活塞故障现象及原因分析
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故障现象及原因分析
一、活塞头部损伤
1．1 顶 面 烧 蚀
故 障 现 象 及分 析 ：表 面均呈梨皮或形成空穴 开 裂 。膨 胀 严 重 时 ，可 捣坏活塞、缸套、缸体 等机件。
（1） 由于提前角变 化和爆震等产生的不正 常燃烧而引起的顶面烧 成小凹坑或环岸边烧蚀 程 蜂 窝 状 ；如 图 一a
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（3）曲轴磨损后轴瓦与轴颈、活塞销 与销座及连秆行程发生变化与气门惯 性相撞； （4）凸轮轴与轴套之间的间隙过大， 使其相对位置被曲轴正时齿轮推高， 从而增大了气门向下移动的距离；
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二、 环 岸 和 环 槽 的 损 伤 2．1 环 粘 着 故障现象分析：活塞环嵌在活塞环槽内与 活 塞 粘 在 一 起 ；环 岸 、 头 部 有 拉 痕 。 （１） 由 于 不 正 常 的 燃 烧 造 成 环 糟 的 积 炭 增 多，从而造成活塞环与环槽粘着； （２） 活 塞 环 槽 倒 角 过 小 或 没 有 倒 角 而 引 起 活 塞环与环槽粘着； （３） 活 塞 顶 面 持 续 受 到 撞 击 或 烧 机 油 而 引 起 活塞环卡死。 （4） 头 部 高 温 烧 熔 变 形 头 部 配 合 间 隙 过 小 造 成 粘 缸 ，经 过 往 复 运 动 ，严 重 时 局 部 头 部 还 会 拉断或掉块； （5） 由 于 燃 油 内 胶 质 严 重 和 气 缸 长 期 未 清 除 积 炭 ， 使 积 炭 掉入气 缸 与 活 塞 组 磨 擦 面 ， 造 成 拉缸现象。
（ 3） 燃 油 系 统 （ 混 合气）不正常燃烧或频 繁启动引起活塞顶面的 温度梯度增大，造成活 塞顶面的热裂；
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（ 4） 活 塞 顶 面 存 在 铸造缺陷使应力集中或 活塞材质不合格，导致 高温强度降低；
（ 5 ）如 果 燃 料 中 含 有硫、钒等元素，则会 引起高温腐蚀，从而加 速裂纹的发展。
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（4） 装 配 间 隙 不 合 理 、气 缸 套 磨 损 出 台阶时损伤，使活塞正常的运动受阻， 第一环碰撞， 造成活塞环岸疲劳断裂； （5） 环 槽 底 存 在 加 工尖 角 或 环 有 尖 角 而 引 起 应 力 集 中 ，环 岸 疲 劳 断 裂 ，一 般 会出现批量事故。
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2.3 环 槽 早 期 磨 损 故障现象及分析 ： 环槽变宽，环磨损严重或环槽平面出现台 阶 造 成 功 率 低 、 耗 机 油 、窜油、窜气。 （ 1 ） 活 塞 环 与 环 槽 之 间 润 滑 不 良 ，发 生 金 属接触， 粘着磨损； （2）环槽表面粗糙度差、硬度低、耐磨性 差，从而引起环槽磨损； （ 3 ）装 配 间 隙 不 对 ， 活 塞 环 在 运 动 中 发 生 颤振； （ 4 ）积 炭 过 多， 环 槽 内 有 磨 粒 ， 形 成 环 槽 下侧面磨损； （ 5 ）“三滤”不清洁 ，引 起异常早期磨损损坏。
造成疲劳开裂；
（3） 活 塞 拉 、抱
缸迹象或超负荷运
行，使活塞销孔承
受的压力过大，易
造成活塞销孔疲劳
开裂；
（4） 活 塞 销 断 裂
导致销孔处产生划
伤 及 裂 纹 ，甚 至 打
坏活塞。
（5） 润Biblioteka Baidu滑 不 良 ，
销 孔 磨 损 异 常 ，烧
蚀拉伤等会引起活
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3．2 挡 圈 槽 磨 损 ， 外 侧 开 裂 故障现象及分析 ：卡簧槽变宽，外侧出现 裂纹或脱落。 （1） 活 塞 销 弯 曲 量 变 大 ， 活 塞 销 端 部 的 推 力 反 复 作 用 于 卡 簧 ， 使 卡 簧 槽 磨 损 ，槽 外 侧 损 坏； （2） 活 塞 销 挡 圈 损 坏 烧 伤 等 其 它 原 因 事 故； （3）因 活 塞 销 装 配 不 当 ， 使 活 塞 的 一 侧 挡 圈 或槽受到撞击力，易造成挡圈槽外侧掉边或 产生隐形裂纹； （4）连 杆 弯 曲 作 用 在 活 塞 销 方 向 的 推 力 使 挡 圈向槽外推进，造成档圈槽磨损。
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三、销孔的损伤 3．1 销 孔 开 裂 故障现象及分析： 销孔纵向或横向出现 裂纹或开裂。 （ １ ）由 于 活 塞 销 刚 性不足而引起受力变 形使活塞销孔产生应 力集中，造成活塞销 孔开裂。
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（2）活 塞 销 配 合 间
隙（过大）超过限
值 ， 使 活 塞 销 孔与
销座发生持续撞击，
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2．2 环 岸 断 裂 故 障 现 象 分 析： 活塞第一或第二环 岸局部断裂。 （ 1）活 塞 环 断 裂 或粘着后 环开口端 发生上下震颤而引 起环岸断裂
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（ 2 ）活 塞 持 续 受到撞击或发动 机 超 负 荷 运 行 、出 现爆震，造成环 岸 疲 劳 断 裂 、熔 损。
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（3）活塞环槽或 环严重磨损间隙超 出 限 值 ，产 生 剧 烈 的碰撞或 颤振，从 而造成活塞环岸的 疲劳断裂。
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1．3 顶 部 碰 撞
故障现象及分析 ：活塞 顶面、气门或缸盖有撞击痕 迹。
（1）气门导管和气门杆 部 周 围 积 炭 使 气 门 粘 着 ，气 门 杆 松 脱 造 成气 门 座 下 移 与 活塞顶面碰撞；
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( 2 )调 整 不 当 、正 时 齿 轮安装有误，配气相位 调整不好，当活塞达到 上止点时，气门未及时 关闭或排气门过早地打 开，造成活塞顶碰撞。
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（2）发动 机长期在 大负荷下 工作，使 机温升高， 活塞热量 不能及时 排 出 ；顶 岸 出现蚀点 及顶岸至 环区域出 现熔蚀 ； 如 图 一b
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（ 3 ）喷 油 嘴 工 作 异 常 ， 燃 油 雾 化 不 良 、滴 油 或 二 次 喷 射 后 燃 引 起头 部 烧蚀缺损；
（4 ）活塞材料的化 学成份或金相组织不合
格。
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1．2 顶 面 开 裂
故 障 现 象 及 分 析： 顶 面 出现裂纹, 燃烧室底部 发生穿孔。
（ 1 ）喷 油 器 工 作 异 常 发动机超负荷运转或爆 震所产生的非稳定热应 力造成活塞顶面温度梯 度 过 大 疲 劳 开 裂 ，严 重 时燃烧室底部发生穿
孔；
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（ 2） 涡 流 式 柴 油 机 活塞由于涡流喷出的火 焰冲向活塞顶面而产生 裂纹；直喷式柴油机活 塞在燃烧室凹腔的边缘 处开裂；
一、活塞头部损伤
1．1 顶 面 烧 蚀
故 障 现 象 及分 析 ：表 面均呈梨皮或形成空穴 开 裂 。膨 胀 严 重 时 ，可 捣坏活塞、缸套、缸体 等机件。
（1） 由于提前角变 化和爆震等产生的不正 常燃烧而引起的顶面烧 成小凹坑或环岸边烧蚀 程 蜂 窝 状 ；如 图 一a
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（3）曲轴磨损后轴瓦与轴颈、活塞销 与销座及连秆行程发生变化与气门惯 性相撞； （4）凸轮轴与轴套之间的间隙过大， 使其相对位置被曲轴正时齿轮推高， 从而增大了气门向下移动的距离；
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二、 环 岸 和 环 槽 的 损 伤 2．1 环 粘 着 故障现象分析：活塞环嵌在活塞环槽内与 活 塞 粘 在 一 起 ；环 岸 、 头 部 有 拉 痕 。 （１） 由 于 不 正 常 的 燃 烧 造 成 环 糟 的 积 炭 增 多，从而造成活塞环与环槽粘着； （２） 活 塞 环 槽 倒 角 过 小 或 没 有 倒 角 而 引 起 活 塞环与环槽粘着； （３） 活 塞 顶 面 持 续 受 到 撞 击 或 烧 机 油 而 引 起 活塞环卡死。 （4） 头 部 高 温 烧 熔 变 形 头 部 配 合 间 隙 过 小 造 成 粘 缸 ，经 过 往 复 运 动 ，严 重 时 局 部 头 部 还 会 拉断或掉块； （5） 由 于 燃 油 内 胶 质 严 重 和 气 缸 长 期 未 清 除 积 炭 ， 使 积 炭 掉入气 缸 与 活 塞 组 磨 擦 面 ， 造 成 拉缸现象。
（ 3） 燃 油 系 统 （ 混 合气）不正常燃烧或频 繁启动引起活塞顶面的 温度梯度增大，造成活 塞顶面的热裂；
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（ 4） 活 塞 顶 面 存 在 铸造缺陷使应力集中或 活塞材质不合格，导致 高温强度降低；
（ 5 ）如 果 燃 料 中 含 有硫、钒等元素，则会 引起高温腐蚀，从而加 速裂纹的发展。
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（4） 装 配 间 隙 不 合 理 、气 缸 套 磨 损 出 台阶时损伤，使活塞正常的运动受阻， 第一环碰撞， 造成活塞环岸疲劳断裂； （5） 环 槽 底 存 在 加 工尖 角 或 环 有 尖 角 而 引 起 应 力 集 中 ，环 岸 疲 劳 断 裂 ，一 般 会出现批量事故。
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2.3 环 槽 早 期 磨 损 故障现象及分析 ： 环槽变宽，环磨损严重或环槽平面出现台 阶 造 成 功 率 低 、 耗 机 油 、窜油、窜气。 （ 1 ） 活 塞 环 与 环 槽 之 间 润 滑 不 良 ，发 生 金 属接触， 粘着磨损； （2）环槽表面粗糙度差、硬度低、耐磨性 差，从而引起环槽磨损； （ 3 ）装 配 间 隙 不 对 ， 活 塞 环 在 运 动 中 发 生 颤振； （ 4 ）积 炭 过 多， 环 槽 内 有 磨 粒 ， 形 成 环 槽 下侧面磨损； （ 5 ）“三滤”不清洁 ，引 起异常早期磨损损坏。
造成疲劳开裂；
（3） 活 塞 拉 、抱
缸迹象或超负荷运
行，使活塞销孔承
受的压力过大，易
造成活塞销孔疲劳
开裂；
（4） 活 塞 销 断 裂
导致销孔处产生划
伤 及 裂 纹 ，甚 至 打
坏活塞。
（5） 润Biblioteka Baidu滑 不 良 ，
销 孔 磨 损 异 常 ，烧
蚀拉伤等会引起活
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3．2 挡 圈 槽 磨 损 ， 外 侧 开 裂 故障现象及分析 ：卡簧槽变宽，外侧出现 裂纹或脱落。 （1） 活 塞 销 弯 曲 量 变 大 ， 活 塞 销 端 部 的 推 力 反 复 作 用 于 卡 簧 ， 使 卡 簧 槽 磨 损 ，槽 外 侧 损 坏； （2） 活 塞 销 挡 圈 损 坏 烧 伤 等 其 它 原 因 事 故； （3）因 活 塞 销 装 配 不 当 ， 使 活 塞 的 一 侧 挡 圈 或槽受到撞击力，易造成挡圈槽外侧掉边或 产生隐形裂纹； （4）连 杆 弯 曲 作 用 在 活 塞 销 方 向 的 推 力 使 挡 圈向槽外推进，造成档圈槽磨损。
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三、销孔的损伤 3．1 销 孔 开 裂 故障现象及分析： 销孔纵向或横向出现 裂纹或开裂。 （ １ ）由 于 活 塞 销 刚 性不足而引起受力变 形使活塞销孔产生应 力集中，造成活塞销 孔开裂。
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（2）活 塞 销 配 合 间
隙（过大）超过限
值 ， 使 活 塞 销 孔与
销座发生持续撞击，
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2．2 环 岸 断 裂 故 障 现 象 分 析： 活塞第一或第二环 岸局部断裂。 （ 1）活 塞 环 断 裂 或粘着后 环开口端 发生上下震颤而引 起环岸断裂
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（ 2 ）活 塞 持 续 受到撞击或发动 机 超 负 荷 运 行 、出 现爆震，造成环 岸 疲 劳 断 裂 、熔 损。
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（3）活塞环槽或 环严重磨损间隙超 出 限 值 ，产 生 剧 烈 的碰撞或 颤振，从 而造成活塞环岸的 疲劳断裂。
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1．3 顶 部 碰 撞
故障现象及分析 ：活塞 顶面、气门或缸盖有撞击痕 迹。
（1）气门导管和气门杆 部 周 围 积 炭 使 气 门 粘 着 ，气 门 杆 松 脱 造 成气 门 座 下 移 与 活塞顶面碰撞；
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( 2 )调 整 不 当 、正 时 齿 轮安装有误，配气相位 调整不好，当活塞达到 上止点时，气门未及时 关闭或排气门过早地打 开，造成活塞顶碰撞。
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（2）发动 机长期在 大负荷下 工作，使 机温升高， 活塞热量 不能及时 排 出 ；顶 岸 出现蚀点 及顶岸至 环区域出 现熔蚀 ； 如 图 一b
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（ 3 ）喷 油 嘴 工 作 异 常 ， 燃 油 雾 化 不 良 、滴 油 或 二 次 喷 射 后 燃 引 起头 部 烧蚀缺损；
（4 ）活塞材料的化 学成份或金相组织不合
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1．2 顶 面 开 裂
故 障 现 象 及 分 析： 顶 面 出现裂纹, 燃烧室底部 发生穿孔。
（ 1 ）喷 油 器 工 作 异 常 发动机超负荷运转或爆 震所产生的非稳定热应 力造成活塞顶面温度梯 度 过 大 疲 劳 开 裂 ，严 重 时燃烧室底部发生穿
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（ 2） 涡 流 式 柴 油 机 活塞由于涡流喷出的火 焰冲向活塞顶面而产生 裂纹；直喷式柴油机活 塞在燃烧室凹腔的边缘 处开裂；