發動機是工農業生產中的主要動力機械之一，在船舶、汽車、飛機、工程建筑機械等各方面獲得了廣泛的應用。隨著工業的發展，對發動機的要求也越來越高。由于高負荷、高參數，發動機的工況條件更加苛刻，引起發動機機件的損傷和失效，從而影響發動機的可靠運行。
發動機損傷和故障的表現形式是多種多樣的，主要表現在以下幾個方面：
（1）磨損。磨損是限制發動機及其零部件使用壽命的一個主要因素，它取決于缸套、活塞、曲軸、軸承等機件的磨損程度。
（2）摩擦副的擦傷、拉缸等會釀成重大事故，從而產生惡劣后果。
（3）發動機結構強度方面引起的損壞也是影響發動機可靠性和耐久性的重要因素。例如曲軸折斷、連桿折斷、活塞斷裂、缸套斷裂、活塞燒裂、缸蓋裂紋、機架斷裂、軸瓦燒壞、軸頸拉毛、傳動齒輪損壞等。這些結構強度上
的損壞是一種以疲勞破壞為特征的損壞。
（4）發動機的個別零部件還會出現穴蝕、燒蝕等損傷。
綜上所述，發動機零部件的損傷大致可歸納為兩種情況：一是由于體積負荷引起的機械應力而造成零件的裂紋、斷裂和不允許的變形等損傷；另一是表面受到機械或化學的作用、引起磨損、腐蝕、燒蝕等損傷。
1 發動機零部件損壞的形式和特點
發動機中由于磨損產生的故障在各種故障中占有很大比重。由于潤滑不良，配對材料欠佳，制造和裝配質量差，使用條件的惡化，灰塵和溫度的影響，以及交變負荷的作用，都會促使磨損的四種主要形式：磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損和表面疲勞磨損在發動機一些主要零件工作過程中有不同程度的出現。
1.1 氣缸套、活塞、活塞環組的損傷
氣缸套、活塞、活塞環組是發動機的心臟部分，也是工作條件極為惡劣的部位。歸納起來，氣缸套、活塞、活塞環組的損傷形式有磨損、腐蝕、穴蝕、裂紋、燒蝕等。
（1）氣缸套的損傷
缸套的磨損率決定發動機的大修間隔期限，通常缸套最大允許磨損量為內徑的0.4%~0.8%。缸套的表面質量、燃油的質量、潤滑油的質量、冷卻水溫度和工作條件等因素都會對缸套的磨損產生很大的影響[6]，導致缸套出現磨損、拉缸和穴蝕等損傷，從而引起發動機轉速不穩、振動加劇、出現噪音、冒白煙或冒黑煙等狀況的發生。
（2）活塞的損傷
活塞工作條件惡劣，尤其頂部是受機械負荷與熱負荷最嚴重的部位。其主要損傷形式有裂紋、斷裂、燒蝕和腐蝕等。
（3）活塞環的損傷
活塞環的磨損率決定了發動機檢修周期的長短，它在高溫高壓燃氣環境里承受彎曲、沖擊及磨損，易發生折斷和過度磨損，從而使密封性能下降，進一步惡化了發動機性能[8]。
1.2 氣缸蓋的損傷
氣缸蓋結構復雜，其上有進、排氣閥孔、示功器孔、安全閥孔、啟動閥孔、噴油器孔等，內部有一系列不規則形狀的冷卻水腔和進、排氣道，橫向和垂向分別與進、排氣管和機身相連接。工作條件比較惡劣，它的底（熱）面受著燃氣的高溫、高壓和腐蝕作用，水夾層也受著冷卻水的腐蝕，且冷、熱不均，受力復雜，缸蓋的其它部分也因固緊螺栓而產生機械應力。其主要損傷形式有：缸蓋裂紋、閥座損傷（閥座扭曲、磨損、裂紋等）。
1.3 凸輪挺桿的損傷
凸輪挺桿是發動機中一對常出現磨損失效的摩擦副之一。隨著發動機不斷向高速、大功率發展、配氣機構的彈簧力、摩擦面間的相對滑動速度不斷增加，凸輪挺桿間的潤滑條件更加苛刻。其主要損傷形式是由于粘著磨損和疲勞磨損而引起的擦傷和點蝕。
1.4 曲軸的損傷
曲軸是發動機上最重要的部件之一，工作中承受彎曲、扭轉負荷和一定的沖擊負荷。曲軸的工作可靠性和壽命在很大程度上決定了發動機的可靠性與壽命。曲軸損傷的主要形式有：（1）軸頸的磨損；（2）曲柄銷或主軸頸與曲柄臂相連接的圓角部位裂紋、斷裂；（3）曲柄銷或主軸頸油孔部位裂紋、斷裂；（4）腐蝕所造成的斷裂；（5）組合式曲軸缸套部位滑移；（6）由于燒瓦而造成的曲軸表面裂紋及拉傷；（7）曲軸的彎曲與扭曲。
2 表面工程技術在發動機中的應用
分析發動機零部件損壞的形式和特點可以得出發動機零部件失效的主要形式為：磨損、腐蝕與疲勞等，它們多發生于表面，或者是先從表面開始，所以提高材料表面性能對延長零部件使用壽命和發揮潛力有著重要的作用。
提高材料表面耐磨性的強化方法往往是從提高表面硬度和減少摩擦系數兩方面著手。迄今為止，傳統的表面淬火和滲碳淬火還是提高零部件耐磨性的主要手段，曲軸、活塞銷、凸輪與凸輪軸等大量零部件都是采用這種工藝方法。氣體滲氮、碳氮共滲、離子氮化等主要是利用彌散分布的氮化物來提高材料的表面硬度；滲硼、滲釩、滲鉻和沉積碳化物、氮化物處理所得到的高硬度和超高硬度的化合物層，具有更優異的抗磨料磨損能力和高的抗粘著磨損能力；表面鍍層，如鍍鉻層等也是一種廣泛應用的耐磨性鍍層。
改善摩擦條件，降低摩擦系數的表面處理可從另一方面提高材料的耐磨性。滲硫、硫氮共滲、硫氮碳共滲、磷化、石墨化滲層都是在金屬表面生成減摩的化合物層和非金屬層，以降低摩擦系數，避免摩擦副之間直接接觸，因而能防止粘著、避免擦傷。
提高材料表面抗疲勞性能的主要方法有：高頻表面淬火、滲碳淬火的淬硬層，其馬氏體硬度高，并存在有殘余壓應力，從而使疲勞強度有一定提高。噴丸、表面滾壓等表面形變強化處理在提高表面硬度，造成表面壓應力的同時，還能消除表面缺陷，因而能提高材料的疲勞強度和降低材料對缺口的敏感度。在表面淬火、滲碳淬火和滲氮后再進行噴丸和表面滾壓處理的效果更好，特別是軸的軸徑，齒輪的齒根等應力集中處，用表面滾壓加工效果更好。
提高材料表面抗腐蝕性能的主要方法有：（1）鍍鉻，因為它在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽及有機酸中非常穩定；（2）氮化，因為它在零部件表層形成穩定性高的相層，對水、潮濕空氣、燃燒產物，特別是對硝酸的抗蝕性很高；（3）滲鋁、滲硅對酸有良好的抗蝕性；（4）含鉻的鎳基、鈷基自熔性合金噴涂層具有良好的熱腐蝕、燃氣腐蝕的能力，因為形成了致密的Cr2O3氧化膜；（5）對鋼鐵零件，如活塞環進行磷化和發藍處理，它們可以防止腐蝕和減輕機械磨損。
(中國工程機械動力部件網)