柴油发动机活塞烧熔和开裂的原因分析与故障排除
活塞烧熔和开裂是柴油发动机使用中较常见的现象，烧熔多发生在活塞顶部和第一、第二活塞环槽处，一般以顶面熔洞、穿孔和头部圆周处键槽状缺口为主要形式。活塞烧熔和开裂将导致柴油机工作不正常，并使大量高温燃气冲入曲轴箱，降低柴油发动机的动力性和经济性，还会加速曲轴箱中润滑油的变质，有时还会因活塞开裂破碎而造成缸套、连杆、曲轴及机体等零部件的损坏。
(1)故障原因
一、设计上存在的问题。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。
二、活塞材质性能欠佳。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。
三、活塞存在铸造缺陷。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。
四、喷油嘴工作不良。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。
五、供油量、供油角度不均。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作功，使部分汽缸活塞温度过高，材料变质烧熔。
六、存在局部过热区域点。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。
七、活塞环咬死、断裂。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(尤其是第一道环)，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。
八、活塞环高度太高。目前，国产集油发动机气环的高度都为4.5mm，油环5mm以上，活塞环高度大，增加了活塞环的质量。对高速柴油机而言，换向速度很大，故对环槽的冲击很大，极易使其磨损，导致高温燃气大量下泄，使活塞顶部因高温而烧熔和开裂。
九、长期超速、超负荷运行，有些柴油发动机使用者不按操作规程使用，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。
(2)故障诊断与排除
一、选用优质材料，提高制造质量。在铸造活塞的材料中加入耐热成分可提高活塞的热强度。严格遵守制造工艺规程，防止铸造缺陷，减少活塞内部杂质，确保活塞机械加工的形状和尺寸，对提高活塞的机械强度，防止机械疲劳损伤是极为有利的。
二、采用薄型活塞环，减少活塞环的上、下间隙。通过减少活塞环的质量，降低环对环槽的冲击，延缓活塞环槽的磨损速度和防止环的折断。减小活塞环的上下间隙能防止活塞环在环槽中的高频振动，可起到上述同样的作用。这些对防止高温燃气的下泄，确保活塞有较好的传热途径，降低活塞顶的温度是十分有利的，能有效地防止活塞的烧熔和开裂。
三、加强活塞顶的冷却效果。对于汽缸直径较大的柴油发动机要尽量采用油冷活塞结构，或采用喷油冷却活塞顶部。采用油冷活塞结构能提高活塞顶的冷却效果，有效地降低活塞顶的循环温度和瞬时温度，确保活塞顶的温度在允许的工作温度范围内，可有效地防止活塞顶的烧熔和开裂。
四、防止活塞环咬死和折断。防止活塞环咬死和折断可减少高温燃气的下泄，能防止活塞环槽部分薄弱区的烧熔。
五、加强柴油发动机的维护。及时清除活塞顶的积炭，调整柴油发动机的各种工作参数，确保各缸供油量、供油角度的一致性，防止喷油嘴滴油、二次喷射，可消除活塞顶的局部过热点或过热区，防止由过高的热应力所造成的材料热疲劳损坏。
六、严格遵守柴油发动机的操作规程。严禁柴油发动机长期超速、超负荷运行，防止活塞有过高的热负荷和机械负荷，可较好地预防活塞的损坏。
本文标题：柴油发动机活塞烧熔和开裂的原因分析与故障排除-广州汽修学校
