柴油机活塞烧顶故障原因浅析

柴油机活塞烧顶故障原因浅析柴油机在使用的过程中活塞烧顶是常见的现象，本文将主要从以下几个方面讲述柴油机活塞烧顶的原因，希望用户在使用柴油机时加强维护，使柴油机一直保持良好的状态。

柴油机活塞烧顶的主要原因：1.喷油器滴油或者雾化不良，柴油机内燃油长时间再活塞顶部燃烧，造成活塞顶部高温，从而使活塞烧顶。

2.柴油机活塞严重磨损或者断裂机油上窜，导致活塞烧顶。

3.选择了劣质润滑油，加速了柴油机汽缸磨损，曲轴箱废气压力增大，燃烧室内积碳增多，从而导致活塞烧顶。

4.柴油机各缸供油量和供油时间不均匀，使部分汽缸燃烧过程恶化，形成积炭或者严重后燃，柴油燃烧的热量使部分汽缸内的活塞顶温度过高，导致柴油机材料热疲劳而烧熔，导致活塞烧顶。

5.活塞缸套质量有问题，如果柴油机的活塞在铸造时存在气孔、疏松、微裂纹、夹渣等缺陷，在高温高压作用下，这些缺陷就会成为疲劳源而导致活塞疲劳损坏；活塞中的夹渣首先熔化，造成活塞烧熔。

所以柴油机在选择活塞时一定要注意选用原厂或质量过硬的活塞。

6.活塞顶间隙不当，装配柴油机时，如果活塞顶间隙调整不当，就会影响柴油机的压缩比，导致活塞拉缸或者活塞烧顶，这就要求柴油机在装配时要严格按照要求调整。

7.超负荷的柴油发动机转速运行很长一段时间，破坏的发动机冷却。

活塞有一个长期热应力和机械应力，容易疲劳消融。

8.活塞环损坏或折断。

活塞环损坏或折断导致活塞环装配不能密切缸壁，活塞顶部不能散去大规模的热量，而且还导致窜高温气体，其结果是顶端活塞和活塞环槽过热而烧融。

许多中小型柴油发动机由于汽缸直径较小，要完成活塞复杂的内、外部结构布置存在较多困难，故大部分活塞都不设加强筋，都从增加活塞顶的厚度来满足强度要求，但过厚的活塞顶结构，一方面增加了活塞顶的热容量，另一方面散热速度较慢，这两方面都会增加活塞顶的温度，使活塞顶有较高的热应力，容易导致活塞顶的热疲劳损坏。

硅铝合金在450℃左右机械性能急剧下降，材质变化发生热疲劳损坏。

很多情况都会导致活塞顶部温度超过450℃，从而使活塞容易熔化而损坏。

柴油发动机的活塞易在铸造时产生气孔、疏松、微裂纹、夹渣等缺陷，这些内部缺陷在柴油发动机工作时的高温、高压的作用下，会成为疲劳源而导致疲劳损坏。

活塞材料中的杂质会在高温、高压的作用下而熔化，导致活塞的烧熔和开裂。

喷油嘴在工作中会出现滴油、二次喷射、燃油雾化不良等情况，这些情况的出现，都会使燃油滴到活塞顶上，形成活塞顶的局部高温区，使活塞顶的局部温度升高，热应力增大，导致活塞顶部烧损。

供油量和供油角度严重不均时，将使部分汽缸燃烧恶化，形成积炭或严重后燃，柴油燃烧热量不能用来做功，使部分汽缸活塞温度过高，材料变质烧熔。

柴油发动机在工作中往往会在活塞顶、活塞环槽处形成积炭，这些积炭都会成为活塞顶的局部过热区域点，使活塞顶产生局部高温而烧熔。

柴油发动机活塞环在工作中经常发生咬死、断裂，大大减少了活塞顶部热量向外传递，使活塞顶部温度升高而导致烧熔。

另外，因活塞环咬死和断裂而失去密封作用，导致高温燃气大量下泄，活塞环槽部位的温度升得很高，使形状复杂、强度较低的活塞环槽部位烧熔。

有些柴油发动机使用者不按操作规程使用，使柴油机长期超速、超负荷运行，活塞在高温下长期工作，在过高热应力和机械应力作用下，材料易发生热疲劳和机械疲劳，活塞顶容易烧熔和开裂。

发动机，特别是柴油机拉缸或活塞烧顶是较为常见的故障之一。

发动机（柴油机）拉缸或活塞烧顶大多发生在活塞顶部和第一、二道活塞环槽处，损坏形式主要有顶面烧熔、穿孔、麻坑和顶部周围处的键槽状缺口、塌陷。

活塞烧顶将导致高温燃气窜入曲轴箱、加速润滑的氧化变质、汽缸密封性变差、压缩比下降、燃油燃烧过程变坏、发动机的动力性和经济性下降；严重时活塞开裂破碎，损坏缸套、连杆、曲轴、机体等零部件。

综合各类发动机拉缸或活塞烧顶的文章介绍，发动机（柴油机）拉缸或活塞烧顶的原因大致有以下几个方面：一、造成发动机（柴油机）拉缸或活塞烧顶的主要因素１、使用和保养方面的原因：（１）柴油机经常在全负荷工作时突然停机；（２）柴油机润滑油有问题；（３）柴油机柴油有问题；（４）柴油机低速运转时间太长；（５）柴油机喷油泵油量太大或供油不均匀；（６）柴油机喷油嘴工作不良；（７）柴油机长时间超负荷运行；（８）柴油机刚起动即投入全负荷运行。

２、零部件和调整方面的原因（９）活塞缸套质量有问题（１０）活塞顶间隙不对（１１）供油提前角不对（１２）机油冷却喷嘴损坏（１３）其它调整原因二、柴油机“拉缸”或活塞“烧顶”故障原因及排除方法（１）柴油机经常在全负荷工作时突然停机柴油机经常在全负荷工作时突然停车，由于柴油机在全负荷工作时，汽缸内部的温度瞬间可达２０００Ｋ以上，全负荷停机后，个别汽缸由于正处在膨胀冲程，缸内温度仍然很高，可达１０００Ｋ以上；此时，如果没有及时采取措施转动发动机排除废气，则该缸活塞可能就会出现局部烧熔。

重新起动发动机投入全负荷工作后，数分钟之内该缸活塞就会出现严重的烧顶故障。

排除方法：首先要避免柴油机在全负荷作业时出现突然停机故障，如果出现类似故障，一定要立即转动柴油机曲轴数圈，或用起动马达拖动柴油机运转数次，每次５－６秒时间，并尽快判断突然柴油机停机原因。

注意：在未判明故障原因之前，不要盲目重新启动柴油机。

（２）柴油机润滑油有问题如果润滑油选用不合适，如低温时选用了高温用油，或润滑油长时间没有更换，使发动机起动时的润滑条件变得恶劣。

如果此时柴油机未充分预热即投入全负荷工作，可能导致发动机产生拉缸故障。

如果选用了劣质润滑油或质量等级很低的润滑油，也可能由于润滑不良，加速汽缸磨损，曲轴箱废气压力增大，使燃烧室机油和积碳增多而导致活塞拉缸或烧顶。

曲轴箱废气闭式循环系统更应特别注意这个问题。

排除方法：严格按要求选用柴油机润滑油。

根据季节的不同，选用不同牌号的润滑油。

如果润滑油选择得不合适，将造成柴油机的严重损坏。

选用润滑油的一般要求是：在确认了润滑油的质量等级之后，夏季高温区使用高温润滑油（如４０、５０、６０等），冬季严寒区使用低温润滑油（如０Ｗ、５Ｗ、１０Ｗ等）。

其它地区使用混合润滑油（１５Ｗ４０、２０Ｗ４０等）。

按照使用说明要求选用润滑油的质量等级，可以选用比使用说明书规定高的润滑油，但决不能选用低于使用说明书要求的润滑油（比如：使用说明书要求使用ＣＤ级润滑油，可以选用ＣＥ、ＣＦ质量等级的润滑油，不能选用ＣＣ、ＣＢ质量等级的润滑油）。

（３）柴油机燃油有问题劣质燃油，经喷油器喷射后的雾化质量差，喷注中油粒的平均直径大，一方面是柴油机的滞燃期延长，当柴油机一旦着火，其压力升高率迅速升高，从而使柴油机工作粗暴，甚至产生敲缸；另一方面使后燃增加，排气温度升高，冒黑烟，同时严重污染燃烧室，所产生的不完全燃烧产物有一些混入汽缸壁的润滑油中，在活塞环槽里堆积，堵塞了槽壁，使活塞环卡死，破坏了燃烧室的密封，导致燃气泄漏。

泄漏的高温燃气可能烧掉汽缸壁上润滑油膜，使活塞的润滑状况更加恶化，这就大大增加拉缸或活塞烧顶的危险性。

排除方法：严格按照使用要求选用合格燃油，如果受到条件限制，没有高质量的燃油时，必须注意燃油滤芯的保养。

（４）柴油机低速运转时间太长柴油机长时间低速无负荷运转，由于整体温度低，各运动部位的间隙相对较小，会加剧相关运动部件的磨损。

如果活塞环与缸套的磨损过大，会使机油上窜燃烧室，会导致柴油机工作无力、冒蓝烟、燃烧室积碳增多，大负荷工作时容易造成柴油机出现拉缸或活塞烧顶的故障。

排除方法：避免柴油机低速无负荷长时间运转，一般情况下，柴油机怠速运转不要超过３０分钟。

冬季使用更应注意此类问题。

（５）柴油机喷油泵油量太大或供油量不均匀柴油机各缸供油量和供油时间如果不均匀，将会使部分汽缸燃烧过程恶化，形成积炭或严重后燃，柴油燃烧的热量不能用来作功，而使部分汽缸内的活塞顶温度过高，导致材料热疲劳而烧熔。

油量太大是造成的拉缸或活塞烧顶的主要原因之一。

排除方法：严格按照技术要求调整喷油泵供油量，保证各缸油量误差不大于１％。

并定期检查和校对供油量。

（６）柴油机喷油嘴工作不良当喷油嘴出现滴油、二次喷射、雾化不良等情况时，活塞顶积油处局部温度过高，热应力增大，以致烧蚀。

喷油嘴雾化不良、滴油还会导致柴油机工作时冒黑烟。

排除方法：定期检查调整喷油嘴，按要求校对喷油压力。

（７）柴油机长时间超负荷运行发动机长时间超负荷超速运行，或发动机散热不良时，活塞长期受过高热应力和机械应力作用，易于疲劳烧蚀，容易产生拉缸。

排除方法：避免柴油机长时间全负荷工作，全负荷全速运行时间一段时间（车用机３０分钟左右、工程机械用机１个小时左右）后应降速冷却３－５分钟。

这对延长柴油机的使用寿命是十分重要的。

（８）柴油机起动即投入全负荷运行柴油机起动即投入全负荷工作，此时柴油机温度低，活塞缸套的间隙很小，加之润滑状况不好，极易造成拉缸。

排除方法：无论是夏季还是冬季，柴油机启动后都不要立即高转速或带负荷运转，冬季尤其要注意。

柴油机启动后应该在怠速或低速（８００～１０００转／分）无负荷运转３分钟（夏季）到５分钟（冬季），然后才开始带负荷工作，且逐步加大致全负荷工作。

（９）活塞缸套质量有问题如果活塞铸造时存在气孔、疏松、微裂纹、夹渣等缺陷，在高温高压作用下，这些气孔、疏松、微裂纹会成为疲劳源而导致疲劳损坏；活塞中的夹渣首先熔化，造成活塞烧熔。

排除方法：选用原厂或质量过硬的活塞。

（１０）活塞顶间隙不对如果装配时，活塞顶间隙调整不正确，会影响柴油机的压缩比，无论顶间隙大还是小，都可能导致柴油机产生拉缸或活塞烧顶故障。

如果压缩比偏小，会使压缩压力和温度降低，燃油燃烧速度减慢，后燃增多，柴油机可能过热。

如果压缩比偏大，会使压缩压力和温度增大，柴油机操负荷运行，同样造成柴油机过热。

排除方法：柴油机装配时，严格按要求调整活塞顶间隙并严格按照缸盖螺栓拧紧要求紧固。

（１１）供油提前角不对喷油提前角不对，无论推迟或提前，都将导致燃油燃烧不完全，柴油机工作不仅粗暴，而且极易造成柴油机过热，产生拉缸或活塞烧顶故障。

排除方法：严格按要求调整喷油提前角。

（１２）机油冷却喷嘴损坏有些大功率发动机机体上设有机油冷却喷嘴，通过向活塞内腔喷射机油以帮助冷却散热。

如果机油冷却喷嘴堵塞，活塞就会积热升温，也易导致活塞烧顶。

机油冷却喷嘴故障导致拉缸或活塞烧顶具有规律性。

即如果某缸总是拉缸或烧顶，在排除了其它原因之后，则该缸机油冷却喷嘴一定有问题（堵塞或损坏）。

排除方法：更换机油冷却喷嘴或使用专用工具校对喷孔位置。

（１３）其它调整原因进气温度太高－进气温度太高，导致进入气缸的空气温度增加，柴油机将出现过热现象，长时间工作后将可能导致拉缸或活塞烧顶故障。

活塞顶部积炭严重。

活塞顶部的积炭使活塞顶局部过热并产生高温，当局部高温超过材料的熔点时，就会将活塞顶部烧熔形成熔洞。