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摘要： 高速柴油机在使用过程中，汽缸套外表面会出现密集的凹坑，形成典型的气蚀现象，针对这一现象进行了深入的探讨，并提出预防措施。
关键词： 高速柴油机 汽缸套 气蚀 气蚀预防
随着现代交通运输业的迅猛发展，国内外市场对中小型柴油机的轻型、高速、重载和增压需求越来越旺盛。因此，发动机对气缸套的强度、耐热、重量等方面要求越来越高；对缸套的设计，趋向于强度高、耐热好、壁薄和重量轻等方面，于是缸套气蚀现象成为越来越突出的问题。气蚀现象会导致缸套的强度下降，严重时造成汽缸套穿孔或开裂，会使水渗漏到滑油里，妨碍了安全运转，甚至会造成发动机的损坏和严重的安全事故。本文对气蚀的成因进行了系统的分析，并提出了预防措施。
1.气蚀现象
柴油机在经过安全运转周期后，就要进行大修；大修过程中，要拔出缸套测量缸套内直径的磨损情况和目测内外表面缸套的损伤与腐蚀情况，我们往往会发现：气缸内表面光滑如镜、形体规范，但缸套的外表面出现了密集的凹坑，这些蜂窝状的凹坑处于活塞摆动往缸套的方向，沿气缸的轴向分布，呈枣核形，周边没有锈迹，为敲击状，深度不一，这种现象在发动机中称为“气蚀”（如附图）。一般反应在淡水冷却闭式循环系统的内燃机上。
2.气蚀主要成因及预防措施
气蚀的成因是建立在液体与固体间振动压力波理论基础上，其原因大致可分为气缸系统的机械振动和冷却水影响两大主要因素。
2.1.气缸系统的机械振动的影响主要表现为：柴油机在运转中，由于燃料燃烧爆发对活塞产生较高压力，通过活塞往复运动变向时的冲击，使气缸收到活塞周期性交变侧压力，由于汽缸套与活塞存在间隙，再加上活塞的倒倾，则不可避免地随着发动机的运转产生交变冲击，引起高频振动及变形，从而使缸套外壁冷却水附层产生局部瞬时高真空、高压和高温。在高真空情况下，冷却水汽化成空泡；在高压情况下，使空泡破裂。空泡爆破的强度，决定于汽缸套振动的频率与振幅，其强度级数级大气压，温度可达数几百度，这样高的局部压力和温度会造成材料的直接破坏或间接塑性变形和疲劳破坏。
从上述成因机理中可知，引起缸套高频振动和变形的因素有以下几个方面：
2.1.1.汽缸套与活塞的配合间隙。汽缸套的尺寸精度、形状精度，以及网纹质量，直接影响着汽缸套与活塞环、活塞间始终保持稳定的油膜层。
2.1.2.缸套壁厚。气缸套越薄，越会引起振动趋向。
2.1.3.活塞结构。活塞结构的合理性会直接影响活塞与汽缸套间的运转，造成撞击。其中主要影响有两点：一是活塞的长径比。若比值偏小，活塞产生易侧倾，使活塞边与汽缸套接触，造成撞击；另一因素是活塞裙部长度与型线。活塞裙部长度偏短、裙部型线不合理均会造成活塞捣缸，引起气缸套强烈振动，产生显著气蚀。
2.1.4.汽缸套支撑肩端面跳动精度以及下腰带尺寸精度、形位公差精度。气缸套是靠上止口台阶与缸体配合支撑，下腰带使用橡胶密封圈密封，与缸体间存在一定的间隙，此结构类似于悬臂支撑，若相关装配精度差，会由活塞的往复运动形成的交变压力对气缸套造成撞击，引起汽缸套较大振幅的振动。
2.1.5.柴油机工作过程最高燃烧压力和压力升高比均很大，容易造成缸壁振动。应尽量避免发动机的粗暴工作。
在缸套气蚀的成因中，除了机械振动的因素外，冷却水的影响也不容忽视。
2.2.冷却系统主要包括冷却水的空间及其空间变化、冷却水温以及冷却水水质。
2.2.1.當水套处于的气缸间空间较小时，则会造成冷却水可压缩性变小，则气泡破裂容易产生，并且产生的冲击波不易被吸收，当达到一定规模和强度时，则表面出现气蚀；其次，空间较窄时，会使汽缸套冷却不够充分，产生过热，当温度超过90度时，气蚀现象加剧，同时使铸铁材质的汽缸套在高温下氧化形成结构松散、强度较低的铁锈，形成恶性循环，呈坑状或蜂窝状出现。
2.2.2.当水套处的变化较大时，在突然变窄区会出现涡流区和死水区，涡流的存在会使冷水冲击缸套，死水的存在会形成高温和产生气泡，加速气蚀。同时在此处水压变化最大，也容易诱发汽化。由于冷却水流速在此地区增加而压力降低到蒸汽压力以下时，也将出现空泡，这些空泡被水流推至高压区时即爆破，对附近的材料易造成气蚀倾向。
2.2.3.冷却水温度在冷却水汽化过程中，起着较为重要的作用。一般柴油机最易产生气泡温度为温热区和高热区；冷却水要避免长期处于这两个温度区。
2.2.4.冷却水水质的影响有两项。其一是水内杂质会引起水套壁、缸体水垢沉积，使水腔变窄，影响冷却水的可压性、适应性，激化汽化现象；其二，水中含有酸、碱、盐溶液的硬水会对机体造成腐蚀，此类腐蚀的破坏性远远高于普遍洁净的软水质。
3.总结：
通过上述对缸套气蚀的分析，我们发现机械振动和冷却的水影响是主要缸套气蚀的成因，因此，我归纳了如下预防措施：
3.1.提高活塞连杆组的装配质量。
3.2.尽量避免发动机工作粗暴。
3.3.在维修中，要更换超出极限的缸套连杆组。
3.4.保证冷却水的温度处在正常的范围之内。
3.5.及时清除水套内的水垢，避免水套变窄。
3.6.保持冷却水的清洁。
关键词： 高速柴油机 汽缸套 气蚀 气蚀预防
随着现代交通运输业的迅猛发展，国内外市场对中小型柴油机的轻型、高速、重载和增压需求越来越旺盛。因此，发动机对气缸套的强度、耐热、重量等方面要求越来越高；对缸套的设计，趋向于强度高、耐热好、壁薄和重量轻等方面，于是缸套气蚀现象成为越来越突出的问题。气蚀现象会导致缸套的强度下降，严重时造成汽缸套穿孔或开裂，会使水渗漏到滑油里，妨碍了安全运转，甚至会造成发动机的损坏和严重的安全事故。本文对气蚀的成因进行了系统的分析，并提出了预防措施。
1.气蚀现象
柴油机在经过安全运转周期后，就要进行大修；大修过程中，要拔出缸套测量缸套内直径的磨损情况和目测内外表面缸套的损伤与腐蚀情况，我们往往会发现：气缸内表面光滑如镜、形体规范，但缸套的外表面出现了密集的凹坑，这些蜂窝状的凹坑处于活塞摆动往缸套的方向，沿气缸的轴向分布，呈枣核形，周边没有锈迹，为敲击状，深度不一，这种现象在发动机中称为“气蚀”（如附图）。一般反应在淡水冷却闭式循环系统的内燃机上。
2.气蚀主要成因及预防措施
气蚀的成因是建立在液体与固体间振动压力波理论基础上，其原因大致可分为气缸系统的机械振动和冷却水影响两大主要因素。
2.1.气缸系统的机械振动的影响主要表现为：柴油机在运转中，由于燃料燃烧爆发对活塞产生较高压力，通过活塞往复运动变向时的冲击，使气缸收到活塞周期性交变侧压力，由于汽缸套与活塞存在间隙，再加上活塞的倒倾，则不可避免地随着发动机的运转产生交变冲击，引起高频振动及变形，从而使缸套外壁冷却水附层产生局部瞬时高真空、高压和高温。在高真空情况下，冷却水汽化成空泡；在高压情况下，使空泡破裂。空泡爆破的强度，决定于汽缸套振动的频率与振幅，其强度级数级大气压，温度可达数几百度，这样高的局部压力和温度会造成材料的直接破坏或间接塑性变形和疲劳破坏。
从上述成因机理中可知，引起缸套高频振动和变形的因素有以下几个方面：
2.1.1.汽缸套与活塞的配合间隙。汽缸套的尺寸精度、形状精度，以及网纹质量，直接影响着汽缸套与活塞环、活塞间始终保持稳定的油膜层。
2.1.2.缸套壁厚。气缸套越薄，越会引起振动趋向。
2.1.3.活塞结构。活塞结构的合理性会直接影响活塞与汽缸套间的运转，造成撞击。其中主要影响有两点：一是活塞的长径比。若比值偏小，活塞产生易侧倾，使活塞边与汽缸套接触，造成撞击；另一因素是活塞裙部长度与型线。活塞裙部长度偏短、裙部型线不合理均会造成活塞捣缸，引起气缸套强烈振动，产生显著气蚀。
2.1.4.汽缸套支撑肩端面跳动精度以及下腰带尺寸精度、形位公差精度。气缸套是靠上止口台阶与缸体配合支撑，下腰带使用橡胶密封圈密封，与缸体间存在一定的间隙，此结构类似于悬臂支撑，若相关装配精度差，会由活塞的往复运动形成的交变压力对气缸套造成撞击，引起汽缸套较大振幅的振动。
2.1.5.柴油机工作过程最高燃烧压力和压力升高比均很大，容易造成缸壁振动。应尽量避免发动机的粗暴工作。
在缸套气蚀的成因中，除了机械振动的因素外，冷却水的影响也不容忽视。
2.2.冷却系统主要包括冷却水的空间及其空间变化、冷却水温以及冷却水水质。
2.2.1.當水套处于的气缸间空间较小时，则会造成冷却水可压缩性变小，则气泡破裂容易产生，并且产生的冲击波不易被吸收，当达到一定规模和强度时，则表面出现气蚀；其次，空间较窄时，会使汽缸套冷却不够充分，产生过热，当温度超过90度时，气蚀现象加剧，同时使铸铁材质的汽缸套在高温下氧化形成结构松散、强度较低的铁锈，形成恶性循环，呈坑状或蜂窝状出现。
2.2.2.当水套处的变化较大时，在突然变窄区会出现涡流区和死水区，涡流的存在会使冷水冲击缸套，死水的存在会形成高温和产生气泡，加速气蚀。同时在此处水压变化最大，也容易诱发汽化。由于冷却水流速在此地区增加而压力降低到蒸汽压力以下时，也将出现空泡，这些空泡被水流推至高压区时即爆破，对附近的材料易造成气蚀倾向。
2.2.3.冷却水温度在冷却水汽化过程中，起着较为重要的作用。一般柴油机最易产生气泡温度为温热区和高热区；冷却水要避免长期处于这两个温度区。
2.2.4.冷却水水质的影响有两项。其一是水内杂质会引起水套壁、缸体水垢沉积，使水腔变窄，影响冷却水的可压性、适应性，激化汽化现象；其二，水中含有酸、碱、盐溶液的硬水会对机体造成腐蚀，此类腐蚀的破坏性远远高于普遍洁净的软水质。
3.总结：
通过上述对缸套气蚀的分析，我们发现机械振动和冷却的水影响是主要缸套气蚀的成因，因此，我归纳了如下预防措施：
3.1.提高活塞连杆组的装配质量。
3.2.尽量避免发动机工作粗暴。
3.3.在维修中，要更换超出极限的缸套连杆组。
3.4.保证冷却水的温度处在正常的范围之内。
3.5.及时清除水套内的水垢，避免水套变窄。
3.6.保持冷却水的清洁。