km，空氣濾清器濾芯需要清除一次，在多塵的道路上，清除濾芯灰塵的週期要適當縮短，濾芯堵塞情況嚴重，要及時更換為合格的濾芯。“三濾”裝置的所有管路通道都必須保持密封狀態，稍許破損、洩漏，形同虛設，塵土都會侵入氣缸，加大活塞環與氣缸壁間的磨損。
4.2 私自改動發動機的通風裝置
桑塔納轎車發動機的曲軸通風裝置將來自曲軸箱的廢氣透過氣門室罩上的通氣孔引進空氣濾清器下的小孔中，絕大部分工況下的曲軸箱排放物全部回收進發動機氣缸。但車輛經行駛一定里程之後，通風管會因油汙而堵塞，特別是PVC 通風閥極易堵塞，不少修理工和駕駛員把這一通管從空濾器下的小口上拔下， 直接通到發動機外側，排到大氣之中，不僅造成環境汙染，同時，空氣中的灰塵從空濾器的小孔處長驅直入，導致活塞環和氣缸壁的快速磨損。
4.3 不重視發動機的初期磨合，造成活塞環的異常磨損
現代汽車的初期磨合十分重要，發動機透過初期磨合，活塞和氣缸臂的粗糙度會發生變化，磨合後，活塞環-氣缸壁這一摩擦副相對均稱、平衡，從而改善摩擦副表面間的接觸質量，使其潤滑油膜易於形成，並且提高油膜的承載能力，達到良好的潤滑狀態，使其獲得最佳的摩擦匹配。所以車輛應根據磨合期的潤滑及要求，嚴格執行磨合期的規定，限速減載，避免猛踩加速踏板和突發載荷。
4.4 走合期過後的長時間高速運轉
桑塔納發動機最高轉速允許高達6300r/min， 但其最佳轉速應在3500r/min～4000r/min 左右，走合期過後，若發動機長時間處於高速運轉狀態，則熱負荷嚴重，極易引起高溫下活塞環和氣缸壁之前的油膜建立，導致潤滑質量下降。
4.5 冷車起動頻繁或使發動機處於長時間的怠速運轉狀態
冷車起動時，機油的溫度低，粘度大，潤滑效能差。另一方面，發動機溫度較低時，燃料霧化不良，液態的燃料會稀釋潤滑油，破壞潤滑油在汽缸壁活塞環之間形成的保護膜，影響潤滑效果，加劇活塞環和氣缸壁之間的磨損，也會促使機油的老化變質。
4.6 操作方法不當
發動機的溫度在未到正常溫度之前就全速行駛或強行超車，在行駛中高擋低車速或低擋高車速執行。發動機在達到正常工作溫度之前，潤滑油的潤滑效能未能達到最佳，此時發動機大負荷執行，氣缸和氣缸壁之間因潤滑不良而加速磨損。在行駛途中，高擋位低車速執行，發動機輸出扭矩大，要求曲和活塞等運動件的速度要低，但此時變速箱處於高擋位，運動件的速度較高必然會導至活塞、曲軸之間的衝擊嚴重，使得活塞環與缸臂之間的側向力加大，加劇磨損;低擋位高車速行駛時，因擋位低，發動機只高速運轉，功率損失大，油耗高，積炭嚴重，加劇活塞環與缸壁之音磨損。
活塞環的早期磨損嚴重影響發動機的動力性和經濟性，作為使用者一定要養成良好的用車習慣，掌握合理地使用、維護和保養方法，特別是出車前的燃油、機油及冷卻水液麵的檢查，正常後，方可起動發動機，對桑塔納轎車而言，在寒冷季節要讓發動機怠速運轉約30s 後，使潤滑油到達各摩擦副的潤滑部位後，方可平穩起步，儘量減少超短程和短程用車，這些也是減少活塞環早期磨損的重要措施。