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桑塔納轎車活塞環(huán)早期磨損的原因分析的論文
活塞環(huán)是活塞組中的重要組件，工作環(huán)境惡劣，損壞形式主要是磨損。正常的磨損應(yīng)能使用到發(fā)動機的大修期，如果磨損導(dǎo)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(fā)動機動力性和經(jīng)濟性下降，從而縮短發(fā)動機大修期限。以上海桑塔納轎車為例，活塞環(huán)的使用壽命多則30萬公里，少則10 多萬km，同一型號的發(fā)動機活塞環(huán)壽命為什么有這樣大的差別，原因何在? 筆者通過對徐州上海大眾4S 店的發(fā)動機維修記錄分析、部分客戶的調(diào)查及活塞環(huán)的檢測后發(fā)現(xiàn)，活塞環(huán)的材質(zhì)選擇、制造質(zhì)量、油的品質(zhì)、使用和維護方法等是導(dǎo)致其早期磨損的主要原因，具體分析如下：
1 活塞環(huán)的材質(zhì)選擇不當
桑塔納轎車發(fā)動機活塞環(huán)原為德國柯茨公司生產(chǎn)。目前，國產(chǎn)桑塔納轎車零部件均實現(xiàn)國產(chǎn)化， 活塞環(huán)質(zhì)量與柯茨公司產(chǎn)品比較，存在一定的差距，因而不同程度的影響了活塞環(huán)的使用壽命。主要存在如下問題：
1.1 有的廠家將第一道環(huán)的材質(zhì)由球墨鑄鐵改為鋼質(zhì)環(huán)， 并經(jīng)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?yōu)?.00±0.10，由于鋼的彈性模量值大，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(huán)槽后，環(huán)的背隙增大了，背隙的增大使活塞環(huán)的背壓增大，加大了活塞環(huán)與氣缸壁的徑向壓力，加劇了活塞環(huán)的磨損。另一方面，活塞環(huán)在環(huán)槽中的側(cè)隙過大，容易使活塞環(huán)在環(huán)槽中產(chǎn)生顫動，造成活塞環(huán)的疲勞破壞。此外，這種活塞環(huán)一旦外圓周邊磨損， 將直接導(dǎo)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(huán)的背壓減小使得活塞環(huán)的密封性能大幅度下降，甚至失效。
1.2 對于第二道環(huán)來說， 國內(nèi)大多數(shù)廠家用普通低合金材料來頂替柯茨公司的磷化鑄鐵環(huán)，這種普通低合金材料一般為多元合金，石墨較細小，使環(huán)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(chǎn)品相比仍有較大差距，所以二道環(huán)往往成為活塞環(huán)組的薄弱環(huán)節(jié)。
2 活塞環(huán)的制造質(zhì)量下降
2.1 第一道環(huán)的鍍鉻質(zhì)量不夠穩(wěn)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(huán)橢圓度為正圓， 其高點值在-0.3mm--0.2mm 范圍之內(nèi)。國產(chǎn)的活塞環(huán)常為正橢圓，高點在0.05mm～0.85mm之間，很明顯國產(chǎn)活塞環(huán)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(huán)的開口及其附近處出現(xiàn)不同程度的拉缸現(xiàn)象，這一點常是活塞環(huán)生產(chǎn)廠家所忽視或不易覺察的要害之外，從而影響活塞環(huán)的使用壽命。
2.3 鋼帶組合油環(huán)的情況相對較好些， 但由于國內(nèi)材料及制造水平不一，差距也較大，也直接影響整個環(huán)組使用壽命。
3 不注重燃油、潤滑油的規(guī)格和品質(zhì)
桑塔納轎車發(fā)動機對燃油和潤滑油的規(guī)格和型號有明確的要求，特別是桑塔納2000 豪華型電噴發(fā)動機要求更高， 但往往不為車主重視，一旦出現(xiàn)問題，對發(fā)動機的損害是很嚴重的。
3.1 桑塔納轎車發(fā)動機必須使用無鉛汽油。桑塔納轎車發(fā)動機的壓縮比高，低牌號、低質(zhì)量的燃油容易產(chǎn)生發(fā)動機爆燃和過熱，發(fā)動機長期過熱又會引起活塞頂和活塞環(huán)岸、排氣門燒蝕甚至穿透等嚴重故障，并且容易產(chǎn)生積炭，加劇活塞環(huán)的磨損。
3.2 桑塔納轎車發(fā)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(zhì)機油，不同牌號機油不可混合使用，并按規(guī)定定期更換潤滑油。新車或大修后的車輛，最初行駛走合期為1500km，行駛1500km 后，必須每7500km 定期更換潤滑油。加注潤滑油不能加得過多，否則，不僅增加曲軸轉(zhuǎn)動阻力，發(fā)動機功率下降，而且容易導(dǎo)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(huán)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(fā)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(yè)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，清除濾芯灰塵的周期要適當縮短，濾芯堵塞情況嚴重，要及時更換為合格的濾芯�！叭秊V”裝置的所有管路通道都必須保持密封狀態(tài)，稍許破損、泄漏，形同虛設(shè)，塵土都會侵入氣缸，加大活塞環(huán)與氣缸壁間的磨損。
4.2 私自改動發(fā)動機的通風(fēng)裝置
桑塔納轎車發(fā)動機的曲軸通風(fēng)裝置將來自曲軸箱的廢氣通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(fā)動機氣缸。但車輛經(jīng)行駛一定里程之后，通風(fēng)管會因油污而堵塞，特別是PVC 通風(fēng)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(fā)動機外側(cè)，排到大氣之中，不僅造成環(huán)境污染，同時，空氣中的灰塵從空濾器的小孔處長驅(qū)直入，導(dǎo)致活塞環(huán)和氣缸壁的快速磨損。
4.3 不重視發(fā)動機的初期磨合，造成活塞環(huán)的異常磨損
現(xiàn)代汽車的初期磨合十分重要，發(fā)動機通過初期磨合，活塞和氣缸臂的粗糙度會發(fā)生變化，磨合后，活塞環(huán)-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(zhì)量，使其潤滑油膜易于形成，并且提高油膜的承載能力，達到良好的潤滑狀態(tài)，使其獲得最佳的摩擦匹配。所以車輛應(yīng)根據(jù)磨合期的潤滑及要求，嚴格執(zhí)行磨合期的規(guī)定，限速減載，避免猛踩加速踏板和突發(fā)載荷。
4.4 走合期過后的長時間高速運轉(zhuǎn)
桑塔納發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速允許高達6300r/min， 但其最佳轉(zhuǎn)速應(yīng)在3500r/min～4000r/min 左右，走合期過后，若發(fā)動機長時間處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則熱負荷嚴重，極易引起高溫下活塞環(huán)和氣缸壁之前的油膜建立，導(dǎo)致潤滑質(zhì)量下降。
4.5 冷車起動頻繁或使發(fā)動機處于長時間的怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)
冷車起動時，機油的溫度低，粘度大，潤滑性能差。另一方面，發(fā)動機溫度較低時，燃料霧化不良，液態(tài)的燃料會稀釋潤滑油，破壞潤滑油在汽缸壁活塞環(huán)之間形成的保護膜，影響潤滑效果，加劇活塞環(huán)和氣缸壁之間的磨損，也會促使機油的老化變質(zhì)。
4.6 操作方法不當
發(fā)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運行。發(fā)動機在達到正常工作溫度之前，潤滑油的潤滑性能未能達到最佳，此時發(fā)動機大負荷運行，氣缸和氣缸壁之間因潤滑不良而加速磨損。在行駛途中，高擋位低車速運行，發(fā)動機輸出扭矩大，要求曲和活塞等運動件的速度要低，但此時變速箱處于高擋位，運動件的速度較高必然會導(dǎo)至活塞、曲軸之間的沖擊嚴重，使得活塞環(huán)與缸臂之間的側(cè)向力加大，加劇磨損;低擋位高車速行駛時，因擋位低，發(fā)動機只高速運轉(zhuǎn)，功率損失大，油耗高，積炭嚴重，加劇活塞環(huán)與缸壁之音磨損。
活塞環(huán)的早期磨損嚴重影響發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，作為使用者一定要養(yǎng)成良好的用車習(xí)慣，掌握合理地使用、維護和保養(yǎng)方法，特別是出車前的燃油、機油及冷卻水液面的檢查，正常后，方可起動發(fā)動機，對桑塔納轎車而言，在寒冷季節(jié)要讓發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)約30s 后，使?jié)櫥偷竭_各摩擦副的潤滑部位后，方可平穩(wěn)起步，盡量減少超短程和短程用車，這些也是減少活塞環(huán)早期磨損的重要措施。
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