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影响气缸盖垫片密封性能的原因分析
发布时间:2015-3-9  【关闭窗口】

  影响气缸盖密封质量的原因分析
  气缸盖密封性能的好坏,直接影响发动机的技术状况,严重时,发动机的功率急剧下降,甚至无法工作。如当气缸垫烧损后,发动机的气缸压缩力不足,其转速明显下降,并伴有排气管冒烟(白烟),水箱中有气泡产生(且冷却水消耗过快),水面上积有机油泡沫等现象。许多机手不知道气缸垫片损坏的原因,只知道更换新的气缸垫片,结果气缸垫片连续烧损。更换发动机气缸垫片是一项慎之又慎的工作。对于维修技术人员来说,也是一项难度很大的工作。如果不按要求使用气缸垫片、或不按照正确的操作方法装配气缸垫片或装配前不做出正确的检查并找出其损坏的原因,所做密封的效果也肯定不会理想。本文分析了影响气缸盖密封质量的原因及应采取的一些措施。
  一、气缸垫片的使用与安装不正确
  气缸垫片是装在发动机气缸体和气缸盖之间,它的作用是保证燃烧室的密封,防止燃气、冷却水和润滑油蹿漏。所以,气缸垫片的使用与安装不合乎要求,就直接影响气缸盖的密封可靠性和气缸垫使用寿命。
  为了保证密封质量,选用的气缸垫片必须与原气缸所配的规格和厚度相同,表面应平整,包边贴合牢固,并且没有划痕、凹陷、折邹以及锈污等现象。否则,就会影响气缸盖的密封质量。
  在更换气缸垫片时,应在冷机时进行,气缸盖有正反面之分,正面比较光滑,反面比较粗糙,装配时应注意。由于气缸垫片缸口卷边一面(反面)有凸出量,对与它接触的平面会造成压痕变形。因此,安装时卷边的一面(反面)应朝向易修整的接触面或硬表面(一般气缸盖与气缸体均为铸铁时,卷边(反面)应朝向气缸盖;若气缸盖为铝合金,缸体为铸铁,卷边(反面)应朝向气缸体。),且定位孔应对准气缸体的定位销。对一些高强化、大功率增压型进口柴油机,所使用的纯金属气缸垫片,安装时有记号(如TOP或UP)一面应朝向气缸盖(不得用普通缸垫代替)。且缸口、油道口及水道处的弹性凸筋必须完好。
  另外,对重新使用的气缸垫片,因弹性降低以及变形等影响,其密封性能和使用性能将受到影响。所以,一般情况下,气缸垫片不要重复使用。若要重复使用旧的气缸垫片时,在装配前可放在废机油中加热到100℃煮0.5H左右。这样可有效地使气缸垫片内石棉膨胀,恢复其弹性性能,提高密封性和使用可靠性。
  二、气缸盖的轻微跳动
  气缸盖的轻微跳动是在压缩和燃烧压力的作用下,气缸盖试图从缸体上分离所造成的结果。这些压力拉长了气缸盖连接螺栓,因此导致气缸盖相对与缸体有一个轻微的跳动。这种轻微的跳动就会使气缸盖密封垫片发生放松和压紧的过程,从而加快了气缸盖密封垫片的损坏,影响其密封性能。在正常的情况下,这种轻微的跳动是非常微小的,几乎等于零。那么,在正常情况下,它对气缸密封性能的影响也是非常微小的,几乎等于零。但是,在非正常的情况下,这种跳动对气缸的密封性能的影响就显得非常明显了。
  如果气缸盖连接螺栓没有拧紧到规定的扭矩数值,那么由这种轻微跳动而引起的气缸垫磨损就会发生得更快、更严重。若连接螺栓过松,就会导致气缸盖相对与缸体的跳动量增加。如果连接螺栓被拧的过紧,那么就会造成连接螺栓的受力超过它的屈服强度极限,从而导致连接螺栓的拉长超过它的设计容限值,这样也会造成气缸盖的跳动量增加,加速气缸盖密封垫的磨损。使用正确的扭矩规定值,且按照正确的次序拧紧连接螺栓,就可以使气缸盖相对与缸体的跳动降低到最小,从而保证气缸盖的密封质量。
  三、气缸盖或缸体平面度过大
  翘曲和扭曲是气缸盖常常出现的问题,也是造成气缸垫片屡烧的主要原因。特别是铝合金气缸盖表现得更为突出,这是因为铝合金材料具有很高的热传导效率,同时气缸盖与气缸体相比,又显得比较小和薄,那么铝合金气缸盖的温度上升得快。当气缸盖变形时,它与缸体平面接合就会不严实,那么,气缸的密封质量就下降,造成漏气而烧坏气缸垫片,从而进一步使气缸的密封质量恶化。如果气缸盖出现严重的翘曲变形的话,就必须将其更换掉。
  在发动机大修或更换气缸垫片时,均应对气缸盖和缸体的接合面仔细进行检查。其一般标准要求为:对于整体式气缸盖,在气缸盖横向全长与纵向长度为300MM范围内平面度≯0.1MM;对于分开式气缸盖,在气缸盖横向全长与纵向全长范围内平面度≯0.15MM。气缸体在其横向全长与纵向长度小于600MM的范围内,其平面度≯0.05MM;气缸体在其横向全长与纵向长度大于600MM的范围内,其平面度≯0.10MM。对于气缸盖及缸体平面度超出要求的,应进行修整以达到技术要求。
  四、气缸表面冷却不均匀
  气缸表面不均匀冷却会形成局部热点。局部热点会导致气缸盖或气缸体上小区域的金属产生过度膨胀,这种膨胀会使气缸盖密封垫片遭到挤压并损坏。由于气缸垫片的损坏导致泄露和腐蚀的产生,并最终被烧穿。
  如果在还没有找到产生局部热点的原因的时候,就更换了气缸垫片,这将是无济于事的,因为更换的气缸垫片最后还是会被烧坏的。局部热点还会导致气缸盖本身产生额外的内应力,其结果使气缸盖出现裂纹。如果工作温度超过了正常的温度,局部热点还将产生不可思议的严重的负面影响。任何过热情况都会导致气缸体铸铁件产生永久性的扭曲变形。
  由于局部热点产生的过度挤压,会使密封垫片上受损坏的部位显著地变薄。变薄的程度可以通过下述测量方法进行验证:用测微计测量失效密封垫片受损坏部位的厚度,然后把测出来数据与密封垫片上其它部位的数据进行比较。
  如果通过你的检查发现在密封垫片上有被挤压的迹象,这时,就应该进一步检查气缸盖和气缸体的相应表面,检查在其相应表面是否有表面损伤。用直尺和塞尺测量气缸盖和气缸体各表面的平面度,如果任何一个表面受到损伤或出现不平现象,在安装密封垫片时,必须重新修复这些表面,以保证良好的密封性。
  五、由冷却液中的添加剂相关的问题
  当冷却液中加入冷却剂时,就有可能会产生气泡。冷却系统中的气泡会导致气缸盖密封垫片失效。当冷却系中有气泡时,冷却液便不能在系统中进行正常的循环,因此发动机就得不到均匀的冷却,就会出现局部热点,使气缸垫片损坏,导致密封不良。所以,为了能够实现发动机的均匀冷却,加入冷却剂时,必须把空气排出发动机。
  有时,冷却剂可能会对双金属材料的发动机气缸盖密封垫片产生一些问题。例如将防腐剂加进到冷却剂中,可以来保护各种不同的金属。但在双金属材料发动机中,这种添加剂最后会形成铝酸盐,而铝酸盐则会附着在散热器管的内壁,这就会降低冷却系统的冷却效果,还可能导致密封垫片失效。在这种情况下,就需要对管路进行完全彻底的清洗。在更严重的情况下,如管路发生堵塞时,唯一的办法就是更换散热器了。在散热器刚出现问题时,就更换散热器,要比在发动机受损后,在检查或更换气缸盖的密封垫片的时候再更换散热器,通常要经济和简单的多。
  有的机手在冬季使用防冻液,夏季时改用水,认为这样经济实惠。其实这样做后患无穷,因为水中的矿物质易产生水垢而粘浮在水套、散热器和水温传感器,使发动机温度控制失准而导致过热,甚至引起发动机气缸垫冲坏、气缸盖翘曲变形、拉缸和烧瓦等故障。因此,在夏季也应使用防冻液。
  六、柴油机维修、装配质量差
  发动机的维修及装配质量差,是导致发动机气缸盖密封质量的主要原因,也是造成气缸垫片烧损的主要因素。为此,在修配发动机时,要严格按照有关要求去做。要正确拆装气缸盖。气缸盖拆装是否正确,是延长气缸垫的使用寿命和防止气缸盖变形的重要保证。
  在拆装气缸盖时,应在冷机状态下进行,严禁在热机状态下拆卸,以防气缸盖出现翘曲变形。拆卸时应从两边向中间对称分多次逐渐松开。若气缸盖与气缸体结合牢固取下困难时,严禁用金属物敲击或用尖锐硬器物嵌入缝口硬撬(有效的方法是用启动机带动曲轴旋转或摇转曲轴旋转,靠气缸内产生的高压气体将其顶开),以防划伤缸体与气缸盖的接合面或损伤气缸垫。
  在装配气缸盖时,首先要清除气缸盖与气缸的接合表面及气缸体螺栓孔内的油污、炭粒、铁锈和其它杂质,并用高压气体吹干净。以免产生螺栓对缸盖的压紧力不足。在紧固气缸盖螺栓时,应分3—4次由中间向两边对称拧紧,最后一次要达到规定的扭力矩,且误差≯2%,对于铸铁气缸盖在热机温度达到80℃后,应按规定力矩再重新拧紧连接螺栓。而对于双金属材料发动机,就应该在发动机冷却以后,再进行这样的重新拧紧操作。
  七、选用不适当的燃油
  由于不同结构类型的柴油发动机,对柴油的十六烷值有不同的要求。如果选用的燃油不合乎要求,不仅会造成经济性和动力性下降,而且还会引起柴油发动机大量的积炭或不正常的燃烧,导致机体局部温度过高,造成气缸垫及机体的烧蚀,使气缸盖的密封性能下降。所以,柴油发动机的柴油十六烷值的选用必须符合使用规定要求。
  八、柴油机使用方法不当
  有一些机手因怕发动机熄火,故在启动发动机时,总是连续猛轰油门,或当发动机一启动时就让发动机高速运转,以此来维持发动机的工作状态;在车辆行驶过程中,经常脱档熄火滑行,而后挂档强制启动发动机。在这样情况下工作的发动机不仅增加了发动机的磨损,而且使气缸内的压力急剧上升,极易冲坏气缸垫片,导致密封性能下降。另外,发动机经常超负荷地工作(或点火过早),长时间爆震燃烧,造成气缸内的局部压力和温度过高,此时也损坏气缸垫片,使其密封性能下降。
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