活塞冷態(tài)形狀與熱態(tài)變形示意圖

在摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞組件是在高溫、高壓和高速下工作的，它的功用可以與人的心相比，它的往復(fù)與運(yùn)動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力的源泉。同時(shí)，活塞也是將燃料爆發(fā)力向外傳遞的第一個(gè)零件，它首當(dāng)其沖地承受著燃燒室內(nèi)高溫高壓的強(qiáng)烈沖擊。因此，活塞的溫度很高，而且分布不均勻。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)接近滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)，活塞頭部的中心溫度可達(dá)330～430℃，裙部的工作溫度也有150～180℃。高溫一方面使活塞材料的機(jī)械強(qiáng)度顯著降低，另一方面還會(huì)使活塞受熱膨脹增大，容易破壞與汽缸之間的配合間隙。溫度分布極不均勻，也會(huì)造成熱應(yīng)力。其次，活塞頂部在做功行程時(shí)承受高壓燃?xì)獾臎_擊，瞬間的高壓會(huì)使活塞頂部下凹變形（活塞冷態(tài)形狀與熱態(tài)變形示意圖如圖1所示，從而促使裙部外脹，直接導(dǎo)致活塞對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力增大，加速活塞和汽缸的磨損。在各類(lèi)故障中，活塞組件故障占了一定的比例。因此，當(dāng)分解發(fā)動(dòng)機(jī)取出汽缸后，應(yīng)不急于擦洗活塞，而是要仔細(xì)觀察取出汽缸后的活塞組原始狀態(tài)。

1. 看活塞裙部及側(cè)面的貼合情況，活塞頭部和環(huán)岸不應(yīng)有與汽缸壁相摩擦形成的亮斑。只允許活塞裙部?jī)少N合面上有均勻的摩擦面。若其摩擦面呈灰色且上、下均寬為貼合良好如圖2、圖3所示，說(shuō)明活塞熱膨脹合理，與汽缸筒配合間隙適中。
 

2. 若活塞裙部有輕微的摩擦痕跡如圖4所示，說(shuō)明活塞與汽缸不是間隙偏小，就是缺乏潤(rùn)滑，或是有灰塵雜物混入。如果是新更換的活塞，還有可能是活塞材料存在缺陷，若是行駛數(shù)萬(wàn)千米的舊車(chē)，則屬于正常的磨損范圍，不必大驚小怪。
 

3. 若活塞裙部有明顯擠脹的亮斑或與汽缸筒有嚴(yán)重擦傷或拉傷痕跡如圖5、圖6、圖7所示，則可能是活塞材料問(wèn)題或因?yàn)闈?rùn)滑油量嚴(yán)重不足造成的。使活塞裙部在熱機(jī)狀態(tài)下產(chǎn)生異常膨脹，與汽缸筒壁相摩擦，導(dǎo)致活塞與汽缸的配合間隙相對(duì)變小，活塞的運(yùn)行阻力增大，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)加速性能變差，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生 “抱缸”故障。對(duì)此，可仔細(xì)檢查與之配合的汽缸實(shí)際使用狀態(tài)，若汽缸內(nèi)壁如圖8、圖9所示，則故障產(chǎn)生的原因極可能是嚴(yán)重缺乏潤(rùn)滑油，或活塞質(zhì)量太差。

4.仔細(xì)查看第二道氣環(huán)和油環(huán)下部至活塞裙部，如有明顯紅色竄氣痕跡如圖10、圖11所示，說(shuō)明活塞環(huán)密封失效，存在嚴(yán)重的漏氣現(xiàn)象。這說(shuō)明不是活塞環(huán)彈力太差，就是油環(huán)組件密封失效，或是汽缸筒存在嚴(yán)重的橢圓，使燃燒室的燃?xì)馔ㄟ^(guò)環(huán)與正圓度差的汽缸泄漏到曲軸箱中。如果在未分解發(fā)動(dòng)機(jī)前，還可通過(guò)氣壓從火花塞孔沖入，觀察曲軸箱通氣孔是否有氣體泄出。

活塞內(nèi)腔

5.如果活塞外表正常，沒(méi)有明顯的磨損、摩擦痕跡，但活塞內(nèi)腔有如圖12、圖13所示明顯的污染，則最大的可能是該發(fā)動(dòng)機(jī)使用了偽劣潤(rùn)滑油品，或是潤(rùn)滑油加注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，已經(jīng)嚴(yán)重變質(zhì)。對(duì)此，可認(rèn)真檢查潤(rùn)滑油的品質(zhì)，以及通過(guò)詢(xún)問(wèn)摩托車(chē)用戶(hù)潤(rùn)滑油的使用和更換情況來(lái)驗(yàn)證以上的推論。

活塞頂部有積炭

6.仔細(xì)觀察活塞頂部如果有明顯的積炭如圖14、圖15所示，說(shuō)明該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該存在竄機(jī)油故障，可再檢查活塞環(huán)是否對(duì)口，活塞環(huán)和油環(huán)密封是否失效，如果活塞環(huán)和油環(huán)組件沒(méi)有問(wèn)題，則可能是由于汽缸蓋組件中的氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)桿間隙過(guò)大或氣門(mén)油封密封失效引起的，應(yīng)重點(diǎn)檢查相關(guān)零件。

7.摩托車(chē)在行駛途中突然自動(dòng)熄火，并伴有明顯的異常聲響，摩托車(chē)無(wú)法再啟動(dòng)。分解發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)現(xiàn)活塞頂部有一個(gè)如圖16所示的不規(guī)則的洞。此時(shí)用手摸曲軸箱或邊蓋，如果發(fā)動(dòng)機(jī)很燙手，水滴上去瞬間汽化，說(shuō)明此故障是由于發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或火花塞熱值過(guò)低引起的如圖17所示；若發(fā)動(dòng)機(jī)不存在過(guò)熱現(xiàn)象，火花塞電極顏色很正常如圖18、圖19所示，但氣門(mén)盤(pán)部被嵌入活塞頂部，說(shuō)明故障是由于氣門(mén)桿被卡在氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)造成的。應(yīng)重點(diǎn)檢查氣門(mén)桿和氣門(mén)導(dǎo)管如圖20、圖21所示的配合間隙，以及氣門(mén)桿及氣門(mén)導(dǎo)管直線度。如果是在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛啟動(dòng)，瞬間加大油們時(shí)導(dǎo)致機(jī)器突然熄火，則可能的因?yàn)闅忾T(mén)異動(dòng)造成的。應(yīng)視具體情況分別檢查，直到排除故障隱患為止。

8. 活塞在上下往復(fù)運(yùn)行時(shí)有一個(gè)工作特點(diǎn)，當(dāng)混合氣被點(diǎn)燃產(chǎn)生爆發(fā)壓力推動(dòng)活塞下行的瞬間（即活塞處于上止點(diǎn)位置時(shí)），其活塞銷(xiāo)中心與連桿軸線剛好在一條直線上，這時(shí)的連桿無(wú)形中起到了立柱頂桿的作用，成為運(yùn)動(dòng)零件旋轉(zhuǎn)的“死點(diǎn)”。此時(shí)，活塞很難下行做功，表現(xiàn)為工作困難、發(fā)動(dòng)機(jī)工作無(wú)力等。如果這時(shí)點(diǎn)火時(shí)間提前一點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)。另外，活塞裙部在下行轉(zhuǎn)向時(shí)還會(huì)與缸壁產(chǎn)生拍擊，引起敲缸異聲。為了解決這個(gè)矛盾，在設(shè)計(jì)活塞時(shí)，故意將活塞銷(xiāo)中心偏置制造，也就是活塞銷(xiāo)中心偏離活塞體中心平行移動(dòng)適當(dāng)?shù)木嚯x。目前市場(chǎng)上50～125mL摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)孔的偏心量大都在0.50mm左右，為了正確安裝活塞，四沖程活塞的頂部鑄制有“IN”標(biāo)記，如圖22所示，表示應(yīng)按英文字母指示的進(jìn)氣方向裝配。二沖程活塞頂鑄制有“EX”標(biāo)記，表示應(yīng)按英文字母指示的排氣方向裝配。這樣不僅可以使活塞順利下行做功，還能使活塞裙部緊貼進(jìn)氣側(cè)并順利轉(zhuǎn)向，避免其拍擊汽缸壁�，F(xiàn)在摩托車(chē)市場(chǎng)上出現(xiàn)部分活塞頂部有二個(gè)“IN”標(biāo)記的情況，如圖23所示，如果遇到這個(gè)特殊情況，可采用實(shí)際測(cè)量方法，來(lái)進(jìn)行區(qū)分。持游標(biāo)卡尺，使移動(dòng)卡爪靠到活塞裙部，固定卡爪則伸入活塞內(nèi)腔中的活塞銷(xiāo)外圓處，如圖24所示，記下其數(shù)值，再掉轉(zhuǎn)活塞方向，在另一側(cè)使用同樣方法測(cè)量如圖25所示，從測(cè)量結(jié)果中可以看出，圖24偏心距為33mm ，圖25偏心距為34mm 。應(yīng)將測(cè)量到偏心距為33 mm一側(cè)朝進(jìn)氣側(cè)方向安裝即可（此活塞為四沖程機(jī)型）。

9. 活塞銷(xiāo)孔位于裙部中央上方，其作用是用來(lái)安裝活塞銷(xiāo)并承受活塞頂部傳來(lái)的燃?xì)鈮毫�，再將壓力傳給活塞銷(xiāo)，繼而傳給連桿。銷(xiāo)孔兩端設(shè)有擋圈槽，用來(lái)安裝活塞銷(xiāo)擋圈（簡(jiǎn)稱(chēng)擋圈），主要是防止活塞銷(xiāo)軸向竄動(dòng)，如圖26所示。有部分故障活塞在拆卸后，其活塞銷(xiāo)擋圈槽處可能會(huì)出現(xiàn)如圖27、圖28所示的特殊情況。www.mylovecollection.com其故障原因，可能是活塞的擋圈槽加工過(guò)淺的緣故。由于直徑1.0㎜的活塞銷(xiāo)擋圈裝入單邊深度只有0.40mm的活塞銷(xiāo)孔擋圈槽內(nèi)后，因沒(méi)有超過(guò)0.50mm擋圈槽深度，發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)后，活塞擋圈槽因溫度變化而易變形，使用時(shí)間一長(zhǎng)，尤其是摩托車(chē)在某個(gè)工況連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其活塞銷(xiāo)槽寬度在高溫下變寬，沒(méi)有超過(guò)活塞銷(xiāo)擋圈槽半徑深度的擋圈慢慢脫離活塞銷(xiāo)孔。由于活塞銷(xiāo)在隨活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也作軸向運(yùn)動(dòng)（有一定的軸向間隙），并將已開(kāi)始脫離擋圈槽的擋圈擠撞到汽缸壁上，這樣，在活塞銷(xiāo)的反復(fù)撞擊下，活塞銷(xiāo)擋圈逐漸脫離活塞銷(xiāo)孔口，而蹭向汽缸壁面。因此，應(yīng)仔細(xì)檢查汽缸內(nèi)壁，不但要更換異常磨損的汽缸，還必須在更換活塞前將活塞銷(xiāo)擋圈裝入活塞銷(xiāo)擋圈槽內(nèi)，持游標(biāo)卡尺如圖29所示，測(cè)量裝在擋圈槽內(nèi)的擋圈對(duì)邊尺寸，確認(rèn)活塞銷(xiāo)擋圈落入擋圈槽，并超過(guò)活塞銷(xiāo)孔內(nèi)的0.50mm擋圈槽深度半徑，這樣就能夠避免此類(lèi)故障再現(xiàn)。
 

10.在安裝活塞組件時(shí)，除了要仔細(xì)檢查活塞環(huán)開(kāi)口間隙在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，還不能忘記測(cè)量活塞環(huán)與環(huán)槽間隙�？上葘⒒钊�環(huán)裝到活塞環(huán)槽中，再采用如圖30、圖31所示方法進(jìn)行測(cè)量。為了防止活塞與汽缸間隙偏大或偏小，應(yīng)測(cè)量活塞與汽缸之間的配合間隙，一般維修站沒(méi)有相關(guān)的測(cè)量?jī)x器和工具，推薦采用實(shí)際測(cè)量法，即持0.02～0.04mm塞尺片，按照如圖32、圖33所示的方法進(jìn)行。