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近年來(lái),由于發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、平均有效壓力和活塞平均速度都較以前有了大幅度的提高,因此發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都增加了。而活塞由于在發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要作用,在設(shè)計(jì)和制造方面也有了很大的改變和提高,這樣才能滿足現(xiàn)實(shí)社會(huì)高要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

一、活塞高度

活塞的高度正在逐漸縮短,活塞直徑許多已大于活塞高度;壓縮高度也不斷縮短,活塞上的這些改變,縮短了機(jī)體和整機(jī)的高度,提高了機(jī)體和整機(jī)的剛性,減小了發(fā)動(dòng)機(jī)體積、重量、金屬消耗量和成本,而且減小了往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、慣性力和主軸承負(fù)荷。另外,活塞高度縮短以后,活塞組重量也可減輕。發(fā)動(dòng)機(jī)各活塞組總重量一般占整機(jī)重量的1.2~3.0%。

二、活塞環(huán)數(shù)

近年來(lái),為了減少摩擦功,提高機(jī)械效率,減小環(huán)區(qū)高度從而縮短活塞壓縮高和總高度,活塞環(huán)數(shù)日趨減少。從三十年代的5~6道環(huán)槽發(fā)展到2~3道環(huán)槽。研究發(fā)現(xiàn),壓縮環(huán)多于一道是沒(méi)有必要的,因?yàn)橐坏┥系缐嚎s環(huán)失效,其它的壓縮環(huán)就不能密封燃燒室的氣體,使之不漏入曲軸箱,也不能控制機(jī)油沿汽缸壁向上竄入燃燒室。所以與其增加活塞環(huán)數(shù),還不如采取措施提高活塞環(huán)的使用性能,用一道壓縮環(huán)和兩道油環(huán)槽來(lái)確保完成密封燃?xì)夂涂刂茩C(jī)油的作用。

三、火力岸

火力岸高度有適當(dāng)加高的趨勢(shì),特別是燃燒室布置在活塞頂內(nèi)的半分開(kāi)式燃燒室柴油機(jī)。為防止頂環(huán)積炭和膠粘,又要求第一環(huán)槽溫度不能過(guò)高,為此,除采用環(huán)槽鑲?cè)ν?火力岸有放長(zhǎng)的趨勢(shì),而且強(qiáng)化程度越高這種趨勢(shì)越明顯。

為了減少燃?xì)鈱?duì)第一環(huán)槽的強(qiáng)烈加熱,在柴油機(jī)活塞上,常在火力岸周邊上車(chē)出螺旋形淺溝槽,利用迷宮降壓原理減少燃?xì)庋鼗钊�與汽缸套間隙下竄。

四、活塞頂部

活塞頂厚一般趨向減薄。主要受到承受燃燒壓力和減小溫度梯度這兩個(gè)互相矛盾的因素所制約。厚度過(guò)薄,承受機(jī)械載荷能力差,會(huì)引起機(jī)械變形;厚度太厚,則溫度梯度過(guò)大,引起熱應(yīng)力和熱變形過(guò)大。所以活塞頂厚隨發(fā)動(dòng)機(jī)最高燃燒壓力、缸徑、是否有油冷、以及燃燒室形式而變。

活塞頂內(nèi)壁采用熱流型,即從活塞頂部到環(huán)區(qū)側(cè)壁的過(guò)渡圓弧半徑較大,有的還加支撐筋(一般為4條),目的是使活塞頂部熱量能更流暢地傳至環(huán)區(qū)和銷座(支撐筋還有加強(qiáng)活塞剛度和強(qiáng)度的重要作用),從而減少第一道環(huán)及環(huán)槽的受熱,提高活塞組關(guān)鍵部位的可靠性。

五、活塞銷座

銷座部位獲得加強(qiáng)并適當(dāng)放大活塞銷直徑,銷座與環(huán)區(qū)的連接部位是應(yīng)力集中的危險(xiǎn)斷面區(qū)�，F(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)鋁合金活塞中應(yīng)力最大的部位在銷座,疲勞裂紋往往出現(xiàn)在銷孔頂部,并沿著活塞銷座的縱向平面延伸。在該區(qū)域采用大圓弧過(guò)渡,旨在減少應(yīng)力集中,也增加受力面積。在強(qiáng)化機(jī)型中通常還用4根筋把活塞銷座與活塞頂部直接連接起來(lái),以直接傳遞一部分負(fù)荷,減輕上述危險(xiǎn)部位的載荷。

活塞銷直徑有稍加放大的趨勢(shì),目的也是增加銷與銷座的承壓面積。缸徑越大、發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度越高,活塞銷直徑與缸徑之比也越大。

六、活塞型面

活塞型面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性影響極大,因此在設(shè)計(jì)新發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)確定活塞型面是一項(xiàng)重要的研究課題。活塞型面對(duì)氣缸壁的摩擦、由活塞敲擊引起的噪聲,以及環(huán)隙對(duì)冷油機(jī)中碳?xì)浠�合物的形成和�?duì)柴油機(jī)中空氣利用和壓縮比均有重要影響,直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。活塞型面又與拉缸、擦傷以及裙部變形而引起機(jī)油耗增大和竄氣量增大密切相關(guān),直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。

活塞型面從最初的多段正圓柱逐漸演變到現(xiàn)在的環(huán)帶多段正圓錐和漸變橢圓錐,裙部漸變桶面橢圓錐。

裙部形狀一般為桶面 - 橢圓形。桶的軸線與活塞軸線重合,垂直于軸線的活塞截面外周是橢圓形,短軸沿活塞銷方向。有些活塞裙部做成多級(jí)連續(xù)橢圓錐、多級(jí)連續(xù)特殊圓等。桶面裙部的優(yōu)點(diǎn)是均布機(jī)油、抗拉缸、防竄油、油膜承載能力大、減少摩擦功和摩損。

然而確定最佳型面是一個(gè)極其繁復(fù)的過(guò)程,需要反復(fù)進(jìn)行各種試驗(yàn),往往要花很長(zhǎng)的時(shí)間。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)對(duì)活塞溫度場(chǎng)和剛度分析,使用有限元法并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)繪制出一個(gè)活塞型面,然后將所得到的試驗(yàn)樣品裝入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行活塞磨痕試驗(yàn),觀察活塞和缸套上的磨痕。經(jīng)過(guò)逐次逼近,最終即可定出最佳活塞型面�？墒怯捎诨钊�的運(yùn)動(dòng)、各種有關(guān)因素引起的熱變形,活塞還可能受到由缸蓋螺釘擰緊力矩、冷卻不均勻、氣缸壁溫度分布等引起的氣缸壁變形的影響,以及各缸燃燒不均勻等影響,還有活塞本身的特性(如剛度、自動(dòng)控制熱膨脹活塞的膨脹率隨活塞截面不同而變化)都使型面的確定增加了難度。

現(xiàn)在采用將復(fù)合材料涂在尺寸較小的試驗(yàn)活塞表面上,使活塞裙部與氣缸壁間隙接近于零。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下進(jìn)行磨痕試驗(yàn)。試驗(yàn)后留下來(lái)的復(fù)合材料所確定的型面即作為最后的活塞型面。用這種方法只需要作一次磨痕試驗(yàn)即可確定最佳活塞型面。大大節(jié)省了研制時(shí)間,此外還可以從試驗(yàn)活塞磨損部位的磨痕定量分析磨損強(qiáng)度。

七、活塞裙部結(jié)構(gòu)

活塞裙部既要承受連桿的側(cè)向推力,又要保證活塞的良好導(dǎo)向,所以要有充分的承壓面積以形成足夠厚度的潤(rùn)滑油膜。既不因間隙過(guò)大而發(fā)生敲缸,引起噪聲和加速磨損也不因間隙過(guò)小而發(fā)生拉缸。趨向是采用薄壁加筋,既減輕重量又保證具有足夠剛度防止變形。

活塞裙部與汽缸壁表面的接觸面積直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失。然而接觸面積小則油膜厚度也減小,當(dāng)油膜厚度小于二個(gè)接觸表面不平度的均方根值時(shí)就會(huì)發(fā)生邊界潤(rùn)滑,導(dǎo)致摩擦功增大�？s短活塞裙部可以減小接觸面而降低摩擦功,但會(huì)增大活塞的晃動(dòng)而造成裙頂和裙底的接觸應(yīng)力升高。也惡化活塞的工作性能。

為了解決這些問(wèn)題,英國(guó)AE集團(tuán)的沃爾沃公司發(fā)展了一種在活塞裙頂和裙底加工出若干"凸臺(tái)",這種方法可以提高裙部的疲勞壽命,因?yàn)槿鬼敽芨叩膫?cè)推力所產(chǎn)生的彎矩比原來(lái)結(jié)構(gòu)要低。這種設(shè)計(jì)可以減少接觸面積75%以上,在寬廣的負(fù)荷和溫度范圍內(nèi)保持接觸面積和裙部剛性不變,并通過(guò)改善潤(rùn)滑而減小拉缸傾向,通過(guò)降低機(jī)械變形而提高疲勞壽命。意大利都靈的包戈公司進(jìn)一步發(fā)展了一種"X"型裙部活塞。即在裙部推力側(cè)每邊上下各保留兩條導(dǎo)向帶,用筋與活塞銷座和活塞頂相連接。裙部面積減小到傳統(tǒng)活塞的1/3,重量減輕20%以上,顯著降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失,降低燃耗油2%,并可以提高輸出功率。

八、防脹活塞

活塞各部位的不同工作溫度和鋁合金活塞與鑄鐵缸套膨脹特性的不同,造成了控制活塞裙部與缸套間隙的困難。最有效的裙部形狀也無(wú)法克服活塞與汽缸之間的不同膨脹率。而且在發(fā)動(dòng)機(jī)最大負(fù)荷下所確定的最小間隙在部分負(fù)荷下也會(huì)造成過(guò)大的間隙而產(chǎn)生敲缸噪聲和機(jī)油耗增加。為了控制活塞裙部的配缸間隙,使之既不太小而引起拉缸咬缸,又不太大而引起噪聲和振動(dòng),在活塞裙部和銷座之間對(duì)稱地埋鑄一對(duì)鋼片,并將鋼片沿著裙部周?chē)�適當(dāng)延伸,鋼片與周?chē)�的材料一起�?gòu)成雙金屬片,受熱膨脹時(shí)沿活塞銷軸線垂直方向收縮。這種活塞在環(huán)槽與裙部的過(guò)渡段不開(kāi)隔熱槽,熱流可順暢地傳到裙部,所以第一道環(huán)槽區(qū)的溫度比開(kāi)槽活塞低,強(qiáng)度也比較高。鋁合金活塞廣泛采用裙部鑲鋼片或鋼圈的方法來(lái)控制熱膨脹。

九、活塞的冷卻

發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的提高使活塞工作溫度相應(yīng)升高,頂環(huán)槽溫度在220℃以上就可能產(chǎn)生積炭和結(jié)膠,引起活塞環(huán)粘結(jié)和拉缸;溫度超過(guò)180℃,鋁合金材料的強(qiáng)度很快下降,可能引起活塞頂支撐部和活塞銷座軸承部分高負(fù)荷區(qū)損壞。通常標(biāo)定工況的平均有效壓力超過(guò)1.034 N/mm2,活塞就需要冷卻。

活塞經(jīng)常采用鑄入鋼質(zhì)冷卻盤(pán)香管或用可溶性鹽芯及電子束焊接制成整圈冷卻腔。

十、活塞的幾種失效模式:

1、活塞的磨損量超過(guò)允許值,會(huì)使功率、速度降低,油耗增加以致敲缸。

2、銷孔中心與裙部橢圓中心的垂直度超差,使用中產(chǎn)生扭力矩使活塞變形,產(chǎn)生拉缸。

3、熱穩(wěn)定性差,由于長(zhǎng)期在高溫下工作,等于在繼續(xù)時(shí)效和穩(wěn)定化處理,活塞膨脹,原有0.05mm的配缸間隙消失,導(dǎo)致咬缸。

4、頭道環(huán)槽磨損,使活塞環(huán)失去彈性,無(wú)封閉作用。

總結(jié)以上所說(shuō),在活塞的設(shè)計(jì)方面,活塞型面和活塞銷座的改變、活塞頂部的增厚、活塞高度的縮短等,正逐漸向"矮胖"方向發(fā)展為了提高剛性,發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)高度在縮短變"矮"主要措施是縮短活塞裙部和減少環(huán)槽數(shù),后者可使壓縮高度減小發(fā)動(dòng)機(jī)本身在不斷強(qiáng)化,所以活塞的性能必須相應(yīng)增強(qiáng)變"胖" 主要是指各部分的壁厚都在不斷增加,過(guò)渡圓角處的R也在增大由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速化,活塞必須減輕重量,以減小慣性力盡管壁厚在增大,活塞的整個(gè)重量卻在不斷減輕,這是由于整個(gè)活塞高度縮短所引起的重量降大于因壁厚增加引起的增重之故。

由于活塞結(jié)構(gòu)變"矮胖",使活塞的表面積對(duì)于整個(gè)體積來(lái)說(shuō)比例縮小了,所以不利于活塞的散熱。為保證活塞不被燒熔和正常潤(rùn)滑,除了在設(shè)計(jì)方面必須采取一些措施外,以減輕其熱負(fù)荷;活塞在制造方面也必須有所改變和提高,如活塞的材料、鑄造和機(jī)加工,以滿足其對(duì)熱負(fù)荷的要求。另外,還通過(guò)對(duì)活塞進(jìn)行一些表面處理來(lái)提高儲(chǔ)油性,改善潤(rùn)滑條件。

"活塞"一詞原為"鞲鞴"(gou bei)，是西方傳入的蒸汽機(jī)活塞的早期譯名，一度廣為使用。現(xiàn)英文對(duì)照詞為piston。

通過(guò)文獻(xiàn)資料考證，認(rèn)為是徐壽先生首先將Piston譯為"鞲鞴"。然而隨著現(xiàn)代科技術(shù)語(yǔ)翻譯規(guī)范的推行，"鞲鞴"不可避免地要被通俗的用法"活塞"取代。

活塞是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的"心臟",承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。

活塞的種類一般分為:柴油機(jī)活塞、汽油機(jī)活塞、通用型活塞。

活塞的功用是承受氣體壓力,并通過(guò)活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn),活塞頂部還是燃燒室的組成部分。工作條件活塞在高溫。

活塞在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良的條件下工作�；钊�直接與高溫氣體接觸,瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上,因此,受熱嚴(yán)重,而散熱條件又很差,所以活塞工作時(shí)溫度很高,頂部高達(dá)600~700K,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機(jī)高達(dá)3~5MPa,柴油機(jī)高達(dá)6~9MPa,這就使得活塞產(chǎn)生沖擊,并承受側(cè)壓力的作用;活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(8~12m/s)往復(fù)運(yùn)動(dòng),且速度在不斷地變化,這就產(chǎn)生了很大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷�；钊�在這種惡劣的條件下工作,會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損,還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力,同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。

活塞檢驗(yàn)主要是裙部直徑、活塞環(huán)槽高度和活塞銷座孔尺寸的測(cè)量:

①活塞的選配應(yīng)按氣缸的修理尺寸來(lái)確定.通常加大尺寸數(shù)值標(biāo)注在活塞頂上;

②在同一系列送魚(yú)叢中,其活塞的結(jié)構(gòu)不一定相同,因此在選購(gòu)活塞時(shí),必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型選用對(duì)應(yīng)類型的活塞.在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上,應(yīng)選用同一廠牌、同一組或同一產(chǎn)品代號(hào)的活塞;同一機(jī)型必須使用同一產(chǎn)品代號(hào)的活塞,保證活塞直徑差和質(zhì)量差不超過(guò)原廠規(guī)定范圍.否則,會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不良,工作粗暴,經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性下降等故障.因此在選配活塞時(shí),必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型選用對(duì)應(yīng)型號(hào)的活塞。

1、要有足夠的強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量小、重量輕,以保證最小慣性力。

2、導(dǎo)熱性好、耐高溫、高壓、腐蝕,有充分 的散熱能力,受熱面積小。

3、活塞與活塞壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)。

4、溫度變化時(shí),尺寸、形狀變化要小,和汽缸壁間要保持最小的間隙。

5、熱膨脹系數(shù)小,比重小,具有較好的減磨性和熱強(qiáng)度。

整個(gè)活塞主要可以分為活塞頂、活塞頭和活塞裙3個(gè)部分。

活塞的主要作用是承受汽缸中的燃燒壓力,并將此力通過(guò)活塞銷和連桿傳給曲軸。此外,活塞還與汽缸蓋、汽缸壁共同組成燃燒室。

活塞頂是燃燒室的組成部分,因而常制成不同的形狀.汽油機(jī)活塞頂多采用平頂或凹頂,以便使燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊,散熱面積小,制造工藝簡(jiǎn)單。凸頂活塞常用于二行程汽油機(jī)。柴油機(jī)的活塞頂常制成各種凹坑。

由活塞頂至最下面一道活塞環(huán)槽之間的部分稱為活塞頭。其作用是承受氣體壓力,防止漏氣.將熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給汽缸壁�；钊�頭切有若干環(huán)槽,用以安置活塞環(huán)。上面的2、3道槽用來(lái)安置氣環(huán),下面的1、2道槽用來(lái)安裝油環(huán)。油環(huán)槽的底部鉆有若干小孔,可使油環(huán)從汽缸壁刮下的多余潤(rùn)滑油經(jīng)此小孔流回油底殼。

活塞環(huán)槽以下的所有部分稱為活塞裙。其作用是引導(dǎo)活塞在汽缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并承受側(cè)壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),因缸內(nèi)氣體壓力的作用,活塞會(huì)產(chǎn)生彎曲變形,活塞受熱后,由于活塞銷處的金屬多,因此其膨脹量大于其他各處。此外,活塞在側(cè)壓力作用下還會(huì)產(chǎn)生擠壓變形。上述變形的綜合結(jié)果,使得活塞裙部斷面變成長(zhǎng)軸在活塞銷方向上的橢圓。此外,由于活塞沿軸線方向溫度和質(zhì)量的分布都不均勻,導(dǎo)致了各斷面的熱膨脹是上大下小。

由于內(nèi)燃機(jī)活塞在高溫高壓高負(fù)荷條件下工作,對(duì)活塞的要求相對(duì)較高,因此主要談?wù)剝?nèi)燃機(jī)活塞的分類。

1、按使用的燃料來(lái)分,可分為汽油機(jī)活塞、柴油機(jī)活塞、天燃?xì)饣钊��?/P>

2、按制造活塞的材料來(lái)分,可分為鑄鐵活塞、鋼活塞、鋁合金活塞及組合活塞。

3、按制造活塞毛坯的工藝來(lái)分,可分為重力鑄造活塞、擠壓鑄造活塞、鍛造活塞。

4、按活塞的工作狀況來(lái)分,可分為非增壓活塞和增壓活塞兩大類。

5、按活塞的用途來(lái)分,可分為轎車(chē)活塞、卡車(chē)活塞、摩托車(chē)活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉機(jī)活塞、剪草機(jī)活塞等。

隨著汽車(chē)整車(chē)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來(lái)越嚴(yán)格,活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷孔等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品,以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功損失,降低油耗、噪聲和排放。為滿足以上的功能要求,通常將活塞的外圓設(shè)計(jì)成異型外圓(中凸變橢圓),即垂直于活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓,且橢圓度沿軸線方向按一定的規(guī)律變化(如圖1所示),橢圓度精度達(dá)0.005mm;活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線,輪廓精度為0.005~0.01mm;為提高活塞的承載能力,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率,通常將高負(fù)荷活塞的銷孔設(shè)計(jì)成微內(nèi)錐型或正應(yīng)力曲面型(異型銷孔),銷孔尺寸精度達(dá)IT4級(jí),輪廓精度為0.003mm。

活塞作為典型的汽車(chē)關(guān)鍵零部件,在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)加工生產(chǎn)線,因此,專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備,其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。

汽油機(jī)和柴油機(jī)的活塞兩者在主體結(jié)構(gòu)上是有很大區(qū)別的,通常來(lái)說(shuō)汽油機(jī)活塞直徑比較小,壁厚比較小,重量比較輕。而柴油機(jī)活塞直徑比較大,壁厚比較厚,重量比較重�；钊�形狀兩者有相當(dāng)?shù)牟煌��?/P>

汽油機(jī)和柴油機(jī)最大的區(qū)別在于點(diǎn)火方式和進(jìn)氣:汽油機(jī)進(jìn)入汽缸的是油氣混合的可燃?xì)怏w,柴油機(jī)是純空氣;汽油機(jī)是靠火花塞點(diǎn)火,柴油機(jī)則是在壓縮了空氣到達(dá)柴油自燃溫度后從噴油孔將柴油噴入,由于此時(shí)缸內(nèi)高溫,柴油自燃。

要說(shuō)區(qū)別,最多可能是在活塞的裙部,因?yàn)榇蠖鄶?shù)柴油機(jī)的活塞行程比汽油機(jī)長(zhǎng),可能在裙部有配合飛輪運(yùn)動(dòng)的特殊造型,但也不是所有柴油機(jī)都這樣。

先拿2氣門(mén)汽油機(jī)和柴油機(jī)的活塞相對(duì)比:區(qū)別在活塞的頂部.汽油機(jī)活塞是平的,柴油機(jī)活塞頂部有燃燒室.這是最大區(qū)別.再拿多氣門(mén)汽油機(jī)活塞和柴油機(jī)活塞對(duì)比:頂部都有燃燒室.但是汽油機(jī)的較為簡(jiǎn)單.活塞環(huán)槽的相隔距離柴油機(jī)的比汽油機(jī)的大.油環(huán)槽柴油機(jī)的有孔.汽油機(jī)則沒(méi)有.綜合來(lái)說(shuō)是有相大的區(qū)別。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要配件之一,它與活塞環(huán)、活塞銷等零件組成活塞組,與氣缸蓋等共同組成燃燒室,承受燃?xì)庾饔昧Σ⑼ㄟ^(guò)活塞銷和連桿把動(dòng)力傳給曲軸,以完成內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。由于活塞處于一個(gè)高速、高壓和高溫的惡劣工作環(huán)境,又要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)及耐用,因此要求活塞也必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度,導(dǎo)熱性好,耐熱性高,膨脹系數(shù)小(尺寸及形狀變化要小),相對(duì)密度小(重量輕),耐磨及耐腐蝕,還要成本低。由于要求多而高,有些要求互相矛盾,很難找到一個(gè)能夠完全滿足各項(xiàng)要求的活塞材料�，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞普遍用鋁合金制造,因?yàn)殇X合金材具有密度小,導(dǎo)熱性好的突出優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)又有膨脹系數(shù)比較大,高溫強(qiáng)度比較差的缺點(diǎn),這些缺點(diǎn)只能通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以滿足使用要求。所以,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣,不但要看采用的材料,同時(shí)也要看設(shè)計(jì)的合理性。

汽車(chē)中有上萬(wàn)個(gè)零件,大至如曲軸、變速箱體,小至彈簧墊圈、螺栓螺帽。每一個(gè)零件都有它的作用,象活塞環(huán)這樣的"小不點(diǎn)",從形狀上看似簡(jiǎn)單,重量很輕,價(jià)格也很便宜,但作用卻非同小可。缺少了它固然汽車(chē)動(dòng)彈不得,甚至它有一點(diǎn)什么小毛病,汽車(chē)也會(huì)不正常,要么耗油大,要么動(dòng)力不足。在整個(gè)活塞組與氣缸的配合中,活塞組中真正與氣缸缸壁接觸的是活塞環(huán),它填補(bǔ)了活塞與氣缸壁間的空隙,以封閉燃燒室,因此它也是發(fā)動(dòng)機(jī)中最容易磨損的零件。活塞環(huán)一般由鑄鐵做成,有一定彈性,截面有多種形狀,表面有涂層以增加磨合性能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞會(huì)受熱膨脹,因此活塞環(huán)有開(kāi)口間隙,安裝時(shí)為了保持密封性,要將各活塞環(huán)的開(kāi)口間隙位置錯(cuò)開(kāi)。一個(gè)活塞往往有三至四個(gè)活塞環(huán),它們按照作用的不同,分為氣環(huán)和油環(huán)兩大類。氣環(huán)裝在活塞頭部上端的環(huán)槽內(nèi),用來(lái)防止漏氣,將活塞頭部的熱量傳遞到氣缸壁,疏散活塞的熱量。油環(huán)的作用是防止?jié)櫥�油竄入燃燒室,將氣缸壁上過(guò)量的潤(rùn)滑油刮回到油底殼,它安裝在氣環(huán)的下方環(huán)槽內(nèi)。只要保證密封功能的要求,活塞環(huán)數(shù)目少比數(shù)目多好,活塞環(huán)數(shù)目少既保持了最小的摩擦面積,減少功率損耗,又縮短了活塞的高度,相應(yīng)也就降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的高度。

如果活塞環(huán)的安裝不當(dāng)或密封性不好,就會(huì)導(dǎo)致缸壁上的機(jī)油上竄至燃燒室與混合氣一起燃燒,引起燒機(jī)油現(xiàn)象。若活塞環(huán)與缸壁的配合間隙過(guò)小或活塞環(huán)因積碳被卡死在環(huán)槽內(nèi)等情況,活塞做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),很可能會(huì)將氣缸壁刮傷,長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)在氣缸壁上形成很深的溝紋,也就是常說(shuō)的"拉缸"現(xiàn)象。氣缸壁有了溝紋,密封性不良,同樣會(huì)造成燒機(jī)油的情況。因此應(yīng)定期檢查活塞的工作狀態(tài),避免以上兩種情況的發(fā)生,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況良好。

活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死是由于機(jī)油燃燒時(shí)產(chǎn)生的積碳造成.還有你所說(shuō)的活塞環(huán)磨損不均勻.和剛換完四配套還是大量燒機(jī)油.應(yīng)該是屬于配件的質(zhì)量問(wèn)題.柴油機(jī)即使換四配套也需要測(cè)量活塞與缸套的配合間隙.別看四配套是組件.其出廠時(shí)的裝配并不是很認(rèn)真.也會(huì)有間隙過(guò)大的,不妨測(cè)量一下.你這種情況應(yīng)該是由于燒機(jī)油引起的活塞環(huán)卡死.這種情況主要還是配件問(wèn)題造成的.安裝四配套的技術(shù)是修理工必備的技術(shù),一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題.一旦有問(wèn)題情況會(huì)比這嚴(yán)重.如敲缸.劃瓦.活塞環(huán)斷裂.你說(shuō)的缺水造成的拉缸配件供應(yīng)商不會(huì)包賠損失的.至于修理工造成的,行外人并不好判斷.除非你不再在這個(gè)修理廠里修,別的修理廠會(huì)找到真正原因,并如實(shí)的告訴你.如果換新的缸套.活塞及活塞環(huán)組件但發(fā)動(dòng)機(jī)仍然燒機(jī)油.主要由下列原因造成:缸套與活塞的配合間隙過(guò)大.活塞環(huán)的開(kāi)口隙過(guò)大.缸套內(nèi)部加工粗糙,缸套有錐度.另外,柴油機(jī)的曲軸箱自然通風(fēng)裝置也需檢查是否暢通

隨著柴油機(jī)輸出功率的不斷提高,活塞承受的熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力也相應(yīng)上升,從而導(dǎo)致活塞頂燃燒室周壁龜裂、燒蝕,由于硬質(zhì)氧化的氧化膜能有效改善鋁活塞頂面耐熱性能,對(duì)熱龜裂有極其良好的抑制作用,特別是對(duì)直噴式柴油機(jī)燃燒室邊口處的熱龜裂傾向有明顯的抑制效果,為此,大功率活塞一般都需要進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理

判斷

發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)輛運(yùn)行中,部分出現(xiàn)活塞敲缸異響�；钊�敲缸異響發(fā)生的位置在氣缸的上部,是一種類似用小錘敲擊水泥地面的有節(jié)奏的"嗒 嗒"聲。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),聲音明顯且清晰。特別當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),聲音明顯,溫度 升高以后,響聲減少以至消失。

活塞敲缸的判斷方法:

1、逐缸斷油。采取逐缸斷油的方法來(lái)確定敲缸的位置,如果斷油至某缸時(shí),聲音明顯的減小或者消失,而當(dāng)恢復(fù)供油時(shí)能聽(tīng)到明顯的"嗒嗒"聲,說(shuō)明該缸活塞敲缸。

2、為了進(jìn)一步證實(shí)該缸活塞敲缸,可以將該缸的噴油器卸下來(lái),向氣缸內(nèi)加入少量的CD級(jí)中增壓機(jī)油起密封作用、,再裝好噴油器,發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),敲擊聲消失或者減弱,運(yùn)行一會(huì)敲擊聲再度出現(xiàn),則是該缸活塞敲缸無(wú)疑。

產(chǎn)生活塞敲缸的主要原因有以下幾個(gè)方面:

1、活塞同氣缸壁的間隙太大。WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)活塞裙部和氣缸的標(biāo)準(zhǔn)間隙為0.143-0.182,最大磨損極限為0.35-0.40。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后,氣缸活塞產(chǎn)生磨損,加之潤(rùn)滑不好,活塞和氣缸的配合間隙由于磨損而增大,并在第一道氣環(huán)略下處出現(xiàn)較嚴(yán)重的臺(tái)階,使活塞敲擊氣缸發(fā)出異響。

3、活塞裙部和氣缸在運(yùn)行一段時(shí)間以后,磨損嚴(yán)重,造成嚴(yán)重失圓而敲缸。

4、個(gè)別連桿由于種種原因產(chǎn)生變形,造成活塞偏磨,間隙變大而敲缸�；钊�敲缸會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗過(guò)高、發(fā)動(dòng)機(jī)竄機(jī)油、機(jī)油耗量多、經(jīng)濟(jì)性差。當(dāng)活塞敲缸嚴(yán)重時(shí),還會(huì)拉碎活塞,打壞氣缸,以致于連桿斷裂,打壞氣缸體。

處理

遇到活塞敲缸可以采用以下方法處理:

1、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,低溫運(yùn)行時(shí)有敲擊聲,溫度正常后,聲音消失,可以暫不處理,繼續(xù)運(yùn)行。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度正常時(shí),有明顯的敲擊聲,應(yīng)盡量避免高速運(yùn)行,盡快拆卸維修。

3、拆下氣缸蓋,抽出活塞以后,發(fā)現(xiàn)氣缸嚴(yán)重失圓、拉傷,或者活塞和氣缸的間隙太大,應(yīng)進(jìn)行更換,更換氣缸套、活塞及活塞環(huán)。

4、如果發(fā)現(xiàn)連桿變形,應(yīng)盡量更換。

活塞連桿組裝配

柴油發(fā)電機(jī)活塞連桿組裝配的幾大要點(diǎn)如下:

一、壓裝連桿銅套。安裝連桿銅套時(shí)最好用壓力機(jī),也可借助虎鉗進(jìn)行,切忌用鐵錘猛打;銅套上的油孔或油槽與連桿上的油孔要對(duì)正,以保證其潤(rùn)滑

二、裝配活塞及連桿。裝配活塞及連桿時(shí),應(yīng)注意它們的相對(duì)位置和方向。

三、巧裝活塞銷�；钊�銷與銷孔為過(guò)盈配合。安裝時(shí),應(yīng)先將活塞放在水或機(jī)油中均勻加熱至90℃~100℃,取出后,把拉桿放在活塞銷座孔之間適當(dāng)位置,然后將涂有機(jī)油的活塞銷按既定方向裝入活塞銷孔和連桿銅套內(nèi)

四、活塞環(huán)的安裝。安裝活塞環(huán)時(shí),要注意各環(huán)位置和順序。

五、裝入連桿組。.