浅析汽油机曲轴烧瓦抱轴的原因与预防

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州 545005）

2010年上半年，某个汽车品牌的多个汽车用户反映有发动机异响的状况发生，且伴随机油报警灯常亮的现象，平均行驶故障里程为4 000~5 000 km，为了查明故障原因，通过拆机检查，发现曲轴多道连杆瓦、轴瓦严重磨损，甚至出现烧蚀，曲轴轴颈不同程度的拉伤或抱死，连杆大头发蓝等现象。

1 曲轴轴承的材料

轴承的衬背层为钢层，故称钢背，其厚度为轴承总厚度的75%~90%；衬层为合金层，合金材料的品种主要有白合金、铜基合金、铝基合金等。在强化程度较高的内燃机中，曲轴轴承的衬层材料抗疲劳强度为首要因素，所以多为较硬的高强度合金，为了改善其表面性能，需要在硬合金材料上镀一层十分柔软的表面涂层，其厚度一般为0.015~0.030 mm，常用的材料有铅锡合金、铅锡铜合金、铅锡铟合金、铅铟合金和铅锡锑合金等。

曲轴轴承一方面承受气体压力和活塞连杆组往复惯性力这些交变载荷作用，处于疲劳应力状态，其最高比压可达16~60 MPa；另一方面，轴承与轴颈之间的相对润滑动速度可达10 m/s以上，加上润滑油腔中不可避免地存在固体颗粒，造成边界摩擦磨损，所以轴承是内燃机中易损零件。

曲轴轴承的承载能力除了与本身的材质、结构等因素密切相关外，还与加工精度及运行条件有关，如轴承与轴颈的同轴度，表面形貌和间隙，油孔与油槽的形状和位置，润滑油的品质及进油温度和压力等。

2 曲轴烧瓦抱轴原因分析

2.1 曲轴清洁度不合格

曲轴清洁度差，孔内有脏杂物、颗粒就容易引起拉瓦现象，如曲轴的某一个油孔内有细小铁屑，当发动机装机后，如果这种铁屑随机油流动与轴瓦接触将会引起拉瓦现象。从拉瓦情况来看，绝大部份都是从油孔口中部上侧边缘开始拉起，所以不会是轴颈碰伤或毛刺引起。经对比油孔修整情况，大部份拉瓦油孔倒角均匀无尖角，所以因油孔倒角不良引起的可能性也较低。

除去以上原因，可能造成拉瓦状况的原因是由于油孔清洁度不合格，孔内有脏杂物而引起拉瓦的。经对清洗后准备装机的曲轴油孔进行抽样（抽样50件）检查，发现其中两件曲轴分别有一个油孔内有细小铁屑，这种铁屑在装机后会随着机油的流动与轴瓦接触引起拉瓦状况。经攻关小组讨论分析并通过验证，认为造成今年以来1 000公里以内拉瓦现象异常的状况是由于油孔清洁度不合格造成。

2.2 曲轴与轴瓦配合间隙不当

根据曲轴轴承工作比压大、相对滑动速度高的特点，保证轴承与轴颈之间能够形成良好的油膜条件，是提高其承载能力、满足工作可靠性和使用寿命要求的关键。润滑理论分析和试验研究的结果表明：在影响润滑油膜形成的重要因素中，除了轴承的工作转速、负荷及轴承长径比之外，还有轴承工作表面的形状与轴颈之间的间隙。

轴承间隙过小或过大都不利于润滑油膜的可靠形成，间隙过大则难以建立稳定的油膜压力，而且工作表面之间的冲击也大；间隙过小，则难以形成足够避免工作表面直接接触的油膜厚度，且不利于工作表面及时散热，有时会导致“抱瓦”和卡死。因此，一般就在保证足够润滑油流量，使轴承得以及时散热和形成必须的油膜厚度的前提下，尽量减小轴承间隙。尤其是随着内燃机转速的不断提高，以及对其噪声控制的日益严格，减小轴承间隙已成为一种技术发展趋势。

2.3 润滑系统堵塞

润滑油道、机油集滤器等被脏物堵塞，会造成润滑油供应中断。润滑油中断将使发动机失去润滑与重要的冷却手段，并造成重大事故。即使部分中断润滑油，也将使发动机有些摩擦偶件出现干摩擦，造成局部轴与轴颈被烧毁、轴颈与轴瓦咬死等严重的隐患事故。

2.4 机油泵性能下降

机油泵是发动机润滑系统中最主要部件，其任务是将油底壳中的机油以强制的方式压入发动机各个需要润滑的摩擦副中进行润滑与冷却。当出现机油泵早期磨损，机油泵泵油能力下降现象时，大量的热量就传不出来，以致发动机过热。润滑压力不足，润滑油挤不进曲轴与轴承之间，使曲轴与轴承处于半干或干摩擦状态，导致轴承温度升高而使减磨合金熔化。

2.5 使用的机油不符合要求

不同的发动机要求不同种类的机油。发动机速度高，运动副间隙小、轴承承载比较轻的发动机，选用粘度比较低的润滑油。为了降低摩擦消耗的功，高速发动机应在保证可靠润滑的前提下，尽可能选用粘度低的润滑油，使发动机发出最大功率。在服务过程中，我们经常遇到曲轴轴颈烧损的情况，这是由于使用不符合技术要求的润滑油造成的，导致润滑不良产生的严重粘着磨损。粘着磨损发生的同时，轴承合金将有一部分涂抹粘着在轴颈表面，或使轴颈表面形成部分烧痕。

2.6 润滑油量不足

润滑油不仅起到润滑的作用，而且还起动冷却、清洗、密封、防锈等作用；润滑环境差，曲轴轴承等摩擦副得不到充分的润滑，磨损加剧；润滑油量不足，降温作用差，热量不能从高温零部件充分带走，曲轴轴承高温过热而疲劳、合金层熔化烧蚀脱落；润滑油量不足，清洗能力变差，油道及曲轴轴承等摩擦副产生的各种微小磨损颗粒及其它杂质颗粒无法带到油底壳，容易造成轴承拉伤、粘结磨损。

2.7 油底壳或机油泵漏油

油底壳或机油泵漏油，其后果都是使发动机机油供油量减少或中断。由于发动机失去或减少机油的冷却作用，发动机各个摩擦副的热量传不出来，以致发动机过热，最终也会容易造成轴承拉伤、粘结磨损。

2.8 其它原因

曲轴轴颈的圆度超差，在润滑的过程中因轴颈不圆难以形成一定的油膜（轴承间隙时大时小，油膜时厚时薄），润滑不良；由于机体变形或轴承加工误差，或因曲轴弯曲等使各主轴承的中心线不重合，造成曲轴转动时，各轴承的油膜厚薄不均甚至变成干摩擦状态而烧熔轴承；经常不良的驾驶习惯，汽车突然加速或急加速，发动机瞬时超速运转，负荷突然加大，也是烧轴承的原因之一。

3 改善与预防措施

3.1 清洁度改善

要求制造商改进控制计划，规定曲轴清洗油孔每孔连续刷洗两次，按规定要求进行清洁后，油孔清洁度检查不能有铁屑杂质，清洁度达≤3.6 mg。

3.2 曲轴润滑油孔品不良

要求制造商改进控制计划，在检查外观工序增加检查曲轴轴颈台肩毛刺；规定操作工在修整曲轴润滑油孔口时，先将油孔口放置到最高点；检查外观工序增加检查油孔口倒角是否均匀不能有尖角。

3.3 轴颈碰伤

要求制造商按工艺要求，先执行曲轴轴颈擦除碰伤和轴颈抛光工序，再执行检查外观工序。曲轴的运输与存放要求，在连杆颈与定位面之间使用铜片进行保护，防止出现碰伤。

3.4 其它注意事项

在安装发动机总成前，应注意曲轴润滑油道的清洁和检查，消除堵塞集滤器的杂物。驾驶员应随时观察发动机的水温温度、润滑油压力，察听发动机有无异响等。出车前应检查润滑油量和油质，确保油底壳内润滑油量充足，发现被水、汽油稀释的润滑油必须及时更换，更不能使用了劣质或牌号不符的润滑油。同时，应加强对汽车进行维护和保养。

4 结束语

通过对发动机曲轴磨损、烧瓦的原因的阐述分析，结合本人在维修服务过程中的经验总结，认为按时对汽车发动机进行维护保养，如经常在沙尘多等恶劣环境使用的汽车更应适当缩短保养时间，使汽车处于良好的工作状态。同时在汽车使用过程中，养成良好的检查和保养习惯，特别注意对润滑油的检查与选用，就完全可以避免造成曲轴及轴瓦早期磨损，甚至是曲轴烧瓦抱死等故障。

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